农田主要温室气体排放特征与控制技术研究

【摘要】当前，全球气候变暖问题的呈现已成为国际社会所面临的共同课题，在研究的过程中表明这一问题产生的主要原因是基于人类在开展生产生活等一系列活动的过程中，促使CO2/CH4/N2O等气体的排放量加大，相应浓度随之提升。而农田土壤则成为了排放如上三种气体的主体之一，作为一个农业大国，要想实现对农田温室气体排放量的有效控制，则就需要结合这一气体排放的特征来落实相应的控制技术。本文针对农田主要温室气体排放特征与控制技术进行了研究与探讨，以供参考。

【关键词】农田土壤；温室气体；排放特征；控制技术；研究

前言：

在全球气候变暖这一大背景下，农业作为温室气体的重要排放源，成为了解决全球气候变暖问题的重要阻力，所以这就意味着要针对农田温室气体排放问题落实相应的控制技术，通过相应农业政策的完善制定与实施来控制农田温室气体排放量。对于一个农业大国而言，我国在实际开展农业生产活动的过程中，需要给予这一问题以高度重视。而在实际践行的过程中，对于农田温室气体排放中的主要气体排放的特征尚未实现系统分析，因此，为了实现减排控制技术的有效制定与实施，本文针对这一课题进行了研究。

1、农田主要温室气体排放特征分析

1.1 二氧化碳排放通量特征分析

土壤产生二氧化碳是源于土壤呼吸这一过程，而它随着土壤有机质含量的提升，以及炭化速率的加快，加上土壤本身含有大量的微生物群，其活跃程度也在发生着变化，进而致使相应二氧化碳的呼出量提升，其中作为重要的影响因素为土壤有机质含量。同时二氧化碳的排放量有受到温度变化的影响，这一季节性变化特点下呈现出冬季排放量最低。在实际研究的过程中，现有的研究资料表明对于土壤二氧化碳排放量产生影响的因素较为复杂，但是整体上处于80-2500mg.m-2h-1这一范围内。

1.2 甲烷排放通量特征分析

在农田甲烷这一温室气体的排放上，一般是来自稻田以及天然湿地，其中，稻田稻田排放CH4的总量是基于施肥情况、土壤本身的性质以及相应稻田水分情况等。而经过研究表明，甲烷在排放量上同样呈现出了季节性变化特征，在水稻生长期间，这一时间段内的温度高，且水稻本身的通气组织又比较发达，进而致使相应的CH4排放总量加大。

1.3 氧化亚氮排放通量特征分析

在这一气体的排放上，主要是受到土壤本身含水量、温度以及相应有机质含量等的影响，而在研究中发现对于这一气体产生影响的因素之一——氮肥施用量，二者间存在线性关系。在对稻田、冬小麦以及玉米种植区域内进行这一气体排放通量的研究中，如董玉红在进行这一研究所提供的资料表明，小麦季的排放通量在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黄土高原南部旱作物为研究对象，针对小麦在覆膜处理、常规耕作以及不施氮的情况下的这一气体排放通量进行了测定，结果分别为﹣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、农田主要温室气体减排控制技术

基于农业作为温室气体排放的主要源头之一，因此，在解决全球气候变暖这一问题的过程中，就需要针对农田主要排放的温室气体来落实相应的减排控制措施。在实际践行的过程中，主要可借助如下两种方式：降低人为排放温室气体量、增加碳汇，而对于农田主要温室气体排放控制技术的落实而言，可从如下几方面着手：

2.1 在降低温室气体排放量上的措施

第一，实现对甲烷排放量的控制措施。针对稻田甲烷气体排放量，在实际落实减排措施的过程中，需要从水稻品种的优化选择上、稻田的合理施肥上以及在农业灌溉管理上这三方面来落实相应的控制措施。首先，在水稻品种的选择上，需要选择通气组织不活跃且厌氧层根系分布小的水稻品种，进而通过实现对甲烷产生菌的有效抑制来降低水稻甲烷产生的总量。其次，在肥料上的应用上，为了降低甲烷的产生量，可选择将有机肥与化肥结合应用，并加入碳化钙与酸性肥料，进而实现对甲烷的抑制。最后，在水稻的灌溉上，需要针对相应的管理措施进行优化，一般可利用稻田淹水与烤田进行结合，以确保烤田能够得到间歇的空隙，进而实现对甲烷排放量的控制。采用这一方式下，能够实现对甲烷排放量有效控制的原因在于基于烤田模式下，相应土壤中的Eh会随之增加，并以土壤的干湿交替，促使实现对甲烷菌的克制，并实现对甲烷产生总量的有效控制。而间歇模式下，在恢复水田后，相应的甲烷排放量也要比采用烤田模式前的总排放量低，此种方式能够将水稻田甲烷排放量缩减35%-70%左右。但是，不足之处在于采用这一模式下其会导致N2O排放量的增加，所以在实际实施的过程中则需要立足于综合效益角度出发。

第二，在N2O排放量的控制技术上。因其主要来源于化肥，所以在实际落实相应控制措施的过程中，要从如下几方面着手：第一，要实现氮肥的科学施肥，确保在区域间间施肥的平衡性，进而在控制N2O排放量的基础上，为提高农作物的生产力奠定基础；第二，提升氮肥的综合利用率。整体而言氮肥的利用率极低，所以通过对氮肥施肥方式的创新，如实现深层施肥或者与有机肥进行混合使用等，以通过肥料利用率的提升来实现对N2O排放量的控制；第三，采用生物抑制剂来实现对这一温室气体排放量的有效控制。

2.2 从农田增汇角度出发相应控制措施的落实

主要是通过对土壤有机碳固存的增加以实现对温室气体排放量的有效控制，并提升土壤的活性来提高农作物的产量。在实际践行的过程中，可通过对耕作措施的优化以及合理施肥等措施来进行管理，并以免耕技术的推行以及秸秆还田等措施方法来落实，都能够为实现对土壤二氧化碳排放量的降低与控制。经过近年来的实践表明，农田土壤碳库的稳定增加，能够有效的实现对农田土壤温室气体排放量的控制。

2.3 实现相应监测系统的搭建并组建相应的科研队伍

通过对农业温室气体排放量的有效监测，能够为实现减排措施的科学制定与落实奠定基础，目前我国在这一方面尚未建立完善的监测系统网络，且现有检测系统所监测的对象具有着很大的局限性，所以这就要求要以全面覆盖型监测网络的搭建以及相应监测方法的进一步明确规范来促使该项事业能够得到有效开展，为实现对农田温室气体排放量的有效控制提供技术保障。同时，基于当前现有相关方面的科研力量相对薄弱，而该项技术的不断创新与完善则离不开相应研究工作发展的支撑，因此，这就需要围绕这一主题不断加大对科研技术队伍的投入力度。

總结：

综上，基于农田温室气体排放是促成温室效应、全球气温变暖的主要因素之一，就需要在明确农田主要温室气体排放特征的基础上，实现相应控制技术措施的落实。而基于农田主要排放的温室气体为CO2/CH4/N2O，所以在措施方面主要从减排与增汇两个主要角度来落实，并要针对相应的监测系统进行进一步的完善，同时加大对相应技术科研队伍的投入力度，确保实现对农田主要温室气体排放的有效控制，进而为实现对全球气温变暖问题的有效解决奠定基础。

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作者简介：周伟峰（1992.11-），男，汉族，安徽枞阳县人，本科，主要研究方向：农田水利。