溫室氣體排放對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響分析

孟 娟

（山東省煤田地質(zhì)局第五勘探隊(duì)，濟(jì)南 250109）

近年來(lái)，全球氣候變暖對(duì)世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大的影響。氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響主要受大氣中CO濃度、氣溫及降水量的制約，而溫度、土壤等生態(tài)要素發(fā)生較大變化，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)一定干擾。首先，溫度升高會(huì)縮短作物發(fā)育周期，促進(jìn)作物生長(zhǎng)和果實(shí)早熟，同時(shí)導(dǎo)致產(chǎn)量降低；在熱量不足的地區(qū)，溫度升高可延長(zhǎng)作物生長(zhǎng)期，這說(shuō)明溫度升高在不同土壤和氣候環(huán)境下對(duì)作物的影響不同。其次，大氣中CO含量增加可以進(jìn)一步激發(fā)作物的光合作用，影響作物的生物量和產(chǎn)量。

人類活動(dòng)產(chǎn)生諸多溫室氣體，如CO、NO、CH等，持續(xù)對(duì)環(huán)境造成破壞，造成氣候變化。當(dāng)下，各生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)CO的吸收儲(chǔ)存能力已經(jīng)達(dá)到飽和，尤其是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，有必要研究溫室氣體排放對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響，以指導(dǎo)未來(lái)固碳減排工作，更好地制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，面對(duì)溫室效應(yīng)，要彰顯大國(guó)氣質(zhì)和大國(guó)擔(dān)當(dāng)，努力踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，穩(wěn)步推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和工作。

1 溫室氣體排放對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響

1.1 CO2 的影響

工業(yè)革命以來(lái)，大量溫室氣體被排放到大氣中，尤其是CO，導(dǎo)致溫室效應(yīng)。大氣中CO濃度增加加劇了溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖。所以，氣候變化和全球碳循環(huán)密切聯(lián)系。研究表明，大氣CO濃度升高和氮肥施用量的關(guān)系不顯著，但氮肥施用量與灌溉的關(guān)系顯著。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤呼吸作用對(duì)溫度十分敏銳，有機(jī)碳和其他組分對(duì)溫度的敏銳性有較大不同，溫度攀升增加了呼吸速度，促進(jìn)了土壤和空氣的碳循環(huán)。

大氣中的CO可通過(guò)植物光合作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳固定下來(lái)，植物又通過(guò)呼吸作用將有機(jī)碳氧化，將CO釋放到大氣中。因此，可采取多種方法，強(qiáng)化作物光合作用，提高作物對(duì)CO的吸收量，以促進(jìn)有機(jī)碳的積累。但對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，CO吸收及排放受到諸多因素影響，如種植密度、作物種類、灌溉方式和施肥種類等，而CO排放又會(huì)影響其他溫室氣體排放。

1.2 N2O 的影響

作為典型的示蹤氣體，NO 對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)僅次于CO和CH。該氣體對(duì)空氣輻射影響較大，其容易在平流層被光解成NO，對(duì)臭氧層造成巨大威脅。大氣中CO濃度攀升會(huì)激發(fā)作物生長(zhǎng)，其根系分泌活動(dòng)加劇，微生物得到更多碳源并進(jìn)行反硝化，促進(jìn)NO 形成。隨著大氣CO濃度攀升，土壤微生物菌群量進(jìn)一步增加，會(huì)加快土壤反硝化，增加NO 排放。同時(shí)，使用過(guò)量氮肥也會(huì)促進(jìn)NO 排放。田間水分條件影響NO 形成，若土壤含水量較多，大氣CO濃度增加不會(huì)對(duì)NO 形成造成顯著影響。

農(nóng)業(yè)源是最大的NO 人為排放源，氮肥和有機(jī)肥的施用是其主要貢獻(xiàn)者。NO 過(guò)度排放導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)存的氮素?fù)p失，這對(duì)作物生長(zhǎng)極為不利。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)使得氮素利用率下降，導(dǎo)致后續(xù)施肥量過(guò)多。氮素淋溶損失會(huì)造成作物減產(chǎn)，同時(shí)損害土壤環(huán)境，破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，加劇溫室效應(yīng)。因此，合理使用氮肥是實(shí)現(xiàn)更高目標(biāo)產(chǎn)量、保持土壤肥力、減少氮肥環(huán)境影響的關(guān)鍵。當(dāng)前，要加強(qiáng)農(nóng)田管控，采取科學(xué)的技術(shù)管理措施，優(yōu)化栽培機(jī)制和施肥方案，改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，要科學(xué)篩選作物品種，優(yōu)化灌溉和耕作方式，合理控制給肥量，科學(xué)給氮，降低農(nóng)田NO 排放，減少溫室效應(yīng)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

1.3 CH4 的影響

CH是一種重要的溫室氣體，其吸收紅外輻射的能力大約是CO的26 倍，其溫室效應(yīng)是CO的22 倍。土壤CH釋放既與氧化密切聯(lián)系，又和甲烷菌基質(zhì)規(guī)模和品質(zhì)有關(guān)。大氣CO濃度增加可以強(qiáng)化作物光合作用，使得生物量激增，土壤內(nèi)的碳成分增加，形成甲烷菌基質(zhì)。但是，甲烷菌基質(zhì)品質(zhì)降低，會(huì)影響甲烷菌活性，不利于CH形成。

大氣CO濃度攀升提高了作物地上部生物量和凋落物數(shù)量，促進(jìn)了作物根系發(fā)育，分泌物激增并聚于土壤內(nèi)，作物根際形成甲烷菌基質(zhì)，甲烷菌代謝活動(dòng)增強(qiáng)，提高了CH產(chǎn)生量。溫度不僅可以影響有機(jī)物活動(dòng)，也會(huì)影響甲烷菌規(guī)模。微生物活性提高會(huì)促進(jìn)有機(jī)物分解，氧消耗量激增，土壤氧化還原電位降低，這有助于甲烷菌的形成，使得甲烷產(chǎn)生量提高。但是，一定條件下，溫度攀升也會(huì)降低CH產(chǎn)生量，多種因素制約CH釋放。所以，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)要密切關(guān)注CO和CH排放，并持續(xù)關(guān)注二者的形成和抑制機(jī)理。

2 結(jié)果分析

大氣CO濃度升高對(duì)NO 的影響取決于該生態(tài)系統(tǒng)是受氮元素限制還是碳元素限制。大氣CO濃度升高會(huì)加劇溫室效應(yīng)，也會(huì)促進(jìn)碳排放，這不利于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)。CO排放增多會(huì)促進(jìn)CH排放，二者在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中互相影響，但二者間的具體轉(zhuǎn)化機(jī)制還需要深入研究。溫度升高對(duì)不同溫室氣體的影響不同，但總體而言，溫度升高會(huì)促進(jìn)溫室氣體排放，農(nóng)田灌溉方式也會(huì)影響溫室氣體排放，水分是影響農(nóng)田溫室氣體排放的重要因素，未來(lái)要深入探究各種影響因素。

3 結(jié)論

當(dāng)前，全球溫室氣體排放量正在迅速上升，導(dǎo)致溫室效應(yīng)加強(qiáng)。溫室氣體排放對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成巨大影響，尤其是CO、NO 和CH，其既有積極作用，又有負(fù)面作用。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)十分復(fù)雜，既要考慮內(nèi)因，還要關(guān)注外因，以明確溫室氣體排放對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響。未來(lái)，我國(guó)要不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提倡低碳生活方式，減少溫室氣體排放，特別是CO排放，減緩溫室效應(yīng)，切實(shí)保護(hù)大氣環(huán)境。同時(shí)，必須進(jìn)行深入研究，采取有效的應(yīng)對(duì)策略，合理控制溫室氣體排放對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響，不斷改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。