土壤与全球气候变化ppt课件.ppt

土壤与全球气候变化,sugarcrash,目 录,全球气候变化,土壤与全球气候变化的关系,土壤化学元素的生物地球化学循环对全球气候的影响 土壤湿度对全球气候的影响,？,土壤元素的生物地球化学循环是“土壤圈”物质循环的重要组成部分，也是陆地生态系统中维持生物生命周期的必要条件，对于陆地生态系统生产力的形成及对生态环境净化具有重要的影响，土壤化学元素以能量传递为驱动力，沿着土壤-生物-大气进行物质循环传递的过程，称为 土壤元素的生物地球化学循环。 来自土壤的元素通常可以反复循环和利用，典型的再循环过程包括：植物从土壤中吸收营养元素；植物的残体归还土壤；土壤微生物分解植物残体，释放营养元素；营养元素再次被植物吸收。土壤元素循环是在生物参与下，营养元素从土壤到植物，再从植物回到土壤的循环是一个复杂的生物地球化学过程。由于不同营养元素化学、生物化学性质不同，循环过程各有特点。 可见土壤元素的生物地球化学循环与全球气候变化有密切关系。,土壤与全球气候变化的关系,土壤湿度作为陆面过程研究中的重要参量，对气候变化起着重要的作用，它通过改变地表向大气输送的感热、潜热和长波辐射通量而影响气候变化，它的变化同样会影响土壤本身的热力性质和水文过程，使地表的各种参数发生变化，从而进一步影响气候变化，反之气候变化能引起土壤含水量的变化。,土壤与全球气候变化的关系,土壤向大气释放的CO2。主要是土壤碳库中有机物质矿化作用所产生的，土壤有机质产生CO2的过程也叫土壤呼吸。但从严格意义上讲土壤呼吸作用是指未受扰动的土壤中产生CO2的所有代谢作用，包括3个生物学过程(植物根呼吸、土壤微生物呼吸及土壤动物呼吸)和一个非生物学过程(含碳物质的化学氧化作用)。土壤每年向大气释放的CO2。为5076 GtC，占陆地生态系统与大气间碳交换总量的23，同时也远远超过化石燃料燃烧每年向大气排放的5 GtC。研究表明，土壤呼吸释放的CO2中约3050来自根系的活动或自氧呼吸作用，其余部分主要源于土壤微生物对有机质的分解作用，即异氧呼吸作用。土壤呼吸量的大小与生态系统中枯枝落叶的生产量直接相关，沿纬度形成明显的梯度变化。土壤呼吸和根系呼吸都与土壤温度和水分有密切的关系。,土壤呼吸即使发生较小的变化也会等于或超过化石燃料燃烧而进入大气的CO2年输入量。所以土壤呼吸的变化能显著地减缓或加剧大气中CO2的增加，进而影响气候变化。全球变暖将有利于增强土壤呼吸，释放出更多的CO2，大气的CO2浓度增加又进一步加剧了全球气候变暖的趋势。,土壤氮素既是植物生长必需的大量营养元素，增加有机肥料和化学氮肥的投入，提高土壤氮素供应能力，是农业生产采取的主要增产措施之一。然而，施人农田土壤中氮的有效利用率只有30一40，大量氮素的流失，不仅影响氮素的生产效益和农产品品质，还会影响到水体和大气环境质量，因而研究氮素循环与温室效应、水体富营养化和酸雨等环境问题，以及如何寻求解决这些问题的对策和措施受到了人们的密切关注。 氮素进入土壤后，可被作物吸收、残留于土壤中或者通过各种途径而损失。农田中氮素的去向不仅制约着氮素的当季增产效果，还关系到水体和大气环境质量。因此土壤氮素管理与环境质量的关系已成为世界农业可持续发展和环境土壤学研究中的一项重要内容。氮素的去向是氮在土壤中转化和移动的综合结果，它受到作物种类、生长情况、土壤性质、气候条件以及耕作管理技术等因素的影响。,土壤中硫对环境的影响主要表现在土壤中能产生大量的气态硫化物进人大气，进而影响全球变化。土壤中气态硫化物的形成对大气酸沉降和环境酸化的发生起一定的作用，威胁到自然生态系统及人类生存环境。另外，土壤中硫的氧化还原作用对氮、碳循环，对土壤环境也有一定的影响。,土壤引起气候变化的现象,土壤引起气候变化的现象,土壤碳丧失容易重建难 加剧温室效应发布人：碳汇林发布时间：2012-5-27 9:03:56本文类别：新闻中心 - 国际动态 联合国环境规划署2012年年鉴称，仅仅在土壤表层一米深的范围内，就固定着2.2万亿吨碳，是当前整个大气含碳量的3倍。“土壤碳丧失容易重建难。土壤中的碳存量非常脆弱，很容易受到人类活动的影响而排放到大气中。当地被物和土地利用形式发生改变，如由于不可持续的农业和森林经营导致毁林、城市与耕地扩张等，土壤中的碳就会明显减少。”土壤中的碳一般以有机物形式存在，不仅能为植物提供营养，而且可以改善地力和地下水的移动。但人类的经营活动会破坏土壤有机物。一旦土壤有机物遭到破坏，土壤中的有机碳便会转化为二氧化碳，并排放到大气中。二氧化碳是导致全球升温的一种主要的温室气体，增加温室气体浓度，加剧温室效应。 联合国环境规划署称，由于人类不可持续地利用土地，过去25年来，全球大约有24%的土地健康状况恶化，地力下降。自从19世纪以来，由于农地开垦和城市建设，原先固定在土壤和植物中的碳大约有60%被排放到大气中。 .,土壤引起气候变化的现象,土地对于改善气候有用吗？2011-10-28 16:50:04 来源： 中国低碳网 Lal首次提出“土壤可以作为一个大的碳槽”。这个想法的提出不是因为他对气候改变感兴趣，而是出于对土地本身的关心以及靠其产量生存的老百姓们。含有极少碳的土壤很干燥，易腐蚀，而非洲地区含有很多碳的土壤黑而湿，松软而肥沃。在20世纪70年代，Lal在非洲研究发现，非洲土地变得像水泥那么硬是因为其土壤里及其缺乏有机物。在那儿，他结识了RogerRavelle-研究全球变暖的先驱者。正值Lal对这里贫瘠土壤感到绝望的时候，Ravelle提示他说土壤里的碳都释放到大气中了。“我告诉Roger我不知道碳到哪去了，我就想让它回到土壤中来”，Lal回忆说。 Ravelle是对的。上百万年来，植物和土壤微生物共同调节大气中的二氧化碳含量。在光合作用下，植物吸收空气中的二氧化碳然后将其转化为糖和其他碳分子。一些碳生成物从植物根部转移到共生真菌和土壤微生物中，这些真菌和微生物作为土壤腐殖质来储存二氧化碳。 大约一万年前，农业的发明打乱了古老的土壤结构。为了种植，人们开始排水，翻耕表层土，这就使得土壤中的碳与空气中的氧结合产生了二氧化碳，排入大气中。而饲养动物使情况更糟，因为家畜开始啃吃草原，使草原土地暴露出来。一些地方草原的地面都光了因为过度放牧和土地闲置时间较多植物停止了光合作用，土壤中的二氧化碳也就没有了。根据Lal的计算，农业开始出现以来，这样的土地使用的改变使700亿到1000亿吨的碳从土地中分离出来，进入地球大气、海洋、湖泊中。今天，农业和其他土地利用方式的改变排出的温室气体占世界温室气体排放量的三分之一。 .,改善土壤，调节全球气候,1.大力发展再生农业 2.科学认识土壤与气候的关系 3.因地制宜开发利用土壤资源 4.实施一系列防止土壤环境恶化的措施 5.加强土壤环境变化研究和监测 6.加强全社会的环保意识与基础性问题的研究,大力发展再生农业,再生农业，旨在通过一些方法来提高土壤肥力和保湿力，这些方法有做堆肥、减少耕作频率但要全年地里都有庄稼、增加种植多样性。现在一些种植者已经采用再生农业模式。因为这些措施还能提高土壤内二氧化碳的储存数量。,科学认识土壤与气候的关系,古代人们把土壤解释为“土者吐生物也”，认为土壤是作物生长的条件和养分的供应者。近代土壤学家把土壤看作各种成土因素的承受者，由此形成了五大成土因素学说。1933年瑞典科学家S.Mattson首次提出了土壤圈的概念，这一概念不仅反映大气圈、水圈、生物圈和岩石圈对土壤的作用，而且也反映了土壤对四大圈的反作用。二次世界大战以后，世界经济迅速发展，人口激增，给土壤带来空前的压力，主要表现在人类对土壤的需求与日俱增，对土壤施加的作用和影响越来越大。在人为作用下，一方面对土壤有一系列正面的影响，另方面对土壤乃至环境也带来了负面的影响。土壤中温室气体的释放，施肥对水体的污染，土壤污染物对植物生长的影响以及工矿区土壤物质的搅动等都是前所未有的。因此，土壤不仅与作物生长有关，而且与人类生存环境联系在一起。所以，当代的土壤学不仅要为农业服务，而且要为资源环境保护作贡献。,因地制宜开发利用土壤资源,每一类土壤都有其独特的性质、结构和功能，应有特定的管理措施。同时，应使已经退化、污染和破坏了的土壤尽快修复和复垦，以适应人们的需求。对水土流失、土壤退化、生产力下降和生态系统恶化的侵蚀土壤来说,“坡改梯”基本农田建设与大面积坡耕地整治相结合，是保障粮食供应和推进侵蚀环境综合治理的关键措施13。例如，长江上游水土保持重点防治工程的重点治理区，进行“坡改梯”基本农田建设，经6 a治理（19891995年），坡度大于25度的陡坡耕地还林幅度达77%，人均基本农田（符合一定质量标准且划定为必须保护的农田）由0.02 hm2增加到0.067 hm2，人均产粮由373 kg增加到441 kg，同时发展了果树等经济林木的生产，人均收入由249元增加到532元14。这既有效地促进了粮食生产，又促进了陡坡退耕还林还草。当然，由于我国丘陵山区自然条件复杂和农村经济基础差异较大，必须强调因地制宜发展不同类型的生态农业建设，例如，坝地农业，梯田农业，防风固沙林网田农业，引水拉沙造田农业，客土造田农业，引洪淤地农业，农林(果)、农牧(草、灌)复合型坡地生态农业等。,实施一系列防止土壤环境恶化的措施,对农田基本建设、城市建设和发展规划，应根据现实和将来可能的变化，在实现土壤有效管理和生态环境建设方面下功夫。一是切实加强耕地保护工作，确保实现耕地总量动态平衡。坚定不移地执行建设用地走内涵挖潜的路子，加快土地利用由粗放型向集约型转变。加大土地开发整理力度，增加有效耕地面积，同时要适当开发耕地后备资源。二是按不同类型区的特点，保护和优化生态环境，保障土地可持续利用。首先要严禁毁坏森林、草原开垦耕地，禁止围湖造田和侵占江河滩地。其次要实施大规模绿化工作，大力植树种草，减缓自然生态恶化。三是根据温带和亚热带南界北移的各种模式，大力培育适应土壤和气候不同变化的潜在作物、果树、林木、牧草新品种，并研究其合理配置和布局规划。四是注意规划滨海城镇、海岛、港湾、海岸及沿湖的各种防御工程，及时地进行建设15。,加强土壤环境变化研究和监测,土壤环境变化虽可预测，但它的影响往往不易被察觉到。近年来，我国对大气和水域污染的监测作了大量工作，在制订环境保护措施中起了很大作用。这个事实告诉我们，对土壤环境变化不仅要加强其过程的研究，而且要进行土壤肥料长期定位网络的监测研究，才能掌握其变化规律。根据各地的监测结果，结合土壤管理经验，制订出适应各种变化的措施。各地的农业环境监测站、土壤肥力定位监测站、生态农业试验区和农业保护区，应把这项工作列为自己的任务。,加强全社会的环保意识与基础性问题的研究,土壤环境变化是涉及自然科学和社会科学的学科，是一项庞大的系统工程。由于土壤环境变化中的土地退化、水土污染等是一个由量变到质变的渐进过程，容易被社会大众所忽视，而土壤和土地的价值又通常被低估，这些已成为环境变化中的重要社会问题，因此，一方面要加大宣传普及和教育的力度，动员全社会都依法参与环境管理和保护，树立忧患意识。特别值得重视的是环保教育要从娃娃抓起，国家应编制大、中、小学及成人教育的环保教材，使环保教育成为全民的必修课，逐步养成十分珍惜每一寸土地和切实保护耕地的社会风尚。另一方面，要强化土壤环境变化中基础性、规律性问题的研究。基础研究要占一定的比例，才能及时提供生产治理过程中的科学技术指导。这是保证生产治理可持续发展，促进生态环境建设上新台阶的关键。,转基因农业有助于减缓气候变化，应对全球变暖,作为一种新兴的农业技术，转基因技术将对减缓气候变化，以及应对气候变化的后果产生很大的积极作用。 根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）2007年的报告，农业的温室气体排放量占总排放量的1/4，可见农业生产对全球气候的影响还是很大的。而转基因技术可以大大地减少空气中的温室气体排放。 转基因作物对减少温室气体排放主要体现在节省能源和免耕技术这两方面。现在转基因作物的两种主要性状是抗虫和抗除草剂。抗虫的性状能减少农药的使用，减少和喷药相关的能源消耗。而抗除草剂技术可以让作物不被除草剂杀死，所以可以用除草剂有效防除农田杂草。以往农民需要用把土地翻开的“耕地法”来除草，由于抗除草剂作物的使用和免耕技术推广，所以农民可以减少翻耕，大幅减少由于机械作业而产生的二氧化碳和其他温室气体。,英研制特殊土壤应对气候变化 可将二氧化碳从空气中去除,把地球从全球变暖中拯救出来可以部分依赖于我们脚下的土地吗？英国科学家如今正在研制一种可以将二氧化碳从空气中永久去除的土壤，并希望同时兼顾成本与效率。 这个多学科人员的研究小组包含了土木工程师、地质学家、生物学家和土壤科学家，由纽卡斯尔大学的土壤科学家David Manning教授挂帅。“科学家们知道利用土壤来做碳吸存的可能性已经有一段时间了。”Manning说：“但是，还没有一个人尝试着发明一种土壤，用做消除和永久保存二氧化碳。”他补充说：“一旦我们确定了这种二氧化碳消除方法的可行性，就会用计算机模型来预测在这种特殊类型的土壤中可以形成多少碳酸钙，以及速度如何。这将帮助我们制造出具有最优碳减排前景质量的土壤。一个重要的好处就是可以用比其他方法低廉的成本来应对气候变化。”,主 要 参 考 文 献,陈怀满，主编.环境土壤学.科学出版社,2005年02月第一版黄昌勇，徐建明 主编 土壤学 中国农业出版社 2011年6月第三版朱兆良，2002.氮循环-维系地球生命生生不息的一个自然过程M.北京：清华出版社与广州：暨南大学出版社联合出版龚子同，陈鸿昭，骆国保 人为作用对土壤环境质量的影响及对策：中国科学院南京土壤研究所，南京 210008马柱国，魏和林，符宗斌 土壤湿度与气候变化关系的研究进展与期望：中国科学院大气物理研究所全球变化东亚研究中心，北京 100029,THANKS,