二氧化碳和其他痕量气体对全球气候和环境生态的影响 Ⅱ.温室效应对生态环境影响及其防御对策

本文探讨了温室效应引起的气候改变可能会对全球生态、农业、渔业、水资源、南北极冰盖的溶化、人口居住和疾病等方面的影响及其抗御温室效应危害的对策。就局部地区而言,温室效应对生态环境的影响可能是有利的,但大多数科学家认为,从全球角度看,温室效应弊大于利。人类目前只有有效地采取控制温室效应气体排放,制止森林植被的破坏,保护现有的森林系统等措施才能减轻温室效应的危害。     

全球气候变暖对生态系统和生物多样性的影响及主要对策(一)

地球气候的变化是经常发生的,但是,当前全球气候变暖是由于人类本身的各种生产活动形成的温室效应所引起。它的影响将逐渐超过气候的自然变化,成为世界气候变化的主要趋势。本文着重讨论下列几个问题:1.全球气候变暖的性质;2.全球气候变暖对不同生态系统和生物多样性的影响;3.对于全球气候变暖的主要对策。     

中国农田主要温室气体排放特征与控制技术

全球气候变化已成为不争的事实,已经引起了各国科学家和政府的高度重视。人类活动向大气中排放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体浓度的增加是导致气候变化的重要原因之一。农田土壤是这三种温室气体的重要来源。文章概述了农田土壤CO2、CH4和N2O三种主要温室气体的排放机制,系统总结了国内对这三种温室气体排放通量的观测研究,提出了相应的减排技术对策,并对目前的研究问题和未来的发展方向作了深入的探讨,以期为控制农田土壤温室气体排放、发展低碳农业提供参考依据。     

土壤中氧化亚氮的产生及减少排放量的措施

氧化亚氮（N2O）是大气中的一种痕量气体，也是一种重要的温室效应气体，还可使臭氧层遭到破坏。大气中N2O浓度呈不断上升趋势，其上升与人类活动关系极大，对环境的潜在破坏性也愈加严重。土壤是N2O的重要产生源，土壤中的硝化作用和反硝化作用是N2O的主要生成过程。过量施用氮肥、含氮有机物燃烧、毁林开荒等人类活动对N2O释放增加的影响不容忽视。人类应采取各项可行的措施来减少N2O的释放量如提高氮肥利用效率，减少生物体燃烧，退耕还林和保护森林资源等。     

生物质炭对农田温室气体排放的作用效应及其影响因素探讨

气候变暖已成为当今全球关注的焦点。农田生态系统作为CO2、CH4、N2O等温室气体的主要排放源,在全球温室效应中起重要作用。近年来,由于生物质炭在改善土壤性质,提高土壤碳汇和控制农业温室气体排放方面的巨大应用潜力,特别是对土壤碳的增汇减排作用,已成为土壤学和环境科学的研究热点。目前,关于生物质炭在农田温室气体排放方面的影响研究主要集中在我国华中、太湖平原、成都平原等地。然而由于受空间地域、实验条件等因素的差异,众多学者开展生物质炭作用于农田温室气体排放的研究结果不尽相同,也未曾见有报道从影响因素的角度深入探讨其作用机制。综述对比了近几年来国内外关于生物质炭对农田温室气体排放的影响研究,并从生物质炭的种类、施炭量、应用的土壤类型以及耕作方式和施肥条件等因素探讨了生物质炭对农田温室气体排放的作用机制。旨在通过改变生物质炭的种类和施炭量等条件,从而为抑制农业温室气体的排放乃至缓解全球气候变化提供可靠的科学依据。综合各项研究发现,秸秆炭在抑制农田温室气体排放方面要优于其他种生物质炭;40 t·hm-2的施炭量是一个既能提高作物产量又能实现固碳减排目标的较好选择;单作物耕作方式和合理的保护性耕作技术有利于减少农田温室气体的排放;在肥料的施用选择上,施用氮磷钾有机肥比普通氮肥更能有效地减少农田温室气体的综合排放效应。然而,从微生物活性和群落结构变化的角度深入探讨生物质炭作用于农田温室气体排放的微观机理及其温室气体减排还仍需进一步的研究。     

温度和土壤含水量对温带森林土壤温室气体排放的影响

全球温带森林土壤是影响陆地主要温室气体——二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要源和汇,土壤温湿度的交互作用是影响温室气体吸收与释放的重要影响因素,但目前针对温带森林土壤的温湿度变化对温室气体的影响研究甚少。本研究用自动控制温湿度的人工气候箱模拟不同温度(5、10、15℃)和土壤水分含量(最大田间持水量的20%、40%、60%、80%)环境,比较研究3种我国温带典型森林土壤CO2、N2O、CH4的通量动态变化及其综合增温潜势(GWP)。结果表明:温度和土壤含水量增加会导致3种森林土壤的CO2和N2O表现为排放源、CH4为弱吸收汇。其中,阔叶林和针叶林土壤CO2排放通量变化幅度相近,针阔混交林的排放通量波动范围较小于二者;针阔混交林和阔叶林土壤的N2O排放通量变化幅度相近,而针叶林土壤的排放通量波动范围明显高于二者;阔叶林土壤CH4吸收通量随温度和土壤含水量增加的幅度较其他2种林型显著。3种林型土壤GWP受温度和土壤含水量影响的敏感性由高到低依次为阔叶林针叶林针阔混交林。     

全球气候的确在变暖

一个使人们对气候模型的有效性产生怀疑、对根据这些模型的预测结果制订政策的做法是否正确产生怀疑的矛盾终于解决了。现在,有一个近乎普遍的共识(甚至在对气候变化持怀疑态度的人中也是如此),即地球表面的温度在上升。这种变暖基本上可由大气中温室气体(主要是二氧化碳)的增加来解释。但根据气候模型,如果地表变暖,下层大气(对流层)也一定在变暖,而20年的卫星测量结果没有发现对流层变暖的证据。现在,研究人员找到对这种偏差的一种解释。由测量卫星的探测器接收到的微波信号中有相当一部分来自同温层,这一层大气在最近几十年来因温室气体…     

泥炭地亚表层含碳温室气体排放及其影响因素

泥炭地是陆地生态系统的重要碳库,其碳动态对全球碳循环起着重要影响.近年来,在人类活动和气候变化的影响下,泥炭地急剧退化.表层泥炭在有氧环境下快速分解,亚表层也可能加速代谢过程.结合国内外有关亚表层泥炭的研究进展,综述和阐释自然环境下和退化后亚表层泥炭地二氧化碳和甲烷两种含碳温室气体及其主要影响因子(自然因子和人为因子).结果表明,泥炭地退化后,亚表层会迅速参与到泥炭地生态系统碳循环;水位、植被、温度是影响泥炭地碳循环的主要自然因子,排水、耕作、放牧是主要人为因子.目前对泥炭地亚表层含碳温室气体排放及其影响因素的研究还不够深入,主要侧重于温室气体通量对不同影响因子的短期响应,在后续研究中应结合新的研究技术与方法,加强泥炭地亚表层碳排放机理的研究.     

温室气体限排：地球生命的防线

全球气候日益变暖,已成为当今影响最为深远的全球性环境问题之一,引起了世人广泛关注.近期诸多重大国际会议都把关注的目光聚焦于气候变化,其议程之密、规格之高,尚属空前.温室气体在全球气候变化中扮演了重要角色,加强了"温室效应"的作用,使极端气候事件近年来频繁发生,给人类社会生产、消费和生活方式以及生存空间等社会发展各个领域都带来了巨大影响.气候变暖的负面影响往往具有长期性、累积性、非线性,其后果具有灾难性、不可逆性.为抑制全球变暖,国际社会根据"共同但有区别的责任"原则,对一些发达国家设定温室气体限排额度,将CO2等6种温室气体的排放进行控制,这是国际环境与发展合作领域的重大突破,虽然可预期的直接环境效益一时难估,但它所孕育的多元机制具有长效作用与持续潜力,必将长久地影响世界气候的变化趋向和可持续发展的进程.当前,国际社会需进一步加强合作,沿着巴厘岛路线图前行,切实为地球筑起生命的防线.     

农田土壤固碳作用对温室气体减排的影响

温室气体排放引起的全球气候变暖和平流层臭氧空洞已成为当前人们关注的环境问题之一。土壤碳库作为地表生态系统中最活跃的碳库之一,是甲烷、二氧化碳、一氧化二氮等温室气体的重要释放源,也是重要的吸收汇。因此,寻找农田土壤系统碳管理的有效方法已经成为缓解温室效应的重要科学问题。西方发达国家已将固碳农业作为环境管理的重要导向,应用颗粒分组13CNMR或CPMAS-NMR技术对土壤碳固定的机制研究指出微团聚体与矿物-粘粒复合体的相互作用是土壤有机碳稳定存在的主要方式,揭示了土壤有机碳的腐殖质转化及其与土壤矿物、金属氧化物结合的微观水平,且从土壤物理结构、化学组成和生物学特性等多学科交叉研究土壤有机碳的固定机理及其稳定机制。长期传统的土地利用方式和管理措施所导致的土壤有机碳含量、密度及垂直分布的变化是造成土壤碳库损失的主要原因,为了增加农业生态系统土壤有机碳的含量,土地利用方式和农业管理措施应该从增加有机碳输入量和减少有机碳矿化两方面着手,加强对农业土壤固碳潜力和土壤碳库稳定性影响因素的多角度研究。     

温度对奶牛粪便温室气体排放的影响

采用封闭罐-气相色谱法对4种不同温度处理下奶牛粪便温室气体排放速率进行测定.结果表明,温度是影响奶牛粪便温室气体排放的主要因子,温度较低时奶牛粪便温室气体排放速率低,而且随着奶牛粪便处理温度升高而增大.在5、15、25和35℃4个处理中,奶牛粪便CO2排放速率两两之间差异显著;CH4排放速率除了5和15℃处理差异不显著之外,其他两两处理之间差异显著;35℃处理时N2O排放速率与其他温度的排放速率差异均显著,其他两两处理之间差异不显著.     

温室效应和能源效率:一些事实和图

人类活动正在改变着大气组成。尤其是有助于满足世界能源需要的化石燃料燃烧,把所谓“温室气体”之一的二氧化碳排入大气。 温室气体有助于使地球表面保持在一个适合于生命繁衍的温度。它们让入射阳光透过,但它们也截留散逸的辐射热。而生物则通过呼吸和光合作用,帮助调节大气中的二氧化碳水平。然而,温室气体的水平正在上升,引起人们对世界可能变得更温暖,从而导致气候变化的担忧。天气变化可能也会更加剧烈,大风暴、暴雨和旱灾     

不同施氮措施对冬小麦农田土壤温室气体通量的影响

农田生态系统是大气中温室气体重要的排放源,其温室气体排放量占全球人为活动产生总量的10%-12%,减少农田生态系统温室气体的排放,对于减少温室气体排放总量,缓解全球变暖具有积极的作用。以河南省平顶山市冬小麦农田为研究对象,设置5种施氮措施,分别为:尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+HQ+DCD)和包膜尿素(PCU),并以尿素(U)为对照,采用静态暗箱-气相色谱法测定分析了冬小麦栽培关键阶段N_2O、CO_2和CH_4通量及其累积通量。研究表明,3种温室气体通量均随小麦生长呈先降低后升高再降低的趋势。与U相比,其他4种施氮措施均减少N_2O累积通量,减排效果呈U+DCDPCUU+HQU+HQ+DCD的规律,其中U+DCD及PCU减排效果较显著,降幅分别为44.44%和20.99%(P0.05);除U+HQ外,U+DCD、U+HQ+DCD和PCU均显著降低了CO_2的累积排放量(P0.05),减排效果呈U+HQ+DCD (42.29%)PCU (40.84%)U+DCD (34.78%)U+HQ (6.07%)的规律;其他4种施氮措施均显著降低了CH4的累积吸收量(P0.05),其中U+DCD和U+HQ+DCD降幅较大,分别为48.21%和49.40%(P0.05)。与U相比,其他4种施氮措施均显著降低了温室气体全球增温潜势,减排效果呈PCUU+HQ+DCDU+DCDU+HQ,降幅分别为38.29%、36.64%、36.03%、6.54%(P0.05)。不同施氮措施对小麦产量有显著影响(P0.05),呈U+DCDU+HQUPCUU+HQ+DCD的规律。综合分析表明,普通尿素配施硝化抑制剂可以有效降低温室气体排放并提高冬小麦产量。     

我国农业对全球变暖的敏感性和脆弱性

未来４０～６０年内，人类活动将增大ＣＯ＿２、ＣＨ＿４、ＣＦＣ＿３和Ｎ＿２Ｏ等温室气体的排放，从而导致全球平均气温升高１～３℃。本文从我国农业和气候变化的趋势入手，分析了时全球变暖影响的敏感区和脆弱区，提出了适应对策并估算新增的投资和效益。     

森林土地利用变化及其对碳循环的影响

由于人口剧增，人类活动的影响不断加大，在过去100年全球土地利用／土地覆被发生了巨大的变化。最常见的土地利用变化是由森林转变为农业用地。森林砍伐使森林生态系统地上部生物量大大减少，砍伐后作农业用地，降低了植被生产力，减少了土壤有机质的输入，增强了腐殖质的矿化作用，有机质分解速率增加，有机碳贮量随之降低，从而影响到森林生态系统的碳循环，使大量碳元素释放到大气中，引起温室效应，导致全球变暖。另一个常见的土地利用变化是植树造林和森林恢复，这一过程可以增加森林生态系统的碳储量，从而减缓大气CO2体积分数的上升。     

垃圾填埋场新型覆盖层材料厚度对甲烷氧化行为的影响

甲烷是一种长期存在于大气中的重要温室气体,它对温室效应的贡献率是二氧化碳的21倍,生活垃圾填埋场是仅次于水稻田的第二大甲烷人为排放源,减少垃圾填埋场的甲烷气体排放对缓解全球变暖压力具有重要意义.在实验室条件下模拟垃圾填埋场甲烷排放情况,将堆肥+陶粒混合物(体积比1:1)这一新型覆盖层材料按6个厚度(30、40、50、60、70、80 cm)装入有机玻璃柱中研究甲烷氧化与覆盖层深度的关系.研究结果表明:试验94 d甲烷氧化率开始下降,到实验结束前6个柱体中甲烷氧化率相似,维持在24.6%～34.8%之间;甲烷氧化速率由于甲烷通入量不断加大呈现先增加后减小的趋势,最低值为2.45 mol·m~(-2)·d~(-1),最高值为17.82 mol·m~(-2)·d~(-1);在试验第119～121d对各个柱体不同深度的气体成分进行分析.发现甲烷氧化的范围主要集中在基质0cm～30cm深处.     

湿地碳汇功能探讨:以泥炭地和芦苇湿地为例

大量研究表明湿地是地球表层系统中的重要碳汇,对于吸收大气中的温室气体,减缓全球气候变暖有重要作用.由于近几十年来全球气候变暖和人类活动的影响,湿地碳汇功能不断减弱.文章以泥炭地和芦苇Phragmites australis湿地为例来分析湿地的碳汇功能发现:农业排水、土地利用方式的改变、大气中CO2体积分数升高、全球气候变化等人为和自然因素影响了泥炭地的碳汇功能,泥炭地的碳蓄积能力下降,逐渐由"碳汇"转变为"碳源";尽管芦苇湿地是CH4的重要来源,但其对CO2具有较强的碳汇作用,综合来看芦苇湿地的仍是温室气体的净汇;人工芦苇湿地污水净化系统的温室气体排放量高于天然芦苇湿地.分析表明,研究泥炭地和芦苇湿地在全球气候变化下的响应及反馈机制,确定合理的湿地开发模式将是未来湿地碳汇研究的主要方向.     

免耕和秸秆覆盖对农田土壤温室气体排放的影响

农业土壤是重要的温室气体排放源,各种农业措施对温室气体排放产生重要的影响。免耕和秸秆覆盖作为两种重要的保护性耕作措施正在被越来越广泛的应用,但是其对土壤温室气体排放的影响还不明确,结果存在分歧。通过对免耕和秸秆覆盖措施下农田三种主要的温室气体（CO2、CH4和N2O）排放的相关研究进行对比分析,探讨两种保护性农业措施对温室气体排放的影响。研究表明,免耕减少土壤干扰,增加团聚体的稳定性,有利于难分解碳的形成,减少土壤CO2排放;与常规耕作相比,免耕有利于CH4氧化,增强甲烷氧化菌活性,降低CH4排放;免耕对N2O排放的影响与气候类型和土壤性质有密切的相关关系,在干燥的气候条件下,免耕增加通气条件差的土壤的N2O排放,对通气好的土壤影响不大。而在湿润的气候条件下,不同的土壤性质结论不一致。秸秆覆盖增加土壤CO2排放,并随着秸秆覆盖量的增加而增大;秸秆覆盖对CH4排放的影响有很大的不确定性,与覆盖方式和覆盖秸秆性质有密切联系;大部分研究认为秸秆覆盖增加N2O排放,但也有研究认为秸秆覆盖对N2O排放无影响或降低N2O排放量,秸秆覆盖对N2O排放机理复杂,需要进一步研究。通过综述发现随着保护性农业措施的推广,大量的研究集中在其对作物产量、土壤水分利用率、土壤性质等方面的研究;而保护性农业措施对温室气体排放的研究相对较少,特别是对三种温室气体的综合影响研究并不多见。因此,需结合不同土地类型,开展不同气候类型下免耕和秸秆覆盖对三种主要温室气体排放影响的综合研究,预测增温潜势,为不同气候带保护性农业措施下温室气体排放提供基础数据,并为制定合理的耕作和秸秆覆盖措施提供理论支持。运用同位素示踪等新技术明确秸秆覆盖对温室气体排放的直接和间接贡献率,结合不同研究区?     

大气主要温室气体源汇及其研究进展

全球气候变暖是全球生态学的重点研究领域,近10余年来在世界范围内对引起气候变暖的温室气体源和汇进行了广泛的研究。文章综述了大气中几种主要温室气体(CO2、CH4和N2O)源和汇的种类及大小,认为在3种温室气体的源汇通量方面仍缺乏准确的定量认识,并存在许多不确定因素。通过分析近10年的国内外文献,总结出大气主要温室气体源汇的国际研究趋势主要是研究方法日益先进、研究地域不断扩大、注重温室气体通量对全球变化的响应以及多学科综合研究等方面。国内对温室气体源汇研究起步较晚,且存在观测点少、观测频度低、研究不够系统等不足,近几年在全国范围内实施的有关碳循环的重大科研项目在很大程度上促进了我国在温室气体源汇研究的发展。     

北京市夏季近地层大气臭氧浓度的变化特征分析

臭氧是影响城市大气环境的重要污染气体之一,近地层臭氧主要是由人类活动所排放的NO和NMHC(非甲烷烃)等污染物在大气中经光化学过程产生.目前近地层臭氧浓度的形成和变化已成为大气环境研究的一个重要前沿课题.