碳循環(huán)的重要意義精選(九篇)

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第1篇：碳循環(huán)的重要意義范文

1.1氣候變化對森林生產(chǎn)力的影響目前我國對于樹木的生長狀況和生態(tài)功能的發(fā)揮水平都是通過森林生產(chǎn)力來衡量的，森林生態(tài)力作為一項重要的衡量指標，所以在對未來氣候變化對森林生產(chǎn)力的影響上通過建立生產(chǎn)力模型來進行預測，從模型預測可以看出，在氣候變化后，我國的森林生產(chǎn)力從東南向西北將會呈現(xiàn)遞增的趨勢，而且在氣候變化影響下，樹種變化也較大，其中會以興安落中松其增益為最大，其他一些則為次之。

1.2氣候變化對森林災害的影響隨著氣候的不斷變暖，使水熱區(qū)域分布發(fā)生了較大的變化，溫度的升高，可以使植被的生長季節(jié)得以延長，對森林生產(chǎn)力的提高具有積極的意義，但氣候的變化也會導致在春季時倒春寒嚴重，從而發(fā)生凍害的可能性要大；另外，氣溫的上升，也會導致蒸發(fā)量增大，容易發(fā)生旱災，而一旦出現(xiàn)旱情，則會導致森林火災的系數(shù)上升，不利于森林防火。同時氣候的變化，會使降水的分配產(chǎn)生一定的變化，這樣在一些地方雪災的發(fā)生機率則會提高。

2森林生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的反饋機制

森林生態(tài)系統(tǒng)能夠改變區(qū)域小氣候，減少地面長波輻射對大氣的增溫效應。更值得注意的是森林大量吸收大氣中的二氣化碳，成為巨大的碳匯，在全球碳循環(huán)與平衡中具有極為重要的作用，為減緩全球變暖、發(fā)展低碳經(jīng)濟作出重要的貢獻。目前森林碳儲量約占全球植被碳儲量的86%以上。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，森林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)與碳蓄積在全球陸地碳循環(huán)和氣候變化研究中具有重要意義。森林生態(tài)系統(tǒng)與其他生態(tài)系統(tǒng)相比，其面積最大，生產(chǎn)力和生物量累積最高。森林在吸收碳的同時也釋放出碳，毀林是碳釋放的主要原因。我國森林覆蓋率從呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，人工林面積居世界第一，森林的碳匯功能顯著增強。

2.1我國森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究起步較晚，與國外研究相比還存在差距，表現(xiàn)在野外試驗有限、布點密度不足、數(shù)據(jù)積累時間短、多停留在靜態(tài)模型上。因此我國森林碳循環(huán)研究應注意以下方面：一是模擬人為活動的影響，一方面分析人為破壞森林生態(tài)系統(tǒng)的因素，另一方面分析人類管理或復原森林生態(tài)系統(tǒng)的因素；二是充分考慮森林生態(tài)系統(tǒng)的代表性和特殊性，有規(guī)劃地增加野外觀測點，利用地理信息系統(tǒng)、遙感技術和方法多尺度研究，為模型構(gòu)建和運行提供工具和數(shù)據(jù)；三是注重動態(tài)模型發(fā)展，重視機理研究，碳循環(huán)模型與氣候模型相結(jié)合，研究氣候變化對碳循環(huán)的影響及森林生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的反饋機制，為我國制定溫室氣體排放政策提供理論基礎和依據(jù)。

2.2森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復雜、組成越豐富，則生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好，抗干擾能力越強。森林生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化有較強的自適應性，能夠在一定變化范圍穩(wěn)定，對氣候變化有相對滯后的特點。然而氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響不容忽視，掌握氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響規(guī)律是合理保護、管理、恢復生態(tài)系統(tǒng)的關鍵，所以應該加快科研步伐，揭示未來氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的直接和潛在影響；提前預防，保護瀕危物種，防止有害物種入侵；因地制宜，以恢復為主，建立和保護可以持續(xù)發(fā)展的森林生態(tài)系統(tǒng)；掌握氣候變化對物候的擾動，加強對災害（雪災、火災、凍害、病蟲害）預測預報能力，合理預防。

3結(jié)束語

第2篇：碳循環(huán)的重要意義范文

一、引言

地球資源終會枯竭，也正日益枯竭，保護環(huán)境、節(jié)約能源已成為人們的共識，也是維系社會可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)平衡的重要前提。工業(yè)生產(chǎn)中能源節(jié)約離不開循環(huán)經(jīng)濟，尤其是對于煤礦企業(yè)而言，循環(huán)經(jīng)濟建立在人和自然關系的調(diào)節(jié)基礎之上，將自然、生態(tài)、系統(tǒng)融入到生產(chǎn)中，實現(xiàn)資源的可持續(xù)與可循環(huán)利用?？梢?，循環(huán)經(jīng)濟是一個閉環(huán)，它將生產(chǎn)、環(huán)境、生態(tài)、系統(tǒng)很好的結(jié)合和融合，最終形成一種環(huán)形的流動經(jīng)濟模式，促進了資源的節(jié)約與循環(huán)利用，對于煤礦企業(yè)而言，循環(huán)經(jīng)濟的探索與發(fā)展，為煤礦企業(yè)今后更加健康科學、協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展提供了有益的啟示。

二、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要意義

保護環(huán)境、節(jié)約資源、發(fā)展低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟已成為我國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的一項基本國策。山西省的煤炭工業(yè)在全國而言是非常典型的，一方面煤炭工業(yè)發(fā)展水平穩(wěn)步推進，煤礦安全生產(chǎn)穩(wěn)步提高，煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型步伐加快，另一方面也面臨著煤礦資源枯竭，煤礦市場萎縮，改造轉(zhuǎn)產(chǎn)與升級的壓力。特別是08年之后，受到國際金融危機的影響，煤炭市場需求急劇萎縮，煤炭價格大幅下跌，煤礦企業(yè)效益也出現(xiàn)了顯著的滑坡，整個煤炭產(chǎn)業(yè)都面臨著非常嚴峻的考驗。而探索煤礦企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，加快煤礦循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展不失為解決煤礦發(fā)展困境的一個有力手段。按照循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展思路，煤炭企業(yè)可以逐步走向科技含量高、經(jīng)濟效益好、能耗污染少、資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路。

循環(huán)經(jīng)濟的重要作用主要體現(xiàn)在以下幾點：首先，循環(huán)經(jīng)濟是科學發(fā)展觀的發(fā)展要求?？茖W發(fā)展觀就是要有全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)的發(fā)展，能夠促進人和自然的和諧共生，實現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)環(huán)境（包括人、員工、環(huán)境、社會）協(xié)調(diào)發(fā)展。其次，循環(huán)經(jīng)濟是煤炭企業(yè)發(fā)展的必由之路，也是煤炭企業(yè)多元化發(fā)展的必經(jīng)之路。多元化和循環(huán)經(jīng)濟能夠延伸煤礦的產(chǎn)業(yè)鏈，擴大煤炭企業(yè)經(jīng)營模式，將企業(yè)的資源充分的利用起來，甚至煤礦生產(chǎn)中的廢棄物都可以重新利用，成為煤礦經(jīng)濟新的增長點，同時也有利于煤礦橫向產(chǎn)業(yè)之間的相互支撐，形成交互市場，降低企業(yè)開發(fā)和經(jīng)營費用。第三，循環(huán)經(jīng)濟是解決當前經(jīng)濟困境的有效手段。煤礦發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，是一種轉(zhuǎn)“堵”為“疏”的做法，是擺脫了過去企業(yè)治污中從源頭到產(chǎn)品全過程投入的常規(guī)治理，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“為治理而治理”的思想，將生產(chǎn)廢物視為可利用的資源，挖掘相關的資源產(chǎn)業(yè)，形成循環(huán)經(jīng)濟鏈條，并創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙重提升，破解企業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護之間的難題，也找到了解決經(jīng)濟社會問題的根本出路，同時也可以極大的緩解煤礦企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中的困境，實現(xiàn)雙贏甚至多贏。

三、煤礦企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的對策

煤礦企業(yè)要發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，離不開煤礦清潔生產(chǎn)與廢棄物綜合利用的轉(zhuǎn)化融合，使得煤礦生產(chǎn)的物質(zhì)資源能夠充分的循環(huán)利用。傳統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈為“自然資源―粗放型工業(yè)―產(chǎn)品―污染排放”，這是一種線性的經(jīng)濟模式，循環(huán)經(jīng)濟模式產(chǎn)業(yè)鏈條為“自然資源―循環(huán)利用型工業(yè)―綠色產(chǎn)品―再生資源深加工業(yè)―綠色產(chǎn)品”，顯而易見，這是一種可以循環(huán)的模式。推動生產(chǎn)有傳統(tǒng)模式向低碳循環(huán)經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)化是現(xiàn)代煤炭企業(yè)發(fā)展的必然趨勢，生產(chǎn)經(jīng)營中要做好以下幾點。

第一，提高經(jīng)濟發(fā)展的思想認識

煤礦企業(yè)必須充分提高思想認識，尤其是煤礦企業(yè)管理層的認識。從推動煤礦科學發(fā)展、完成企業(yè)所承擔的社會“三大責任”方面著力，提升對煤礦發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟必要性的認識，真正認識到循環(huán)經(jīng)濟對于轉(zhuǎn)變煤炭生產(chǎn)經(jīng)營思路，提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益對于煤礦企業(yè)生存發(fā)展的重要意義和作用，調(diào)動煤礦企業(yè)管理層特別是高層管理人員對于循環(huán)經(jīng)濟的認識，推動煤礦循環(huán)經(jīng)濟的落實和開展。

第二，選準煤炭循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的切入點

毋庸置疑，清潔生產(chǎn)也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的不二手段。煤礦企業(yè)大力推行潔凈煤技術，以煤礦主產(chǎn)品煤炭作為核心的產(chǎn)業(yè)鏈，圍繞原煤的精加工、深加工開展生產(chǎn)，既是煤炭企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的最基礎的產(chǎn)業(yè)模式，也是發(fā)展其它縱深型產(chǎn)業(yè)鏈的前提和基礎。對于煤炭循環(huán)經(jīng)濟，煤礦生產(chǎn)企業(yè)也不再是立足于傳統(tǒng)的原煤開采與銷售層面上，隨著煤炭產(chǎn)業(yè)鏈條的衍伸，煤炭洗選、焦化等已逐漸成為礦山的支柱產(chǎn)業(yè)，原煤在洗選過程中產(chǎn)生的矸石、煤泥等附屬物，焦炭生產(chǎn)形成的煤氣、焦油等副產(chǎn)品，經(jīng)過再生的開發(fā)挖掘必定能為循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造更大空間；還有一些大型高效選煤技術、煤炭的液化技術、地下煤層氣開發(fā)、高硫煤地面汽化等，這些煤炭的深加工以及潔凈煤技術已經(jīng)有了長足的發(fā)展和突破；利用煤矸石等生產(chǎn)新型建筑材料，利用粉煤灰等生產(chǎn)水泥、肥料等轉(zhuǎn)化技術；煤矸石、煤泥等低熱值燃料的充分利用以及發(fā)電技術，這些新技術的應用和發(fā)展都可以在煤礦循環(huán)經(jīng)濟中形成產(chǎn)業(yè)從而大顯身手。煤礦企業(yè)要結(jié)合自身的實際生產(chǎn)狀況，因地制宜選擇循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，促進循環(huán)經(jīng)濟更好更快發(fā)展。

第3篇：碳循環(huán)的重要意義范文

關鍵詞：醇基燃料；新能源；熱值；國標

一、前言

倪維斗院士在2009年中國新能源及可再生能源科技發(fā)展論壇上對新能源提出了新的觀點―相對于主力而言，能大幅度的節(jié)約資源～大幅度減排的能源或能源技術極為新能源。醇基燃料作為新型清潔能源不僅具有多渠道的合成途徑，同時氣循環(huán)再生利用對緩解全球變暖具有重要意義，應用前景十分廣闊。1996年，國家技術監(jiān)督局頒布了GB16663―1996《醇基液體燃料》國家標準；1997年，國家農(nóng)業(yè)部頒布了NY311―1997《醇基民用燃料》行業(yè)標準（已廢除），同時頒布了NY312-1997《醇基民用燃料用具》行業(yè)標準。這3個標準的頒布對規(guī)范醇基燃料并促進鈣行業(yè)的發(fā)展具有重大意義影響。下面就醇基燃料熱值問題，發(fā)展中的瓶頸以及國標的修訂給出自己的看法。

二、醇基燃料熱值分析研究

目前作為醇基燃料主要成分的甲醇大多是從煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中獲得，考慮生產(chǎn)工藝的可行性和生產(chǎn)成本高低，廠家批發(fā)出產(chǎn)的多以甲醇為主。同事由于國家嚴禁使用糧食作物生產(chǎn)乙醇，用作工業(yè)用途的數(shù)量極少。因此，市場上銷售的醇基燃料主要成分多以粗甲醇為主。

基于此，為分析市面上流通的醇基燃料性質(zhì)，從粗甲醇著手分析比較切合實際。

從表一看出，除了甲醇與水之外，其余各成分所占的體積分數(shù)都很少，對粗甲醇熱值影響可以忽略不計。為了便于計算，我們假定粗甲醇

由純甲醇與水組成，其體積分數(shù)分別為：純甲醇83%`水17%

由純甲醇和水的密度計算得到粗甲醇密度為：

根據(jù)以上數(shù)據(jù)對比GB16663-1996（見表2）中醇基液體燃料性能進行分析：

（1）GB16663-1996中值表明了醇含量沒有描述醇基液體燃料的基本組成成分如主要成分是否是甲醇，其他醇類，烴類以及水成分的比例是多少也沒有表明，成分概念模糊。

（2）從液體密度角度來分析熱值存在較大區(qū)別。GB16663-1996中密度為0.83 g/c m?的醇基液體（醇體積含量70%）燃料熱值為21MJ/，密度為0.85 g/c m3的醇基液體（醇體積含量70%）燃料值為16.75mj/kg，以此類推，由于醇類，烴類物質(zhì)相對密度低于水，醇含量越高（水含量越低）其密度越小，醇含量越低（水含量越高）密度越大，而醇基液體燃料熱值主要有、由醇類物質(zhì)提供，所以醇基液體燃料密度越小其熱值越高，密度越大其熱值越低。

對比上述粗甲醇計算結(jié)果，粗甲醇（（醇含量83%）密度為0.8272g/cm3與GB16663-1996中一級醇基燃料密度0.83g/cm3相當，但是粗甲醇16.68mj/kg的熱值卻與一級甲醇21mj/kg的熱值相差很遠。并且如果醇含量更少的話，燃料熱值回更低。

對比GB16663-1996中二級醇基液體燃料分析，甲醇醇基燃料密度（0.8543g/cm3）與二級醇基液體燃料（0，。85g/cm3）相當，但是熱值（14.0675mj/kg）遠低于16.75mj/kg.

基于以上計算分析，有理由認為GB16663-1996的撰寫者所描寫的醇基液體燃料主要成分并非僅僅為甲醇，可能含有其他醇類物質(zhì)以及烴類物質(zhì)，而這些成分在國標中沒有明確說明。國標的制定應該依據(jù)現(xiàn)在市面上大量流通的醇基液體燃料作為樣本來研究制定，而GB16663-1996撰寫者所描述的醇基液體燃料不符合現(xiàn)在市面上大量流通的醇基液體燃料實際情況，對醇含量，烴含量沒有給出詳盡論述，以至于對后續(xù)相關的燃料密度、燃料熱值的計算存在較大差異，因此該燃料國標的參考性值得懷疑。

結(jié)合以上熱值的探討，我們通過密度法測算醇基燃料燃燒器的燃燒熱效率。

三、密度法

實驗設備：高密度天平（最小刻度0.1mg）、量杯（最小刻度1ml）

實驗步驟（遵照量杯使用規(guī)則和天平使用規(guī)則）：

1.將量杯置于天平上，稱量筒重量，記下量杯質(zhì)量m1。

2.用醇基燃料反復清洗量筒3次以上，以保證量杯中沒有其他液體雜質(zhì)存在，以免

殘存的其他液體影響實驗結(jié)果。

3.將醇基燃料液體倒入量杯中至整數(shù)刻度，遵照量筒使用規(guī)則讀取量杯中液體體積

刻度記為醇基液體燃料體積V。

4.將3中所述量杯置于天平上，測量量杯以及量杯中醇基液體燃料質(zhì)量，記下質(zhì)量M2。

5.根據(jù)密度公式計算醇基液體燃料為：

ρ醇基燃料=M2-M1/V

反復測量三次以上計算醇基燃料密度，并取平均值。

6.根據(jù)計算得到的醇基燃料密度計算醇基燃料中醇基燃料中純甲醇和水的質(zhì)量分數(shù)：

{ ρ純甲醇? ω純甲醇+ρ水?ω水=ρ醇基燃料=>p甲醇ω水

ω純甲醇+ω水=1

7.根據(jù)計算得出的p甲醇ω水推算醇基液體燃料的熱值為：

Q醇基燃燒熱值=q純甲醇?ω純甲醇+q水?ω水

根據(jù)以上計算得出的醇基燃料熱值進行灶具效率計算：

步驟：

1.灶具燃燒熱效率計算依據(jù)

依據(jù)灶具燃燒同樣同樣的水和同樣溫差所用的燃料用量，計算出各種情況下燃燒器的熱效率，同時也參考其所用的時間.

熱效率=（水吸收的熱量/燃料放出的熱量）×100%

2.實驗理論依據(jù)

整個實驗參考了“NY312-1997醇基民用燃料灶具”。

實驗室條件：室溫應為15-30℃，在每次實驗過程中應防止外來熱源或冷空氣的影

響，室溫波動度小于±5℃。通風換氣良好。室內(nèi)一氧化碳和二氧化碳含量應分別小于0.002%和0.2%。

水吸收的熱量按下式計算：

Q吸=M水×C水×（t終-t初）

式中：M水―水的質(zhì)量，

C水――水的比熱，4.18kj/kg?℃；

T初---水的初溫，℃

T終---水的終溫，℃

醇基燃料放出的熱量按下式計算：

Q放=M醇基燃料×Q醇基燃料

式中：M醇基燃料――消耗醇基燃料量，kg

Q醇基燃料――醇基液體燃燒的低熱值，kj/kg；

灶具熱效率按計算：

η醇基燃料=Q吸/Q放=M水×C水×（t×終-t始）/M醇基燃料×Q醇基燃料×100%

同樣條件下熱效率測定仿佛進行三次，取平均值

參考文獻：

【1】倪維斗。有關新能源發(fā)展的思考R .北京：2009年中國新能源及可再生能源科技發(fā)展論壇，中國能源學會，2009

第4篇：碳循環(huán)的重要意義范文

關鍵詞：氣候變暖；影響；農(nóng)業(yè)；對策

自西方工業(yè)化以來，世界人口在急劇地增長，人類在日益強大的大規(guī)模生產(chǎn)和經(jīng)濟活動中，大量開墾耕地、掠奪與毀壞森林資源，大量地燃燒化工原料，釋放了大量的溫室氣體，致使大氣成分發(fā)生變化，導致了全球氣候日趨變暖。據(jù)美國科學家（1979）估計，如果大氣CO2濃度增加1倍，全球平均氣溫將增加1.5℃～4.5℃。進一步研究指出，如果人類繼續(xù)按照目前速度釋放溫室氣體，那么CO2的有效倍增將出現(xiàn)在2060年左右。如此之大的增溫幅度和速度，是我們這個星球近十萬年來所沒有經(jīng)歷過的，換言之，在未來的幾十年內(nèi)，我們這個星球的氣溫將經(jīng)歷人類歷史上前所未有的高點。

最新科學研究成果表明：近一百多年來，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷—暖—冷—暖兩次波動，總的看為上升趨勢。進入20世紀80年代后，全球氣溫明顯上升。1981—1990年全球平均氣溫比一百年前上升了0.48℃（見下圖）。中國氣候變暖趨勢與全球的總趨勢基本一致。據(jù)中國氣象局的最新觀測結(jié)果顯示，中國近百年來（1908—2007年）地表平均氣溫升高了1.1℃，自1986年以來經(jīng)歷了21個暖冬，2007年是自1951年有系統(tǒng)氣象觀測以來最暖的一年。近三十年來，中國沿海海表溫度上升了0.9℃，沿海海平面上升了90毫米。

全球氣候不斷增暖將改變各地的溫度場，并影響大氣的運行規(guī)律，各地蒸發(fā)量和降水量的時空分布亦隨之改變；增溫造成的海水、冰川融化和海水受熱膨脹還會使海平面上升。這一切都必將給人類賴以生存的資源環(huán)境，包括水資源、能源、土地、森林、海洋、人類健康、物種資源、生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等帶來巨大沖擊，并造成許多目前仍估計不到的重大影響。

一、全球氣候變暖對農(nóng)林業(yè)的影響分析

1.全球氣候變暖將明顯提高中國各地的有效積溫，使無霜期延長，因而有利于復種指數(shù)的提高，并造成喜溫作物的種植北界向高緯延伸以及作物產(chǎn)區(qū)的地理位移。這意味著我國目前的各種作物氣候區(qū)劃都可能發(fā)生變化：現(xiàn)在的一些作物適宜種植區(qū)將變得不再適宜，并出現(xiàn)一些新的適宜種植區(qū)。各地農(nóng)事安排都將可能發(fā)生重大變動。種植區(qū)的北移固然有利于農(nóng)用土地的擴大，但新開墾的土地因土壤貧瘠或水源不足，大多不易獲得高產(chǎn)。而北移了的農(nóng)作物更容易受到突降低溫的威脅。

2.全球氣候變暖，將使大量冰川逐漸融化，導致海平面上升。自19世紀以來，全球范圍的山地冰川都幾乎發(fā)生了大規(guī)模的后退。美國NOAA衛(wèi)星觀察到的雪蓋資料表明：1980年以來，全球的雪蓋面積減少了9%～13%。英國南極考察隊的科學家們通過衛(wèi)星觀測發(fā)現(xiàn)，位于拉爾森冰架的一塊像牛津郡那么大（約2 900平方公里）的冰山已從南極大冰原分離，并逐漸涌向大海。隨著全球的進一步變暖，冰山融化，海平面上升，對中國來說，這可能會淹沒東南沿海大片肥沃的低地，并造成地表水排泄受阻，地下水位提高，帶來大片土地沼澤化。長江、珠江三角洲地區(qū)因海水倒灌，大片良田將鹽漬化。

3.隨著全球氣候的不斷增暖，氣候變率勢必也發(fā)生變化，極端氣候頻繁出現(xiàn)。研究表明，在氣候要素平均值的變化與極端事件（災害）發(fā)生概率的變化之間，往往存在著某種非線性關系：即使溫度、降水平均值發(fā)生微小變化，也可能導致災害性天氣發(fā)生頻率的顯著增加。這意味著干旱、洪澇、臺風、暴雨等發(fā)生頻率將會增加。事實上，進入20世紀90年代以來，中國各種自然災害就沒有間斷過：1991年的特大洪水曾肆虐江淮大地；1992—1993年的持續(xù)干旱更是橫掃整個東部；1994年夏季華中出現(xiàn)了曠日持久的干旱和高溫酷暑天氣，而華南與東北則出現(xiàn)了嚴重的水患；1995年長江中下游地區(qū)和遼河平原又出現(xiàn)了建國以來罕見的暴雨洪水。據(jù)中國氣象局公布的數(shù)字，僅1994年全國21個省市自治區(qū)的受災面積就達0.5億公頃，直接經(jīng)濟損失1 700億元。新世紀以來，各種極端天氣就沒有間斷過，特別是2010年更是反常，北方出現(xiàn)冬天暴雪奇冷天氣，春季西南5省出現(xiàn)百年一遇的特大干旱，受災耕地面積達到1.11億畝，2 212萬人出現(xiàn)飲水困難，持續(xù)干旱近五個月，僅云南一省就損失170億元。

4.由于全球氣候增溫，寒冷季節(jié)將會縮短，溫暖和炎熱季節(jié)將會延長。這一定程度上會改善某些高緯地區(qū)溫度條件較差的狀況；但對那些夏季原本就很炎熱的中、低緯地區(qū)來說，無疑是“火上加油”的災難。高溫將加快作物的生育進程，使生育期特別是灌漿期明顯縮短，高溫逼熟，極端高溫對小麥、玉米、大豆等作物均有顯著的減產(chǎn)效應，還會造成水稻花粉敗育。

5.隨著全球氣候增暖，作物的各類病、蟲、草害將會流行、激增和蔓延，出現(xiàn)范圍也將由目前的中低緯地區(qū)向高緯延伸。增溫將為各種害蟲的生長、發(fā)育和大量繁殖提供更優(yōu)越的條件，因而其越冬存活力將大大提高，雌蟲產(chǎn)卵數(shù)將急劇增加，繁衍代數(shù)亦將明顯增多。大氣CO2濃度的增加還會提高作物生物量的碳氮比，從而刺激昆蟲的食欲。大氣環(huán)流的改變更為風播病原的大范圍擴散提供了外部條件。

6.氣候增暖后，土壤有機質(zhì)的分解將會加快，積累量將會減少。長此下去，會造成地力下降。在某些降水量可能增多的地區(qū)，徑流增大還會加劇坡地土壤可溶性養(yǎng)分與表土的流失。在某些降水量可能銳減的地區(qū)，植被將減少，表土易沙化，耕地更易于受到風蝕侵害，一旦遇到暴風襲擊時，將產(chǎn)生“塵暴”效應；而遭遇暴雨沖洗時，又會造成嚴重的水蝕。

綜上所述，全球氣候變暖將對人類特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生極其深遠的影響。這種影響或許有其有利的一面，但更多的、令人擔憂的卻是其不利的一面。因此，如何趨利避害，利用其有利的一面，克服其不利的一面，并尋求適應或延緩氣候變化的對策，是擺在全人類面前的一道嶄新的課題。

二、從農(nóng)林角度應對氣候變化的思考

人們應對氣候變化的思路主要包括兩個方面：一是如何控制和減緩溫室氣體的排放。二是如何增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應氣候變化的能力。前者是長期、艱巨的任務，后者是現(xiàn)實而緊迫的任務。

（一）發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，減緩溫室氣體排放

林業(yè)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的種植業(yè)主要是通過植物吸收空氣中的二氧化碳，生成有機物，并放出氧氣的過程，在地球大氣碳循環(huán)中發(fā)揮重要的碳匯功能。但在水稻田及沼澤地、動物糞便要釋放一定的溫室氣體甲烷。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)業(yè)投入品（化肥、農(nóng)藥）要消耗大量的石化能量。農(nóng)業(yè)秸稈等廢棄物焚燒產(chǎn)生二氧化碳氣體排放。因此，提倡低排放或零排放的低碳農(nóng)業(yè)是我們的選擇。

農(nóng)業(yè)節(jié)能減排主要有這樣幾個途徑：

1.革新農(nóng)業(yè)技術，大力發(fā)展節(jié)約型農(nóng)業(yè)。發(fā)展節(jié)約型農(nóng)業(yè)關鍵要在節(jié)地、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)種、節(jié)工、節(jié)能等七個方面下工夫?！肮?jié)地”，就是要高度重視土地資源的保護，大力發(fā)展高效設施農(nóng)業(yè)，充分挖掘土、水、光、熱資源的利用潛力，提高耕地的綜合產(chǎn)出率?！肮?jié)水”，農(nóng)業(yè)特別是水稻，是高耗水產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)用水占全社會總用水量的70％。要加快培育新的耐旱品種，深入研究和大力推廣節(jié)水栽培技術，加強現(xiàn)有節(jié)水技術的集成推廣，大力推廣覆蓋技術、水肥一體化技術、保護性耕作技術、滴灌施肥技術等節(jié)水技術，節(jié)約用水?！肮?jié)肥”，就是要加快建立科學施肥的測土、配方、示范、推廣體系，根據(jù)不同區(qū)域、不同作物、不同種植制度，制定測土配方施肥技術規(guī)程，改善養(yǎng)分投入結(jié)構(gòu)，優(yōu)化肥料運籌，改進施肥方法，發(fā)揮養(yǎng)分協(xié)同作用，提高肥料利用率，減少化肥總施用量。“節(jié)藥”，遏制不合理的過量使用化學農(nóng)藥，大力開發(fā)抗病蟲良種、進一步完善化學農(nóng)藥的使用技術，形成高效的綜合防治配套技術?！肮?jié)種”，就是提高種子質(zhì)量，推廣精量半精量播種、穴盤育苗等技術。 “節(jié)工”，即大力推廣少免耕等輕簡栽培和機械化生產(chǎn)技術，減少手工作業(yè)量，既可節(jié)約工本，又可促進農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移和農(nóng)民增收。“節(jié)能”，大力開發(fā)農(nóng)村太陽能，因地制宜開發(fā)利用風能、生物質(zhì)能等清潔能源。

2.切實解決以農(nóng)作物秸稈為主的生物資源的綜合利用，大力開發(fā)生物質(zhì)能源。農(nóng)作物秸稈作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，產(chǎn)量大、分布廣，同時也是一項重要的生物資源——其含氮、磷、鉀、碳的平均含量分別為0.6％、0.3％、10％、45％。據(jù)統(tǒng)計，中國年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈6.2億噸，資源擁有量居世界首位。江蘇省秸稈年產(chǎn)量3 700多萬噸。但是，近年來焚燒秸稈在一些地區(qū)愈演愈烈，造成資源的巨大浪費。最近的統(tǒng)計結(jié)果顯示，中國年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈中30%用作農(nóng)用燃料，25%用作飼料，2%～3%作工副業(yè)生產(chǎn)原料，6%～7%直接還田，還有35%約2.2億噸剩余秸稈被白白焚燒了。筆者認為，中國正處于經(jīng)濟高速全面發(fā)展的時期，各種能源消耗量與日俱增，當務之急是要開展秸桿的回收利用。政府部門不僅要禁止農(nóng)民焚燒秸稈，更要組織科研部門開展相關技術的攻關，解決秸稈綜合利用的關鍵技術問題，挖掘秸稈利用的新途徑。植物纖維可以通過汽化成為農(nóng)用能源，也可以運用生化技術加工成肥料和飼料，植物纖維還可以作為包裝材料、建筑材料、一次性餐具、家具等的替代資源。

3.加強畜禽糞便的無害化處理、資源化利用。目前農(nóng)村畜禽糞便產(chǎn)生量巨大，但未得到有效利用，其污染日益嚴重，重污染區(qū)域在不斷擴大，嚴重威脅水體和農(nóng)田環(huán)境質(zhì)量。據(jù)江蘇省農(nóng)調(diào)隊調(diào)查，2004年全省畜禽糞總量已達7475.7萬噸，尿總量達3 477.4萬噸，糞便總量折合成豬糞當量為12 340.5萬噸。畜禽糞便的大量排放，給環(huán)境造成了嚴重污染。近年來江蘇省水體N、P等含量超標，除與工業(yè)和生活污水排放有關外，畜禽糞便污染已上升為非常重要的因素。

對畜禽糞便無害化處理、資源化利用的最直接途徑，是發(fā)展商品有機肥產(chǎn)業(yè)。加強有機肥無害化生產(chǎn)技術與施用技術的開發(fā)及相關政策的研究，大力扶持商品有機肥行業(yè)和培育商品有機肥市場，對于推進循環(huán)經(jīng)濟、提高農(nóng)業(yè)和農(nóng)民收益、改善農(nóng)村環(huán)境、建設社會主義新農(nóng)村具有重要的意義。

4.大力開發(fā)種養(yǎng)一體化的循環(huán)農(nóng)業(yè)。種植養(yǎng)殖一體化是實現(xiàn)資源綜合利用、循環(huán)利用的有效途徑。常規(guī)農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式人為地把原本互為上下游的種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)割裂開來，導致“資源—產(chǎn)品—再資源—再產(chǎn)品”的物質(zhì)循環(huán)利用鏈斷裂，不僅造成農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便等可利用資源的大量浪費和生產(chǎn)成本的提高，而且這些可利用資源的不當處理給生態(tài)環(huán)境造成巨大的負面影響。推進現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化必須把種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)納入到一體化經(jīng)營的產(chǎn)業(yè)體系中，按照資源互補循環(huán)利用機理，合理配置種植養(yǎng)殖規(guī)模，形成物質(zhì)、能量循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)鏈，使種植業(yè)生產(chǎn)的秸稈等廢棄物成為養(yǎng)殖業(yè)的飼料，養(yǎng)殖業(yè)的牲畜糞便經(jīng)無害化處理成為種植業(yè)的有機肥料，廢棄物的資源化利用既解決秸稈焚燒和糞便污染的環(huán)境問題，又大大降低農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，并提升農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)提高。采用現(xiàn)代經(jīng)營方式，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷售一體化經(jīng)營，并多次增值，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

沼氣是實現(xiàn)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)一體化循環(huán)的關鍵。通過發(fā)展沼氣，上聯(lián)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，下促種植業(yè)優(yōu)質(zhì)高效，中改村容村貌，維護生態(tài)平衡。隨著沼氣技術體系的完善，沼氣在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)乃至農(nóng)村社會全面發(fā)展中的地位顯得越來越重要。它能夠有效地組織和調(diào)動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各要素，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各要素的協(xié)調(diào)發(fā)展，對控制農(nóng)業(yè)面源污染，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 推進社會主義新農(nóng)村建設具有重要意義。

5.大力開展植樹造林。森林在應對氣候變化中具有三大功能。一是吸收功能。森林是陸地上最大的吸碳器。它通過光合作用，吸收二氧化碳，放出氧氣，形成碳匯。科學研究表明：森林每生長1立方米蓄積量，平均能吸收1.83噸二氧化碳，釋放1.62噸氧氣。二是貯存功能。森林是陸地上最大的儲碳庫。陸地生態(tài)系統(tǒng)一半以上的碳，儲存在森林生態(tài)系統(tǒng)中。同時，木制品的儲碳能力也很強。據(jù)日本《木材工業(yè)》報道，全球木制品碳儲量每年約增加6 000萬噸。三是替代功能。據(jù)國際能源機構(gòu)測算，用木結(jié)構(gòu)代替鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單位能耗可從800降到100。由于森林在應對氣候變化中具有這些特殊功能，因此，《京都議定書》規(guī)定了工業(yè)直接減排和森林間接減排兩條途徑。

要加快荒山荒地造林綠化步伐，加快速豐林、碳匯林、能源林、珍貴用材林、木本油料林等基地建設。要努力提高造林綠化質(zhì)量。加強林木種子區(qū)劃和良種基地管理，抓好區(qū)域性、示范性林木種苗基地建設，全面提高良種壯苗使用率。增加混交林和鄉(xiāng)土樹種比重，注重封山育林，強化自然恢復。加強森林病蟲害防治和森林防火。

（二）增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應氣候變化的能力

農(nóng)業(yè)是露天工廠。隨著全球氣候變暖，各種極端氣候頻發(fā)，自然災害對農(nóng)業(yè)的威脅越來越大。要根據(jù)自然環(huán)境和農(nóng)業(yè)自然災害發(fā)生規(guī)律，制定防旱抗?jié)?、抵御高溫寒潮、臺風、病蟲害等各種自然災害的減災應急預案，確定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)避災減災的種植模式。加強農(nóng)業(yè)基礎設施建設特別是水利建設，改造中低產(chǎn)田，完善灌溉體系，提高農(nóng)田防御自然災害能力。進一步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，推進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，將傳統(tǒng)粗放型灌溉農(nóng)業(yè)和旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)建設成為節(jié)水型現(xiàn)代高效灌溉農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代旱地農(nóng)業(yè)。加強農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工作，選育適應氣候變化的抗病、抗蟲、抗旱、耐澇的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物新品種，研究在新的氣候條件下農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律。加強氣象預報工作，提高農(nóng)村防災減災能力。

參考文獻

[1]陳劍鋒.依靠科學技術應對全球氣候變化的挑戰(zhàn)[J].重慶科技學院學報:社會科學版，2010，(1):92-94.

第5篇：碳循環(huán)的重要意義范文

關鍵詞：生物質(zhì)炭；活性有機碳；土壤腐殖質(zhì)；土壤有機碳礦化；CO2排放

中圖分類號：S153 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）02-0205-06

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.02.002

全球氣候變暖已成為不爭的事實，CO2作為全球氣候變暖的主要溫室氣體對其貢獻率高達50%～60%[1]。土壤作為全球最大的碳庫，通過呼吸的形式釋放到大氣中的CO2是化石燃料釋放的10倍以上[2-3]。因此，如何減少土壤呼吸所釋放CO2量成為減緩全球氣候變暖的關鍵所在。目前對土壤CO2減排的研究主要集中于土地利用方式、植被類型、水熱條件、施肥等因素的研究。生物質(zhì)炭因其高含碳量、難被分解、空隙多、比表面積大的特點，以及其在全球碳循環(huán)涉及到氣候變化和環(huán)境問題而成為最近研究的熱點[4-5]。

生物質(zhì)炭是指植物或動物生物質(zhì)在厭氧或部分厭氧條件下通過高溫熱裂解制備成的多孔芳香類化學物質(zhì)[6-8]。由于生物質(zhì)炭具有比表面積巨大，孔隙度豐富、高pH等特點，生物質(zhì)炭不僅對土壤性質(zhì)改良具有極大的益處，而且在溫室氣體減排方面具有極大的潛力。另外，生物質(zhì)炭的有機碳結(jié)構(gòu)主要以芳香碳為主，因此它具有極強的穩(wěn)定性，在土壤中可以存在上千年[9]，因此生物質(zhì)炭對土壤固碳具有重要的意義。為了深入理解生物質(zhì)炭施入對土壤有機碳庫和土壤CO2排放的影響機制，本研究綜述了生物質(zhì)炭輸入對土壤活性有機碳庫、腐殖質(zhì)特性以及有機碳礦化特征的影響，較詳細地分析了生物質(zhì)炭輸入對土壤CO2排放的影響效果及其機制，最后展望了該方向今后的研究重點。

1 生物質(zhì)炭對有機碳庫的影響

1.1 生物質(zhì)炭輸入對活性有機碳庫的影響

土壤活性有機碳庫是土壤微生物活動的能量來源和土壤養(yǎng)分變化的驅(qū)動力，其動態(tài)變化與土壤呼吸存在密切的關系，土壤活性碳具有移動速度快、穩(wěn)定性差、易氧化分解等特點，具有較高的植物、動物和微生物活性[10]。土壤活性有機碳雖然只占土壤總有機碳的一小部分，但卻能夠在土壤全球變化之前反應出人類活動對土壤所引起的微小變化，是土壤碳循環(huán)的主要驅(qū)動力，對土壤碳收支平衡和全球氣候變化具有重要的意義[11]。土壤活性有機碳包括水溶性有機碳、微生物量碳、易氧化有機碳、顆粒有機碳、輕組有機碳、熱水溶性有機碳、可礦化態(tài)碳等。其中土壤水溶性有機碳、微生物量碳和易氧化有機碳是土壤活性有機碳庫的重要表征指標[12]。

生物質(zhì)炭輸入對土壤活性有機碳的影響在不同類型土壤之間存在顯著差異。如Durenkamp等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在黏質(zhì)土中添加生物質(zhì)炭能夠增加土壤微生物碳的含量，而在沙質(zhì)土中添加則降低其含量。部分研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭施入土壤對土壤活性有機碳的影響，還會隨著生物質(zhì)炭施入時間的長短而不同。如花莉等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在土壤中施入椰殼炭初期能夠提高土壤活性有機碳的含量，但隨著時間的推移其含量逐漸降低，而土壤有機碳的總量則無顯著變化，從而降低了土壤活性有機碳占土壤總有機碳含量的百分比。謝國雄等[15]研究發(fā)現(xiàn)，對土壤施入生物質(zhì)炭會影響土壤微生物生物量碳、水溶性碳和易氧化碳的含量，隨著施入時間的推移土壤微生物生物量碳和水溶性有機碳的含量逐漸減少。付琳琳[16]通過對水稻土施入生物質(zhì)炭3年后的研究也發(fā)現(xiàn)了相同的結(jié)果。施用生物質(zhì)炭初期能夠增加微生物生物量碳，可能是由于生物質(zhì)炭本身所攜帶的活性有機碳；后期隨著生物質(zhì)炭施入時間的增加，土壤和生物質(zhì)炭中的活性有機碳被微生物所降解，從而降低了其含量。另外還有研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭輸入對土壤活性有機碳的影響還會隨著生物質(zhì)炭制備溫度和施入量的不同而不同。如趙世翔等[17]研究發(fā)現(xiàn)添加低溫生物質(zhì)炭能夠增加土壤的呼吸速率、活性有機碳的含量，且隨著添加比例的增加而增加，而在同一添加比例下，隨著制備溫度的升高而降低。金素素等[18]研究發(fā)現(xiàn)對土壤施入生物質(zhì)炭能夠增加土壤有機碳和活性有機碳的含量，但隨著施炭量的增加，活性有機碳占總有機碳的百分比降低，并且隨著時間的推移，活性有機碳的含量逐漸減少。花莉等[19]試驗也發(fā)現(xiàn)向水稻土中添加生物質(zhì)炭能夠提高土壤的惰性碳庫，從而降低活性有機碳占土壤有機碳的比例，并且隨著施碳量的增加而降低。馬莉等[20]通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，添加生物炭可以顯著提高灰漠土易氧化態(tài)有機碳和微生物生物量碳的含量。這可能是因為添加生物質(zhì)炭能夠提高作物的生物量，特別是能夠提高根系的生物量，這樣就增加了土壤新鮮有機碳的輸入量，從而增加了土壤易氧化有機碳和微生物生物量碳的含量。

1.2 生物質(zhì)炭輸入對土壤腐殖質(zhì)的影響

土壤腐殖質(zhì)是土壤有機質(zhì)重要的物質(zhì)組成，主要指除未分解和半分解動、植物殘體及微生物體以外的有機物質(zhì)的總稱[21]，其含量及其動態(tài)變化特征是反應土壤質(zhì)量的重要標志，作為土壤肥力的物質(zhì)基礎，對土地的健康循環(huán)利用具有重要的意義。由于腐殖質(zhì)在土壤中不易被分解，所以它是土壤有機碳庫中重要的穩(wěn)定組成部分，其含量的多少對土壤有機碳的穩(wěn)定具有重要意義。土壤腐殖質(zhì)包含富里酸、胡敏酸、胡敏素三部分，其中胡敏素溶解性最差，穩(wěn)定性最強[22]。

生物質(zhì)炭可能是土壤腐殖質(zhì)的來源[23]，為了證實這一結(jié)果，研究者進行了一系列的研究，如Haumaier等[24]通過核磁共振技術研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭和土壤腐殖質(zhì)具有相似的波譜特征。Kwapinski等[25]在試驗中發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭在一定條件下可以通過微生物轉(zhuǎn)化為土壤腐殖質(zhì)。付琳琳[16]研究發(fā)現(xiàn)，對土壤施入生物質(zhì)炭能夠增加胡敏素含量，使其分子結(jié)構(gòu)更加復雜，增加土壤腐殖質(zhì)的含量。周鑫[26]在不同用量的生物質(zhì)炭施入的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著生物質(zhì)炭施入量的增加，土壤胡敏素的含量也增加，并且隨著時間的增加而增加，但一年之后逐漸減低，當生物質(zhì)炭施入量為48 t/hm2時，胡敏素的含量隨時間的變化一直在增加，但富里酸和胡敏酸的含量隨著生物質(zhì)炭施入量的增加而降低，這可能是由于生物質(zhì)炭具有巨大的比表面積和豐富的孔隙度，可以對分子量相對小的富里酸和胡敏酸產(chǎn)生吸附作用，生成分子結(jié)構(gòu)相對復雜的胡敏素。Wang等[27]在豬糞堆肥過程中添加生物質(zhì)炭，通過核磁共振技術發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭的施入提高了烷基、烴基比率和芳香烴的含量，這都說明生物質(zhì)炭能夠促進腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化進程；另外，通過對此生物質(zhì)炭的傅里葉變換紅外光譜分析認為，腐殖質(zhì)的吸附作用和生物質(zhì)炭的化學氧化可能是加速芳香烴物質(zhì)形成的原因，但其中具體的作用機制還不是很清楚，有待于進一步的研究。張葛等[28]在土壤中施入玉米秸生物質(zhì)炭的試驗中發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭的添加顯著地提高了土壤胡敏酸的縮合度和芳香化程度，降低了氧化度，從而增加了土壤腐殖質(zhì)的含量。孟凡榮等[29]在玉米秸稈生物質(zhì)炭對黑土腐殖質(zhì)和胡敏酸影響的研究中也發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭的施入有助于胡敏酸脂肪鏈烴的形成，從而提高胡敏酸中芳香化結(jié)構(gòu)的比例，有利于胡敏酸向胡敏素的轉(zhuǎn)化。胡敏素作為土壤腐殖質(zhì)中最穩(wěn)定的組成成分，其含量的高低對土壤有機碳的固定具有重要的影響。上述試驗結(jié)果表明，土壤中的腐殖質(zhì)不僅來源于動植物殘體的分解，也可能來源于外界所添加的生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化。生物質(zhì)炭添加到土壤中，由于其特有的理化性質(zhì)，一方面可以為土壤微生物提供合適的生活環(huán)境促進其活性，從而影響生物質(zhì)炭向土壤腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化；另一方面，生物質(zhì)炭可以通過自身的芳香基團和羰基等結(jié)構(gòu)，影響土壤腐殖質(zhì)中胡敏酸結(jié)構(gòu)的變化，進而影響生物質(zhì)炭向土壤腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化。

1.3 生物質(zhì)炭對土壤有機碳礦化的影響

土壤有機碳是指存在于土壤中所含碳的有機物質(zhì)，包括動植物的殘體、微生物體及其會分解和合成的各種有機質(zhì)，可以通過多種方式影響土壤向大氣中釋放CO2。土壤有機質(zhì)的礦化過程受到環(huán)境因子、理化性質(zhì)、微生物等因素的影響，直接P系到土壤溫室氣體的排放[15]，而生物質(zhì)炭施入能夠改變土壤溫度、水分、酸堿度等理化性質(zhì)，從而影響土壤有機質(zhì)的礦化作用。土壤溫度通過影響土壤微生物和土壤酶活性而影響土壤有機碳的礦化。當溫度較低時，升高溫度有利于促進土壤有機碳的礦化；而當溫度較高時，升高溫度不但不會促進礦化速率反而對其產(chǎn)生抑制作用[30]，而生物質(zhì)炭施入可以通過改變土壤顏色、土壤通氣性、含水量等因素而影響土壤溫度的變化。水分條件對土壤有機碳礦化速率的影響是復雜的，在旱地中水分條件是影響土壤有機碳礦化的重要條件，但當水分含量達到一定值時，其對土壤礦化速率影響不大，所以對于水田等水分含量高的土壤來說，水分條件就不是制約土壤有機碳礦化的關鍵因素，而添加生物質(zhì)炭可以通過改變土壤的含水量而影響土壤有機碳的礦化。如康熙龍等[31]在對旱地土壤施入生物質(zhì)炭的研究中發(fā)現(xiàn)，在添加相同量的生物質(zhì)炭下，土壤有機碳的礦化速率隨著水分含量的增加而提高。王戰(zhàn)磊等[32]在對板栗林施入竹葉生物質(zhì)炭的試驗中發(fā)現(xiàn)，土壤含水量對土壤的CO2排放無顯著影響。由于生物質(zhì)炭是堿性物質(zhì)，對酸性土壤施入生物質(zhì)炭能夠改良土壤性質(zhì)，提高微生物活性，從而促進土壤有機碳的礦化。從目前的研究結(jié)果來看，生物質(zhì)炭對土壤有機碳的礦化存在多種影響結(jié)果，有促進作用的，有抑制作用的，也有沒有影響的[33-35]。

Liang等[36]研究發(fā)現(xiàn)高溫制備的生物質(zhì)炭能夠抑制土壤有機質(zhì)的礦化作用。花莉等[37]研究發(fā)現(xiàn)高溫制備的生物質(zhì)炭具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，對土壤中的活性有機物質(zhì)起到一定的吸附作用，從而降低了土壤有機質(zhì)的礦化。王英惠等[38]在土壤中添加不同溫度制備的生物質(zhì)炭研究中發(fā)現(xiàn)，隨著制備生物質(zhì)炭溫度的升高土壤有機碳礦化速率逐漸降低，土壤有機碳的含量增加，累計礦化量逐漸減少。以上研究結(jié)果表明，高溫制備的生物質(zhì)炭比低溫制備的生物質(zhì)炭更有利于土壤有機碳的封存。原因可能有：①在一定溫度范圍內(nèi)，制備生物質(zhì)炭的溫度越高，土壤有機碳的半衰期越長[17]，從而減慢了土壤有機碳的礦化速率。②隨著制備生物質(zhì)炭溫度的升高，生物質(zhì)炭的芳香化結(jié)構(gòu)和致密性越高，生物質(zhì)炭的穩(wěn)定性就越強[39]，而土壤有機碳礦化的部分來源于生物質(zhì)炭本身，所以高溫制備的生物質(zhì)炭更有利于降低土壤有機碳的礦化速率。③生物質(zhì)炭可以促進土壤團聚體的形成，提高土壤碳庫的穩(wěn)定性，從而降低土壤有機碳的礦化速率[40]?？锍珂玫萚41]試驗發(fā)現(xiàn)向紅壤水稻土中添加生物質(zhì)炭能夠降低土壤的呼吸強度，有機碳礦化率和累積礦化量。劉燕萍等[42]在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，對土壤施入生物質(zhì)炭，前期能夠促進土壤有機碳的礦化，后期則減緩了此過程。王蕾等[43]也發(fā)現(xiàn)了類似的試驗結(jié)果。Hefa等[44]試驗認為生物質(zhì)炭含有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠吸附土壤中的有機質(zhì)，減少微生物和土壤酶與土壤有機質(zhì)的接觸，從而降低了土壤有機碳的礦化。趙次嫻等[45]在水田和旱地土壤中添加生物質(zhì)炭研究發(fā)現(xiàn)，添加生物質(zhì)炭對水田和旱地中的土壤有機碳的礦化都能起到抑制作用?？滴觚埖萚31]試驗研究結(jié)果表明，對旱地土壤添加生物質(zhì)炭能夠抑制土壤有機碳的礦化，并且隨著生物質(zhì)炭施入量的增加而增強。

但是，也有一些結(jié)果表明生物質(zhì)輸入對土壤有機碳礦化存在促進作用或無顯著影響。Steinbeiss等[46]和Luo等[47]發(fā)現(xiàn)向土壤中添加生物質(zhì)炭能夠促進土壤有機碳的礦化。Wardle等[48]研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭本身含有的有機物質(zhì)增強了土壤微生物的活性，因而促進了土壤有機碳的礦化。Farrell等[49]在試驗過程中也發(fā)現(xiàn)對土壤添加生物質(zhì)炭能夠促進土壤有機碳的礦化。但是也有不少研究結(jié)果表明，施入生物質(zhì)炭對土壤有機碳礦化無顯著影響[50-52]。Hilscher等[53]發(fā)現(xiàn)對土壤添加由松木制備而成的生物質(zhì)炭沒有增加土壤有機碳的礦化速率，而添加牧草制備的生物質(zhì)炭則增強了土壤有機碳的礦化速率。王戰(zhàn)磊等[32]研究發(fā)現(xiàn)向板栗林中施入生物質(zhì)炭僅在第1個月增加了CO2的排放和微生物碳和水溶性碳的含量，但對土壤CO2的年累積排放量并無影響。施入生物質(zhì)炭初期促進土壤CO2排放速率的原因可能是生物質(zhì)炭本身含有一些易被分解的有機碳而被土壤中的微生物所分解，后期土壤呼吸速率降低的原因可能是生物質(zhì)炭對土壤有機質(zhì)的吸附作用，減少了土壤有機質(zhì)與微生物的接觸機會，從而降低了土壤的呼吸速率[54]。Singh等[55]研究認為，制備生物質(zhì)炭的溫度以及生物質(zhì)的差異，使得所制備生物質(zhì)炭的性質(zhì)有所不同，從而影響土壤有機碳的礦化。另外，生物質(zhì)炭對土壤有機碳礦化速率的影響也會因土壤有機質(zhì)含量的不同而不同。一般情況下是對土壤有機質(zhì)含量特別低的土壤產(chǎn)生抑制作用，中等含量的產(chǎn)生促進作用，含量較高的也產(chǎn)生抑制作用[15]。

2 生物質(zhì)炭對土壤CO2通量的影響

從以往的研究來看，土壤施入生物質(zhì)炭對土壤CO2排放既有激發(fā)效應又有抑制效應，或?qū)O2排放無顯著影響，這種影響效果會因生物質(zhì)炭類型和施用劑量、制備方法以及土壤類型等因素的不同而產(chǎn)生差異[56-58]。部分研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭的施入激發(fā)了土壤CO2的排放。如Luo等[47]研究了生物質(zhì)輸入對旱地土壤CO2排放的影響，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭處理顯著增加土壤CO2排放。這可能與生物質(zhì)炭本身含有部分可溶性有機碳有關，且這種可溶性有機碳的降解一般發(fā)生在添加生物質(zhì)炭36 h后[59]。Smith等[60]試驗發(fā)現(xiàn)對土壤添加生物質(zhì)炭會促進土壤CO2的排放。Singh等[34]也得到了同樣的研究結(jié)果，但CO2的來源并不是生物質(zhì)炭本身的有機碳，而是其促進了土壤原有有機碳的降解，并且這種促進作用隨著時間的延長逐漸減弱。有部分研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭的施入抑制了土壤CO2的排放，如花莉等[19]試驗發(fā)現(xiàn)向水稻土中施入生物質(zhì)炭能夠顯著降低CO2的排放，但是在不同施碳量間沒有顯著差異。Lu等[57]在河南封丘的旱地土壤中研究發(fā)現(xiàn)，施加生物質(zhì)炭和氮肥可以顯著降低土壤CO2的排放速率。Karhu等[61]也發(fā)現(xiàn)向旱地土壤中添加生物質(zhì)炭能夠降低土壤CO2的排放。金素素[18]也得到了類似的研究結(jié)果。但也有少量研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭的施入對土壤CO2的排放沒有顯著影響，如Yoo等[62]在豬糞生物質(zhì)炭輸入水稻田的研究中發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭施入水稻田后對土壤CO2排放沒有顯著影響。Zavalloni等[63]和Cheng等[64]在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，施入生物質(zhì)炭的土壤CO2排放與對照相比無明顯差異。Wang等[65]在竹葉及其生物質(zhì)炭輸入板栗人工林的研究中也發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭輸入對土壤CO2排放通量沒有顯著影響。

生物質(zhì)炭輸入能夠增加土壤CO2排放通量的原因可能是：①生物質(zhì)炭本身含有部分活性有機碳，在其施入土壤后使得土壤活性有機碳的濃度增加，從而促進土壤CO2的排放[60]。②生物質(zhì)炭本身具有巨大的比表面積和孔隙度，且含有大量的營養(yǎng)元素，因而槲⑸物的生長提供了有力的生存環(huán)境，促進了土壤CO2的排放[66-67]。③生物質(zhì)炭施入土壤后，能夠顯著提高土壤的pH、CEC值和土壤含水量，從而提高了土壤微生物的活性，促進了土壤CO2的排放[68]。而生物質(zhì)炭施入能夠降低土壤CO2排放的原因可能有：①生物質(zhì)炭本身含有不利于土壤微生物生長的物質(zhì)，抑制了土壤微生物的活性，從而降低了土壤CO2排放[69]；②生物質(zhì)炭本身具有巨大的比表面積和孔隙度，可能對土壤中的微生物和酶產(chǎn)生吸附作用，從而使其失去活性，降低了土壤CO2的排放[70]；③生物質(zhì)炭能夠吸附土壤有機碳，隔絕了其與微生物的接觸，從而降低了土壤有機碳的分解[71]；④生物質(zhì)炭施入土壤能夠促進土壤團聚體的形成，特別是微團聚體的形成，而微團聚體具有更高的穩(wěn)定性，從而減少了土壤有機碳的分解，降低了土壤CO2的排放[54]。

3 展望

生物質(zhì)炭對土壤活性有機碳庫和CO2排放的影響因生物質(zhì)炭的種類、施碳量、土壤類型等條件的不同而不同。生物質(zhì)炭施入能夠增加土壤活性有機碳的含量，但隨著施入時間的推移影響效果并不明顯，生物質(zhì)炭還能夠增加土壤腐殖質(zhì)的含量，但其中具體的轉(zhuǎn)化機制并不清楚。生物質(zhì)炭對土壤有機碳的礦化和CO2的排放都存在激發(fā)、抑制、無影響三方面的作用。然而，目前對于生物質(zhì)炭與土壤腐殖質(zhì)之間的關系研究較少，也未曾對生物質(zhì)炭種類和施用量對土壤碳庫動態(tài)變化的影響作出探討。生物質(zhì)炭轉(zhuǎn)化為土壤腐殖質(zhì)的具體機制和對土壤有機碳庫作用的微觀機理將是今后研究的重點。

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