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(duì)森林生產(chǎn)力的影響目前我國(guó)對(duì)于樹木的生長(zhǎng)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(xiàng)重要的衡量指標(biāo)，所以在對(duì)未來氣候變化對(duì)森林生產(chǎn)力的影響上通過建立生產(chǎn)力模型來進(jìn)行預(yù)測(cè)，從模型預(yù)測(cè)可以看出，在氣候變化后，我國(guó)的森林生產(chǎn)力從東南向西北將會(huì)呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，而且在氣候變化影響下，樹種變化也較大，其中會(huì)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(duì)森林災(zāi)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(zhǎng)季節(jié)得以延長(zhǎng)，對(duì)森林生產(chǎn)力的提高具有積極的意義，但氣候的變化也會(huì)導(dǎo)致在春季時(shí)倒春寒嚴(yán)重，從而發(fā)生凍害的可能性要大；另外，氣溫的上升，也會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)量增大，容易發(fā)生旱災(zāi)，而一旦出現(xiàn)旱情，則會(huì)導(dǎo)致森林火災(zāi)的系數(shù)上升，不利于森林防火。同時(shí)氣候的變化，會(huì)使降水的分配產(chǎn)生一定的變化，這樣在一些地方雪災(zāi)的發(fā)生機(jī)率則會(huì)提高。

2森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的反饋機(jī)制

森林生態(tài)系統(tǒng)能夠改變區(qū)域小氣候，減少地面長(zhǎng)波輻射對(duì)大氣的增溫效應(yīng)。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(jì)作出重要的貢獻(xiàn)。目前森林碳儲(chǔ)量約占全球植被碳儲(chǔ)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(shí)也釋放出碳，毀林是碳釋放的主要原因。我國(guó)森林覆蓋率從呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，人工林面積居世界第一，森林的碳匯功能顯著增強(qiáng)。

2.1我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究起步較晚，與國(guó)外研究相比還存在差距，表現(xiàn)在野外試驗(yàn)有限、布點(diǎn)密度不足、數(shù)據(jù)積累時(shí)間短、多停留在靜態(tài)模型上。因此我國(guó)森林碳循環(huán)研究應(yīng)注意以下方面：一是模擬人為活動(dòng)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(fù)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(cè)點(diǎn)，利用地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和方法多尺度研究，為模型構(gòu)建和運(yùn)行提供工具和數(shù)據(jù)；三是注重動(dòng)態(tài)模型發(fā)展，重視機(jī)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(duì)碳循環(huán)的影響及森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的反饋機(jī)制，為我國(guó)制定溫室氣體排放政策提供理論基礎(chǔ)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(fù)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(qiáng)。森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，能夠在一定變化范圍穩(wěn)定，對(duì)氣候變化有相對(duì)滯后的特點(diǎn)。然而氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響不容忽視，掌握氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的影響規(guī)律是合理保護(hù)、管理、恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵，所以應(yīng)該加快科研步伐，揭示未來氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的直接和潛在影響；提前預(yù)防，保護(hù)瀕危物種，防止有害物種入侵；因地制宜，以恢復(fù)為主，建立和保護(hù)可以持續(xù)發(fā)展的森林生態(tài)系統(tǒng)；掌握氣候變化對(duì)物候的擾動(dòng)，加強(qiáng)對(duì)災(zāi)害（雪災(zāi)、火災(zāi)、凍害、病蟲害）預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力，合理預(yù)防。

3結(jié)束語(yǔ)

第2篇：碳循環(huán)的重要意義范文

一、引言

地球資源終會(huì)枯竭，也正日益枯竭，保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源已成為人們的共識(shí)，也是維系社會(huì)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(jì)，尤其是對(duì)于煤礦企業(yè)而言，循環(huán)經(jīng)濟(jì)建立在人和自然關(guān)系的調(diào)節(jié)基礎(chǔ)之上，將自然、生態(tài)、系統(tǒng)融入到生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)與可循環(huán)利用。可見，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一個(gè)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(dòng)經(jīng)濟(jì)模式，促進(jìn)了資源的節(jié)約與循環(huán)利用，對(duì)于煤礦企業(yè)而言，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的探索與發(fā)展，為煤礦企業(yè)今后更加健康科學(xué)、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(jì)的重要意義

保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)已成為我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)基本國(guó)策。山西省的煤炭工業(yè)在全國(guó)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(jìn)，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(chǎng)萎縮，改造轉(zhuǎn)產(chǎn)與升級(jí)的壓力。特別是08年之后，受到國(guó)際金融危機(jī)的影響，煤炭市場(chǎng)需求急劇萎縮，煤炭?jī)r(jià)格大幅下跌，煤礦企業(yè)效益也出現(xiàn)了顯著的滑坡，整個(gè)煤炭產(chǎn)業(yè)都面臨著非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)。而探索煤礦企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，加快煤礦循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不失為解決煤礦發(fā)展困境的一個(gè)有力手段。按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(jì)效益好、能耗污染少、資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要作用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是科學(xué)發(fā)展觀的發(fā)展要求?？茖W(xué)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(jìn)人和自然的和諧共生，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與企業(yè)環(huán)境（包括人、員工、環(huán)境、社會(huì)）協(xié)調(diào)發(fā)展。其次，循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(jì)能夠延伸煤礦的產(chǎn)業(yè)鏈，擴(kuò)大煤炭企業(yè)經(jīng)營(yíng)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(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)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(chǎng)，降低企業(yè)開發(fā)和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。第三，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是解決當(dāng)前經(jīng)濟(jì)困境的有效手段。煤礦發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，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(guān)的資源產(chǎn)業(yè)，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條，并創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(hù)之間的難題，也找到了解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)問題的根本出路，同時(shí)也可以極大的緩解煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的困境，實(shí)現(xiàn)雙贏甚至多贏。

三、煤礦企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的對(duì)策

煤礦企業(yè)要發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，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(jì)模式，循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(dòng)生產(chǎn)有傳統(tǒng)模式向低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)化是現(xiàn)代煤炭企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中要做好以下幾點(diǎn)。

第一，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的思想認(rèn)識(shí)

煤礦企業(yè)必須充分提高思想認(rèn)識(shí)，尤其是煤礦企業(yè)管理層的認(rèn)識(shí)。從推動(dòng)煤礦科學(xué)發(fā)展、完成企業(yè)所承擔(dān)的社會(huì)“三大責(zé)任”方面著力，提升對(duì)煤礦發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)必要性的認(rèn)識(shí)，真正認(rèn)識(shí)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)對(duì)于轉(zhuǎn)變煤炭生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)思路，提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)于煤礦企業(yè)生存發(fā)展的重要意義和作用，調(diào)動(dòng)煤礦企業(yè)管理層特別是高層管理人員對(duì)于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)煤礦循環(huán)經(jīng)濟(jì)的落實(shí)和開展。

第二，選準(zhǔn)煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的切入點(diǎn)

毋庸置疑，清潔生產(chǎn)也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的不二手段。煤礦企業(yè)大力推行潔凈煤技術(shù)，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(jì)的最基礎(chǔ)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(chǔ)。對(duì)于煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)，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(jì)發(fā)展創(chuàng)造更大空間；還有一些大型高效選煤技術(shù)、煤炭的液化技術(shù)、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(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)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(shù)；煤矸石、煤泥等低熱值燃料的充分利用以及發(fā)電技術(shù)，這些新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展都可以在煤礦循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(shí)際生產(chǎn)狀況，因地制宜選擇循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)更好更快發(fā)展。

第3篇：碳循環(huán)的重要意義范文

關(guān)鍵詞：醇基燃料；新能源；熱值；國(guó)標(biāo)

一、前言

倪維斗院士在2009年中國(guó)新能源及可再生能源科技發(fā)展論壇上對(duì)新能源提出了新的觀點(diǎn)―相對(duì)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(shù)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(shí)氣循環(huán)再生利用對(duì)緩解全球變暖具有重要意義，應(yīng)用前景十分廣闊。1996年，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局頒布了GB16663―1996《醇基液體燃料》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；1997年，國(guó)家農(nóng)業(yè)部頒布了NY311―1997《醇基民用燃料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（已廢除），同時(shí)頒布了NY312-1997《醇基民用燃料用具》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的頒布對(duì)規(guī)范醇基燃料并促進(jìn)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(guó)標(biāo)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(guó)家嚴(yán)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(chǎng)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(shí)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?jǐn)?shù)都很少，對(duì)粗甲醇熱值影響可以忽略不計(jì)。為了便于計(jì)算，我們假定粗甲醇

由純甲醇與水組成，其體積分?jǐn)?shù)分別為：純甲醇83%`水17%

由純甲醇和水的密度計(jì)算得到粗甲醇密度為：

根據(jù)以上數(shù)據(jù)對(duì)比GB16663-1996（見表2）中醇基液體燃料性能進(jìn)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(duì)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(duì)比上述粗甲醇計(jì)算結(jié)果，粗甲醇（（醇含量83%）密度為0.8272g/cm3與GB16663-1996中一級(jí)醇基燃料密度0.83g/cm3相當(dāng)，但是粗甲醇16.68mj/kg的熱值卻與一級(jí)甲醇21mj/kg的熱值相差很遠(yuǎn)。并且如果醇含量更少的話，燃料熱值回更低。

對(duì)比GB16663-1996中二級(jí)醇基液體燃料分析，甲醇醇基燃料密度（0.8543g/cm3）與二級(jí)醇基液體燃料（0，。85g/cm3）相當(dāng)，但是熱值（14.0675mj/kg）遠(yuǎn)低于16.75mj/kg.

基于以上計(jì)算分析，有理由認(rèn)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(guó)標(biāo)中沒有明確說明。國(guó)標(biāo)的制定應(yīng)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(shí)際情況，對(duì)醇含量，烴含量沒有給出詳盡論述，以至于對(duì)后續(xù)相關(guān)的燃料密度、燃料熱值的計(jì)算存在較大差異，因此該燃料國(guó)標(biāo)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(cè)算醇基燃料燃燒器的燃燒熱效率。

三、密度法

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：高密度天平（最小刻度0.1mg）、量杯（最小刻度1ml）

實(shí)驗(yàn)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(fù)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(shí)驗(yàn)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(cè)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(jì)算醇基液體燃料為：

ρ醇基燃料=M2-M1/V

反復(fù)測(cè)量三次以上計(jì)算醇基燃料密度，并取平均值。

6.根據(jù)計(jì)算得到的醇基燃料密度計(jì)算醇基燃料中醇基燃料中純甲醇和水的質(zhì)量分?jǐn)?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(jì)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(jì)算得出的醇基燃料熱值進(jìn)行灶具效率計(jì)算：

步驟：

1.灶具燃燒熱效率計(jì)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(jì)算出各種情況下燃燒器的熱效率，同時(shí)也參考其所用的時(shí)間.

熱效率=（水吸收的熱量/燃料放出的熱量）×100%

2.實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)

整個(gè)實(shí)驗(yàn)參考了“NY312-1997醇基民用燃料灶具”。

實(shí)驗(yàn)室條件：室溫應(yīng)為15-30℃，在每次實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)防止外來熱源或冷空氣的影

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

水吸收的熱量按下式計(jì)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(jì)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(jì)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(cè)定仿佛進(jìn)行三次，取平均值

參考文獻(xiàn)：

【1】倪維斗。有關(guān)新能源發(fā)展的思考R .北京：2009年中國(guó)新能源及可再生能源科技發(fā)展論壇，中國(guó)能源學(xué)會(huì)，2009

第4篇：碳循環(huán)的重要意義范文

關(guān)鍵詞：氣候變暖；影響；農(nóng)業(yè)；對(duì)策

自西方工業(yè)化以來，世界人口在急劇地增長(zhǎng)，人類在日益強(qiáng)大的大規(guī)模生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)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(dǎo)致了全球氣候日趨變暖。據(jù)美國(guó)科學(xué)家（1979）估計(jì)，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(jìn)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(gè)星球近十萬(wàn)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(gè)星球的氣溫將經(jīng)歷人類歷史上前所未有的高點(diǎn)。

最新科學(xué)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(dòng)，總的看為上升趨勢(shì)。進(jìn)入20世紀(jì)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(guó)氣候變暖趨勢(shì)與全球的總趨勢(shì)基本一致。據(jù)中國(guó)氣象局的最新觀測(cè)結(jié)果顯示，中國(guó)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(gè)暖冬，2007年是自1951年有系統(tǒng)氣象觀測(cè)以來最暖的一年。近三十年來，中國(guó)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(chǎng)，并影響大氣的運(yùn)行規(guī)律，各地蒸發(fā)量和降水量的時(shí)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(huì)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(jì)不到的重大影響。

一、全球氣候變暖對(duì)農(nóng)林業(yè)的影響分析

1.全球氣候變暖將明顯提高中國(guó)各地的有效積溫，使無霜期延長(zhǎng)，因而有利于復(fù)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(guó)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(dòng)。種植區(qū)的北移固然有利于農(nóng)用土地的擴(kuò)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(dǎo)致海平面上升。自19世紀(jì)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(guó)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(guó)南極考察隊(duì)的科學(xué)家們通過衛(wèi)星觀測(cè)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(jìn)一步變暖，冰山融化，海平面上升，對(duì)中國(guó)來說，這可能會(huì)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(zhǎng)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(shì)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(zāi)害）發(fā)生概率的變化之間，往往存在著某種非線性關(guān)系：即使溫度、降水平均值發(fā)生微小變化，也可能導(dǎo)致災(zāi)害性天氣發(fā)生頻率的顯著增加。這意味著干旱、洪澇、臺(tái)風(fēng)、暴雨等發(fā)生頻率將會(huì)增加。事實(shí)上，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，中國(guó)各種自然災(zāi)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(gè)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(yán)重的水患；1995年長(zhǎng)江中下游地區(qū)和遼河平原又出現(xiàn)了建國(guó)以來罕見的暴雨洪水。據(jù)中國(guó)氣象局公布的數(shù)字，僅1994年全國(guó)21個(gè)省市自治區(qū)的受災(zāi)面積就達(dá)0.5億公頃，直接經(jīng)濟(jì)損失1 700億元。新世紀(jì)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(zāi)耕地面積達(dá)到1.11億畝，2 212萬(wàn)人出現(xiàn)飲水困難，持續(xù)干旱近五個(gè)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(huì)縮短，溫暖和炎熱季節(jié)將會(huì)延長(zhǎng)。這一定程度上會(huì)改善某些高緯地區(qū)溫度條件較差的狀況；但對(duì)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(zāi)難。高溫將加快作物的生育進(jìn)程，使生育期特別是灌漿期明顯縮短，高溫逼熟，極端高溫對(duì)小麥、玉米、大豆等作物均有顯著的減產(chǎn)效應(yīng)，還會(huì)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(huì)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(zhǎng)、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(huì)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(fēng)播病原的大范圍擴(kuò)散提供了外部條件。

6.氣候增暖后，土壤有機(jī)質(zhì)的分解將會(huì)加快，積累量將會(huì)減少。長(zhǎng)此下去，會(huì)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(huì)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(fēng)蝕侵害，一旦遇到暴風(fēng)襲擊時(shí)，將產(chǎn)生“塵暴”效應(yīng)；而遭遇暴雨沖洗時(shí)，又會(huì)造成嚴(yán)重的水蝕。

綜上所述，全球氣候變暖將對(duì)人類特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生極其深遠(yuǎn)的影響。這種影響或許有其有利的一面，但更多的、令人擔(dān)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(yīng)或延緩氣候變化的對(duì)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(yīng)對(duì)氣候變化的思考

人們應(yīng)對(duì)氣候變化的思路主要包括兩個(gè)方面：一是如何控制和減緩溫室氣體的排放。二是如何增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化的能力。前者是長(zhǎng)期、艱巨的任務(wù)，后者是現(xiàn)實(shí)而緊迫的任務(wù)。

（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(jī)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(dòng)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(jī)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?xì)怏w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(gè)途徑：

1.革新農(nóng)業(yè)技術(shù)，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(guān)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(gè)方面下工夫?！肮?jié)地”，就是要高度重視土地資源的保護(hù)，大力發(fā)展高效設(shè)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(huì)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(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)有節(jié)水技術(shù)的集成推廣，大力推廣覆蓋技術(shù)、水肥一體化技術(shù)、保護(hù)性耕作技術(shù)、滴灌施肥技術(shù)等節(jié)水技術(shù)，節(jié)約用水?！肮?jié)肥”，就是要加快建立科學(xué)施肥的測(cè)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(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)程，改善養(yǎng)分投入結(jié)構(gòu)，優(yōu)化肥料運(yùn)籌，改進(jìn)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(xué)農(nóng)藥，大力開發(fā)抗病蟲良種、進(jìn)一步完善化學(xué)農(nóng)藥的使用技術(shù)，形成高效的綜合防治配套技術(shù)?！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(shù)。 “節(jié)工”，即大力推廣少免耕等輕簡(jiǎn)栽培和機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)，減少手工作業(yè)量，既可節(jié)約工本，又可促進(jìn)農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和農(nóng)民增收?！肮?jié)能”，大力開發(fā)農(nóng)村太陽(yáng)能，因地制宜開發(fā)利用風(fēng)能、生物質(zhì)能等清潔能源。

2.切實(shí)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(shí)也是一項(xiàng)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(jì)，中國(guó)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(wàn)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(fèi)。最近的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，中國(guó)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(rèn)為，中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)高速全面發(fā)展的時(shí)期，各種能源消耗量與日俱增，當(dāng)務(wù)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(guān)技術(shù)的攻關(guān)，解決秸稈綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)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(yùn)用生化技術(shù)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(qiáng)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(yán)重，重污染區(qū)域在不斷擴(kuò)大，嚴(yán)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(duì)調(diào)查，2004年全省畜禽糞總量已達(dá)7475.7萬(wàn)噸，尿總量達(dá)3 477.4萬(wàn)噸，糞便總量折合成豬糞當(dāng)量為12 340.5萬(wàn)噸。畜禽糞便的大量排放，給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。近年來江蘇省水體N、P等含量超標(biāo)，除與工業(yè)和生活污水排放有關(guān)外，畜禽糞便污染已上升為非常重要的因素。

對(duì)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(jī)肥產(chǎn)業(yè)。加強(qiáng)有機(jī)肥無害化生產(chǎn)技術(shù)與施用技術(shù)的開發(fā)及相關(guān)政策的研究，大力扶持商品有機(jī)肥行業(yè)和培育商品有機(jī)肥市場(chǎng)，對(duì)于推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提高農(nóng)業(yè)和農(nóng)民收益、改善農(nóng)村環(huán)境、建設(shè)社會(huì)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(shí)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(yíng)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(dǎo)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(fèi)和生產(chǎn)成本的提高，而且這些可利用資源的不當(dāng)處理給生態(tài)環(huán)境造成巨大的負(fù)面影響。推進(jìn)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(yíng)的產(chǎn)業(yè)體系中，按照資源互補(bǔ)循環(huán)利用機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)提高。采用現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)方式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、銷售一體化經(jīng)營(yíng)，并多次增值，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

沼氣是實(shí)現(xiàn)種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)一體化循環(huán)的關(guān)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(hù)生態(tài)平衡。隨著沼氣技術(shù)體系的完善，沼氣在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)乃至農(nóng)村社會(huì)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(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各要素，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各要素的協(xié)調(diào)發(fā)展，對(duì)控制農(nóng)業(yè)面源污染，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要意義。

5.大力開展植樹造林。森林在應(yīng)對(duì)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?？茖W(xué)研究表明：森林每生長(zhǎng)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(chǔ)碳庫(kù)。陸地生態(tài)系統(tǒng)一半以上的碳，儲(chǔ)存在森林生態(tài)系統(tǒng)中。同時(shí)，木制品的儲(chǔ)碳能力也很強(qiáng)。據(jù)日本《木材工業(yè)》報(bào)道，全球木制品碳儲(chǔ)量每年約增加6 000萬(wàn)噸。三是替代功能。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)測(cè)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(yīng)對(duì)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(shè)。要努力提高造林綠化質(zhì)量。加強(qiáng)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(shè)，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(qiáng)化自然恢復(fù)。加強(qiáng)森林病蟲害防治和森林防火。

（二）增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)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(zāi)害對(duì)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(zāi)害發(fā)生規(guī)律，制定防旱抗?jié)?、抵御高溫寒潮、臺(tái)風(fēng)、病蟲害等各種自然災(zāi)害的減災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，確定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)避災(zāi)減災(zāi)的種植模式。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是水利建設(shè)，改造中低產(chǎn)田，完善灌溉體系，提高農(nóng)田防御自然災(zāi)害能力。進(jìn)一步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，推進(jìn)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(shè)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(qiáng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工作，選育適應(yīng)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(qiáng)氣象預(yù)報(bào)工作，提高農(nóng)村防災(zāi)減災(zāi)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]陳劍鋒.依靠科學(xué)技術(shù)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的挑戰(zhàn)[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版，2010，(1):92-94.

第5篇：碳循環(huán)的重要意義范文

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)炭；活性有機(jī)碳；土壤腐殖質(zhì)；土壤有機(jī)碳礦化；CO2排放

中圖分類號(hào)：S153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(zhēng)的事實(shí)，CO2作為全球氣候變暖的主要溫室氣體對(duì)其貢獻(xiàn)率高達(dá)50%～60%[1]。土壤作為全球最大的碳庫(kù)，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(guān)鍵所在。目前對(duì)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(diǎn)，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(diǎn)[4-5]。

生物質(zhì)炭是指植物或動(dòng)物生物質(zhì)在厭氧或部分厭氧條件下通過高溫?zé)崃呀庵苽涑傻亩嗫追枷泐惢瘜W(xué)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(diǎn)，生物質(zhì)炭不僅對(duì)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(jī)碳結(jié)構(gòu)主要以芳香碳為主，因此它具有極強(qiáng)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(duì)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(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)和土壤CO2排放的影響機(jī)制，本研究綜述了生物質(zhì)炭輸入對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)、腐殖質(zhì)特性以及有機(jī)碳礦化特征的影響，較詳細(xì)地分析了生物質(zhì)炭輸入對(duì)土壤CO2排放的影響效果及其機(jī)制，最后展望了該方向今后的研究重點(diǎn)。

1 生物質(zhì)炭對(duì)有機(jī)碳庫(kù)的影響

1.1 生物質(zhì)炭輸入對(duì)活性有機(jī)碳庫(kù)的影響

土壤活性有機(jī)碳庫(kù)是土壤微生物活動(dòng)的能量來源和土壤養(yǎng)分變化的驅(qū)動(dòng)力，其動(dòng)態(tài)變化與土壤呼吸存在密切的關(guān)系，土壤活性碳具有移動(dòng)速度快、穩(wěn)定性差、易氧化分解等特點(diǎn)，具有較高的植物、動(dòng)物和微生物活性[10]。土壤活性有機(jī)碳雖然只占土壤總有機(jī)碳的一小部分，但卻能夠在土壤全球變化之前反應(yīng)出人類活動(dòng)對(duì)土壤所引起的微小變化，是土壤碳循環(huán)的主要驅(qū)動(dòng)力，對(duì)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(jī)碳包括水溶性有機(jī)碳、微生物量碳、易氧化有機(jī)碳、顆粒有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳、熱水溶性有機(jī)碳、可礦化態(tài)碳等。其中土壤水溶性有機(jī)碳、微生物量碳和易氧化有機(jī)碳是土壤活性有機(jī)碳庫(kù)的重要表征指標(biāo)[12]。

生物質(zhì)炭輸入對(duì)土壤活性有機(jī)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(duì)土壤活性有機(jī)碳的影響，還會(huì)隨著生物質(zhì)炭施入時(shí)間的長(zhǎng)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(jī)碳的含量，但隨著時(shí)間的推移其含量逐漸降低，而土壤有機(jī)碳的總量則無顯著變化，從而降低了土壤活性有機(jī)碳占土壤總有機(jī)碳含量的百分比。謝國(guó)雄等[15]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)土壤施入生物質(zhì)炭會(huì)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(shí)間的推移土壤微生物生物量碳和水溶性有機(jī)碳的含量逐漸減少。付琳琳[16]通過對(duì)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(jī)碳；后期隨著生物質(zhì)炭施入時(shí)間的增加，土壤和生物質(zhì)炭中的活性有機(jī)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(duì)土壤活性有機(jī)碳的影響還會(huì)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(jī)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(duì)土壤施入生物質(zhì)炭能夠增加土壤有機(jī)碳和活性有機(jī)碳的含量，但隨著施炭量的增加，活性有機(jī)碳占總有機(jī)碳的百分比降低，并且隨著時(shí)間的推移，活性有機(jī)碳的含量逐漸減少?；ɡ虻萚19]試驗(yàn)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(kù)，從而降低活性有機(jī)碳占土壤有機(jī)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(yàn)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(jī)碳和微生物生物量碳的含量。這可能是因?yàn)樘砑由镔|(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(jī)碳的輸入量，從而增加了土壤易氧化有機(jī)碳和微生物生物量碳的含量。

1.2 生物質(zhì)炭輸入對(duì)土壤腐殖質(zhì)的影響

土壤腐殖質(zhì)是土壤有機(jī)質(zhì)重要的物質(zhì)組成，主要指除未分解和半分解動(dòng)、植物殘?bào)w及微生物體以外的有機(jī)物質(zhì)的總稱[21]，其含量及其動(dòng)態(tài)變化特征是反應(yīng)土壤質(zhì)量的重要標(biāo)志，作為土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)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(jī)碳庫(kù)中重要的穩(wěn)定組成部分，其含量的多少對(duì)土壤有機(jī)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(qiáng)[22]。

生物質(zhì)炭可能是土壤腐殖質(zhì)的來源[23]，為了證實(shí)這一結(jié)果，研究者進(jìn)行了一系列的研究，如Haumaier等[24]通過核磁共振技術(shù)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(yàn)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(duì)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(fù)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(shí)間的增加而增加，但一年之后逐漸減低，當(dāng)生物質(zhì)炭施入量為48 t/hm2時(shí)，胡敏素的含量隨時(shí)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(duì)分子量相對(duì)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(duì)復(fù)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(shù)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(jìn)腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化進(jìn)程；另外，通過對(duì)此生物質(zhì)炭的傅里葉變換紅外光譜分析認(rèn)為，腐殖質(zhì)的吸附作用和生物質(zhì)炭的化學(xué)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(jī)制還不是很清楚，有待于進(jìn)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(yàn)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(duì)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(duì)土壤有機(jī)碳的固定具有重要的影響。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤中的腐殖質(zhì)不僅來源于動(dòng)植物殘?bào)w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(jìn)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(tuán)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(jìn)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(duì)土壤有機(jī)碳礦化的影響

土壤有機(jī)碳是指存在于土壤中所含碳的有機(jī)物質(zhì)，包括動(dòng)植物的殘?bào)w、微生物體及其會(huì)分解和合成的各種有機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)碳的礦化。當(dāng)溫度較低時(shí)，升高溫度有利于促進(jìn)土壤有機(jī)碳的礦化；而當(dāng)溫度較高時(shí)，升高溫度不但不會(huì)促進(jìn)礦化速率反而對(duì)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(duì)土壤有機(jī)碳礦化速率的影響是復(fù)雜的，在旱地中水分條件是影響土壤有機(jī)碳礦化的重要條件，但當(dāng)水分含量達(dá)到一定值時(shí)，其對(duì)土壤礦化速率影響不大，所以對(duì)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(jī)碳礦化的關(guān)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(jī)碳的礦化。如康熙龍等[31]在對(duì)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(jī)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(duì)板栗林施入竹葉生物質(zhì)炭的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，土壤含水量對(duì)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(duì)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(jìn)土壤有機(jī)碳的礦化。從目前的研究結(jié)果來看，生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)碳的礦化存在多種影響結(jié)果，有促進(jìn)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(jī)質(zhì)的礦化作用?；ɡ虻萚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(duì)土壤中的活性有機(jī)物質(zhì)起到一定的吸附作用，從而降低了土壤有機(jī)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(jī)碳礦化速率逐漸降低，土壤有機(jī)碳的含量增加，累計(jì)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(jī)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(jī)碳的半衰期越長(zhǎng)[17]，從而減慢了土壤有機(jī)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(qiáng)[39]，而土壤有機(jī)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(jī)碳的礦化速率。③生物質(zhì)炭可以促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，提高土壤碳庫(kù)的穩(wěn)定性，從而降低土壤有機(jī)碳的礦化速率[40]?？锍珂玫萚41]試驗(yàn)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(qiáng)度，有機(jī)碳礦化率和累積礦化量。劉燕萍等[42]在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)土壤施入生物質(zhì)炭，前期能夠促進(jìn)土壤有機(jī)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(yàn)結(jié)果。Hefa等[44]試驗(yàn)認(rèn)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(jī)質(zhì)，減少微生物和土壤酶與土壤有機(jī)質(zhì)的接觸，從而降低了土壤有機(jī)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(duì)水田和旱地中的土壤有機(jī)碳的礦化都能起到抑制作用。康熙龍等[31]試驗(yàn)研究結(jié)果表明，對(duì)旱地土壤添加生物質(zhì)炭能夠抑制土壤有機(jī)碳的礦化，并且隨著生物質(zhì)炭施入量的增加而增強(qiáng)。

但是，也有一些結(jié)果表明生物質(zhì)輸入對(duì)土壤有機(jī)碳礦化存在促進(jìn)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(jìn)土壤有機(jī)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(jī)物質(zhì)增強(qiáng)了土壤微生物的活性，因而促進(jìn)了土壤有機(jī)碳的礦化。Farrell等[49]在試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)對(duì)土壤添加生物質(zhì)炭能夠促進(jìn)土壤有機(jī)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(duì)土壤有機(jī)碳礦化無顯著影響[50-52]。Hilscher等[53]發(fā)現(xiàn)對(duì)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(jī)碳的礦化速率，而添加牧草制備的生物質(zhì)炭則增強(qiáng)了土壤有機(jī)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?jī)H在第1個(gè)月增加了CO2的排放和微生物碳和水溶性碳的含量，但對(duì)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(jìn)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(jī)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(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的吸附作用，減少了土壤有機(jī)質(zhì)與微生物的接觸機(jī)會(huì)，從而降低了土壤的呼吸速率[54]。Singh等[55]研究認(rèn)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(jī)碳的礦化。另外，生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)碳礦化速率的影響也會(huì)因土壤有機(jī)質(zhì)含量的不同而不同。一般情況下是對(duì)土壤有機(jī)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(jìn)作用，含量較高的也產(chǎn)生抑制作用[15]。

2 生物質(zhì)炭對(duì)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(duì)土壤CO2排放既有激發(fā)效應(yīng)又有抑制效應(yīng)，或?qū)O2排放無顯著影響，這種影響效果會(huì)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(duì)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(jī)碳有關(guān)，且這種可溶性有機(jī)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(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)土壤添加生物質(zhì)炭會(huì)促進(jìn)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(jī)碳，而是其促進(jìn)了土壤原有有機(jī)碳的降解，并且這種促進(jìn)作用隨著時(shí)間的延長(zhǎng)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(yàn)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(duì)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(duì)土壤CO2排放沒有顯著影響。Zavalloni等[63]和Cheng等[64]在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，施入生物質(zhì)炭的土壤CO2排放與對(duì)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(duì)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(jī)碳，在其施入土壤后使得土壤活性有機(jī)碳的濃度增加，從而促進(jìn)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(yíng)養(yǎng)元素，因而槲⑸物的生長(zhǎng)提供了有力的生存環(huán)境，促進(jìn)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(jìn)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(zhǎng)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(duì)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(jī)碳，隔絕了其與微生物的接觸，從而降低了土壤有機(jī)碳的分解[71]；④生物質(zhì)炭施入土壤能夠促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，特別是微團(tuán)聚體的形成，而微團(tuán)聚體具有更高的穩(wěn)定性，從而減少了土壤有機(jī)碳的分解，降低了土壤CO2的排放[54]。

3 展望

生物質(zhì)炭對(duì)土壤活性有機(jī)碳庫(kù)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(jī)碳的含量，但隨著施入時(shí)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(jī)制并不清楚。生物質(zhì)炭對(duì)土壤有機(jī)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(duì)于生物質(zhì)炭與土壤腐殖質(zhì)之間的關(guān)系研究較少，也未曾對(duì)生物質(zhì)炭種類和施用量對(duì)土壤碳庫(kù)動(dòng)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(jī)制和對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)作用的微觀機(jī)理將是今后研究的重點(diǎn)。

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