碳循环的重要意义精选(九篇)

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第1篇：碳循环的重要意义范文

1.1气候变化对森林生产力的影响目前我国对于树木的生长状况和生态功能的发挥水平都是通过森林生产力来衡量的，森林生态力作为一项重要的衡量指标，所以在对未来气候变化对森林生产力的影响上通过建立生产力模型来进行预测，从模型预测可以看出，在气候变化后，我国的森林生产力从东南向西北将会呈现递增的趋势，而且在气候变化影响下，树种变化也较大，其中会以兴安落中松其增益为最大，其他一些则为次之。

1.2气候变化对森林灾害的影响随着气候的不断变暖，使水热区域分布发生了较大的变化，温度的升高，可以使植被的生长季节得以延长，对森林生产力的提高具有积极的意义，但气候的变化也会导致在春季时倒春寒严重，从而发生冻害的可能性要大；另外，气温的上升，也会导致蒸发量增大，容易发生旱灾，而一旦出现旱情，则会导致森林火灾的系数上升，不利于森林防火。同时气候的变化，会使降水的分配产生一定的变化，这样在一些地方雪灾的发生机率则会提高。

2森林生态系统对气候变化的反馈机制

森林生态系统能够改变区域小气候，减少地面长波辐射对大气的增温效应。更值得注意的是森林大量吸收大气中的二气化碳，成为巨大的碳汇，在全球碳循环与平衡中具有极为重要的作用，为减缓全球变暖、发展低碳经济作出重要的贡献。目前森林碳储量约占全球植被碳储量的86%以上。作为陆地生态系统的主体，森林生态系统的碳循环与碳蓄积在全球陆地碳循环和气候变化研究中具有重要意义。森林生态系统与其他生态系统相比，其面积最大，生产力和生物量累积最高。森林在吸收碳的同时也释放出碳，毁林是碳释放的主要原因。我国森林覆盖率从呈现逐年上升的趋势，人工林面积居世界第一，森林的碳汇功能显著增强。

2.1我国森林生态系统碳循环研究起步较晚，与国外研究相比还存在差距，表现在野外试验有限、布点密度不足、数据积累时间短、多停留在静态模型上。因此我国森林碳循环研究应注意以下方面：一是模拟人为活动的影响，一方面分析人为破坏森林生态系统的因素，另一方面分析人类管理或复原森林生态系统的因素；二是充分考虑森林生态系统的代表性和特殊性，有规划地增加野外观测点，利用地理信息系统、遥感技术和方法多尺度研究，为模型构建和运行提供工具和数据；三是注重动态模型发展，重视机理研究，碳循环模型与气候模型相结合，研究气候变化对碳循环的影响及森林生态系统对气候变化的反馈机制，为我国制定温室气体排放政策提供理论基础和依据。

2.2森林生态系统是陆地生态系统的主体，生态系统的结构越复杂、组成越丰富，则生态系统的稳定性越好，抗干扰能力越强。森林生态系统对气候变化有较强的自适应性，能够在一定变化范围稳定，对气候变化有相对滞后的特点。然而气候变化对森林生态系统的影响不容忽视，掌握气候变化对森林生态系统的影响规律是合理保护、管理、恢复生态系统的关键，所以应该加快科研步伐，揭示未来气候变化对森林生态系统的直接和潜在影响；提前预防，保护濒危物种，防止有害物种入侵；因地制宜，以恢复为主，建立和保护可以持续发展的森林生态系统；掌握气候变化对物候的扰动，加强对灾害（雪灾、火灾、冻害、病虫害）预测预报能力，合理预防。

3结束语

第2篇：碳循环的重要意义范文

一、引言

地球资源终会枯竭，也正日益枯竭，保护环境、节约能源已成为人们的共识，也是维系社会可持续发展与生态平衡的重要前提。工业生产中能源节约离不开循环经济，尤其是对于煤矿企业而言，循环经济建立在人和自然关系的调节基础之上，将自然、生态、系统融入到生产中，实现资源的可持续与可循环利用。可见，循环经济是一个闭环，它将生产、环境、生态、系统很好的结合和融合，最终形成一种环形的流动经济模式，促进了资源的节约与循环利用，对于煤矿企业而言，循环经济的探索与发展，为煤矿企业今后更加健康科学、协调持续发展提供了有益的启示。

二、发展循环经济的重要意义

保护环境、节约资源、发展低碳经济和循环经济已成为我国工业经济发展的一项基本国策。山西省的煤炭工业在全国而言是非常典型的，一方面煤炭工业发展水平稳步推进，煤矿安全生产稳步提高，煤炭产业转型步伐加快，另一方面也面临着煤矿资源枯竭，煤矿市场萎缩，改造转产与升级的压力。特别是08年之后，受到国际金融危机的影响，煤炭市场需求急剧萎缩，煤炭价格大幅下跌，煤矿企业效益也出现了显著的滑坡，整个煤炭产业都面临着非常严峻的考验。而探索煤矿企业循环经济发展模式，加快煤矿循环经济发展不失为解决煤矿发展困境的一个有力手段。按照循环经济的发展思路，煤炭企业可以逐步走向科技含量高、经济效益好、能耗污染少、资源优势得到充分发挥的新型工业化道路。

循环经济的重要作用主要体现在以下几点：首先，循环经济是科学发展观的发展要求。科学发展观就是要有全面、协调和可持续的发展，能够促进人和自然的和谐共生，实现企业与企业环境（包括人、员工、环境、社会）协调发展。其次，循环经济是煤炭企业发展的必由之路，也是煤炭企业多元化发展的必经之路。多元化和循环经济能够延伸煤矿的产业链，扩大煤炭企业经营模式，将企业的资源充分的利用起来，甚至煤矿生产中的废弃物都可以重新利用，成为煤矿经济新的增长点，同时也有利于煤矿横向产业之间的相互支撑，形成交互市场，降低企业开发和经营费用。第三，循环经济是解决当前经济困境的有效手段。煤矿发展循环经济，是一种转“堵”为“疏”的做法，是摆脱了过去企业治污中从源头到产品全过程投入的常规治理，转变传统的“为治理而治理”的思想，将生产废物视为可利用的资源，挖掘相关的资源产业，形成循环经济链条，并创造新的经济增长点，实现企业经济效益和环境效益的双重提升，破解企业发展和环境保护之间的难题，也找到了解决经济社会问题的根本出路，同时也可以极大的缓解煤矿企业经济发展中的困境，实现双赢甚至多赢。

三、煤矿企业发展循环经济的对策

煤矿企业要发展循环经济，离不开煤矿清洁生产与废弃物综合利用的转化融合，使得煤矿生产的物质资源能够充分的循环利用。传统生产企业的产业链为“自然资源―粗放型工业―产品―污染排放”，这是一种线性的经济模式，循环经济模式产业链条为“自然资源―循环利用型工业―绿色产品―再生资源深加工业―绿色产品”，显而易见，这是一种可以循环的模式。推动生产有传统模式向低碳循环经济模式转化是现代煤炭企业发展的必然趋势，生产经营中要做好以下几点。

第一，提高经济发展的思想认识

煤矿企业必须充分提高思想认识，尤其是煤矿企业管理层的认识。从推动煤矿科学发展、完成企业所承担的社会“三大责任”方面着力，提升对煤矿发展循环经济必要性的认识，真正认识到循环经济对于转变煤炭生产经营思路，提高煤矿企业经济效益对于煤矿企业生存发展的重要意义和作用，调动煤矿企业管理层特别是高层管理人员对于循环经济的认识，推动煤矿循环经济的落实和开展。

第二，选准煤炭循环经济发展的切入点

毋庸置疑，清洁生产也是发展循环经济的不二手段。煤矿企业大力推行洁净煤技术，以煤矿主产品煤炭作为核心的产业链，围绕原煤的精加工、深加工开展生产，既是煤炭企业发展循环经济的最基础的产业模式，也是发展其它纵深型产业链的前提和基础。对于煤炭循环经济，煤矿生产企业也不再是立足于传统的原煤开采与销售层面上，随着煤炭产业链条的衍伸，煤炭洗选、焦化等已逐渐成为矿山的支柱产业，原煤在洗选过程中产生的矸石、煤泥等附属物，焦炭生产形成的煤气、焦油等副产品，经过再生的开发挖掘必定能为循环经济发展创造更大空间；还有一些大型高效选煤技术、煤炭的液化技术、地下煤层气开发、高硫煤地面汽化等，这些煤炭的深加工以及洁净煤技术已经有了长足的发展和突破；利用煤矸石等生产新型建筑材料，利用粉煤灰等生产水泥、肥料等转化技术；煤矸石、煤泥等低热值燃料的充分利用以及发电技术，这些新技术的应用和发展都可以在煤矿循环经济中形成产业从而大显身手。煤矿企业要结合自身的实际生产状况，因地制宜选择循环经济发展模式，促进循环经济更好更快发展。

第3篇：碳循环的重要意义范文

关键词：醇基燃料；新能源；热值；国标

一、前言

倪维斗院士在2009年中国新能源及可再生能源科技发展论坛上对新能源提出了新的观点―相对于主力而言，能大幅度的节约资源～大幅度减排的能源或能源技术极为新能源。醇基燃料作为新型清洁能源不仅具有多渠道的合成途径，同时气循环再生利用对缓解全球变暖具有重要意义，应用前景十分广阔。1996年，国家技术监督局颁布了GB16663―1996《醇基液体燃料》国家标准；1997年，国家农业部颁布了NY311―1997《醇基民用燃料》行业标准（已废除），同时颁布了NY312-1997《醇基民用燃料用具》行业标准。这3个标准的颁布对规范醇基燃料并促进钙行业的发展具有重大意义影响。下面就醇基燃料热值问题，发展中的瓶颈以及国标的修订给出自己的看法。

二、醇基燃料热值分析研究

目前作为醇基燃料主要成分的甲醇大多是从煤化工产业链中获得，考虑生产工艺的可行性和生产成本高低，厂家批发出产的多以甲醇为主。同事由于国家严禁使用粮食作物生产乙醇，用作工业用途的数量极少。因此，市场上销售的醇基燃料主要成分多以粗甲醇为主。

基于此，为分析市面上流通的醇基燃料性质，从粗甲醇着手分析比较切合实际。

从表一看出，除了甲醇与水之外，其余各成分所占的体积分数都很少，对粗甲醇热值影响可以忽略不计。为了便于计算，我们假定粗甲醇

由纯甲醇与水组成，其体积分数分别为：纯甲醇83%`水17%

由纯甲醇和水的密度计算得到粗甲醇密度为：

根据以上数据对比GB16663-1996（见表2）中醇基液体燃料性能进行分析：

（1）GB16663-1996中值表明了醇含量没有描述醇基液体燃料的基本组成成分如主要成分是否是甲醇，其他醇类，烃类以及水成分的比例是多少也没有表明，成分概念模糊。

（2）从液体密度角度来分析热值存在较大区别。GB16663-1996中密度为0.83 g/c m?的醇基液体（醇体积含量70%）燃料热值为21MJ/，密度为0.85 g/c m3的醇基液体（醇体积含量70%）燃料值为16.75mj/kg，以此类推，由于醇类，烃类物质相对密度低于水，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，而醇基液体燃料热值主要有、由醇类物质提供，所以醇基液体燃料密度越小其热值越高，密度越大其热值越低。

对比上述粗甲醇计算结果，粗甲醇（（醇含量83%）密度为0.8272g/cm3与GB16663-1996中一级醇基燃料密度0.83g/cm3相当，但是粗甲醇16.68mj/kg的热值却与一级甲醇21mj/kg的热值相差很远。并且如果醇含量更少的话，燃料热值回更低。

对比GB16663-1996中二级醇基液体燃料分析，甲醇醇基燃料密度（0.8543g/cm3）与二级醇基液体燃料（0，。85g/cm3）相当，但是热值（14.0675mj/kg）远低于16.75mj/kg.

基于以上计算分析，有理由认为GB16663-1996的撰写者所描写的醇基液体燃料主要成分并非仅仅为甲醇，可能含有其他醇类物质以及烃类物质，而这些成分在国标中没有明确说明。国标的制定应该依据现在市面上大量流通的醇基液体燃料作为样本来研究制定，而GB16663-1996撰写者所描述的醇基液体燃料不符合现在市面上大量流通的醇基液体燃料实际情况，对醇含量，烃含量没有给出详尽论述，以至于对后续相关的燃料密度、燃料热值的计算存在较大差异，因此该燃料国标的参考性值得怀疑。

结合以上热值的探讨，我们通过密度法测算醇基燃料燃烧器的燃烧热效率。

三、密度法

实验设备：高密度天平（最小刻度0.1mg）、量杯（最小刻度1ml）

实验步骤（遵照量杯使用规则和天平使用规则）：

1.将量杯置于天平上，称量筒重量，记下量杯质量m1。

2.用醇基燃料反复清洗量筒3次以上，以保证量杯中没有其他液体杂质存在，以免

残存的其他液体影响实验结果。

3.将醇基燃料液体倒入量杯中至整数刻度，遵照量筒使用规则读取量杯中液体体积

刻度记为醇基液体燃料体积V。

4.将3中所述量杯置于天平上，测量量杯以及量杯中醇基液体燃料质量，记下质量M2。

5.根据密度公式计算醇基液体燃料为：

ρ醇基燃料=M2-M1/V

反复测量三次以上计算醇基燃料密度，并取平均值。

6.根据计算得到的醇基燃料密度计算醇基燃料中醇基燃料中纯甲醇和水的质量分数：

{ ρ纯甲醇・ ω纯甲醇+ρ水・ω水=ρ醇基燃料=>p甲醇ω水

ω纯甲醇+ω水=1

7.根据计算得出的p甲醇ω水推算醇基液体燃料的热值为：

Q醇基燃烧热值=q纯甲醇・ω纯甲醇+q水・ω水

根据以上计算得出的醇基燃料热值进行灶具效率计算：

步骤：

1.灶具燃烧热效率计算依据

依据灶具燃烧同样同样的水和同样温差所用的燃料用量，计算出各种情况下燃烧器的热效率，同时也参考其所用的时间.

热效率=（水吸收的热量/燃料放出的热量）×100%

2.实验理论依据

整个实验参考了“NY312-1997醇基民用燃料灶具”。

实验室条件：室温应为15-30℃，在每次实验过程中应防止外来热源或冷空气的影

响，室温波动度小于±5℃。通风换气良好。室内一氧化碳和二氧化碳含量应分别小于0.002%和0.2%。

水吸收的热量按下式计算：

Q吸=M水×C水×（t终-t初）

式中：M水―水的质量，

C水――水的比热，4.18kj/kg・℃；

T初---水的初温，℃

T终---水的终温，℃

醇基燃料放出的热量按下式计算：

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――醇基液体燃烧的低热值，kj/kg；

灶具热效率按计算：

η醇基燃料=Q吸/Q放=M水×C水×（t×终-t始）/M醇基燃料×Q醇基燃料×100%

同样条件下热效率测定仿佛进行三次，取平均值

参考文献：

【1】倪维斗。有关新能源发展的思考R .北京：2009年中国新能源及可再生能源科技发展论坛，中国能源学会，2009

第4篇：碳循环的重要意义范文

关键词：气候变暖；影响；农业；对策

自西方工业化以来，世界人口在急剧地增长，人类在日益强大的大规模生产和经济活动中，大量开垦耕地、掠夺与毁坏森林资源，大量地燃烧化工原料，释放了大量的温室气体，致使大气成分发生变化，导致了全球气候日趋变暖。据美国科学家（1979）估计，如果大气CO2浓度增加1倍，全球平均气温将增加1.5℃～4.5℃。进一步研究指出，如果人类继续按照目前速度释放温室气体，那么CO2的有效倍增将出现在2060年左右。如此之大的增温幅度和速度，是我们这个星球近十万年来所没有经历过的，换言之，在未来的几十年内，我们这个星球的气温将经历人类历史上前所未有的高点。

最新科学研究成果表明：近一百多年来，全球平均气温经历了冷—暖—冷—暖两次波动，总的看为上升趋势。进入20世纪80年代后，全球气温明显上升。1981—1990年全球平均气温比一百年前上升了0.48℃（见下图）。中国气候变暖趋势与全球的总趋势基本一致。据中国气象局的最新观测结果显示，中国近百年来（1908—2007年）地表平均气温升高了1.1℃，自1986年以来经历了21个暖冬，2007年是自1951年有系统气象观测以来最暖的一年。近三十年来，中国沿海海表温度上升了0.9℃，沿海海平面上升了90毫米。

全球气候不断增暖将改变各地的温度场，并影响大气的运行规律，各地蒸发量和降水量的时空分布亦随之改变；增温造成的海水、冰川融化和海水受热膨胀还会使海平面上升。这一切都必将给人类赖以生存的资源环境，包括水资源、能源、土地、森林、海洋、人类健康、物种资源、生态系统和农业生产等带来巨大冲击，并造成许多目前仍估计不到的重大影响。

一、全球气候变暖对农林业的影响分析

1.全球气候变暖将明显提高中国各地的有效积温，使无霜期延长，因而有利于复种指数的提高，并造成喜温作物的种植北界向高纬延伸以及作物产区的地理位移。这意味着我国目前的各种作物气候区划都可能发生变化：现在的一些作物适宜种植区将变得不再适宜，并出现一些新的适宜种植区。各地农事安排都将可能发生重大变动。种植区的北移固然有利于农用土地的扩大，但新开垦的土地因土壤贫瘠或水源不足，大多不易获得高产。而北移了的农作物更容易受到突降低温的威胁。

2.全球气候变暖，将使大量冰川逐渐融化，导致海平面上升。自19世纪以来，全球范围的山地冰川都几乎发生了大规模的后退。美国NOAA卫星观察到的雪盖资料表明：1980年以来，全球的雪盖面积减少了9%～13%。英国南极考察队的科学家们通过卫星观测发现，位于拉尔森冰架的一块像牛津郡那么大（约2 900平方公里）的冰山已从南极大冰原分离，并逐渐涌向大海。随着全球的进一步变暖，冰山融化，海平面上升，对中国来说，这可能会淹没东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，带来大片土地沼泽化。长江、珠江三角洲地区因海水倒灌，大片良田将盐渍化。

3.随着全球气候的不断增暖，气候变率势必也发生变化，极端气候频繁出现。研究表明，在气候要素平均值的变化与极端事件（灾害）发生概率的变化之间，往往存在着某种非线性关系：即使温度、降水平均值发生微小变化，也可能导致灾害性天气发生频率的显着增加。这意味着干旱、洪涝、台风、暴雨等发生频率将会增加。事实上，进入20世纪90年代以来，中国各种自然灾害就没有间断过：1991年的特大洪水曾肆虐江淮大地；1992—1993年的持续干旱更是横扫整个东部；1994年夏季华中出现了旷日持久的干旱和高温酷暑天气，而华南与东北则出现了严重的水患；1995年长江中下游地区和辽河平原又出现了建国以来罕见的暴雨洪水。据中国气象局公布的数字，仅1994年全国21个省市自治区的受灾面积就达0.5亿公顷，直接经济损失1 700亿元。新世纪以来，各种极端天气就没有间断过，特别是2010年更是反常，北方出现冬天暴雪奇冷天气，春季西南5省出现百年一遇的特大干旱，受灾耕地面积达到1.11亿亩，2 212万人出现饮水困难，持续干旱近五个月，仅云南一省就损失170亿元。

4.由于全球气候增温，寒冷季节将会缩短，温暖和炎热季节将会延长。这一定程度上会改善某些高纬地区温度条件较差的状况；但对那些夏季原本就很炎热的中、低纬地区来说，无疑是“火上加油”的灾难。高温将加快作物的生育进程，使生育期特别是灌浆期明显缩短，高温逼熟，极端高温对小麦、玉米、大豆等作物均有显着的减产效应，还会造成水稻花粉败育。

5.随着全球气候增暖，作物的各类病、虫、草害将会流行、激增和蔓延，出现范围也将由目前的中低纬地区向高纬延伸。增温将为各种害虫的生长、发育和大量繁殖提供更优越的条件，因而其越冬存活力将大大提高，雌虫产卵数将急剧增加，繁衍代数亦将明显增多。大气CO2浓度的增加还会提高作物生物量的碳氮比，从而刺激昆虫的食欲。大气环流的改变更为风播病原的大范围扩散提供了外部条件。

6.气候增暖后，土壤有机质的分解将会加快，积累量将会减少。长此下去，会造成地力下降。在某些降水量可能增多的地区，径流增大还会加剧坡地土壤可溶性养分与表土的流失。在某些降水量可能锐减的地区，植被将减少，表土易沙化，耕地更易于受到风蚀侵害，一旦遇到暴风袭击时，将产生“尘暴”效应；而遭遇暴雨冲洗时，又会造成严重的水蚀。

综上所述，全球气候变暖将对人类特别是农业生产产生极其深远的影响。这种影响或许有其有利的一面，但更多的、令人担忧的却是其不利的一面。因此，如何趋利避害，利用其有利的一面，克服其不利的一面，并寻求适应或延缓气候变化的对策，是摆在全人类面前的一道崭新的课题。

二、从农林角度应对气候变化的思考

人们应对气候变化的思路主要包括两个方面：一是如何控制和减缓温室气体的排放。二是如何增强农业生产适应气候变化的能力。前者是长期、艰巨的任务，后者是现实而紧迫的任务。

（一）发展低碳农业，减缓温室气体排放

林业以及农业生产中的种植业主要是通过植物吸收空气中的二氧化碳，生成有机物，并放出氧气的过程，在地球大气碳循环中发挥重要的碳汇功能。但在水稻田及沼泽地、动物粪便要释放一定的温室气体甲烷。农业生产过程中的农业机械、农业投入品（化肥、农药）要消耗大量的石化能量。农业秸秆等废弃物焚烧产生二氧化碳气体排放。因此，提倡低排放或零排放的低碳农业是我们的选择。

农业节能减排主要有这样几个途径：

1.革新农业技术，大力发展节约型农业。发展节约型农业关键要在节地、节水、节肥、节药、节种、节工、节能等七个方面下工夫。“节地”，就是要高度重视土地资源的保护，大力发展高效设施农业，充分挖掘土、水、光、热资源的利用潜力，提高耕地的综合产出率。“节水”，农业特别是水稻，是高耗水产业，农业用水占全社会总用水量的70％。要加快培育新的耐旱品种，深入研究和大力推广节水栽培技术，加强现有节水技术的集成推广，大力推广覆盖技术、水肥一体化技术、保护性耕作技术、滴灌施肥技术等节水技术，节约用水。“节肥”，就是要加快建立科学施肥的测土、配方、示范、推广体系，根据不同区域、不同作物、不同种植制度，制定测土配方施肥技术规程，改善养分投入结构，优化肥料运筹，改进施肥方法，发挥养分协同作用，提高肥料利用率，减少化肥总施用量。“节药”，遏制不合理的过量使用化学农药，大力开发抗病虫良种、进一步完善化学农药的使用技术，形成高效的综合防治配套技术。“节种”，就是提高种子质量，推广精量半精量播种、穴盘育苗等技术。 “节工”，即大力推广少免耕等轻简栽培和机械化生产技术，减少手工作业量，既可节约工本，又可促进农村劳动力的转移和农民增收。“节能”，大力开发农村太阳能，因地制宜开发利用风能、生物质能等清洁能源。

2.切实解决以农作物秸秆为主的生物资源的综合利用，大力开发生物质能源。农作物秸秆作为一种农业生产的副产品，产量大、分布广，同时也是一项重要的生物资源——其含氮、磷、钾、碳的平均含量分别为0.6％、0.3％、10％、45％。据统计，中国年产农作物秸秆6.2亿吨，资源拥有量居世界首位。江苏省秸秆年产量3 700多万吨。但是，近年来焚烧秸秆在一些地区愈演愈烈，造成资源的巨大浪费。最近的统计结果显示，中国年产农作物秸秆中30%用作农用燃料，25%用作饲料，2%～3%作工副业生产原料，6%～7%直接还田，还有35%约2.2亿吨剩余秸秆被白白焚烧了。笔者认为，中国正处于经济高速全面发展的时期，各种能源消耗量与日俱增，当务之急是要开展秸杆的回收利用。政府部门不仅要禁止农民焚烧秸秆，更要组织科研部门开展相关技术的攻关，解决秸秆综合利用的关键技术问题，挖掘秸秆利用的新途径。植物纤维可以通过汽化成为农用能源，也可以运用生化技术加工成肥料和饲料，植物纤维还可以作为包装材料、建筑材料、一次性餐具、家具等的替代资源。

3.加强畜禽粪便的无害化处理、资源化利用。目前农村畜禽粪便产生量巨大，但未得到有效利用，其污染日益严重，重污染区域在不断扩大，严重威胁水体和农田环境质量。据江苏省农调队调查，2004年全省畜禽粪总量已达7475.7万吨，尿总量达3 477.4万吨，粪便总量折合成猪粪当量为12 340.5万吨。畜禽粪便的大量排放，给环境造成了严重污染。近年来江苏省水体N、P等含量超标，除与工业和生活污水排放有关外，畜禽粪便污染已上升为非常重要的因素。

对畜禽粪便无害化处理、资源化利用的最直接途径，是发展商品有机肥产业。加强有机肥无害化生产技术与施用技术的开发及相关政策的研究，大力扶持商品有机肥行业和培育商品有机肥市场，对于推进循环经济、提高农业和农民收益、改善农村环境、建设社会主义新农村具有重要的意义。

4.大力开发种养一体化的循环农业。种植养殖一体化是实现资源综合利用、循环利用的有效途径。常规农业经营方式人为地把原本互为上下游的种植业与养殖业割裂开来，导致“资源—产品—再资源—再产品”的物质循环利用链断裂，不仅造成农作物秸秆、畜禽粪便等可利用资源的大量浪费和生产成本的提高，而且这些可利用资源的不当处理给生态环境造成巨大的负面影响。推进现代循环农业产业化必须把种植业与养殖业纳入到一体化经营的产业体系中，按照资源互补循环利用机理，合理配置种植养殖规模，形成物质、能量循环利用的产业链，使种植业生产的秸秆等废弃物成为养殖业的饲料，养殖业的牲畜粪便经无害化处理成为种植业的有机肥料，废弃物的资源化利用既解决秸秆焚烧和粪便污染的环境问题，又大大降低农产品的生产成本，并提升农产品的质量，实现经济效益与生态效益的协调提高。采用现代经营方式，实现农产品生产、加工、销售一体化经营，并多次增值，从而实现农业生产、生态和经济的可持续发展。

沼气是实现种植业、养殖业一体化循环的关键。通过发展沼气，上联养殖业快速发展，下促种植业优质高效，中改村容村貌，维护生态平衡。随着沼气技术体系的完善，沼气在农业生产乃至农村社会全面发展中的地位显得越来越重要。它能够有效地组织和调动农业生产各要素，促进农业生产各要素的协调发展，对控制农业面源污染，促进农业可持续发展 推进社会主义新农村建设具有重要意义。

5.大力开展植树造林。森林在应对气候变化中具有三大功能。一是吸收功能。森林是陆地上最大的吸碳器。它通过光合作用，吸收二氧化碳，放出氧气，形成碳汇。科学研究表明：森林每生长1立方米蓄积量，平均能吸收1.83吨二氧化碳，释放1.62吨氧气。二是贮存功能。森林是陆地上最大的储碳库。陆地生态系统一半以上的碳，储存在森林生态系统中。同时，木制品的储碳能力也很强。据日本《木材工业》报道，全球木制品碳储量每年约增加6 000万吨。三是替代功能。据国际能源机构测算，用木结构代替钢筋混凝土结构，单位能耗可从800降到100。由于森林在应对气候变化中具有这些特殊功能，因此，《京都议定书》规定了工业直接减排和森林间接减排两条途径。

要加快荒山荒地造林绿化步伐，加快速丰林、碳汇林、能源林、珍贵用材林、木本油料林等基地建设。要努力提高造林绿化质量。加强林木种子区划和良种基地管理，抓好区域性、示范性林木种苗基地建设，全面提高良种壮苗使用率。增加混交林和乡土树种比重，注重封山育林，强化自然恢复。加强森林病虫害防治和森林防火。

（二）增强农业生产适应气候变化的能力

农业是露天工厂。随着全球气候变暖，各种极端气候频发，自然灾害对农业的威胁越来越大。要根据自然环境和农业自然灾害发生规律，制定防旱抗涝、抵御高温寒潮、台风、病虫害等各种自然灾害的减灾应急预案，确定农业生产避灾减灾的种植模式。加强农业基础设施建设特别是水利建设，改造中低产田，完善灌溉体系，提高农田防御自然灾害能力。进一步优化种植结构，推进农业产业结构调整，将传统粗放型灌溉农业和旱地雨养农业建设成为节水型现代高效灌溉农业和现代旱地农业。加强农业科技创新工作，选育适应气候变化的抗病、抗虫、抗旱、耐涝的高产、优质农作物新品种，研究在新的气候条件下农作物病虫害的发生、发展规律。加强气象预报工作，提高农村防灾减灾能力。

参考文献

[1]陈剑锋.依靠科学技术应对全球气候变化的挑战[J].重庆科技学院学报:社会科学版，2010，(1):92-94.

第5篇：碳循环的重要意义范文

关键词：生物质炭；活性有机碳；土壤腐殖质；土壤有机碳矿化；CO2排放

中图分类号：S153 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）02-0205-06

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.02.002

全球气候变暖已成为不争的事实，CO2作为全球气候变暖的主要温室气体对其贡献率高达50%～60%[1]。土壤作为全球最大的碳库，通过呼吸的形式释放到大气中的CO2是化石燃料释放的10倍以上[2-3]。因此，如何减少土壤呼吸所释放CO2量成为减缓全球气候变暖的关键所在。目前对土壤CO2减排的研究主要集中于土地利用方式、植被类型、水热条件、施肥等因素的研究。生物质炭因其高含碳量、难被分解、空隙多、比表面积大的特点，以及其在全球碳循环涉及到气候变化和环境问题而成为最近研究的热点[4-5]。

生物质炭是指植物或动物生物质在厌氧或部分厌氧条件下通过高温热裂解制备成的多孔芳香类化学物质[6-8]。由于生物质炭具有比表面积巨大，孔隙度丰富、高pH等特点，生物质炭不仅对土壤性质改良具有极大的益处，而且在温室气体减排方面具有极大的潜力。另外，生物质炭的有机碳结构主要以芳香碳为主，因此它具有极强的稳定性，在土壤中可以存在上千年[9]，因此生物质炭对土壤固碳具有重要的意义。为了深入理解生物质炭施入对土壤有机碳库和土壤CO2排放的影响机制，本研究综述了生物质炭输入对土壤活性有机碳库、腐殖质特性以及有机碳矿化特征的影响，较详细地分析了生物质炭输入对土壤CO2排放的影响效果及其机制，最后展望了该方向今后的研究重点。

1 生物质炭对有机碳库的影响

1.1 生物质炭输入对活性有机碳库的影响

土壤活性有机碳库是土壤微生物活动的能量来源和土壤养分变化的驱动力，其动态变化与土壤呼吸存在密切的关系，土壤活性碳具有移动速度快、稳定性差、易氧化分解等特点，具有较高的植物、动物和微生物活性[10]。土壤活性有机碳虽然只占土壤总有机碳的一小部分，但却能够在土壤全球变化之前反应出人类活动对土壤所引起的微小变化，是土壤碳循环的主要驱动力，对土壤碳收支平衡和全球气候变化具有重要的意义[11]。土壤活性有机碳包括水溶性有机碳、微生物量碳、易氧化有机碳、颗粒有机碳、轻组有机碳、热水溶性有机碳、可矿化态碳等。其中土壤水溶性有机碳、微生物量碳和易氧化有机碳是土壤活性有机碳库的重要表征指标[12]。

生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响在不同类型土壤之间存在显著差异。如Durenkamp等[13]研究发现，在黏质土中添加生物质炭能够增加土壤微生物碳的含量，而在沙质土中添加则降低其含量。部分研究发现，生物质炭施入土壤对土壤活性有机碳的影响，还会随着生物质炭施入时间的长短而不同。如花莉等[14]研究发现，在土壤中施入椰壳炭初期能够提高土壤活性有机碳的含量，但随着时间的推移其含量逐渐降低，而土壤有机碳的总量则无显著变化，从而降低了土壤活性有机碳占土壤总有机碳含量的百分比。谢国雄等[15]研究发现，对土壤施入生物质炭会影响土壤微生物生物量碳、水溶性碳和易氧化碳的含量，随着施入时间的推移土壤微生物生物量碳和水溶性有机碳的含量逐渐减少。付琳琳[16]通过对水稻土施入生物质炭3年后的研究也发现了相同的结果。施用生物质炭初期能够增加微生物生物量碳，可能是由于生物质炭本身所携带的活性有机碳；后期随着生物质炭施入时间的增加，土壤和生物质炭中的活性有机碳被微生物所降解，从而降低了其含量。另外还有研究发现，生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响还会随着生物质炭制备温度和施入量的不同而不同。如赵世翔等[17]研究发现添加低温生物质炭能够增加土壤的呼吸速率、活性有机碳的含量，且随着添加比例的增加而增加，而在同一添加比例下，随着制备温度的升高而降低。金素素等[18]研究发现对土壤施入生物质炭能够增加土壤有机碳和活性有机碳的含量，但随着施炭量的增加，活性有机碳占总有机碳的百分比降低，并且随着时间的推移，活性有机碳的含量逐渐减少。花莉等[19]试验也发现向水稻土中添加生物质炭能够提高土壤的惰性碳库，从而降低活性有机碳占土壤有机碳的比例，并且随着施碳量的增加而降低。马莉等[20]通过盆栽试验发现，添加生物炭可以显著提高灰漠土易氧化态有机碳和微生物生物量碳的含量。这可能是因为添加生物质炭能够提高作物的生物量，特别是能够提高根系的生物量，这样就增加了土壤新鲜有机碳的输入量，从而增加了土壤易氧化有机碳和微生物生物量碳的含量。

1.2 生物质炭输入对土壤腐殖质的影响

土壤腐殖质是土壤有机质重要的物质组成，主要指除未分解和半分解动、植物残体及微生物体以外的有机物质的总称[21]，其含量及其动态变化特征是反应土壤质量的重要标志，作为土壤肥力的物质基础，对土地的健康循环利用具有重要的意义。由于腐殖质在土壤中不易被分解，所以它是土壤有机碳库中重要的稳定组成部分，其含量的多少对土壤有机碳的稳定具有重要意义。土壤腐殖质包含富里酸、胡敏酸、胡敏素三部分，其中胡敏素溶解性最差，稳定性最强[22]。

生物质炭可能是土壤腐殖质的来源[23]，为了证实这一结果，研究者进行了一系列的研究，如Haumaier等[24]通过核磁共振技术研究发现，生物质炭和土壤腐殖质具有相似的波谱特征。Kwapinski等[25]在试验中发现，生物质炭在一定条件下可以通过微生物转化为土壤腐殖质。付琳琳[16]研究发现，对土壤施入生物质炭能够增加胡敏素含量，使其分子结构更加复杂，增加土壤腐殖质的含量。周鑫[26]在不同用量的生物质炭施入的研究中发现，随着生物质炭施入量的增加，土壤胡敏素的含量也增加，并且随着时间的增加而增加，但一年之后逐渐减低，当生物质炭施入量为48 t/hm2时，胡敏素的含量随时间的变化一直在增加，但富里酸和胡敏酸的含量随着生物质炭施入量的增加而降低，这可能是由于生物质炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙度，可以对分子量相对小的富里酸和胡敏酸产生吸附作用，生成分子结构相对复杂的胡敏素。Wang等[27]在猪粪堆肥过程中添加生物质炭，通过核磁共振技术发现生物质炭的施入提高了烷基、烃基比率和芳香烃的含量，这都说明生物质炭能够促进腐殖质的转化进程；另外，通过对此生物质炭的傅里叶变换红外光谱分析认为，腐殖质的吸附作用和生物质炭的化学氧化可能是加速芳香烃物质形成的原因，但其中具体的作用机制还不是很清楚，有待于进一步的研究。张葛等[28]在土壤中施入玉米秸生物质炭的试验中发现，生物质炭的添加显著地提高了土壤胡敏酸的缩合度和芳香化程度，降低了氧化度，从而增加了土壤腐殖质的含量。孟凡荣等[29]在玉米秸秆生物质炭对黑土腐殖质和胡敏酸影响的研究中也发现，生物质炭的施入有助于胡敏酸脂肪链烃的形成，从而提高胡敏酸中芳香化结构的比例，有利于胡敏酸向胡敏素的转化。胡敏素作为土壤腐殖质中最稳定的组成成分，其含量的高低对土壤有机碳的固定具有重要的影响。上述试验结果表明，土壤中的腐殖质不仅来源于动植物残体的分解，也可能来源于外界所添加的生物质炭的转化。生物质炭添加到土壤中，由于其特有的理化性质，一方面可以为土壤微生物提供合适的生活环境促进其活性，从而影响生物质炭向土壤腐殖质的转化；另一方面，生物质炭可以通过自身的芳香基团和羰基等结构，影响土壤腐殖质中胡敏酸结构的变化，进而影响生物质炭向土壤腐殖质的转化。

1.3 生物质炭对土壤有机碳矿化的影响

土壤有机碳是指存在于土壤中所含碳的有机物质，包括动植物的残体、微生物体及其会分解和合成的各种有机质，可以通过多种方式影响土壤向大气中释放CO2。土壤有机质的矿化过程受到环境因子、理化性质、微生物等因素的影响，直接P系到土壤温室气体的排放[15]，而生物质炭施入能够改变土壤温度、水分、酸碱度等理化性质，从而影响土壤有机质的矿化作用。土壤温度通过影响土壤微生物和土壤酶活性而影响土壤有机碳的矿化。当温度较低时，升高温度有利于促进土壤有机碳的矿化；而当温度较高时，升高温度不但不会促进矿化速率反而对其产生抑制作用[30]，而生物质炭施入可以通过改变土壤颜色、土壤通气性、含水量等因素而影响土壤温度的变化。水分条件对土壤有机碳矿化速率的影响是复杂的，在旱地中水分条件是影响土壤有机碳矿化的重要条件，但当水分含量达到一定值时，其对土壤矿化速率影响不大，所以对于水田等水分含量高的土壤来说，水分条件就不是制约土壤有机碳矿化的关键因素，而添加生物质炭可以通过改变土壤的含水量而影响土壤有机碳的矿化。如康熙龙等[31]在对旱地土壤施入生物质炭的研究中发现，在添加相同量的生物质炭下，土壤有机碳的矿化速率随着水分含量的增加而提高。王战磊等[32]在对板栗林施入竹叶生物质炭的试验中发现，土壤含水量对土壤的CO2排放无显著影响。由于生物质炭是碱性物质，对酸性土壤施入生物质炭能够改良土壤性质，提高微生物活性，从而促进土壤有机碳的矿化。从目前的研究结果来看，生物质炭对土壤有机碳的矿化存在多种影响结果，有促进作用的，有抑制作用的，也有没有影响的[33-35]。

Liang等[36]研究发现高温制备的生物质炭能够抑制土壤有机质的矿化作用。花莉等[37]研究发现高温制备的生物质炭具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，对土壤中的活性有机物质起到一定的吸附作用，从而降低了土壤有机质的矿化。王英惠等[38]在土壤中添加不同温度制备的生物质炭研究中发现，随着制备生物质炭温度的升高土壤有机碳矿化速率逐渐降低，土壤有机碳的含量增加，累计矿化量逐渐减少。以上研究结果表明，高温制备的生物质炭比低温制备的生物质炭更有利于土壤有机碳的封存。原因可能有：①在一定温度范围内，制备生物质炭的温度越高，土壤有机碳的半衰期越长[17]，从而减慢了土壤有机碳的矿化速率。②随着制备生物质炭温度的升高，生物质炭的芳香化结构和致密性越高，生物质炭的稳定性就越强[39]，而土壤有机碳矿化的部分来源于生物质炭本身，所以高温制备的生物质炭更有利于降低土壤有机碳的矿化速率。③生物质炭可以促进土壤团聚体的形成，提高土壤碳库的稳定性，从而降低土壤有机碳的矿化速率[40]。匡崇婷等[41]试验发现向红壤水稻土中添加生物质炭能够降低土壤的呼吸强度，有机碳矿化率和累积矿化量。刘燕萍等[42]在试验过程中发现，对土壤施入生物质炭，前期能够促进土壤有机碳的矿化，后期则减缓了此过程。王蕾等[43]也发现了类似的试验结果。Hefa等[44]试验认为生物质炭含有丰富的孔隙结构，能够吸附土壤中的有机质，减少微生物和土壤酶与土壤有机质的接触，从而降低了土壤有机碳的矿化。赵次娴等[45]在水田和旱地土壤中添加生物质炭研究发现，添加生物质炭对水田和旱地中的土壤有机碳的矿化都能起到抑制作用。康熙龙等[31]试验研究结果表明，对旱地土壤添加生物质炭能够抑制土壤有机碳的矿化，并且随着生物质炭施入量的增加而增强。

但是，也有一些结果表明生物质输入对土壤有机碳矿化存在促进作用或无显著影响。Steinbeiss等[46]和Luo等[47]发现向土壤中添加生物质炭能够促进土壤有机碳的矿化。Wardle等[48]研究发现，生物质炭本身含有的有机物质增强了土壤微生物的活性，因而促进了土壤有机碳的矿化。Farrell等[49]在试验过程中也发现对土壤添加生物质炭能够促进土壤有机碳的矿化。但是也有不少研究结果表明，施入生物质炭对土壤有机碳矿化无显著影响[50-52]。Hilscher等[53]发现对土壤添加由松木制备而成的生物质炭没有增加土壤有机碳的矿化速率，而添加牧草制备的生物质炭则增强了土壤有机碳的矿化速率。王战磊等[32]研究发现向板栗林中施入生物质炭仅在第1个月增加了CO2的排放和微生物碳和水溶性碳的含量，但对土壤CO2的年累积排放量并无影响。施入生物质炭初期促进土壤CO2排放速率的原因可能是生物质炭本身含有一些易被分解的有机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质炭对土壤有机质的吸附作用，减少了土壤有机质与微生物的接触机会，从而降低了土壤的呼吸速率[54]。Singh等[55]研究认为，制备生物质炭的温度以及生物质的差异，使得所制备生物质炭的性质有所不同，从而影响土壤有机碳的矿化。另外，生物质炭对土壤有机碳矿化速率的影响也会因土壤有机质含量的不同而不同。一般情况下是对土壤有机质含量特别低的土壤产生抑制作用，中等含量的产生促进作用，含量较高的也产生抑制作用[15]。

2 生物质炭对土壤CO2通量的影响

从以往的研究来看，土壤施入生物质炭对土壤CO2排放既有激发效应又有抑制效应，或对CO2排放无显著影响，这种影响效果会因生物质炭类型和施用剂量、制备方法以及土壤类型等因素的不同而产生差异[56-58]。部分研究发现生物质炭的施入激发了土壤CO2的排放。如Luo等[47]研究了生物质输入对旱地土壤CO2排放的影响，发现生物质炭处理显著增加土壤CO2排放。这可能与生物质炭本身含有部分可溶性有机碳有关，且这种可溶性有机碳的降解一般发生在添加生物质炭36 h后[59]。Smith等[60]试验发现对土壤添加生物质炭会促进土壤CO2的排放。Singh等[34]也得到了同样的研究结果，但CO2的来源并不是生物质炭本身的有机碳，而是其促进了土壤原有有机碳的降解，并且这种促进作用随着时间的延长逐渐减弱。有部分研究发现生物质炭的施入抑制了土壤CO2的排放，如花莉等[19]试验发现向水稻土中施入生物质炭能够显著降低CO2的排放，但是在不同施碳量间没有显著差异。Lu等[57]在河南封丘的旱地土壤中研究发现，施加生物质炭和氮肥可以显著降低土壤CO2的排放速率。Karhu等[61]也发现向旱地土壤中添加生物质炭能够降低土壤CO2的排放。金素素[18]也得到了类似的研究结果。但也有少量研究发现，生物质炭的施入对土壤CO2的排放没有显著影响，如Yoo等[62]在猪粪生物质炭输入水稻田的研究中发现，生物质炭施入水稻田后对土壤CO2排放没有显著影响。Zavalloni等[63]和Cheng等[64]在试验过程中发现，施入生物质炭的土壤CO2排放与对照相比无明显差异。Wang等[65]在竹叶及其生物质炭输入板栗人工林的研究中也发现，生物质炭输入对土壤CO2排放通量没有显著影响。

生物质炭输入能够增加土壤CO2排放通量的原因可能是：①生物质炭本身含有部分活性有机碳，在其施入土壤后使得土壤活性有机碳的浓度增加，从而促进土壤CO2的排放[60]。②生物质炭本身具有巨大的比表面积和孔隙度，且含有大量的营养元素，因而槲⑸物的生长提供了有力的生存环境，促进了土壤CO2的排放[66-67]。③生物质炭施入土壤后，能够显著提高土壤的pH、CEC值和土壤含水量，从而提高了土壤微生物的活性，促进了土壤CO2的排放[68]。而生物质炭施入能够降低土壤CO2排放的原因可能有：①生物质炭本身含有不利于土壤微生物生长的物质，抑制了土壤微生物的活性，从而降低了土壤CO2排放[69]；②生物质炭本身具有巨大的比表面积和孔隙度，可能对土壤中的微生物和酶产生吸附作用，从而使其失去活性，降低了土壤CO2的排放[70]；③生物质炭能够吸附土壤有机碳，隔绝了其与微生物的接触，从而降低了土壤有机碳的分解[71]；④生物质炭施入土壤能够促进土壤团聚体的形成，特别是微团聚体的形成，而微团聚体具有更高的稳定性，从而减少了土壤有机碳的分解，降低了土壤CO2的排放[54]。

3 展望

生物质炭对土壤活性有机碳库和CO2排放的影响因生物质炭的种类、施碳量、土壤类型等条件的不同而不同。生物质炭施入能够增加土壤活性有机碳的含量，但随着施入时间的推移影响效果并不明显，生物质炭还能够增加土壤腐殖质的含量，但其中具体的转化机制并不清楚。生物质炭对土壤有机碳的矿化和CO2的排放都存在激发、抑制、无影响三方面的作用。然而，目前对于生物质炭与土壤腐殖质之间的关系研究较少，也未曾对生物质炭种类和施用量对土壤碳库动态变化的影响作出探讨。生物质炭转化为土壤腐殖质的具体机制和对土壤有机碳库作用的微观机理将是今后研究的重点。

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