半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱一气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明,内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源,而是CH4的汇.在植物生长不同季节,草原生态系统排放/吸收温室气体CO2,CH4和N2O的日变化形式各有不同,其中在植物生长旺季日变化形式最具特征.3种温室气体的季节排放/吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融和降雨较为集中时期.所有草原植物生长季节CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值,夜间出现排放高值.较高的温度有利于CO2排放,地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低.影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤含水量和供氧状况,日温变化则主要影响日变化强度.吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关,相关系数均在0.4～0.6之间.自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低,同时使N2O和CH4年度排放/吸收量减少和CO2年度排放量增加.     

内蒙古草原温室气体排放日变化规律研究

采用静态值－气相色谱法研究内蒙古草原温室气体N2O、CO2、CH4与大气交换的日变化规律。CO2日排放变化形式基本相同，和大气交换的总结果是向大气排放，影响草原N2O排放日变化形式的关键是土壤含水量和表层土壤理化特性，日温变化主要影响其日变化强度；影响草原CH4日变化形式的关键因子是土壤水分和供氧状况，而温度和植物的生长状况则影响吸收强度，利用内蒙古草原温室气候排放相对固定的日变化形式，可以对相同生产季内每周1次的观测结果进行矫正。     

华东稻田CH4和N2O排放

稻田CH4和N2O排放的季节变化规律完全不同，两者的排放通量随土壤水分条件变化而互为消长，但它们的日变化形式则比较一致。晴天时的CH4和N2O排放日变化规律明显，主要表现为下午单峰模态，有时CH4排放夜间出现一个次峰。CH4和N2O排放总量因肥料类型而不同，堆肥加尿素处理比NH4HCO3处理少排放N2O 30%，多排放CH4 12%。     

北京市两种主要温室气体浓度的日变化

通过对北京地区CH4和CO2浓度日变化将近一年的连续监测和数据分析,发现它们日变化从总体上来看具有较强的规律性,CO2的日变化有明显的双峰结构,而CH4则是单峰的结构。化石燃料的燃烧,对CO2日变化峰值出现的时间有着明显的影响,且CH4和CO2的日变化具有较好的相关性。源汇强度的变化和昼夜气象因素的周期变化,是两种温室气体形成稳定日变化形式的主要因子。     

我国华中地区稻田甲烷排放特征

本文主要讨论地处我国华中水稻生态区的湖南红壤稻田的CH4排放特征。稻田CH4排放的日变化都有一致的规律，即在下午16:00左右出现最大值；CH4排放的日变化幅度与天气条件和水稻植物体有关；CH4排放的日变化与温度日变化的相关性很好（R>0.90）。早稻和晚稻的CH4排放季节变化规律有明显的差别，这主要是由于早、晚稻水稻生长期间的天气特别是空气温度变化的差异引起的，早稻CH4排放率在水稻生长中期（6月）略大，而晚稻在水稻移栽后几天内CH4排放就达到整个季节中的最大值，以后随时间逐渐降低；缺水会使CH4排放率明显降低，而且在重新灌水后相当长时间内CH4排放率没有回升；CH4排放在全有机肥的田中最大，然后依次是常规施肥、全沼渣肥及化肥田；尿素、氯化钾和复合肥的多施可降低稻田CH4排放率；不同施肥田中CH4排放率的温度效应不同；施肥是控制CH4排放的一种可行手段；在整个晚稻生长季节中瞬时CH4排放率与瞬时温度呈明显的指数关系；在1991年双季水稻生长季节中，稻田中CH4的排放量为67.96 g·m-2，其中早稻的CH4排放率为0.36 g·m-2·d-1，晚稻为0.48 g·m-2·d-1。     

华东稻麦轮作农田CH4、N2O和NO排放特征

利用同步自动观测系统对华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放进行了长期连续观测,分析了这3种气体排放的季节特征及决定因素,结果表明,华东稻麦轮作农田的CH4、N2O和NO排放具有完全不同的季节变化形式。CH4的排放发生在水稻生长期,其他阶段排放不明显,土壤水分状况是决定整个轮作周期内CH4排放变化的主要因素。N2O排放具有"冬季无,水田少,旱地多"的季节变化特点,尤其以旱地阶段的排放为主,土壤水分状况和温度共同决定着N2O排放的季节变化形式。NO排放具有"冬季无,水田很少,春季旱地多于秋季旱地"的季节分布特点,轮作周期内97.3%±0.6%的NO排放都发生在除冬季以外的旱地阶段,NO排放的季节变化形式由土壤水分状况和温度共同决定。大多数情况下稻田CH4和N2O排放呈互为消长的关系,但在烤田期间,二者却有时甚至同时出现高排放。在N2O日平均排放通量小于5 mg.m-2.h-1时,稻麦轮作农田的N2O和NO排放呈明显的互为消长关系,但大于5 mg.m-2.h-1时,N2O排放很强,同时NO排放也很强。     

生长旺盛期呼伦贝尔草甸草原生态系统呼吸与CH_4吸收通量的日变化研究

利用静态箱法于2011年结实期和2012年开花期与结实期分别对不同人类活动(自由放牧和刈割)影响下的呼伦贝尔草甸草原及相应的封育草原的CH4通量和植物土壤系统呼吸作用排放的CO2通量进行野外定位观测研究。结果表明:呼伦贝尔草甸草原(放牧和刈割及其对应的封育样地)均表现为CH4的汇,3个观测时期汇强的变化范围为:-23.98±6.40~-95.96±28.57μg Cm-2 h-1。呼伦贝尔草甸草原CH4通量的日变化对温度的响应较为复杂。不同时期呼伦贝尔草甸草原的植物土壤系统呼吸速率的日变化存在差异,水分和温度的共同影响造成2012年结实期日均CO2排放量低于2011年结实期。放牧对呼伦贝尔草甸草原CH4吸收通量的日变化模式的影响较小,但在2011年结实期和2012年开花期促进了CH4日均通量(促进幅度12.05%~93.35%),2012年结实期放牧降低了CH4日均通量(降低幅度23.32%~30.43%);刈割降低CH4吸收日均通量11.55%~60.62%。呼伦贝尔草甸草原日均累计碳排放量中CH4所占比例为0.35%~2.62%,而放牧和刈割行为对呼伦贝尔草甸草原的日均累计碳排放的影响结果在不同物候期以及不同植被群落类型均有不同。     

太湖流域单季稻的甲烷排放研究

根据1994～1996年太湖流域单季稻的CH4排放的观测资料,分析了该地区稻田CH4排放的日变化的一些统计特征,对排放的季节变化和年际变化及相关因子对排放的影响进行了分析和研究。结果表明:太湖地区单季稻的CH4排放的特征值为0.07～0.11 g/(m2·d),而且存在巨大的年际变化,其中1995年的排放是1994年和1996年的5～7倍。与NH4HCO3相比,施用尿素使甲烷的排放增加10%～70%。晒田使CH4的排放减少,土壤的扰动则使CH4的排放增加。文中对CH4的排放与水稻的生长的关系及温度的变化对排放的影响也进行了讨论。     

名词解释

温室气体(Greenhouse gas,GHG)温室气体是指大气中由自然或人为产生的能够吸收和释放地球表面、大气和云所射出的红外辐射谱段特定波长辐射的气体成分。该特性会导致温室效应。水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)     

内蒙古半干旱草原土壤－植被－大气相互作用综合研究

为深化对中纬度半干旱草原气候-生态相互作用过程、机制及其对全球变化的响应与贡献的认识,一项名为“内蒙古半干旱草原土壤-植被-大气相互作用(IMGRASS)”的基金重大项目于1997~2001年在内蒙古锡林郭勒草原执行。IMGRASS计划在1998年草原生长季节在所选定的以典型草原为主,包括草甸草原、稀疏沙地草原等在内的中尺度试验区开展了多点、多要素的综合观测。观测内容包括土壤、植被、大气的相关要素和发生于地-气界面的潜热、感热通量,还包括N2O,CH4,CO2等微量气体交换量、辐射与降水分布。除1998年中尺度观测试验外,1999~2001年在代表性地点进行了微量气体收支、遥感和沙尘天气相关的专项观测,结合草原站已进行的长期监测资料,分析气候-生态长期相互作用,特别是人类活动干预的影响。在分析观测结果的基础上,对该地区的气候-生态相互作用进行了数值模拟研究。文章简要介绍IMGRASS计划目标和初步成果,包括:计划目标与实验区背景;半干旱草原不同地表陆气相互作用特征;浑善达克沙地及其沙尘气溶胶特征;半干旱草原温室气体收支与碳循环测量分析;人类活动干预下半干旱草原生态退化与恢复演替规律;半干旱草原的遥感测量。     

小麦秸秆还田量对晋南地区裸地土壤—大气间甲烷、二氧化碳、氧化亚氮和一氧化氮交换的影响

采用静态暗箱采样—气相色谱/化学发光分析相结合的方法,对晋南地区盐碱地不同小麦秸秆还田量裸地土壤夏、秋季(2008年6～10月)的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)和一氧化氮(NO)交换通量进行了原位观测。结果表明:观测期内,秸秆全还田(FS)、秸秆一半还田(HS)和秸秆不还田(NS)处理土壤—大气间CH4、CO2、N2O和NO平均交换通量分别为-0.8±2.7、-1.4±2.3、-6.5±1.8μg(C).m-2.h-1(CH4),267.1±23.1、212.0±17.8、188.5±13.6mg(C).m-2.h-1(CO2),20.7±3.0、16.3±2.3、14.7±1.7μg(N).m-2.h-1(N2O),3.9±0.5、3.4±0.5、3.0±0.4μg(N).m-2.h-1(NO)。交换通量表现出明显的季节变化趋势,灌溉、降雨和温度变化是影响该趋势的主要因素。相对于NS处理,FS和HS处理降低了累积CH4吸收量(66%和59%),增加了累积CO2(42%和12%)、N2O(41%和9%)和NO(30%和13%)排放量,因此,秸秆还田促进了农田土壤总的温室气体排放。计算得到FS和HS处理小麦秸秆的CO2、N2O、NO排放系数分别为73.4%±1.6%和43.3%±1.0%(CO2)、0.37%±0.01%和0.17%±0.00%(N2O)、0.06%±0.00%和0.05%±0.00%(NO),FS处理的排放系数显著高于HS处理,且均低于同一实验地种植玉米、施肥农田的小麦秸秆排放系数(N2O和NO排放系数分别为2.32%和0.42%)。可见,在采用排放因子方法估算还田秸秆CO2、N2O和NO排放量时,应考虑秸秆还田量、农作物种植和施肥因素的影响。     

Greenhouse Gas Emissions from Agro-Ecosystems and Their Contribution to Environmental Change in the Indus Basin of Pakistan

There is growing concern that increasing concentrations of greenhouse gases in the atmosphere have been responsible for global warming through their effect on radiation balance and temperature. The magnitude of emissions and the relative importance of different sources vary widely, regionally and locally. The Indus Basin of Pakistan is the food basket of the country and agricultural activities are vulnerable to the effects of global warming due to accelerated emissions of GHGs. Many developments have taken place in the agricultural sector of Pakistan in recent decades in the background of the changing role of the government and the encouragement of the private sector for investment in new ventures. These interventions have considerable GHG emission potential. Unfortunately, no published information is currently available on GHG concentrations in the Indus Basin to assess their magnitude and emission trends. The present study is an attempt to estimate GHG （CO2, CH4 and N2O） emissions arising from different agro-ecosystems of Indus Basin. The GHGs were estimated mostly using the IPCC Guidelines and data from the published literature. The results showed that CH4 emissions were the highest （4.126 Tg yr^-1） followed by N20 （0.265 Tg yr^-1） and CO2 （52.6 Tg yr^-1）. The sources of CH4 are enteric fermentation, rice cultivation and cultivation of other crops. N2O is formed by microbial denitrification of NO3 produced from applied fertilizer-N on cropped soils or by mineralization of native organic matter on fallow soils. CO2 is formed by the burning of plant residue and by soil respiration due to the decomposition of soil organic matter.     

土壤含水量与温度对羊草、大针茅典型草原土壤—植物系统温室气体收支影响的初步研究

本研究首次以我国内蒙古典型草原生态系统为研究对象,以密闭箱法对土壤－植物系统与大气间Ｎ２Ｏ和ＣＨ４气体交换进行了原位观测研究,通过结合实验室模拟实验研究表明,土壤含水量和温度对草原土壤－植物系统温室气体（Ｎ２Ｏ和ＣＨ４）排放通量有着重要的影响。在一定范围内,土壤含水量增加促进草原生态系统Ｎ２Ｏ排放和ＣＨ４吸收作用。温度升高促进草原生态系统Ｎ２Ｏ排放,但对ＣＨ４吸收的影响作用不明显。     

Mitigation options for methane, nitrous oxide and nitric oxide emissions from agricultural ecosystems

1.IntroductionNitrousoxide(N,O)andmethane(CH.)arethemostimportantgreenhousegassesintheatmospherewithitscontributiontoglobalwarmingjustlowerthanCO2.Theirconcentrationsinatmospherehavebeennotedtoincreasecurrentlyattherateof0.25%yr--'andl.02%yr',respectively(IPCC,1995).Atpresent,theincreaseofNZOandCH4intheatmospherehasbeenestimatedtoaccountfor20--25%oftheglobalwarming(FAO&IAEA,1992;Bailes&Bridges,1992).NOdoesnotabsorbradiationdirectlyintheatmosphere,buttheincreasingconcentrationofNOmay…     

北京大气中主要温室气体近10年变化趋势

对1993～2002年10年间北京市大气中三种主要温室气体的监测数据进行分析,研究二氧化碳、甲烷和氧化亚氮这三种温室气体浓度的变化趋势,并初步探讨了造成这种变化的原因.分析结果表明:北京市大气二氧化碳浓度总体是上升趋势,且后5年增长较快;大气甲烷浓度前5年缓慢上升,后5年转为下降,总体已是下降趋势;与大气二氧化碳变化趋势相似,大气氧化亚氮总体也是上升趋势,后5年增长较快.     

成都平原稻田甲烷排放的实验研究

根据1996～1999年四个稻季的观测资料,分析了成都平原单季稻甲烷排放的季节变化和年际变化特征.结果表明:在水稻生长季节甲烷排放通量变化很大,在分蘖期和成熟期一般会出现峰值.年际间的通量变化也很大,其年均排放通量的变化范围在2.35～33.95mg m-2 h-1之间.4年的平均排放通量为12 mg m-2 h-1,与四川乐山的7年平均值30mg m-2 h-1相比,存在着明显的地区差异.同时分析讨论了温度、施肥、水稻品种、土壤氧化还原电位(Eh)以及稻田水位等诸多因素对稻田甲烷排放的影响.结果表明:在成都平原水稻生长季节的平均气温对CH4的平均排放通量影响不大;而气温对CH4排放的日变化有相对重要的影响,但气温对甲烷排放日变化的影响与水稻植物体的生长阶段有关;发现了水稻植物体(根、茎、叶)重量对CH4排放的重要作用.讨论了合理使用肥料和施肥量,控制水位和Eh值对稻田CH4的减排作用,提出优化组合诸影响因子,以充分发挥其减排潜力.     

Past,present and future climatic forcing due to greenhouse gases

An advanced one-dimensional radiative-convective model (RCM) is used to estimate the past, present and fu-ture climatic forcings induced by greenhouse gases of anthropogenic origin, such as CO2, CH4, N2O and CFCs, in this paper. The results show that the decadal climatic forcing for the last decade is one-order bigger than that prior to the year 1900, and in the case of no control on the emission of the greenhouse gases the climatic forcing for the year 2100 will be almost 4 times as much as now.