农业生态与环境保护（第二版）第3节碳循环电子课件.ppt

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1、农业生态与环境保护（第二版）第3节碳循环电子课件 第三节第三节 碳循环与温室效应碳循环与温室效应一、碳循环与循环周期一、碳循环与循环周期二、温室效应二、温室效应一、碳循环与循环周期一、碳循环与循环周期 碳是生命的骨架，是构成生命有机体的主碳是生命的骨架，是构成生命有机体的主要元素之一。植物组织及微生物碳的含量约占干要元素之一。植物组织及微生物碳的含量约占干重的重的40405050，同时它又是能量的源泉，碳的，同时它又是能量的源泉，碳的来源是来源是COCO2 2，来源于来源于空气空气或或水中溶解的水中溶解的COCO2 2。碳在自然界的存在形式：碳在自然界的存在形式：碳是地球上储量最丰富的元素之一

2、。它在无机自然环境中以CO2和碳酸盐（石灰岩、珊瑚礁）的形式广泛地存在，分布于大气、海洋、地壳沉积岩中。同时碳又是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素。碳循碳循环环分分解解者者的的分分解解作作用用光光合合作作用用 碳循环的特点碳循环的特点1.1.碳循环的形式：碳循环的形式：主要是主要是COCO2 2；2.2.碳在自然界中的存在形式：碳在自然界中的存在形式：COCO2 2和碳酸盐和碳酸盐3.3.碳在生物体内的存在形式：碳在生物体内的存在形式：含碳有机物含碳有机物4.4.碳进入生物体的途径：碳进入生物体的途径：绿色植物的光合作用绿色植物的光合作用5.5.碳在生物体之间传递途径：碳在生物体之

3、间传递途径：食物链（网）食物链（网）6.6.碳进入大气的途径：碳进入大气的途径：生物的呼吸作用生物的呼吸作用微生物的分解作用微生物的分解作用化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧一、碳循环与循环周期一、碳循环与循环周期 生物圈的碳循环主要是指植物通过光合作用将生物圈的碳循环主要是指植物通过光合作用将COCO2 2转转变成有机物（变成有机物（糖类、蛋白质及类脂化合物糖类、蛋白质及类脂化合物）并通过食物）并通过食物链在生态系统中传递，被植物和动物所消耗，最终通过链在生态系统中传递，被植物和动物所消耗，最终通过呼吸作用、发酵作用（微生物分解）和燃烧又使碳以呼吸作用、发酵作用（微生物分解）和燃烧又使碳以COCO

4、2 2形式返回大气中，再加入上述循环的全部过程。也形式返回大气中，再加入上述循环的全部过程。也是是碳的生物小循环。碳的生物小循环。碳的生物小循环有碳的生物小循环有3 3个层次或途径个层次或途径1.1.在光合作用和呼吸作用之间的细胞水平上的循在光合作用和呼吸作用之间的细胞水平上的循环；环；2.2.大气中的大气中的COCO2 2和植物体之间的个体水平上的循和植物体之间的个体水平上的循环；环；3.3.大气大气COCO2 2植物植物动物动物微生物之间的食物链微生物之间的食物链水平上的循环。水平上的循环。此外，碳以动植物有机体形式深埋地下，在还原条此外，碳以动植物有机体形式深埋地下，在还原条件下，形成化

5、石燃料，于是碳便进入了件下，形成化石燃料，于是碳便进入了地质大循环地质大循环。当。当人们开采利用这些化石燃料时，人们开采利用这些化石燃料时，COCO2 2被再次释放到大气被再次释放到大气中。另一方面，大量的中。另一方面，大量的COCO2 2和水反应形成碳酸氢盐和碳和水反应形成碳酸氢盐和碳酸盐，许多动物，如贝类的贝壳就含有碳酸盐。这些动酸盐，许多动物，如贝类的贝壳就含有碳酸盐。这些动物死亡后碳酸盐或成为溶解状态，或在风化和地壳运动物死亡后碳酸盐或成为溶解状态，或在风化和地壳运动中被暴露或成为沉积物。各种形式的碳化合物受剥蚀，中被暴露或成为沉积物。各种形式的碳化合物受剥蚀，最终都会产生最终都会产生

6、COCO2 2 。如图。如图。据估计，全球碳贮存量约为据估计，全球碳贮存量约为2.6102.6101616t t，但，但绝大部分以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中，其次绝大部分以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中，其次是贮存在化石燃料中。是贮存在化石燃料中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以COCO2 2形式存在的碳，形式存在的碳，COCO2 2或存在于大气中或溶解于或存在于大气中或溶解于水中，所有生命的碳源均是水中，所有生命的碳源均是COCO2 2。碳的主要循环形式是从大气的碳的主要循环形式是从大气的COCO2 2蓄库开蓄库开始，经过生产者的光合作用，把碳固定，生成糖

7、始，经过生产者的光合作用，把碳固定，生成糖类，然后经过消费者和分解者，通过呼吸和残体类，然后经过消费者和分解者，通过呼吸和残体腐败分解后，再回到大气蓄库中。腐败分解后，再回到大气蓄库中。碳被固定后始终与能流密切结合在一起，生碳被固定后始终与能流密切结合在一起，生态系统生产力的高低也是以单位面积中碳来衡量。态系统生产力的高低也是以单位面积中碳来衡量。植物通过光合作用，将大气中的植物通过光合作用，将大气中的COCO2 2固定在有机物固定在有机物中，包括合成中，包括合成多糖、脂肪和蛋白质多糖、脂肪和蛋白质贮存于植物体内。贮存于植物体内。食草动物吃了以后经消化合成，通过一个一个营养食草动物吃了以后经消

8、化合成，通过一个一个营养级，再消化再合成。级，再消化再合成。在这个过程中，部分碳又通过呼吸作用回到大气在这个过程中，部分碳又通过呼吸作用回到大气中；另一部分成为动物体的组分，动物排泄物和动植物中；另一部分成为动物体的组分，动物排泄物和动植物残体中的碳，则由微生物分解为残体中的碳，则由微生物分解为COCO2 2，再回到大气中。，再回到大气中。除了大气，碳的另一个储存库是海洋，它的含碳除了大气，碳的另一个储存库是海洋，它的含碳量是大气的量是大气的5050倍倍，更重要的是海洋对于调节大气中的含，更重要的是海洋对于调节大气中的含碳量起着重要的作用。在水体中，同样由水生植物将大碳量起着重要的作用。在水体

9、中，同样由水生植物将大气中扩散到水上层的气中扩散到水上层的COCO2 2固定转化为糖类，通过食物链固定转化为糖类，通过食物链经消化合成，再消化再合成，各种水生动植物呼吸作用经消化合成，再消化再合成，各种水生动植物呼吸作用又释放又释放COCO2 2到大气中。到大气中。动植物残体埋入水底，其中的碳都暂时离开循环。动植物残体埋入水底，其中的碳都暂时离开循环。但是经过地质年代，又可以石灰岩或珊瑚礁的形式再露但是经过地质年代，又可以石灰岩或珊瑚礁的形式再露于地表；岩石圈中的碳也可以借助于岩石的风化和溶解、于地表；岩石圈中的碳也可以借助于岩石的风化和溶解、火山爆发等重返大气圈。有部分则转化为化石燃料，燃火

10、山爆发等重返大气圈。有部分则转化为化石燃料，燃烧过程使大气中的烧过程使大气中的COCO2 2含量增加。含量增加。自然生态系统中，植物通过光合作用从大气自然生态系统中，植物通过光合作用从大气中摄取碳的速率与通过呼吸和分解作用而把碳释中摄取碳的速率与通过呼吸和分解作用而把碳释放到大气中的速率大体相同。由于植物的光合作放到大气中的速率大体相同。由于植物的光合作用和生物的呼吸作用受到很多地理因素和其他因用和生物的呼吸作用受到很多地理因素和其他因素的影响，所以大气中的素的影响，所以大气中的COCO2 2的含量有着明显的的含量有着明显的日变化和季节变化。日变化和季节变化。例如，夜晚由于生物的呼吸作用，可使

11、地面例如，夜晚由于生物的呼吸作用，可使地面附近的附近的COCO2 2的含量上升，而白天由于植物在光合的含量上升，而白天由于植物在光合作用中大量吸收二氧化碳，可使大气中作用中大量吸收二氧化碳，可使大气中COCO2 2含量含量降到平均水平以下。降到平均水平以下。夏季植物的光合作用强烈，因此，从大气中夏季植物的光合作用强烈，因此，从大气中所摄取的所摄取的COCO2 2超过了在呼吸和分解过程中所释放超过了在呼吸和分解过程中所释放的的COCO2 2，冬季正好相反，其浓度差可达，冬季正好相反，其浓度差可达0.002%0.002%。CO CO2 2在大气圈和水圈之间的界面上通过扩散作用而在大气圈和水圈之间的

12、界面上通过扩散作用而相互交换。相互交换。COCO2 2的移动方向，主要决定于在界面两侧的的移动方向，主要决定于在界面两侧的相对浓度，它总是从高浓度的一侧向低浓度的一侧扩相对浓度，它总是从高浓度的一侧向低浓度的一侧扩散。借助于降水过程，散。借助于降水过程，COCO2 2也可进入水体。也可进入水体。1L1L雨水中大雨水中大约含有约含有0.3mL0.3mL的的COCO2 2。在土壤和水域生态系统中，溶解的。在土壤和水域生态系统中，溶解的COCO2 2可以和水结合形成碳酸，这个反应是可逆的，反应可以和水结合形成碳酸，这个反应是可逆的，反应进行的方向取决于参加反应的各成分的浓度。碳酸可以进行的方向取决于

13、参加反应的各成分的浓度。碳酸可以形成氢离子和碳酸氢根离子，而后者又可以进一步离解形成氢离子和碳酸氢根离子，而后者又可以进一步离解为氢离子和碳酸根离子。为氢离子和碳酸根离子。由此可以预见，如果大气中的由此可以预见，如果大气中的COCO2 2发生局部发生局部短缺，就会引起一系列的补偿反应，水圈中的短缺，就会引起一系列的补偿反应，水圈中的COCO2 2就会更多地进入大气圈中；同样，如果水圈就会更多地进入大气圈中；同样，如果水圈中的中的COCO2 2在光合作用中被植物利用耗尽，也可以在光合作用中被植物利用耗尽，也可以通过其他途径或从大气中得到补偿。通过其他途径或从大气中得到补偿。总之，总之，碳在生态系

14、统中的含量过高或过低都能通碳在生态系统中的含量过高或过低都能通过碳循环的自我调节机制而得到调整，并恢复到原有水过碳循环的自我调节机制而得到调整，并恢复到原有水平。平。大气中每年大约有大气中每年大约有1101101111t t的的COCO2 2进入水体，同时水进入水体，同时水中每年也有相同数量的中每年也有相同数量的COCO2 2进入大气中，在陆地和大气进入大气中，在陆地和大气之间，碳的交换也是平衡的，陆地的光合作用每年大约之间，碳的交换也是平衡的，陆地的光合作用每年大约从大气中吸收从大气中吸收1.5101.5101010t t碳，植物死后被分解约可释放碳，植物死后被分解约可释放出出1.7101.

15、7101010t t碳，森林是碳的主要吸收者，每年约可吸碳，森林是碳的主要吸收者，每年约可吸收收3.6103.6109 9t t碳。因此，森林也是生物碳的主要贮库，碳。因此，森林也是生物碳的主要贮库，约储存约储存7.5107.5101111t t碳，这相当于目前地球大气中含碳量碳，这相当于目前地球大气中含碳量的的2/32/3。在漫长的地球演变过程中，和其他元素的循在漫长的地球演变过程中，和其他元素的循环一样，碳循环并不是有规律地进行，有时会出环一样，碳循环并不是有规律地进行，有时会出现停滞现象，有可能在某一环节上出现碳的大量现停滞现象，有可能在某一环节上出现碳的大量堆积，并在相当长的一段时间内

16、保持静止不动。堆积，并在相当长的一段时间内保持静止不动。例如，成煤期就有大量的碳被封存在地下煤层例如，成煤期就有大量的碳被封存在地下煤层中；以石油形态的碳长期被禁锢在地壳内，从而中；以石油形态的碳长期被禁锢在地壳内，从而造成了碳循环的部分阻塞。造成了碳循环的部分阻塞。根据近期的观测统计表明，近根据近期的观测统计表明，近100100年来，大年来，大气中的气中的COCO2 2含量一直在不断上升，在大气这个环含量一直在不断上升，在大气这个环节上出现了节上出现了碳的堆积和碳循环的堵塞碳的堆积和碳循环的堵塞。由于这次堵塞的特点出现在大气这个环节由于这次堵塞的特点出现在大气这个环节上，形成堵塞的时间较短，

17、加之现代地球上的人上，形成堵塞的时间较短，加之现代地球上的人口众多，经济发达，因而其危害更加严重。口众多，经济发达，因而其危害更加严重。在地质历史时期，碳的流通缓慢，而且一直在地质历史时期，碳的流通缓慢，而且一直在进行沉积；在岩石在进行沉积；在岩石(特别是石灰岩特别是石灰岩)中积存的碳中积存的碳约达约达1101101616t t。在化石燃料。在化石燃料(煤和石油煤和石油)中的碳约中的碳约积存有积存有1101101313t,t,这些碳被长期封存地下，从未在这些碳被长期封存地下，从未在短期内大量逸出。因此，大气中的短期内大量逸出。因此，大气中的COCO2 2含量是一含量是一个恒量，或者说接近恒量，

18、从而维持了碳循环的个恒量，或者说接近恒量，从而维持了碳循环的相对稳定和平衡。相对稳定和平衡。碳循环在不同的范围内，其循环周期并不相碳循环在不同的范围内，其循环周期并不相同，整个大气圈中的同，整个大气圈中的COCO2 2，单纯通过生物圈中生，单纯通过生物圈中生物的光合作用和呼吸作用，约物的光合作用和呼吸作用，约300300年循环一次。年循环一次。在生态系统中，碳循环的速度是很快的，最快的在生态系统中，碳循环的速度是很快的，最快的在几分钟或几小时就能够返回大气，一般会在几在几分钟或几小时就能够返回大气，一般会在几周或几个月返回大气。周或几个月返回大气。第三节第三节 碳循环温室效应碳循环温室效应二、

19、温室效应二、温室效应 在漫长的地质历史上，地球各个圈层经过复杂的相在漫长的地质历史上，地球各个圈层经过复杂的相互作用，造就了大气的基本化学组成，并使各种气体的互作用，造就了大气的基本化学组成，并使各种气体的相对比例基本达到了平衡。人类出现以来，特别是工业相对比例基本达到了平衡。人类出现以来，特别是工业革命以来，由于各种生产和生活活动的影响，改变了这革命以来，由于各种生产和生活活动的影响，改变了这种平衡状态，使得大气的化学成分发生了明显的变化。种平衡状态，使得大气的化学成分发生了明显的变化。CO CO2 2、甲烷等气体含量正在以前所未有的速、甲烷等气体含量正在以前所未有的速度增加，进而导致全球范

20、围的气候变化。度增加，进而导致全球范围的气候变化。全球变化全球变化指由于人类活动排放温室气体而产指由于人类活动排放温室气体而产生温室效应导致生温室效应导致全球气候变暖、降水量增加、海全球气候变暖、降水量增加、海平面上升平面上升，并由此产生一系列生态和环境的总称。，并由此产生一系列生态和环境的总称。自工业革命以后，大量化石燃料的燃烧，改自工业革命以后，大量化石燃料的燃烧，改变了地球上维持了几千万年的碳素平衡。据变了地球上维持了几千万年的碳素平衡。据19701970年估计，每年因燃烧释放到大气中的二氧年估计，每年因燃烧释放到大气中的二氧化碳约为化碳约为50-6050-60亿亿t t，因农业耕作返回

21、到大气中的，因农业耕作返回到大气中的二氧化碳约为二氧化碳约为2020亿亿t t，大量砍伐森林，绿色面积，大量砍伐森林，绿色面积减少，减少了生物圈对二氧化碳的固定。尽管海减少，减少了生物圈对二氧化碳的固定。尽管海洋能够吸收近三分之二的额外碳源，仍然避免不洋能够吸收近三分之二的额外碳源，仍然避免不了全球二氧化碳浓度的上升。了全球二氧化碳浓度的上升。据报道，全球二氧化碳浓度据报道，全球二氧化碳浓度18601860年为年为0.0290.029，19601960年上升到年上升到0.03140.0314，目前已经达到，目前已经达到0.03850.0385。正常空气成分按体积分数计算是：氮占正常空气成分按体

22、积分数计算是：氮占78780808,氧占氧占20209595,氩占氩占0 09393,二氧化碳占二氧化碳占0 00303；由于二氧化碳可吸收太阳辐射中的红外线，二氧化由于二氧化碳可吸收太阳辐射中的红外线，二氧化碳浓度的升高将会提高地面温度，导致全球气候变暖，碳浓度的升高将会提高地面温度，导致全球气候变暖，这就是所谓的这就是所谓的温室效应温室效应。世界气象组织世界气象组织20162016年年1010月月2424日在日内瓦发布公报日在日内瓦发布公报称，称，20152015年全球二氧化碳平均浓度首次达到年全球二氧化碳平均浓度首次达到400ppm400ppm（1ppm1ppm为百万分之一）这一为百万分

23、之一）这一“里程碑里程碑”。据预测，受强。据预测，受强厄尔尼诺影响，厄尔尼诺影响，20162016年的二氧化碳浓度将再次刷新纪录。年的二氧化碳浓度将再次刷新纪录。报告称，报告称，19901990至至20152015年间，来自工业、农业和家年间，来自工业、农业和家庭活动的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等长寿命温室气庭活动的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等长寿命温室气体，使导致气候变暖的体，使导致气候变暖的“辐射强迫辐射强迫”效应上升效应上升3737。具。具体而言，体而言，20152015年全球二氧化碳平均水平为工业化前的年全球二氧化碳平均水平为工业化前的144144，20142014至至20152015年二

24、氧化碳的增加值大于上一年和年二氧化碳的增加值大于上一年和过去过去1010年增量的平均值。年增量的平均值。温室气体：温室气体：COCO2 2 贡献率贡献率55%55%还有甲烷还有甲烷(CH(CH4 4)贡献率贡献率15%15%氧化氮（氧化氮（N N2 2O O）又称笑气又称笑气 贡献率贡献率5%5%氟氯烃氟氯烃(CF-Cs)(CF-Cs)又称又称氟里昂（氟里昂（freon）是氟氯代甲烷和）是氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的氟氯代乙烷的总称总称 贡献率贡献率24%24%臭氧臭氧(O(O3 3)等，等，是是保护地球保护地球上的上的人类人类和动植物免遭和动植物免遭短波短波紫外线紫外线的伤害的伤害 二氧化碳的作

25、用占全部温室气体作用的二氧化碳的作用占全部温室气体作用的50%50%以上，以上，大气中的水蒸汽也对温室效应起重要作用。大气中的水蒸汽也对温室效应起重要作用。科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到速度继续发展，到20502050年全球温度将上升年全球温度将上升2 24 4摄摄氏度，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面氏度，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括几个著名的国际大城市：纽约，上中，其中包括几个著名的国际大城市：纽约，上海，东京和悉尼。

26、海，东京和悉尼。什么是温室效应？3535危害危害1、冰川融化v喜马拉雅冰川加速融化，每年的喜马拉雅冰川加速融化，每年的水量以水量以37米的速度减少。中国长米的速度减少。中国长江、印度恒河等亚洲七大河流的江、印度恒河等亚洲七大河流的水源都来自喜马拉雅山的冰川，水源都来自喜马拉雅山的冰川，冰川加速融化，将造成洪水泛滥。冰川加速融化，将造成洪水泛滥。其次，它会影响到全球其次，它会影响到全球40%人口人口用水。养育印度北部数以亿计人用水。养育印度北部数以亿计人口的恒河流域河床将变得干枯。口的恒河流域河床将变得干枯。4019681968年年(上上)和和20072007年年(下下)喜马喜马拉雅山脉冰川对比

27、（时隔拉雅山脉冰川对比（时隔3838年）年）印度恒河洪水毁坏家园印度恒河洪水毁坏家园402、海平面上升 地球变暖，会造成冰山消融，造成地球变暖，会造成冰山消融，造成海平面升高。科学家预测，到海平面升高。科学家预测，到2100年，海平面将比现在高出年，海平面将比现在高出6米。这将米。这将淹没许多印尼的热带岛屿和低洼地淹没许多印尼的热带岛屿和低洼地区，以及美国迈阿密、纽约市的曼区，以及美国迈阿密、纽约市的曼哈顿和孟加拉国。哈顿和孟加拉国。41413、热浪侵袭 在最近的在最近的50到到100年中，酷热热浪的年中，酷热热浪的发生频率比往常高出了发生频率比往常高出了2-4倍。倍。2003年，横扫欧洲的致

28、命热浪害死了约年，横扫欧洲的致命热浪害死了约3.5万人，据预测，在未来万人，据预测，在未来40年中，还会年中，还会有高过有高过100倍的情况出现。倍的情况出现。42424、暴风雨和水灾 全球气候变暖，使全球气候变暖，使4-5级强烈飓风的发生频率增加了一倍。级强烈飓风的发生频率增加了一倍。据统计据统计1905年与年与1930年年25年间，平均每年约有年间，平均每年约有3.5次飓风；次飓风；1931年与年与1994年年63年间，平均每年约有年间，平均每年约有5.1次；而次；而1995年年与与2005年年10年间，平均每年就有年间，平均每年就有8.4次飓风。在过去几年次飓风。在过去几年中，美国和英国

29、都经受了超强风暴和洪水的袭击，灾害中中，美国和英国都经受了超强风暴和洪水的袭击，灾害中人员死亡，财产损失。人员死亡，财产损失。43飓风桑迪造成美国飓风桑迪造成美国740万户停电万户停电435、干旱 随着气候变暖，专家估计旱情将增加随着气候变暖，专家估计旱情将增加66%，导致农作物生产下降，使全球的粮食，导致农作物生产下降，使全球的粮食生产和供给处于危险之中，人们面临饥生产和供给处于危险之中，人们面临饥饿威胁。气候变化专门委员会指出，到饿威胁。气候变化专门委员会指出，到2020年，年，2.5亿的非洲人可能会遭遇水资亿的非洲人可能会遭遇水资源短缺，非洲大陆的农业产量将下降源短缺，非洲大陆的农业产量

30、将下降50%。44内罗毕东北部的一个小村庄的干旱状况。内罗毕东北部的一个小村庄的干旱状况。446、疾病 世界卫生组织（世界卫生组织（WHO）称，每年大约有）称，每年大约有15万人死于跟气候变万人死于跟气候变化相关的疾病。一些热带疾病也可能在寒冷的地方发生。如蚊化相关的疾病。一些热带疾病也可能在寒冷的地方发生。如蚊子就使加拿大人感染了西尼罗河病毒（登革热）。哮喘发作的子就使加拿大人感染了西尼罗河病毒（登革热）。哮喘发作的病例增多，过敏症患者增多。国际野生生物保护学会（病例增多，过敏症患者增多。国际野生生物保护学会（WCS）的一份报告说明气候变暖和雨量变化为禽流感、埃博拉、霍乱、的一份报告说明气候

31、变暖和雨量变化为禽流感、埃博拉、霍乱、寄生虫、鼠疫、昏睡病、肺结核、黄热病等寄生虫、鼠疫、昏睡病、肺结核、黄热病等12种疾病，创造了种疾病，创造了对更有利的生存环境。最近引起婴儿大头病的对更有利的生存环境。最近引起婴儿大头病的“塞卡塞卡”病毒。病毒。45加利福尼亚可能携带西尼罗加利福尼亚可能携带西尼罗河病毒的蚊子河病毒的蚊子蚊子携带的登革热病毒蚊子携带的登革热病毒H5N1情流感病毒情流感病毒45时间时间地点地点成果成果1992.6.31992.6.3巴西里约热内卢巴西里约热内卢联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约1997.12.111997.12.11日本东京日本东京京都议定书京都议定

32、书2007.12.122007.12.12印度尼西亚巴厘岛印度尼西亚巴厘岛巴厘路线图巴厘路线图2009.12.72009.12.7丹麦歌本哈根丹麦歌本哈根哥本哈根协议哥本哈根协议2010.11.292010.11.29墨西哥坎昆墨西哥坎昆坎昆协议坎昆协议2011.11.282011.11.28南非德班南非德班德班会议德班会议2012.11.262012.11.26卡塔尔多哈卡塔尔多哈多哈会议多哈会议2013.11.112013.11.11波兰华沙波兰华沙华沙会议华沙会议2014.9.232014.9.23美国纽约美国纽约联合国召开气候变化首脑会议联合国召开气候变化首脑会议2015.11.302

33、015.11.30法国巴黎法国巴黎巴黎协定巴黎协定全球在怎么做全球在怎么做46京都议定书京都议定书控制温室气体排放控制温室气体排放471997年年12月月11日，日，149个国家和地区的代表通过了个国家和地区的代表通过了京都议定书京都议定书，要求，要求38个工业化国家在个工业化国家在2008年至年至2012年之间将温室气体排放量降低到年之间将温室气体排放量降低到1990年以下的水年以下的水平。美国平。美国1998年年11月月12日签署了该议定书。日签署了该议定书。布什政府布什政府20012001年年3 3月月2828日宣布日宣布拒绝执行拒绝执行472014201420142014年年年年111

34、11111月月月月12121212日，中美就气候变化问题发表了联合声明，日，中美就气候变化问题发表了联合声明，日，中美就气候变化问题发表了联合声明，日，中美就气候变化问题发表了联合声明，中国：到中国：到中国：到中国：到2030203020302030年非化石能源占一次能源消费比重提高到年非化石能源占一次能源消费比重提高到年非化石能源占一次能源消费比重提高到年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%20%20%20%左右，单左右，单左右，单左右，单位位位位GDPGDPGDPGDP的的的的CO2CO2CO2CO2排放强度比排放强度比排放强度比排放强度比2005200520052005年下降年下降年

35、下降年下降64%64%64%64%，年下降率为，年下降率为，年下降率为，年下降率为4%4%4%4%。美国：承诺在美国：承诺在美国：承诺在美国：承诺在2020202020202020年后将二氧化碳减排速度提高一倍。单位年后将二氧化碳减排速度提高一倍。单位年后将二氧化碳减排速度提高一倍。单位年后将二氧化碳减排速度提高一倍。单位GDPGDPGDPGDP的的的的CO2CO2CO2CO2排放强度比排放强度比排放强度比排放强度比2005200520052005年下降幅度分别为年下降幅度分别为年下降幅度分别为年下降幅度分别为50.5%50.5%50.5%50.5%，年下降率分别为，年下降率分别为，年下降率分

36、别为，年下降率分别为3.45%3.45%3.45%3.45%。中美气候变化联合声明中美气候变化联合声明应对应对2020年后气候变化年后气候变化双方加强政策对话和务实合作双方加强政策对话和务实合作启动气候智慧型/低碳城市倡议，推进绿色产品贸易，实地示范清洁能源。48二、温室效应二、温室效应（一）人类活动对大气中二氧化碳浓度的影响（一）人类活动对大气中二氧化碳浓度的影响 自从人类出现以来，一系列与碳元素有关的经济活自从人类出现以来，一系列与碳元素有关的经济活动不断加入到碳循环过程中来，其中最重要的活动是动不断加入到碳循环过程中来，其中最重要的活动是燃燃烧矿物燃料烧矿物燃料和和砍伐森林砍伐森林。前者

37、的影响是大大加快了岩石。前者的影响是大大加快了岩石圈中有机碳的消耗和二氧化碳的排放，后者的影响则是圈中有机碳的消耗和二氧化碳的排放，后者的影响则是减弱了生物圈同化二氧化碳的能力，其最终结果是打破减弱了生物圈同化二氧化碳的能力，其最终结果是打破碳循环原有的平衡，使大气中二氧化碳浓度增加。碳循环原有的平衡，使大气中二氧化碳浓度增加。二氧化碳浓度增加是怎样造成的呢？二氧化碳浓度增加是怎样造成的呢？在在1919世纪到世纪到2020世纪初主要是砍伐森林，世纪初主要是砍伐森林，2020世纪以来世纪以来又加上燃烧矿物燃料，如煤、石油及天然气。又加上燃烧矿物燃料，如煤、石油及天然气。从公元从公元1000100

38、018001800年间，大气二氧化碳浓度是相当年间，大气二氧化碳浓度是相当稳定的。大约变化于稳定的。大约变化于270270290L/L290L/L。到了。到了1919世纪，大世纪，大量砍伐森林，开垦耕地，由于自然植被与未开发森林的量砍伐森林，开垦耕地，由于自然植被与未开发森林的含碳量比农业用地大含碳量比农业用地大2020100100倍，从倍，从1850185019861986年的年的100100多年的时间里，估计仅此一个因素就向大气排放多年的时间里，估计仅此一个因素就向大气排放(11535)10(11535)109 9t t碳。植被的大量破坏导致碳的大量释碳。植被的大量破坏导致碳的大量释放。陆

39、地生态系统贮存的总碳量中放。陆地生态系统贮存的总碳量中99.9%99.9%的碳存在于植的碳存在于植物体中，动物体内贮存的碳仅约占物体中，动物体内贮存的碳仅约占0.1%0.1%。因此，植被。因此，植被（尤其是森林）碳的巨大贮存库。（尤其是森林）碳的巨大贮存库。据统计全世界的各类植被中，仅森林的生物量就有据统计全世界的各类植被中，仅森林的生物量就有1.9101.9101212t t（干物质），其中所含碳大约（干物质），其中所含碳大约7.5107.5101111t t；当森林被破坏而变成裸地、农田或牧场时，林木中的碳当森林被破坏而变成裸地、农田或牧场时，林木中的碳和土地与残落物中有机质的碳也就被大量

40、释放出来。在和土地与残落物中有机质的碳也就被大量释放出来。在这种情况下，森林不仅不能从大气中吸收这种情况下，森林不仅不能从大气中吸收COCO2 2，反而会，反而会将大量将大量COCO2 2释放出来排入空中。估计由此排出的碳每年释放出来排入空中。估计由此排出的碳每年可达可达2102109 9t t。除了森林每年将大量的碳排入空气外，还有除了森林每年将大量的碳排入空气外，还有草原的沙漠化、酸雨和农药的危害都能使贮存在草原的沙漠化、酸雨和农药的危害都能使贮存在植物中的碳大量释放出来。因此，根据有关估计植物中的碳大量释放出来。因此，根据有关估计认为，在认为，在1850185019501950年间，由于

41、人类的活动而排年间，由于人类的活动而排入大气中的碳达入大气中的碳达1.8101.8101111t,t,其中其中1/31/3来化石燃料来化石燃料的燃烧，其余的燃烧，其余2/32/3则来源于植被的破坏，特别是则来源于植被的破坏，特别是森林破坏的结果。森林破坏的结果。燃烧矿物燃料的作用在燃烧矿物燃料的作用在2020世纪之前相对讲十分微世纪之前相对讲十分微弱。弱。1919世纪中期因砍伐森林向大气中排放的碳每年已达世纪中期因砍伐森林向大气中排放的碳每年已达0.5100.5109 9t t，而燃烧矿物燃料的排放量当时可能只有，而燃烧矿物燃料的排放量当时可能只有0.1100.1109 9t t。但。但202

42、0世纪以来，由于矿物燃料的消耗迅速世纪以来，由于矿物燃料的消耗迅速增大，向大气中排放的碳，在第一次世界大战前已达增大，向大气中排放的碳，在第一次世界大战前已达(0.8(0.80.9)100.9)109 9t t。第二次世界大战前为。第二次世界大战前为1.5101.5109 9t t，虽，虽两次世界大战及两次世界大战及2020世纪世纪3030年代的经济大萧条，但仍使排年代的经济大萧条，但仍使排放量的增量达到放量的增量达到4%4%。19731973年石油危机之后才回落到年石油危机之后才回落到2%2%。估计从。估计从1850185019781978年总共向大气排放了年总共向大气排放了20110201

43、109 9t t，加上因砍伐森林，加上因砍伐森林的排放量，使大气中二氧化碳浓度从的排放量，使大气中二氧化碳浓度从280L/L280L/L上升到上升到350L/L350L/L以上。目前，因燃烧矿物燃料每年向大气排放以上。目前，因燃烧矿物燃料每年向大气排放(5.70.5)10(5.70.5)109 9t t碳。大气中二氧化碳浓度年度增量达碳。大气中二氧化碳浓度年度增量达1.6L/L1.6L/L。二、温室效应二、温室效应（一）人类活动对大气中二氧化碳浓度的影响（一）人类活动对大气中二氧化碳浓度的影响（二）人类活动对大气中甲烷浓度的影响（二）人类活动对大气中甲烷浓度的影响 甲烷（甲烷（CHCH4 4）

44、俗称沼气，其浓度在温室气体中占第）俗称沼气，其浓度在温室气体中占第二位。其增长与二位。其增长与世界人口的增长世界人口的增长有非常大的相关。有非常大的相关。1919世世纪之前大约不超过纪之前大约不超过0.8L/L0.8L/L，1919世纪末增加到世纪末增加到0.9L/L0.9L/L。从从19781978年开始有正式观测，测得浓度为年开始有正式观测，测得浓度为1.5L/L1.5L/L。现在。现在已达到已达到1.72L/L1.72L/L。即大气中含。即大气中含4900104900106 6t t的甲烷，也的甲烷，也就是每年向大气中排放就是每年向大气中排放(40(4048)1048)106 6t t甲

45、烷，年增量甲烷，年增量0.8%0.8%1.0%1.0%。甲烷的主要源地是沼泽、稻田及牲畜反刍。通过甲烷的主要源地是沼泽、稻田及牲畜反刍。通过泥塘、沼泽及草原每年排放到大气中的甲烷约泥塘、沼泽及草原每年排放到大气中的甲烷约11510115106 6t t，稻田排放约，稻田排放约11010110106 6t t，牲畜反刍约，牲畜反刍约801080106 6t t，白蚁产生，白蚁产生401040106 6t t，还有其他各种源地，年，还有其他各种源地，年排放总量排放总量50010500106 6t t以上，通过与大气中氢氧根以上，通过与大气中氢氧根(OH(OH-)反反应吸收约应吸收约50010500

46、106 6t t。因此，大体上维持平衡。但由于。因此，大体上维持平衡。但由于人类活动增加，目前平衡已受到破坏，甲烷浓度按人口人类活动增加，目前平衡已受到破坏，甲烷浓度按人口增加的比例，迅速增长。如果今后仍然保持与人口增加增加的比例，迅速增长。如果今后仍然保持与人口增加相同的速度增长，估计到相同的速度增长，估计到20302030年浓度可达年浓度可达2.34L/L2.34L/L，20502050年可达年可达2.5L/L2.5L/L。（三）温室效应对农业生态系统的可能影响（三）温室效应对农业生态系统的可能影响 太阳辐射为短波辐射，最大能量在太阳辐射为短波辐射，最大能量在600nm600nm，而地球，

47、而地球辐射是长波辐射，最大能量在辐射是长波辐射，最大能量在16000nm16000nm。大气中的二氧。大气中的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氯氟碳化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氯氟碳(CF-Cs)(CF-Cs)（又又称氟氯烃，氟里昂是氟氯甲烷的商标名称称氟氯烃，氟里昂是氟氯甲烷的商标名称）、水蒸气、水蒸气等可以使短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收长等可以使短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收长波辐射，因此，这些气体有类似温室的作用，故称上述波辐射，因此，这些气体有类似温室的作用，故称上述气体为气体为“温室气体温室气体”。由此产生的效应称为温室效应。由此产生的效应称为温室效应。温室效应

48、是一个自然过程，如果没有它，地温室效应是一个自然过程，如果没有它，地球表面的温度将不再是现在的球表面的温度将不再是现在的1515，而是，而是1818。当前存在的问题是由于人类活动导致大气中温室当前存在的问题是由于人类活动导致大气中温室气体增加了，温室效应加强了，因而导致全球气气体增加了，温室效应加强了，因而导致全球气候变暖。候变暖。由于温室效应所导致的全球气候变化对农业由于温室效应所导致的全球气候变化对农业会产生直接和间接的影响，而且影响结果会产生直接和间接的影响，而且影响结果有正、有正、负效应之分负效应之分。气候变暖引起种植制度变化，即引。气候变暖引起种植制度变化，即引起种制度的界限位移，季

49、节安排的变动，作物和起种制度的界限位移，季节安排的变动，作物和作物品种类型的重组。从经济的角度看，全球变作物品种类型的重组。从经济的角度看，全球变化对农业经济效益的影响主要是影响作物的产量化对农业经济效益的影响主要是影响作物的产量和成本，从而影响农产品的价格。和成本，从而影响农产品的价格。对作物产量的影响，视作物的种类和分布区域不同对作物产量的影响，视作物的种类和分布区域不同而异。例如，对而异。例如，对C C3 3作物而言，二氧化碳会增加光合作用作物而言，二氧化碳会增加光合作用强度，导致局部增产；气体尘埃的增加会消弱光照强强度，导致局部增产；气体尘埃的增加会消弱光照强度，从而降低光合作用强度；

50、度，从而降低光合作用强度；C C3 3作物的产量则是这二者作物的产量则是这二者综合综合效应的结果。由于综合综合效应的结果。由于C C3 3作物的光和作用的另一个作物的光和作用的另一个重要条件重要条件水分在全球变化过程中也会发生变化，在某水分在全球变化过程中也会发生变化，在某些地方全球变化会使区域洪涝灾害增多，为了保证作物些地方全球变化会使区域洪涝灾害增多，为了保证作物的正常生长，必须兴修水利工程；在另一些地方全球变的正常生长，必须兴修水利工程；在另一些地方全球变化会引起局部严重干旱，又必须修建灌溉设施。化会引起局部严重干旱，又必须修建灌溉设施。使极地冰盖层融化，导致海平面上升，陆地使极地冰盖层