N2O(氧化亚氮)导致的增温潜势约是二氧化碳的298倍。土壤温度和湿度通过对土壤微生物活性的影响导致森林N2O的排放。近年来,在自然因素和毁林、农田氮肥的使用等人为因素的共同影响下,N2O排放量不断升高。兴安落叶松天然林位于大兴安岭西北坡,属寒温带湿润气候,降水集中在7—8月,区域内分布有多年冻土,土壤微生物对长期较冷环境有较强的适应性。当土壤湿度在20%~30%时,土壤处于好气状态(透气性好),据调查显示,该地土壤N2O排放量在夜间达到一天中的最大值。左图示意兴安落叶松天然林土壤N2O排放量随10cm土壤温度的月变化,右图示意8月15日兴安落叶松天然林10cm土壤湿度和N2O排放量的日动态变化。
(1)据图描述兴安落叶松天然林土壤N2O排放量的月变化特征。(4分)
(2)推测土壤N2O排放量在夜间达到一天中最大值的自然原因。(6分)
(3)请用大气受热过程原理解释N2O排放量增多导致温室效应的过程。(6分)
(4)请你为降低N2O排放量提出可行性的措施。(4分)
【答案】(1)6—9月,土壤N2O排放量先增多后减少;8月中旬达到最大值;排放量8月>7月>6月>9月。
(2)土壤微生物长期适应寒冷潮湿的环境;白天土壤温度高,微生物活性减弱,抑制了土壤N2O的排放;夜间土壤温度低,湿度大,土壤处于好气状态,利于土壤N2O的排放。
(3)N2O排放量增多时,大气对太阳短波辐射的影响较小;太阳辐射到达地面后使地面升温;地面升温产生地面长波辐射,N2O对地面长波辐射的吸收强,大气温度升高;气温升高,大气逆辐射增强,近地面温度升高,从而产生温室效应。
(4)提高氮肥利用率,避免过量施肥;大力植树种草,减少滥砍乱伐现象;改善能源消费结构,提高能源利用率和减少废气排放量;提倡秸秆还田,避免焚烧生物体。
【详解】(1)本题考查学生的读图能力。由图可知,土壤N2O排放量从6月至9月先增加后减少,8月中旬达到了最大值;从总量上看,8月最多,7月第二,6月次之,9月最少。
(2)本题考查影响土壤N2O排放的自然因素。由材料可知,土壤的温度和湿度是影响土壤N2O的排放的重要自然因素。该地属寒温带湿润气候,土壤微生物适应了寒冷潮湿的环境。(关键点)白天太阳辐射强,土壤温度高,抑制了微生物的活性,土壤中N2O的排放量较少。夜间土壤温度较低,蒸发弱,湿度在20%~30%,处于好气状态,土壤中的水分和空气的比重协调,微生物活性强,利于土壤中的N2O排放到大气层中。
(3)本题主要考查大气的受热过程。大气的根本热源是太阳辐射,太阳辐射的能量集中在波长较短的可见光部分。温室效应主要指大气逆辐射对地面的保温作用增强。N2O和CO2均属于温室气体,对短波辐射吸收较少,主要吸收长波辐射。N2O排放量增多时,不直接吸收短波辐射,即大气对太阳短波辐射的影响较小;太阳辐射到达地面后使地面升温;地面升温产生地面辐射,地面辐射以长波辐射为主,N2O对地面长波辐射的吸收强,使得大气温度升高;气温升高,形成的大气逆辐射增强,大气逆辐射对地面起到保温作用,使得近地面温度升高,从而产生温室效应。
(4)农业中使用的氮肥、毁林、能源利用效率低、汽车和工业排放的废气,生物体燃烧导致土壤温度升高而增加了微生物的活性等都是土壤N2O排放的主要原因,找到原因并相应地提出对策即可。提高氮肥利用率,避免过量施肥,可减少农业生产过程中N2O的排放;大力植树种草,减少滥砍乱伐现象,可提高植被吸收温室气体的能力,并减少森林N2O的排放;改善能源消费结构,提高能源利用率和减少废气排放量;提倡秸秆还田,避免焚烧生物体,可改善土壤温度和湿度,减少森林N2O的排放。