RESEARCH PAPER
Effects of land use and cultural practices on greenhouse gas fluxes in soil
 
 
More details
Hide details
1
Soil Science Laboratory, Graduate School of Agriculture, Hokkaido University, Sapporo, 60-8589 Japan
 
2
Institute of Agrophysics, Polish Academy of Sciences, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin, Poland
 
 
Publication date: 2022-02-21
 
 
Acta Agroph. 2004, 6(109 -), 1-51
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Land use and cultural practices play an important role in global green-house gas emission and uptake. Our objective is to review the effects of land use and cultural practices on carbon dioxide (CO2), nitrous oxide (N2O), methane (CH4) and nitric oxide (NO) emission and uptake with emphasis on recent developments. The effects of land use and tillage on CO2 emission are mostly due to changes in soil temperature affecting soil and root respiration. Soil-plant systems can either be a sink or a source for atmospheric CO2 or at equilibrium, depending on the magnitude of capturing soil CO2 through photosynthesis and dormant season flux. During and immediately after tillage CO2 emission is enhanced by physical CO2 release from soil due to reduced resistance to gas transfer. This effect increases with increasing tillage depth and degree of soil disturbance. N2O emission is in general higher from grasslands than other land uses (crop field, forestland, woodland) and from not tilled than tilled soil. This emission increases with increasing nitrogen fertilization, availability of C, contribution of larger aggregates and decreasing gas diffusivity and air-filled porosity. Large contributors of CH4 to the atmosphere are cultivated (rice fields) and natural wetlands. The CH4 emission from the rice fields can be reduced by drainage of water during growing season and by appropriate selection of rice cultivars and CH4 emission from the wetlands is highly stimulated by increasing organic matter. In general, aerated upland soils act as sinks for atmospheric CH4 with higher absorption potential in forests than grasslands and cultivated fields. Nitric oxide emissions increase with increasing N-fertilization, decreasing soil water content and soil temperature. Spatial and temporal variability of the greenhouse gas fluxes in relation to soil management practices and interrelations between fluxes of particular gases are discussed. The potential of some innovative techniques for measuring soil greenhouse gas concentration and emission at different scales is indicated. Large uncertainty in inventory of greenhouse gas fluxes implies the need for further measurements and modelling the fluxes under different management practices.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wpływ użytkowania ziemi i zabiegów agrotechnicznych na przepływ gazów szklarniowych w glebie
użytkowanie gruntu, zabiegi agrotechniczne, przepływ gazów szklarniowych, przegląd literatury
Użytkowanie ziemi i zabiegi agrotechniczne wywierają duży wpływ na emisję i absorpcję gazów szklarniowych. Celem niniejszej pracy przeglądowej było omówienie emisji i absorpcji dwutlenku węgla (CO2), podtlenku azotu (N2O), metanu (CH4) i tlenku azotu (NO) w zależności od użytkowania ziemi i zabiegów agrotechnicznych ze szczególnym uwzględnieniem ostatnich wyników badań. Sposób użytkowania ziemi i uprawa oddziałują na emisję CO2 głównie poprzez zmiany temperatury gleby warunkującej oddychanie gleby i korzeni roślin. Ekosystemy rolnicze i leśne mogą być biorcą lub dawcą atmosferycznego CO2 lub utrzymywać stan równowagi w zależności od ilości wiązanego w fotosyntezie CO2 i od intensywności emisji tego gazu z gleby w okresie spoczynku zimowego roślin. Zwiększona emisja podczas i bezpośrednio po zabiegach uprawowych jest głównie rezultatem mniejszego oporu dyfuzyjnego przepływu i fizycznego uwolnienia CO2. Szybkość tej emisji zwiększa się ze wzrostem głębokości uprawy i stopniem rozdrobnienia gleby. Na ogół emisja N2O jest większa z użytków zielonych niż z pól uprawnych, lasów i zadrzewień oraz z gleby uprawianej niż nie uprawianej. Szybkość tej emisji rośnie wraz ze wzrostem nawożenia azotowego, dostępnością węgla, udziału dużych agregatów glebowych oraz zmniejszeniem oporu dyfuzyjnego przepływu gazów i porowatości powietrznej. CH4 jest głównie emitowany przez pola ryżowe i naturalne obszary pod wodą. Wzrost zawartości materii organicznej w glebach zalanych wodą prowadzi do istotnego wzrostu emisji tego gazu. Emisję metanu z pól ryżowych można ograniczyć poprzez okresowe odwodnienie gleby podczas sezonu wegetacyjnego i dobór odpowiednich odmian ryżu. Generalnie, gleby dobrze natlenione są biorcami metanu atmosferycznego, przy czym większy potencjał absorpcyjny wykazują lasy niż użytki zielone i pola uprawne. Emisja tlenku azotu zwiększa się wraz ze wzrostem nawożenia azotowego i spadkiem wilgotności i temperatury gleby. Omówiono zmienność przestrzenną i czasową wymiany gazów szklarniowych w zależności od sposobów użytkowania gleby oraz wzajemne zależności pomiędzy wymianą poszczególnych gazów. Zwrócono uwagę na nowe metody pomiaru stężenia i emisji gazów szklarniowych w różnych skalach (agregaty glebowe, pola uprawne). Inwentaryzacja wymiany gazów szklarniowych obarczona jest dużą niepewnością. Stąd wynika potrzeba dalszych pomiarów i badań modelowych emisji i absorpcji tych gazów w zależności od sposobów użytkowania gleby i warunków klimatyczno-glebowych.
eISSN:2300-6730
ISSN:1234-4125
Journals System - logo
Scroll to top