土壤與全球氣候變化課件

土壤與全球氣候變化sugarcrash土壤與全球氣候變化sugarcrash1目錄01土壤與全球氣候變化的關(guān)系02土壤對(duì)氣候變化的影響因素03土壤引起氣候變化的現(xiàn)象04改善土壤，調(diào)節(jié)全球氣候目錄01土壤與全球氣候變化的關(guān)系02土壤對(duì)氣候變化的影響2全球氣候變化土壤與全球氣候變化的關(guān)系土壤化學(xué)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)對(duì)全球氣候的影響土壤濕度對(duì)全球氣候的影響

？全球氣候變化土壤與全球氣候變化的關(guān)系土壤化學(xué)元3土壤元素的生物地球化學(xué)循環(huán)是“土壤圈”物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中維持生物生命周期的必要條件，對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的形成及對(duì)生態(tài)環(huán)境凈化具有重要的影響，，土壤化學(xué)元素以能量傳遞為驅(qū)動(dòng)力，沿著土壤-生物-大氣進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)傳遞的過程，稱為土壤元素的生物地球化學(xué)循環(huán)。來自土壤的元素通?？梢苑磸?fù)循環(huán)和利用，典型的再循環(huán)過程包括：①植物從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)元素；②植物的殘?bào)w歸還土壤；③土壤微生物分解植物殘?bào)w，釋放營(yíng)養(yǎng)元素；④營(yíng)養(yǎng)元素再次被植物吸收。土壤元素循環(huán)是在生物參與下，營(yíng)養(yǎng)元素從土壤到植物，再從植物回到土壤的循環(huán)是一個(gè)復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程。由于不同營(yíng)養(yǎng)元素化學(xué)、生物化學(xué)性質(zhì)不同，循環(huán)過程各有特點(diǎn)?？梢娡寥涝氐纳锏厍蚧瘜W(xué)循環(huán)與全球氣候變化有密切關(guān)系。土壤與全球氣候變化的關(guān)系土壤元素的生物地球化學(xué)循環(huán)是“土壤圈”物質(zhì)循環(huán)4土壤濕度作為陸面過程研究中的重要參量，對(duì)氣候變化起著重要的作用，它通過改變地表向大氣輸送的感熱、潛熱和長(zhǎng)波輻射通量而影響氣候變化，它的變化同樣會(huì)影響土壤本身的熱力性質(zhì)和水文過程，使地表的各種參數(shù)發(fā)生變化，從而進(jìn)一步影響氣候變化，反之氣候變化能引起土壤含水量的變化。土壤與全球氣候變化的關(guān)系土壤熱容量氣候變化土壤濕度地表反照率植被生長(zhǎng)狀況蒸發(fā)和蒸騰感熱通量、潛熱通量、輻射通量和動(dòng)量交換土壤濕度作為陸面過程研究中的重要參量，對(duì)氣候變化起5土壤對(duì)氣候變化的影響因素碳循環(huán)硫循環(huán)氮循環(huán)土壤對(duì)氣候變化的影響因素碳循環(huán)硫循環(huán)氮循環(huán)6

土壤向大氣釋放的CO2。主要是土壤碳庫中有機(jī)物質(zhì)礦化作用所產(chǎn)生的，土壤有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生CO2的過程也叫土壤呼吸。但從嚴(yán)格意義上講土壤呼吸作用是指未受擾動(dòng)的土壤中產(chǎn)生CO2的所有代謝作用，包括3個(gè)生物學(xué)過程(植物根呼吸、土壤微生物呼吸及土壤動(dòng)物呼吸)和一個(gè)非生物學(xué)過程(含碳物質(zhì)的化學(xué)氧化作用)。土壤每年向大氣釋放的CO2。為50～76GtC，占陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣間碳交換總量的2／3，同時(shí)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過化石燃料燃燒每年向大氣排放的5GtC。研究表明，土壤呼吸釋放的CO2中約30％～50％來自根系的活動(dòng)或自氧呼吸作用，其余部分主要源于土壤微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解作用，即異氧呼吸作用。土壤呼吸量的大小與生態(tài)系統(tǒng)中枯枝落葉的生產(chǎn)量直接相關(guān)，沿緯度形成明顯的梯度變化。土壤呼吸和根系呼吸都與土壤溫度和水分有密切的關(guān)系。

土壤向大氣釋放的CO2。主要是土壤碳庫中有機(jī)物7

土壤呼吸即使發(fā)生較小的變化也會(huì)等于或超過化石燃料燃燒而進(jìn)入大氣的CO2年輸入量。所以土壤呼吸的變化能顯著地減緩或加劇大氣中CO2的增加，進(jìn)而影響氣候變化。全球變暖將有利于增強(qiáng)土壤呼吸，釋放出更多的CO2，大氣的CO2濃度增加又進(jìn)一步加劇了全球氣候變暖的趨勢(shì)。土壤呼吸即使發(fā)生較小的變化也會(huì)等于或超過化石燃8

土壤氮素既是植物生長(zhǎng)必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素，增加有機(jī)肥料和化學(xué)氮肥的投入，提高土壤氮素供應(yīng)能力，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采取的主要增產(chǎn)措施之一。然而，施人農(nóng)田土壤中氮的有效利用率只有30％一40％，大量氮素的流失，不僅影響氮素的生產(chǎn)效益和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，還會(huì)影響到水體和大氣環(huán)境質(zhì)量，因而研究氮素循環(huán)與溫室效應(yīng)、水體富營(yíng)養(yǎng)化和酸雨等環(huán)境問題，以及如何尋求解決這些問題的對(duì)策和措施受到了人們的密切關(guān)注。

氮素進(jìn)入土壤后，可被作物吸收、殘留于土壤中或者通過各種途徑而損失。農(nóng)田中氮素的去向不僅制約著氮素的當(dāng)季增產(chǎn)效果，還關(guān)系到水體和大氣環(huán)境質(zhì)量。因此土壤氮素管理與環(huán)境質(zhì)量的關(guān)系已成為世界農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境土壤學(xué)研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。氮素的去向是氮在土壤中轉(zhuǎn)化和移動(dòng)的綜合結(jié)果，它受到作物種類、生長(zhǎng)情況、土壤性質(zhì)、氣候條件以及耕作管理技術(shù)等因素的影響。土壤氮素既是植物生長(zhǎng)必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素，增加有機(jī)肥料9

土壤中硫?qū)Νh(huán)境的影響主要表現(xiàn)在土壤中能產(chǎn)生大量的氣態(tài)硫化物進(jìn)人大氣，進(jìn)而影響全球變化。土壤中氣態(tài)硫化物的形成對(duì)大氣酸沉降和環(huán)境酸化的發(fā)生起一定的作用，威脅到自然生態(tài)系統(tǒng)及人類生存環(huán)境。另外，土壤中硫的氧化還原作用對(duì)氮、碳循環(huán)，對(duì)土壤環(huán)境也有一定的影響。土壤中硫?qū)Νh(huán)境的影響主要表現(xiàn)在土壤中能產(chǎn)生大量的氣態(tài)10土壤引起氣候變化的現(xiàn)象土壤引起氣候變化的現(xiàn)象11土壤引起氣候變化的現(xiàn)象

土壤碳喪失容易重建難加劇溫室效應(yīng)發(fā)布人：碳匯林發(fā)布時(shí)間：2012-5-279:03:56本文類別：新聞中心-國(guó)際動(dòng)態(tài)

聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署2012年年鑒稱，僅僅在土壤表層一米深的范圍內(nèi)，就固定著2.2萬億噸碳，是當(dāng)前整個(gè)大氣含碳量的3倍?！巴寥捞紗适菀字亟y。土壤中的碳存量非常脆弱，很容易受到人類活動(dòng)的影響而排放到大氣中。當(dāng)?shù)乇晃锖屯恋乩眯问桨l(fā)生改變，如由于不可持續(xù)的農(nóng)業(yè)和森林經(jīng)營(yíng)導(dǎo)致毀林、城市與耕地?cái)U(kuò)張等，土壤中的碳就會(huì)明顯減少?！蓖寥乐械奶家话阋杂袡C(jī)物形式存在，不僅能為植物提供營(yíng)養(yǎng)，而且可以改善地力和地下水的移動(dòng)。但人類的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)會(huì)破壞土壤有機(jī)物。一旦土壤有機(jī)物遭到破壞，土壤中的有機(jī)碳便會(huì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳，并排放到大氣中。二氧化碳是導(dǎo)致全球升溫的一種主要的溫室氣體，增加溫室氣體濃度，加劇溫室效應(yīng)。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署稱，由于人類不可持續(xù)地利用土地，過去25年來，全球大約有24%的土地健康狀況惡化，地力下降。自從19世紀(jì)以來，由于農(nóng)地開墾和城市建設(shè)，原先固定在土壤和植物中的碳大約有60%被排放到大氣中。

......土壤引起氣候變化的現(xiàn)象土壤碳喪失容易重建難加12土壤引起氣候變化的現(xiàn)象

土地對(duì)于改善氣候有用嗎？2011-10-2816:50:04來源：中國(guó)低碳網(wǎng)

Lal首次提出“土壤可以作為一個(gè)大的碳槽”。這個(gè)想法的提出不是因?yàn)樗麑?duì)氣候改變感興趣，而是出于對(duì)土地本身的關(guān)心以及靠其產(chǎn)量生存的老百姓們。含有極少碳的土壤很干燥，易腐蝕，而非洲地區(qū)含有很多碳的土壤黑而濕，松軟而肥沃。在20世紀(jì)70年代，Lal在非洲研究發(fā)現(xiàn)，非洲土地變得像水泥那么硬是因?yàn)槠渫寥览锛捌淙狈τ袡C(jī)物。在那兒，他結(jié)識(shí)了RogerRavelle--研究全球變暖的先驅(qū)者。正值Lal對(duì)這里貧瘠土壤感到絕望的時(shí)候，Ravelle提示他說土壤里的碳都釋放到大氣中了?！拔腋嬖VRoger我不知道碳到哪去了，我就想讓它回到土壤中來”，Lal回憶說。Ravelle是對(duì)的。上百萬年來，植物和土壤微生物共同調(diào)節(jié)大氣中的二氧化碳含量。在光合作用下，植物吸收空氣中的二氧化碳然后將其轉(zhuǎn)化為糖和其他碳分子。一些碳生成物從植物根部轉(zhuǎn)移到共生真菌和土壤微生物中，這些真菌和微生物作為土壤腐殖質(zhì)來儲(chǔ)存二氧化碳。大約一萬年前，農(nóng)業(yè)的發(fā)明打亂了古老的土壤結(jié)構(gòu)。為了種植，人們開始排水，翻耕表層土，這就使得土壤中的碳與空氣中的氧結(jié)合產(chǎn)生了二氧化碳，排入大氣中。而飼養(yǎng)動(dòng)物使情況更糟，因?yàn)榧倚箝_始啃吃草原，使草原土地暴露出來。一些地方草原的地面都光了—因?yàn)檫^度放牧和土地閑置時(shí)間較多—植物停止了光合作用，土壤中的二氧化碳也就沒有了。根據(jù)Lal的計(jì)算，農(nóng)業(yè)開始出現(xiàn)以來，這樣的土地使用的改變使700億到1000億噸的碳從土地中分離出來，進(jìn)入地球大氣、海洋、湖泊中。今天，農(nóng)業(yè)和其他土地利用方式的改變排出的溫室氣體占世界溫室氣體排放量的三分之一。

......土壤引起氣候變化的現(xiàn)象土地對(duì)于改善氣候有用嗎？13改善土壤，調(diào)節(jié)全球氣候1.大力發(fā)展再生農(nóng)業(yè)2.科學(xué)認(rèn)識(shí)土壤與氣候的關(guān)系3.因地制宜開發(fā)利用土壤資源4.實(shí)施一系列防止土壤環(huán)境惡化的措施5.加強(qiáng)土壤環(huán)境變化研究和監(jiān)測(cè)6.加強(qiáng)全社會(huì)的環(huán)保意識(shí)與基礎(chǔ)性問題的研究改善土壤，調(diào)節(jié)全球氣候1.大力發(fā)展再生農(nóng)業(yè)14大力發(fā)展再生農(nóng)業(yè)

再生農(nóng)業(yè)，旨在通過一些方法來提高土壤肥力和保濕力，這些方法有做堆肥、減少耕作頻率但要全年地里都有莊稼、增加種植多樣性?，F(xiàn)在一些種植者已經(jīng)采用再生農(nóng)業(yè)模式。因?yàn)檫@些措施還能提高土壤內(nèi)二氧化碳的儲(chǔ)存數(shù)量。大力發(fā)展再生農(nóng)業(yè)再生農(nóng)業(yè)，旨在通過一些方法來提15科學(xué)認(rèn)識(shí)土壤與氣候的關(guān)系古代人們把土壤解釋為“土者吐生物也”，認(rèn)為土壤是作物生長(zhǎng)的條件和養(yǎng)分的供應(yīng)者。近代土壤學(xué)家把土壤看作各種成土因素的承受者，由此形成了五大成土因素學(xué)說。1933年瑞典科學(xué)家S.Mattson首次提出了土壤圈的概念，這一概念不僅反映大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈對(duì)土壤的作用，而且也反映了土壤對(duì)四大圈的反作用。二次世界大戰(zhàn)以后，世界經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人口激增，給土壤帶來空前的壓力，主要表現(xiàn)在人類對(duì)土壤的需求與日俱增，對(duì)土壤施加的作用和影響越來越大。在人為作用下，一方面對(duì)土壤有一系列正面的影響，另方面對(duì)土壤乃至環(huán)境也帶來了負(fù)面的影響。土壤中溫室氣體的釋放，施肥對(duì)水體的污染，土壤污染物對(duì)植物生長(zhǎng)的影響以及工礦區(qū)土壤物質(zhì)的攪動(dòng)等都是前所未有的。因此，土壤不僅與作物生長(zhǎng)有關(guān)，而且與人類生存環(huán)境聯(lián)系在一起。所以，當(dāng)代的土壤學(xué)不僅要為農(nóng)業(yè)服務(wù)，而且要為資源環(huán)境保護(hù)作貢獻(xiàn)?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)土壤與氣候的關(guān)系古代人們把土壤解釋為“16因地制宜開發(fā)利用土壤資源每一類土壤都有其獨(dú)特的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能，應(yīng)有特定的管理措施。同時(shí)，應(yīng)使已經(jīng)退化、污染和破壞了的土壤盡快修復(fù)和復(fù)墾，以適應(yīng)人們的需求。對(duì)水土流失、土壤退化、生產(chǎn)力下降和生態(tài)系統(tǒng)惡化的侵蝕土壤來說,“坡改梯”基本農(nóng)田建設(shè)與大面積坡耕地整治相結(jié)合，是保障糧食供應(yīng)和推進(jìn)侵蝕環(huán)境綜合治理的關(guān)鍵措施[13]。例如，長(zhǎng)江上游水土保持重點(diǎn)防治工程的重點(diǎn)治理區(qū)，進(jìn)行“坡改梯”基本農(nóng)田建設(shè)，經(jīng)6a治理（1989~1995年），坡度大于25度的陡坡耕地還林幅度達(dá)77%，人均基本農(nóng)田（符合一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)且劃定為必須保護(hù)的農(nóng)田）由0.02hm2增加到0.067hm2，人均產(chǎn)糧由373kg增加到441kg，同時(shí)發(fā)展了果樹等經(jīng)濟(jì)林木的生產(chǎn)，人均收入由249元增加到532元[14]。這既有效地促進(jìn)了糧食生產(chǎn)，又促進(jìn)了陡坡退耕還林還草。當(dāng)然，由于我國(guó)丘陵山區(qū)自然條件復(fù)雜和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差異較大，必須強(qiáng)調(diào)因地制宜發(fā)展不同類型的生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，例如，壩地農(nóng)業(yè)，梯田農(nóng)業(yè)，防風(fēng)固沙林網(wǎng)田農(nóng)業(yè)，引水拉沙造田農(nóng)業(yè)，客土造田農(nóng)業(yè)，引洪淤地農(nóng)業(yè)，農(nóng)林(果)、農(nóng)牧(草、灌)復(fù)合型坡地生態(tài)農(nóng)業(yè)等。因地制宜開發(fā)利用土壤資源每一類土壤都有其獨(dú)特的17實(shí)施一系列防止土壤環(huán)境惡化的措施對(duì)農(nóng)田基本建設(shè)、城市建設(shè)和發(fā)展規(guī)劃，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)和將來可能的變化，在實(shí)現(xiàn)土壤有效管理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)方面下功夫。一是切實(shí)加強(qiáng)耕地保護(hù)工作，確保實(shí)現(xiàn)耕地總量動(dòng)態(tài)平衡。堅(jiān)定不移地執(zhí)行建設(shè)用地走內(nèi)涵挖潛的路子，加快土地利用由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變。加大土地開發(fā)整理力度，增加有效耕地面積，同時(shí)要適當(dāng)開發(fā)耕地后備資源。二是按不同類型區(qū)的特點(diǎn)，保護(hù)和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，保障土地可持續(xù)利用。首先要嚴(yán)禁毀壞森林、草原開墾耕地，禁止圍湖造田和侵占江河灘地。其次要實(shí)施大規(guī)模綠化工作，大力植樹種草，減緩自然生態(tài)惡化。三是根據(jù)溫帶和亞熱帶南界北移的各種模式，大力培育適應(yīng)土壤和氣候不同變化的潛在作物、果樹、林木、牧草新品種，并研究其合理配置和布局規(guī)劃。四是注意規(guī)劃濱海城鎮(zhèn)、海島、港灣、海岸及沿湖的各種防御工程，及時(shí)地進(jìn)行建設(shè)[15]。實(shí)施一系列防止土壤環(huán)境惡化的措施對(duì)農(nóng)田基本建設(shè)18加強(qiáng)土壤環(huán)境變化研究和監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境變化雖可預(yù)測(cè)，但它的影響往往不易被察覺到。近年來，我國(guó)對(duì)大氣和水域污染的監(jiān)測(cè)作了大量工作，在制訂環(huán)境保護(hù)措施中起了很大作用。這個(gè)事實(shí)告訴我們，對(duì)土壤環(huán)境變化不僅要加強(qiáng)其過程的研究，而且要進(jìn)行土壤肥料長(zhǎng)期定位網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)研究，才能掌握其變化規(guī)律。根據(jù)各地的監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)合土壤管理經(jīng)驗(yàn)，制訂出適應(yīng)各種變化的措施。各地的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站、土壤肥力定位監(jiān)測(cè)站、生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)和農(nóng)業(yè)保護(hù)區(qū)，應(yīng)把這項(xiàng)工作列為自己的任務(wù)。加強(qiáng)土壤環(huán)境變化研究和監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境變化雖可預(yù)測(cè)19加強(qiáng)全社會(huì)的環(huán)保意識(shí)與基礎(chǔ)性問題的研究土壤環(huán)境變化是涉及自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的學(xué)科，是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程。由于土壤環(huán)境變化中的土地退化、水土污染等是一個(gè)由量變到質(zhì)變的漸進(jìn)過程，容易被社會(huì)大眾所忽視，而土壤和土地的價(jià)值又通常被低估，這些已成為環(huán)境變化中的重要社會(huì)問題，因此，一方面要加大宣傳普及和教育的力度，動(dòng)員全社會(huì)都依法參與環(huán)境管理和保護(hù)，樹立憂患意識(shí)。特別值得重視的是環(huán)保教育要從娃娃抓起，國(guó)家應(yīng)編制大、中、小學(xué)及成人教育的環(huán)保教材，使環(huán)保教育成為全民的必修課，逐步養(yǎng)成十分珍惜每一寸土地和切實(shí)保護(hù)耕地的社會(huì)風(fēng)尚。另一方面，要強(qiáng)化土壤環(huán)境變化中基礎(chǔ)性、規(guī)律性問題的研究。基礎(chǔ)研究要占一定的比例，才能及時(shí)提供生產(chǎn)治理過程中的科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)。這是保證生產(chǎn)治理可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)上新臺(tái)階的關(guān)鍵。加強(qiáng)全社會(huì)的環(huán)保意識(shí)與基礎(chǔ)性問題的研究土壤環(huán)境20轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)有助于減緩氣候變化，應(yīng)對(duì)全球變暖

作為一種新興的農(nóng)業(yè)技術(shù)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)將對(duì)減緩氣候變化，以及應(yīng)對(duì)氣候變化的后果產(chǎn)生很大的積極作用。

根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）2007年的報(bào)告，農(nóng)業(yè)的溫室氣體排放量占總排放量的1/4，可見農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)全球氣候的影響還是很大的。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以大大地減少空氣中的溫室氣體排放。

轉(zhuǎn)基因作物對(duì)減少溫室氣體排放主要體現(xiàn)在節(jié)省能源和免耕技術(shù)這兩方面。現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因作物的兩種主要性狀是抗蟲和抗除草劑。抗蟲的性狀能減少農(nóng)藥的使用，減少和噴藥相關(guān)的能源消耗。而抗除草劑技術(shù)可以讓作物不被除草劑殺死，所以可以用除草劑有效防除農(nóng)田雜草。以往農(nóng)民需要用把土地翻開的“耕地法”來除草，由于抗除草劑作物的使用和免耕技術(shù)推廣，所以農(nóng)民可以減少翻耕，大幅減少由于機(jī)械作業(yè)而產(chǎn)生的二氧化碳和其他溫室氣體。轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)有助于減緩氣候變化，應(yīng)對(duì)全球變暖作為一種21英研制特殊土壤應(yīng)對(duì)氣候變化可將二氧化碳從空氣