【正文】 er 等，1993）中，N微量氣體（包括N2O、NO和N2）子模塊即以HIP概念模型為基礎，將土壤N的總潛在N2O、NO和N2氣態(tài)損失看作土壤N礦化的一定比例（2%），并不具體區(qū)分硝化過程和反硝化過程，NO:N2O:N2的比例由土壤濕度（WFPS）決定 (Potter 等，1993)。 這些模型的建立大都得益于Firestone 和Davidson (1989) 的描述N2O產生過程的HIP 概念模型（Hole in the Pipe）。 Roelandt等（2005）針對溫帶地區(qū)建立了兩個經驗模型，MCROPS和MGRASS，分別對應耕地和草地N2O排放，模型建立的基礎同樣是通過文獻調研，獲得N2O觀測數據和相應的影響因子資料，并以此為基礎通過主成分分析和多元回歸的技術建立統(tǒng)計模型。 Freibauer和Kaltschmitt（2003）在綜合了歐洲區(qū)域內N2O田間觀測數據的基礎上，將該地區(qū)按照土地利用方式及氣候地理位置分成了3種類型，并針對每種類型分別建立了經驗回歸模型，這些模型在考慮了N肥施用的基礎上，又引入了土壤N含量、土壤有機碳和土壤砂粒含量等因子。Sozanska等（2002）在Skiba的工作基礎上，利用因子分析和多元回歸技術進一步建立了N2O排放的經驗模型，在此模型中，N2O排放被表示成與氮肥投入量、土壤含水孔隙率（WFPS）、土壤溫度和土地利用類型等參數有關的量。 基于Bouwman（1996）的工作，IPCC（1997）和IPCC（2000）%作為外源輸入N（包括化肥N、動物糞肥N、固氮作物固定N和作物殘體N）的N2ON直接排放系數的缺省值。該排放系數并不是一個定值，～％。）F（n=20） 尤其在固氮作物將大氣中的氮轉化為生物有機氮的過程中，作物會向大氣中排放部分N2O。 另一方面作物可以通過某種方式將土壤中產生的N2O傳輸到大氣中或通過作物組織的生理反應排放N2O（于克偉等，1995）。 衣純真等(1994)發(fā)現在溫度、濕度相同的條件下，通氣狀況強烈影響土壤反硝化作用的進行，嫌氣條件下反硝化作用強于好氣狀況。但對于硝化過程而言，現只知道有氧時其最終產物是NO3，但絕對厭氧條件下能否硝化完全尚存爭議。 表土砂粒和粘粒含量常分別用作指示土壤適于好氣生物和嫌氣微生物的參數，Granli 和 B248。 土壤質地還影響土壤有機碳的分解速率（黃耀等，2002），進而影響產N2O微生物的基質供應。Factors influencing agricultural N2O emissionsSoil Texture土壤質地是土壤通透性、土壤空氣組分、水分有效性和微生物活性的一個重要控制因素，因而影響硝化和反硝化作用的相對強弱及N2O在土壤中的擴散速率。Factors influencing agricultural N2O emissions氣候要素(如：太陽輻射、溫度、降水等)直接影響土壤環(huán)境，而土壤環(huán)境驅動著N2O的產生和排放。（2）減少能源活動排放CH4的對策：采煤前先采出煤層氣回收利用，不僅增加新的能源，而且減少CH4排放和瓦斯爆炸事故的發(fā)生，有效的改善煤礦安全。針對CO2排放：CO2的排放：%。有人提出在醫(yī)院里從事麻醉作業(yè)的人身體上出現的異?，F象可能與N2O有直接和間接的關系，因此，N2O今后很可能成為醫(yī)院的污染來源之一。酸雨及其危害：在平流層底部，N2O分解產生的NOx經化學反應后開成HNO3。許多陸地生態(tài)系統(tǒng)也是N2O的匯：在厭氧條件下，土壤吸收N2O的能力要大于其釋放N2O的能力。大氣N2O匯：平流層光化學氧化；土壤吸收；海洋吸收。104噸尼龍可能產生20Gg N2ON，合成氨、硝酸和尿素的生產N2O的排放量分別為21， N2ON。 N。 N2ON hm2 a1。IPCC最新的估計是，~。土壤耕作利用的影響：對比農業(yè)土壤和未開發(fā)土壤、常耕與免耕土壤N2O的排放量，結果表明，農業(yè)土壤比未開發(fā)利用土壤產生和排放更多的N2O，這是因為農業(yè)土壤肥沃，土壤氮的有效性高。植物本身的影響：植物與土壤的相互作用極大的影響著土壤植物系統(tǒng)中N2O的釋放。土壤有機質含量的影響：土壤中的氮主要來自于有機質的礦化和施入的氮肥，土壤有機質的礦化產物不僅為反硝化過程提供了反應底物，而且有機質本身還為參與這一過程的微生物提供了能源。土壤溫度對N2O產生的生物學過程有著十分重要的影響。影響土壤N2O排放的主要因素：氮肥施用的影響：氮肥的施用與否、氮肥的不同種類（有機肥與化學氮肥）及其不同肥料類型（銨態(tài)氮肥與硝態(tài)氮肥等）、施肥量等對N2O的產生有著十分重要的影響。非生物轉化過程：N2O形成的化學轉化過程通常與N2O形成的生物學過程相伴。 硝化過程是在通氣條件下，土壤中硝化微生物將銨鹽轉化為硝酸鹽的過程。大氣N2O源：土壤中氮的硝化和反硝化過程；水體（海洋和淡水）排放；化石燃料和生物質燃燒，車輛排放；尼龍、己二酸和硝酸生產。溫室氣體的匯則是指一種溫室氣體移出大氣到達地面或逃逸到外部空間，或者是在大氣中經化學過程不可逆轉地轉化為其它物質成分。對流層大氣和平流層大氣間的交換對流層大氣和平流層大氣之間的交換很緩慢，所以只有少量CH4越過對流層進入平流層。大氣CH4匯：大氣CH4的匯主要是在對流層大氣中的氧化反應和干燥土壤的吸收以及少量的向平流層輸送。動物糞便和其他農業(yè)廢棄物的處理：動物糞便和其他農業(yè)廢棄物（被當作有機肥料的秸稈等）含有豐富的有機物，如果它們在厭氧環(huán)境里發(fā)酵分解就會產生CH4。不產酸途徑。大氣CH4源：厭氧環(huán)境生物過程的CH4產生主要涉及兩個過程：在厭氧條件下CO2被H2還原CH3COOH或CH3OH的轉化。以北京市為例，在夏天濃度增加值較大的原因是大氣甲烷生物源強度隨溫度升高變大造成的。對農田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響：大氣CO2濃度升高對土壤有機碳平衡的影響則是最近才受到關注的問題，研究積累相對較少。問題是：提供足夠的水和養(yǎng)分？大氣CO2濃度增加所導致的一些后果：植物光合能力隨CO2濃度的增加而提高，其程度因植物不同的光合途徑而異。物理固碳過程包括分離和去除煙氣中的CO2或加工化石燃料產生氫氣，或將CO2長期儲存在開采過的油氣井、煤層和地下含水層。CO2 施肥效應：隨大氣CO2濃度的增加，光合作用加速。輸出： 化石燃料燃燒 = (x 1015 g C / yr)大氣CO2的輸入與輸出平衡輸入：大氣CO2的年流通量：光合作用 – 100 Pg 36,000土壤 庫：匯：從大氣中清除溫室氣體、氣溶膠或他們前體的任何過程、活動或機制。造成這種變化的原因可能與海洋與陸地上植物的光合作用活躍的程度、生物體的分解、化石燃料的使用量的季節(jié)變化等有關。 CH4: 10年。地球生態(tài)系統(tǒng)正在逼近9大極限：海洋酸化、臭氧濃度、淡水消耗量、生物多樣性、氮磷循環(huán)生物地球化學循環(huán)系統(tǒng)還可以改變植被種群結構、類型，影響地面粗燥度、地面反照率等，最終影響物理氣候系統(tǒng)。 生物地球化學循環(huán)是指諸如碳、氮、磷、硫等生源要素通過地球各子系統(tǒng)的物質流，及其對地球系統(tǒng)生物圈的影響。 溫度和降水過程，通過大氣物理和動力學過程、海洋動力學過程、陸面濕度和能量平衡，以及平流層中間層大氣動力學過程控制著物理氣候系統(tǒng)。 物理氣候系統(tǒng)包括控制地面溫度和降水分布的大氣和海洋過程，由于太陽加熱不同而產生的運動以及冰雪覆蓋的變化。它將地球系統(tǒng)分為物理氣候系統(tǒng)和生物地球化學循環(huán)兩個系統(tǒng)，以過程研究為重點，研究其間的相互作用。 時間尺度(temporal scale)是指一個過程或一種現象所持續(xù)的時間長度，通常用10n年表示。1988年出版了專題報告《地球系統(tǒng)科學》一書，正式系統(tǒng)地闡述了地球系統(tǒng)和地球系統(tǒng)科學的觀點。 三大相互作用的基本過程存在于地球系統(tǒng)中：物理、化學和生物過程。一般認為，地球系統(tǒng)系指由地球的大氣圈、水圈、巖石圈、地核、地幔和生物圈（包括人類本身）組成的整體，它包括從地球的地核到外層大氣的廣闊范圍。全球變暖問題是指大氣成分發(fā)生變化導致溫室效應加劇，使地球平均氣溫異常升高并由此引發(fā)的一系列生態(tài)、環(huán)境、經濟等問題。氣候變化的原因可能是自然的內部進程，或是外部強迫，或者是人為地持續(xù)對大氣組成成分和土地利用的改變。第一章 概述AbbreviationsUNFCCCUnited Nations Framework Convention on Climate ChangeESSP–Earth System Science PartnershipGCP–Global Carbon ProjectSCOPEScientific Committee on Problems of the EnvironmentGCTEGlobal Change and Terrestrial Ecosystems ProjectIGBP–International Geosphere–Biosphere ProgrammeIGCO–Integrated Global Carbon ObservationsIPCC–Intergovernmental Panel on Climate ChangeWCRP–World Climate Research ProgrammeIHDP–International Human Dimensions Program on Global Environmental 氣候變化是指氣候平均狀態(tài)統(tǒng)計學意義上的巨大改變或者持續(xù)較長一段時間（典型的為10年或更長）的氣候變動。氣候變化：它包含地球歷史上發(fā)生的各種或冷或熱的變化，但目前所討論的氣候變化主要是指自18世紀工業(yè)革命以來，人類大量排放二氧化碳等氣體所造成的全球變暖現象。地球系統(tǒng)一詞與地球系統(tǒng)科學相伴而生，最早非正式出現在1983年。地球系統(tǒng)中的主要科學問題：地球系統(tǒng)科學把描述和認識行星尺度的變化（全球變化）作為自己的主要任務，特別強調從本質上認識數十年至數百年的全球變化。（1）生物地球化學循環(huán)的現狀如何？（2）生物地球化學循環(huán)在人類擾動前的狀態(tài)怎樣？（3）生物地球化學循環(huán)未來的狀態(tài)和可能的后果是什么？物理氣候系統(tǒng)通過平流層臭氧的變化，云的變化，改變溫度、降水和海洋環(huán)流的變化直接或間接影響生物地球化學循環(huán)。 生物地球化學循環(huán)系統(tǒng)則通過CONOx、CFCs等微量、痕量氣體的“溫室效應”直接或間接影響物理氣候系統(tǒng)。第一章 CFCs: 幾百年《京都議定書》所規(guī)定的六種溫室氣體：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs ）、六氟化硫（SF6）大氣CO2的變化趨勢：季節(jié)性變化：CO2的濃度隨季節(jié)變化而有所變動，在5月份左右出現一峰值，從910月達到最低。CO2—人類的影響：化石燃料的燃燒（約占60%）、土地利用方式的改變（約占40%，如毀林、土壤有機質的丟失）源：任何向大氣中釋放產生溫室氣體、氣溶膠或其前體的過程、活動和機制。化石燃料和大氣CO2濃度：大氣CO2濃度的增加速率要比我們化石利用速率慢。 today ~80%；北半球： Gtons C/yr），包括物理和生物過程植被（森林）：大氣CO2的主要生物匯，最終進入土壤。 760陸地生物 厭氧 – 發(fā)酵海洋溶解 – Pg C化石燃料使用– Pg C生物物質的燃燒– Pg C (x 1015 g C / yr) 人為影響：化石燃料的使用；土地利用。生物固碳過程包括通過土地利用變化、造林、再造林以及加強農業(yè)土壤碳吸收的實踐來去除大氣中的CO2。施肥效應：高濃度的CO2可以刺激植物的生長可以通過種植更多的樹來解決溫室氣體問題。對草地碳循環(huán)的可能影響：草地初級生產力、凋落物的分解和土壤微生物的代謝活動。 最簡單的飽和烴；首次發(fā)現：1948年；化學活性：參與許多重要的大氣化學過程變化規(guī)律：季節(jié)變化：CH4的濃度隨季節(jié)變化而有所變動。年季變化：北京市99年以后CH4的排放變幅增大，這主要是由于非生物源（主要是冬季燃煤取暖）改變造成的。在反芻動物的瘤胃中存在有機物和水，存在厭氧環(huán)境以及一系列分解有機物的微生物和產CH4菌。天然濕地中CH4產生、排放的過程與稻田類似。煤礦和石油、天然氣開采過程中的泄漏：煤礦和石油、天然氣開采過程中的泄漏是大氣CH4的主要非生物源。根據北美荒漠地區(qū)的少數測量資料估計，全球干燥土壤每年吸收大氣中的CH4約31011 kg（IPCC，WGI，1990）。大氣CH4的總匯為451010kg a1，總源強為501010kg a1，相差51010kg a1。溫室氣體的源是指溫室氣體成分從地球表面進入大氣，或者在大氣中由其它物質經化學過程轉化為某種氣體成分。土壤中的硝化過程：反硝化過程：反硝化過