全 文 ：第 6卷 第 3期
1 9 9 8年 9月
生 态 农 业 研 究
ECO—AGRICULTURE RESEARCH
V01．6
Sep．，
No．3
1 9 9 8
温室气体及其生态效应*
沈 宏 曹志洪
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(中国科学院南京土壤研究所 南京 210008)
{)
摘 要 研竞舟析了CO。、cH¨ N 帅SO CFCs等主要温室气体的生态效应，结果表明其生
态效应与其性质及浓度有关，提出了瑷解温室气体释放的有效对策。
关蕾调 兰皇体 生查垫堕。 ! C—H—,NzO c cs
Greenhuse|琳 s md theJr e。o10gicll effects．Shen Hong，Cao Zhihong(Institute of Soil Sci·
ences，CAS，Na njing 210008)，EAR，1998，6(3)：21~24．
Abstr~t The ecological effects of major greenhouse gases such 8s c02，CH‘’N=O，SO 2，
CFCs et ．are analysed．The resahs show that their ecological effects are related to their
properties and concentrations in atmosphere．Some dfective countermeasures for damping the
emission of greenhouse gases are put forward．
Key words Grenhouse gases．Ecological effect，CO2，C}I．，N2O，SO 2，CFCs
近年来，温室气体对全球气温变化的影响已成为环境学家、生态学家的研究热点，成
为可持续发展研究的重要内容之一。通常所说的温室气体主要包括二氧化碳(CO：)、甲烷
(cH．)、一氧化氮(NO)、氮氧化物(NO )、一氧化二氮(N 0)、氨气(NH )、二甲基硫
(DMs)、氧硫化碳(cOs)、二硫化碳(CS2)、氟氯烃(cFcs)、臭氧(O；)、一氧化碳(cO)、水
蒸汽及非甲烷有机化合物气体等。温室气体能吸收地表的长波辐射，减少地球向宇宙太空
的热辐射，保存热量，对云的形成和大气层的光学性质产生直接或间接影响，具有温室作
用，故称之温室气体。大气中其含量差异很大，依次为CO >CH。>CO>CFCs>N：0、
NO [3 ]}增温效果依次为氟利昂(CF CI：)>N：O>cH4>CO “6]{在大气中寿命依次
为c02>CFCx>CH4>HCFCx>CO、O3、NMHC、N0。目前，全球温室气体排放量(以C
排放量推算)前5名的国家分别为美国、前苏联、中国、印度和巴西，其排放量总和占全球
温室气体总排放量的 5O 以上口]。
温室气体在大气中的组成、含量不同，其生态效应也不同 ]。工业革命前，大气成分
处于相对平衡状态 此后，由于化石燃料燃烧，森林生态系统退化，土地利用方式转变，特
别是林地、湿地向农用地转变，致使温室气体在大气中含量不断上升，原先的平衡状态被
打破，全球气温升高，同时，气温不断上升也加快了温室气体的释放。了解温室气体各组分
对全球的生态效应十分必要。
· 中凑合作资助项目
收稿日期t1997-05．26 政回日期：1997—06—17
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生 态 农 业 研 究 第 6卷
1 温室气体的生态效应
CO。 1个多世纪以来，大气中 CO：浓度约增加了3O ，主要是由工业化、化石燃料
燃烧、土地利用方式改变等产生。1991年大气中CO 浓度达 355mg／kg 。据估计，2050
年大气中 CO 浓度将达到工业革命以前 280mg／kg的 z．5倍 ，从 1765~1 991年大气以
CO 形式贮存的C由大约5900亿t升至7550亿t。海洋作为大气 CO：交换的主要汇对缓
解大气中 CO 累积起着重要作用，但仍滞后于排放速度，由大气环流模型(AGCM)、海洋
环流模型(OGCM)及包括热量、水分收支的简单陆面模型所组成的海洋一大气偶合模型计
算结果表日月[ ，当CO 浓度增至2倍时，全球平均地面气温增加3．O～3．5℃；当CO。浓度
增至 4倍时，全球平均地面气温增加 7℃，且在北大西洋特别明显。卫星数据表明 ，近
年每 l0年大气变暖 O．1～O．z℃J=世纪地球气候变暖幅度为0．5～】．6U，大气中CO 浓
度增加了z5 ，超过 350mg／kg。
CH 70年代以来，大气中 CH。浓度正以每年 1．z 的速度增长，全球 CH 年排放
量为 470亿 t，大气中CH 浓度现为 】_7mg／kg，为大气中CO：浓度的 O．5 ]。大气中
CH。的浓度每增加1倍 ，对流层表面温度将升高 0．2～0．3℃。过去 400年间由于 CH 增
多使气温上升了O．z～O．3℃。尽管大气中CH。浓度很低，但在温室气体浓度变化对全球
变暖作用中仍占15 ～z5 ，每分子 CH。对温室效应的贡献是 CO 的 z5倍。CH 在未来
气候可能变暖中具有相当大的作用，全球7O 以上CH 排放量与人类活动有关，如能源
生产与使用，采煤、石油、天然气系统和化石的燃烧，垃圾填埋与废水处理，粪便和废物产
生，生物燃烧和稻田耕种，招泽、湿地使用等。近年 CH 增长速率约为 COz的z倍，当CHt
浓度增至z倍时，地球表面气温可能上升z～5℃。影响 CH。产生的因子很多，氧化还原电
位是控制CH 生成的主要土壤因紊。土壤中CH 是在绝对还原条件下经有机质分解与转
化产生，要求土壤体系中0 几乎完全耗竭，所有电子供体如 N0i、MnOl、Fe”、s0；_等转
变为还原态。硝酸盐、硫酸盐及其还原产物可抑制 CH。的形成，CH 细菌最适宜 pH为 6
～ 7，施用过多的有机质可抑制CH 形成。温度、湿度对土壤 CH。产生亦有影响，但其机理
尚不清楚 耕作措施、土壤通气性和土壤浇灌状况对 CH 形成有明显影响。
N 0与 SO： 上世纪至本世纪大气中 N 0增加了 7．6 ，且前 N：0平均浓度约为
O．3mg／kg，因为大气中存在 N 0 自由基催化物，N 0正以 0．z ～0，3 的速率不断增
加 ]，每分子 N：0对温室效应的贡献为CO。的 200倍 ，是重要的温室气体之一 大气
中9O N 0来自生物源 ；5z ～68 的N：0排放量来自热带地区。土壤是Nz0的主要
发生地，主要源于含 N化合物的硝化、反硝化，已有资料表明 ]，7O 的 N 0在平流层
经过与 0 的一系列光化学反应而消失。影响与控制土壤中硝化和反硝化作用的因紊为
土壤中0：的分压及水分状况。改善低0 环境通气状况后，N 0释放量增加；水分状况对
N：0释放量具有双重性影响，在强酸性环境中N。0占释放含 N气体的 1／Z以上 土壤中
加入 P肥和 Ca有利于 N 0的释放，一般 N肥用量高，温度高，N 0释放量多。随着含硫
(s)物质用量增加，大气中SO 含量不断增加，SO。主要来自化石燃料燃烧和一些工业尾
气，但由于含 S气体与碳氢化合物作用形成的气溶胶颗粒在大气中直接受太阳和陆地辐
射影响并影响云作用过程 ，H：S、CS 、COS、DMS等在大气中可与0H、0 反应{大气中
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生 态 农 业 研 究 第 6卷
产、运输和分配管理工作，减少天然气系统的泄漏；加强工业“-gt 排藏簧理，减少CH4、
N O、sO 、NO 等气体排放量。土壤作为温室气体的源和汇．对大气温室气体浓度变化有
重要影响，应加强土地利用，减少不合理利用向大气排放的温室气体；加强稻田、沼泽等湿
地的管理。改进用水管理以减步授水期，引进低排放的稻田耕作方式及新的化肥施甩方
法，合理麓用化肥}加强家畜粪便管理，用切碎饲料和营养平衡的喂养方法饲养反刍动物·
促进其消化，用干粪作能源，减少CH．的排放量；加强森林管理．防止森林退化，降低森林
采伐速度．增加人工造林面积，增强森林保存和固定 c的潜力，提高木材利用率，并选用
适宜树种 ，防止或减少森林向大气释放C；加强国际合作，制定温室气体排放清单，逐步实
施温室气体排放税方案；努力提高公民素质．加强立法力度，适时加以行政干预。
参 考 文 献
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3 Crush J．R．，G C．W agbe rm Greenhouse gas emissions from i~8tltre and arable crops groom oD akairanga soil
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N~tMre，1 992．360；‘49～ 451．
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and nitrate~spirers．Applied~nviron．Microbid1．_1986，51l938～ 945．
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