農田主要溫室氣體排放特征與控制技術研究

【摘要】當前，全球氣候變暖問題的呈現已成為國際社會所面臨的共同課題，在研究的過程中表明這一問題產生的主要原因是基于人類在開展生產生活等一系列活動的過程中，促使CO2/CH4/N2O等氣體的排放量加大，相應濃度隨之提升。而農田土壤則成為了排放如上三種氣體的主體之一，作為一個農業大國，要想實現對農田溫室氣體排放量的有效控制，則就需要結合這一氣體排放的特征來落實相應的控制技術。本文針對農田主要溫室氣體排放特征與控制技術進行了研究與探討，以供參考。

【關鍵詞】農田土壤；溫室氣體；排放特征；控制技術；研究

前言：

在全球氣候變暖這一大背景下，農業作為溫室氣體的重要排放源，成為了解決全球氣候變暖問題的重要阻力，所以這就意味著要針對農田溫室氣體排放問題落實相應的控制技術，通過相應農業政策的完善制定與實施來控制農田溫室氣體排放量。對于一個農業大國而言，我國在實際開展農業生產活動的過程中，需要給予這一問題以高度重視。而在實際踐行的過程中，對于農田溫室氣體排放中的主要氣體排放的特征尚未實現系統分析，因此，為了實現減排控制技術的有效制定與實施，本文針對這一課題進行了研究。

1、農田主要溫室氣體排放特征分析

1.1 二氧化碳排放通量特征分析

土壤產生二氧化碳是源于土壤呼吸這一過程，而它隨著土壤有機質含量的提升，以及炭化速率的加快，加上土壤本身含有大量的微生物群，其活躍程度也在發生著變化，進而致使相應二氧化碳的呼出量提升，其中作為重要的影響因素為土壤有機質含量。同時二氧化碳的排放量有受到溫度變化的影響，這一季節性變化特點下呈現出冬季排放量最低。在實際研究的過程中，現有的研究資料表明對于土壤二氧化碳排放量產生影響的因素較為復雜，但是整體上處于80-2500mg.m-2h-1這一范圍內。

1.2 甲烷排放通量特征分析

在農田甲烷這一溫室氣體的排放上，一般是來自稻田以及天然濕地，其中，稻田稻田排放CH4的總量是基于施肥情況、土壤本身的性質以及相應稻田水分情況等。而經過研究表明，甲烷在排放量上同樣呈現出了季節性變化特征，在水稻生長期間，這一時間段內的溫度高，且水稻本身的通氣組織又比較發達，進而致使相應的CH4排放總量加大。

1.3 氧化亞氮排放通量特征分析

在這一氣體的排放上，主要是受到土壤本身含水量、溫度以及相應有機質含量等的影響，而在研究中發現對于這一氣體產生影響的因素之一——氮肥施用量，二者間存在線性關系。在對稻田、冬小麥以及玉米種植區域內進行這一氣體排放通量的研究中，如董玉紅在進行這一研究所提供的資料表明，小麥季的排放通量在12.52-676.25 ug.m-2h-1，而玉米季排放通量在16.51-476.88 ug.m-2h-1；，，而李西祥在研究中以黃土高原南部旱作物為研究對象，針對小麥在覆膜處理、常規耕作以及不施氮的情況下的這一氣體排放通量進行了測定，結果分別為﹣7.67-24.72 ug.m-2h-1、﹣16.05-26.3 ug.m-2h-1、-43.65-36.77 ug.m-2h-1.

2、農田主要溫室氣體減排控制技術

基于農業作為溫室氣體排放的主要源頭之一，因此，在解決全球氣候變暖這一問題的過程中，就需要針對農田主要排放的溫室氣體來落實相應的減排控制措施。在實際踐行的過程中，主要可借助如下兩種方式：降低人為排放溫室氣體量、增加碳匯，而對于農田主要溫室氣體排放控制技術的落實而言，可從如下幾方面著手：

2.1 在降低溫室氣體排放量上的措施

第一，實現對甲烷排放量的控制措施。針對稻田甲烷氣體排放量，在實際落實減排措施的過程中，需要從水稻品種的優化選擇上、稻田的合理施肥上以及在農業灌溉管理上這三方面來落實相應的控制措施。首先，在水稻品種的選擇上，需要選擇通氣組織不活躍且厭氧層根系分布小的水稻品種，進而通過實現對甲烷產生菌的有效抑制來降低水稻甲烷產生的總量。其次，在肥料上的應用上，為了降低甲烷的產生量，可選擇將有機肥與化肥結合應用，并加入碳化鈣與酸性肥料，進而實現對甲烷的抑制。最后，在水稻的灌溉上，需要針對相應的管理措施進行優化，一般可利用稻田淹水與烤田進行結合，以確保烤田能夠得到間歇的空隙，進而實現對甲烷排放量的控制。采用這一方式下，能夠實現對甲烷排放量有效控制的原因在于基于烤田模式下，相應土壤中的Eh會隨之增加，并以土壤的干濕交替，促使實現對甲烷菌的克制，并實現對甲烷產生總量的有效控制。而間歇模式下，在恢復水田后，相應的甲烷排放量也要比采用烤田模式前的總排放量低，此種方式能夠將水稻田甲烷排放量縮減35%-70%左右。但是，不足之處在于采用這一模式下其會導致N2O排放量的增加，所以在實際實施的過程中則需要立足于綜合效益角度出發。

第二，在N2O排放量的控制技術上。因其主要來源于化肥，所以在實際落實相應控制措施的過程中，要從如下幾方面著手：第一，要實現氮肥的科學施肥，確保在區域間間施肥的平衡性，進而在控制N2O排放量的基礎上，為提高農作物的生產力奠定基礎；第二，提升氮肥的綜合利用率。整體而言氮肥的利用率極低，所以通過對氮肥施肥方式的創新，如實現深層施肥或者與有機肥進行混合使用等，以通過肥料利用率的提升來實現對N2O排放量的控制；第三，采用生物抑制劑來實現對這一溫室氣體排放量的有效控制。

2.2 從農田增匯角度出發相應控制措施的落實

主要是通過對土壤有機碳固存的增加以實現對溫室氣體排放量的有效控制，并提升土壤的活性來提高農作物的產量。在實際踐行的過程中，可通過對耕作措施的優化以及合理施肥等措施來進行管理，并以免耕技術的推行以及秸稈還田等措施方法來落實，都能夠為實現對土壤二氧化碳排放量的降低與控制。經過近年來的實踐表明，農田土壤碳庫的穩定增加，能夠有效的實現對農田土壤溫室氣體排放量的控制。

2.3 實現相應監測系統的搭建并組建相應的科研隊伍

通過對農業溫室氣體排放量的有效監測，能夠為實現減排措施的科學制定與落實奠定基礎，目前我國在這一方面尚未建立完善的監測系統網絡，且現有檢測系統所監測的對象具有著很大的局限性，所以這就要求要以全面覆蓋型監測網絡的搭建以及相應監測方法的進一步明確規范來促使該項事業能夠得到有效開展，為實現對農田溫室氣體排放量的有效控制提供技術保障。同時，基于當前現有相關方面的科研力量相對薄弱，而該項技術的不斷創新與完善則離不開相應研究工作發展的支撐，因此，這就需要圍繞這一主題不斷加大對科研技術隊伍的投入力度。

總結：

綜上，基于農田溫室氣體排放是促成溫室效應、全球氣溫變暖的主要因素之一，就需要在明確農田主要溫室氣體排放特征的基礎上，實現相應控制技術措施的落實。而基于農田主要排放的溫室氣體為CO2/CH4/N2O，所以在措施方面主要從減排與增匯兩個主要角度來落實，并要針對相應的監測系統進行進一步的完善，同時加大對相應技術科研隊伍的投入力度，確保實現對農田主要溫室氣體排放的有效控制，進而為實現對全球氣溫變暖問題的有效解決奠定基礎。

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作者簡介：周偉峰（1992.11-），男，漢族，安徽樅陽縣人，本科，主要研究方向：農田水利。