土壤CO2浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响

为探究土壤CO₂浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响,于2018年6—12月对重庆市南川区后沟泉水化学及泉域上覆土壤CO₂(监测点土地利用类型为玉米-油菜轮作地)进行为期7个月的连续监测和采样,并结合1—5月的监测数据,定量分析旱雨季土壤CO₂浓度与岩溶碳汇量的季节性演变特征及二者的相互关联性. 结果表明:①土壤CO₂浓度具有显著的季节性变化特征,主要表现为雨季较高、旱季较低,其最高值和最低值分别出现在9月(13 316 μmol/mol)和1月(2 262.63 μmol/mol). ②温度与土壤CO₂浓度之间存在较强的正相关关系(R2=0.82,0.0012浓度之间不具相关性(R2=0.17,P>0.5),说明土壤CO₂浓度主要受温度的影响. ③泉水Ca2++Mg2+、HCO₃?浓度在雨季明显高于旱季,而水体CO₂净消耗量在旱雨季无较大差异,这可能是由于受土壤CO₂效应、降水稀释效应和H₂SO₄/HNO₃释放CO₂的共同影响. 研究显示,土壤CO₂浓度的变化特征表现为季节性差异,但在土壤CO₂浓度及外部环境的多重影响下,岩溶碳循环的季节性变化并不明显.      

水生植物与水气界面气体交换对岩溶泉水化学及碳循环影响

为揭示水生植物光合作用及水气之间气体交换对岩溶水化学及碳循环的影响,在姜家泉沿程选取5个监测点,于2017年12月至2018年11月对其水化学性质进行监测.结果显示:(1)在降水较少的月份,JJQ3的Ca2+浓度和HCO3-浓度明显小于JJQ1和JJQ2,并且溶解氧(DO)与电导率(EC)、Ca2+浓度、HCO3-浓度之间均呈负相关关系,说明池水处水生植物光合作用将碳酸盐岩溶蚀产生的HCO3-转化成了稳定的有机碳,从而增强了岩溶碳汇效应.(2)JJQ4的Ca2+和HCO3-浓度与JJQ1、JJQ2没有明显差异,但pH和溶解氧(DO)却明显高于JJQ1和JJQ2,并且JJQ4处溶解无机碳的稳定碳同位素(δ13CDIC)偏正于JJQ1和JJQ2,这主要是跌水导致水-气之间发生了气体交换.大气中的氧气通过曝气作用进入水中,而水中二氧化碳分压(pCO2)远高于大气,导致水中溶解的CO2脱气.(3)姜家泉水化学受到水生植物光合作用和水-气间气体交换的共同影响,并且在强酸参与下,CO2脱气将进一步减弱岩溶碳汇效应.因此,为准确估算岩溶碳通量,有必要对两种作用方式进行区分.