温室气体排放对农田生态系统的影响分析

孟 娟

（山东省煤田地质局第五勘探队，济南 250109）

近年来，全球气候变暖对世界农业生产造成极大的影响。气候变化对农业生产的影响主要受大气中CO浓度、气温及降水量的制约，而温度、土壤等生态要素发生较大变化，对农业生产带来一定干扰。首先，温度升高会缩短作物发育周期，促进作物生长和果实早熟，同时导致产量降低；在热量不足的地区，温度升高可延长作物生长期，这说明温度升高在不同土壤和气候环境下对作物的影响不同。其次，大气中CO含量增加可以进一步激发作物的光合作用，影响作物的生物量和产量。

人类活动产生诸多温室气体，如CO、NO、CH等，持续对环境造成破坏，造成气候变化。当下，各生态系统内部对CO的吸收储存能力已经达到饱和，尤其是农田生态系统，有必要研究温室气体排放对农田生态系统的影响，以指导未来固碳减排工作，更好地制定农业生产措施。我国是农业大国，面对温室效应，要彰显大国气质和大国担当，努力践行“绿水青山就是金山银山”理念，稳步推进碳达峰碳中和工作。

1 温室气体排放对农田生态系统的影响

1.1 CO2 的影响

工业革命以来，大量温室气体被排放到大气中，尤其是CO，导致温室效应。大气中CO浓度增加加剧了温室效应，导致全球气候变暖。所以，气候变化和全球碳循环密切联系。研究表明，大气CO浓度升高和氮肥施用量的关系不显著，但氮肥施用量与灌溉的关系显著。农田生态系统中，土壤呼吸作用对温度十分敏锐，有机碳和其他组分对温度的敏锐性有较大不同，温度攀升增加了呼吸速度，促进了土壤和空气的碳循环。

大气中的CO可通过植物光合作用转化为有机碳固定下来，植物又通过呼吸作用将有机碳氧化，将CO释放到大气中。因此，可采取多种方法，强化作物光合作用，提高作物对CO的吸收量，以促进有机碳的积累。但对于农田生态系统来说，CO吸收及排放受到诸多因素影响，如种植密度、作物种类、灌溉方式和施肥种类等，而CO排放又会影响其他温室气体排放。

1.2 N2O 的影响

作为典型的示踪气体，NO 对温室效应的贡献仅次于CO和CH。该气体对空气辐射影响较大，其容易在平流层被光解成NO，对臭氧层造成巨大威胁。大气中CO浓度攀升会激发作物生长，其根系分泌活动加剧，微生物得到更多碳源并进行反硝化，促进NO 形成。随着大气CO浓度攀升，土壤微生物菌群量进一步增加，会加快土壤反硝化，增加NO 排放。同时，使用过量氮肥也会促进NO 排放。田间水分条件影响NO 形成，若土壤含水量较多，大气CO浓度增加不会对NO 形成造成显著影响。

农业源是最大的NO 人为排放源，氮肥和有机肥的施用是其主要贡献者。NO 过度排放导致农田生态系统储存的氮素损失，这对作物生长极为不利。在农田生态系统中，硝化反应和反硝化反应使得氮素利用率下降，导致后续施肥量过多。氮素淋溶损失会造成作物减产，同时损害土壤环境，破坏农田生态系统，加剧温室效应。因此，合理使用氮肥是实现更高目标产量、保持土壤肥力、减少氮肥环境影响的关键。当前，要加强农田管控，采取科学的技术管理措施，优化栽培机制和施肥方案，改善农田生态系统。简单来说，要科学筛选作物品种，优化灌溉和耕作方式，合理控制给肥量，科学给氮，降低农田NO 排放，减少温室效应，推动农业绿色发展。

1.3 CH4 的影响

CH是一种重要的温室气体，其吸收红外辐射的能力大约是CO的26 倍，其温室效应是CO的22 倍。土壤CH释放既与氧化密切联系，又和甲烷菌基质规模和品质有关。大气CO浓度增加可以强化作物光合作用，使得生物量激增，土壤内的碳成分增加，形成甲烷菌基质。但是，甲烷菌基质品质降低，会影响甲烷菌活性，不利于CH形成。

大气CO浓度攀升提高了作物地上部生物量和凋落物数量，促进了作物根系发育，分泌物激增并聚于土壤内，作物根际形成甲烷菌基质，甲烷菌代谢活动增强，提高了CH产生量。温度不仅可以影响有机物活动，也会影响甲烷菌规模。微生物活性提高会促进有机物分解，氧消耗量激增，土壤氧化还原电位降低，这有助于甲烷菌的形成，使得甲烷产生量提高。但是，一定条件下，温度攀升也会降低CH产生量，多种因素制约CH释放。所以，农田生态系统要密切关注CO和CH排放，并持续关注二者的形成和抑制机理。

2 结果分析

大气CO浓度升高对NO 的影响取决于该生态系统是受氮元素限制还是碳元素限制。大气CO浓度升高会加剧温室效应，也会促进碳排放，这不利于农田生态系统的自我修复。CO排放增多会促进CH排放，二者在农田生态系统中互相影响，但二者间的具体转化机制还需要深入研究。温度升高对不同温室气体的影响不同，但总体而言，温度升高会促进温室气体排放，农田灌溉方式也会影响温室气体排放，水分是影响农田温室气体排放的重要因素，未来要深入探究各种影响因素。

3 结论

当前，全球温室气体排放量正在迅速上升，导致温室效应加强。温室气体排放对农田生态系统构成巨大影响，尤其是CO、NO 和CH，其既有积极作用，又有负面作用。农田生态系统十分复杂，既要考虑内因，还要关注外因，以明确温室气体排放对农田生态系统的影响。未来，我国要不断优化产业结构，提倡低碳生活方式，减少温室气体排放，特别是CO排放，减缓温室效应，切实保护大气环境。同时，必须进行深入研究，采取有效的应对策略，合理控制温室气体排放对农田生态系统的影响，不断改善农田生态系统，保障农业生产安全。