近年來(lái)，關(guān)于溫室效應(yīng)和溫室氣體的話題一直是科學(xué)界與公眾共同關(guān)注的焦點(diǎn)。那么土壤與大氣中的溫室氣體究竟有何關(guān)系呢，又是如何影響氣溫的呢？
首先要弄清楚兩個(gè)名詞：溫室效應(yīng)和溫室氣體。
溫室效應(yīng)，又稱“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱，就是太陽(yáng)的短波輻射能夠透過(guò)大氣射入地面，而地面增暖后放出的長(zhǎng)波輻射卻被溫室氣體吸收，從而產(chǎn)生大氣變暖的效應(yīng)。大氣中的溫室氣體就像一層厚厚的玻璃，使地球變成了一個(gè)大暖房。
圖1 溫室效應(yīng)
溫室氣體是指大氣中那些能夠吸收地球表面放射的長(zhǎng)波紅外輻射、對(duì)地球有保溫作用的氣體。溫室氣體中最重要的是水汽，它在大氣中的含量不受人類活動(dòng)的直接影響，直接受人類活動(dòng)影響的主要溫室氣體是二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氯氟烴（CFCS）和臭氧（O3）等約30余種。如果不存在溫室效應(yīng), 據(jù)科學(xué)家計(jì)算, 地球表面的溫度大約在-18℃左右,而地球表面的實(shí)際年平均溫度為15℃。這樣看來(lái)，溫室效應(yīng)其實(shí)是多么重要而又必須的呢，那么又何必引起恐慌呢？人們的擔(dān)心，實(shí)際上是溫室效應(yīng)的增強(qiáng)后引起地球升溫的環(huán)境問(wèn)題。
圖2 溫室氣體
然后再來(lái)談?wù)勍寥琅c幾種重要溫室氣體的關(guān)系。
土壤是溫室氣體（如CO2、CH4和N2O）產(chǎn)生的重要源，土壤溫室氣體主要來(lái)自于微生物呼吸，植物根呼吸和土壤動(dòng)物呼吸。據(jù)估計(jì)，大氣中每年有5%～20%的CO2、15%～30%的CH4、80%～90%的N2O來(lái)源于土壤,而農(nóng)田土壤是溫室氣體的重要排放源。
二氧化碳與土壤的關(guān)系在前面的文章中已經(jīng)講過(guò)了，這里就不多說(shuō)了。
甲烷(CH4)對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)雖然小于二氧化碳，但等當(dāng)量甲烷的溫室效應(yīng)（包括直接的和間接的效應(yīng)）是CO2的20多倍。甲烷多屬天然排放，主要來(lái)源于自然界的生物厭氧腐解作用。土壤是甲烷的重要排放源和匯，大氣中約70%的甲烷來(lái)源于農(nóng)業(yè)活動(dòng)及土地利用方式的轉(zhuǎn)變等過(guò)程，其中稻田和天然濕地土壤被認(rèn)為是甲烷的主要排放源。與此同時(shí)，由于土壤中的甲烷氧化菌以甲烷為唯一的碳源和能源, 使土壤每年可以從大氣中吸收20~60 百萬(wàn)噸的甲烷。
氧化亞氮對(duì)大氣溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)并不大，但是近幾年來(lái)它卻受到特別的重視。這是因?yàn)樵谄搅鲗又械难趸瘉喌坏梢韵?、破壞臭氧? 導(dǎo)致到達(dá)地球表面的紫外輻射增強(qiáng), 使人類的生存健康受到影響；而且其在大氣中的濃度逐年攀升，雖然在大氣中的濃度和年增長(zhǎng)率低于二氧化碳, 但它的潛在增暖作用卻約為二氧化碳的190～270倍,為甲烷的4～21倍, 同時(shí)氧化亞氮在大氣中存留時(shí)間較長(zhǎng)(平均壽命為150年)，也就是與二氧化碳和甲烷相比，等量的氧化亞氮對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)要大得多。大氣中氧化亞氮主要來(lái)源于土壤釋放、生物質(zhì)燃燒、化石燃料燃燒、水體以及某些工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。其中, 值得注意的是，土壤的硝化作用與反硝化作用（硝化作用與反硝化作用為氮素在土壤中重要的轉(zhuǎn)化過(guò)程）是大氣中氧化亞氮的主要產(chǎn)生機(jī)制，農(nóng)田氮肥的施用是導(dǎo)致土壤氧化亞氮排放量增加的一個(gè)重要原因。而土壤是否具有大氣中氧化亞氮匯的作用，還有待于科學(xué)家們的進(jìn)一步探索研究。
影響土壤呼吸的因素也就會(huì)影響土壤溫室氣體的排放與吸收，比如土壤理化性質(zhì)如溫度、含水量、有機(jī)質(zhì)含量、pH值、氧化還原電位（Eh）、土壤質(zhì)地等因素都可以直接影響土壤微生物量及其生理生化過(guò)程，從而影響溫室氣體排放。其中，土壤溫度，濕度、有機(jī)質(zhì)含量是關(guān)鍵性因素。另外，地域氣候、土地利用以及土地覆蓋變化也可以通過(guò)改變土壤理化性質(zhì)及呼吸底物來(lái)影響溫室氣體排放。
土壤產(chǎn)生與排放CO2、CH4和N2O等溫室氣體的過(guò)程，是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)的一個(gè)重要過(guò)程，是土壤碳氮庫(kù)的主要輸出途徑。有關(guān)土壤溫室氣體排放研究仍是國(guó)際國(guó)內(nèi)生態(tài)學(xué)家與環(huán)境學(xué)家們研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，對(duì)此問(wèn)題的深入研究，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及溫室氣體減排都有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。