黄土高原丘陵沟壑区农业生态系统碳循环模拟研究

利用甘肃农业大学定西旱农综合试验站的2001—2008年长期定位试验数据对DNDC模型进行了验证,结果表明：模型可以用于安定区县域尺度农田土壤有机碳储量及其变化的模拟。模拟不同处理间碳的循环结果显示,秸秆还田或覆盖可提高作物秸秆与根系残留的外源碳携入量,也能提高土壤异氧呼吸对内源碳的消耗。利用DNDC模型以及区域气象、土壤和作物资料,对该区域表层（0～20 cm）农田土壤碳循环进行模拟研究的结果表明,2008年农田土壤（面积为1.2×109 m2）表层（0～20 cm）有机碳总储量为2.8×109 kg,平均土壤有机碳密度为2.33 kg.m-2。通过对该区域农田土壤模拟不同碳投入的情景,分析预测2008年至2037年土壤有机碳储量,得出增加有机肥能够显著增加土壤有机碳的积累,其次为免耕同时增加秸秆还田率50%,而单独实施这两种措施,土壤有机碳的积累速度较慢。     

深圳福田秋茄红树林生态系统碳循环的初步研究

滨海红树林的生产力极高,在全球碳循环中占有重要地位,但是其碳循环的系统测定却鲜见报道。以深圳福田秋茄林为研究对象,2011年4月-2012年4月对内滩天然林、中滩和外滩人工林的植被、凋落物、粗木质残体、土壤的碳密度和净增量,以及植被和土壤呼吸进行了实际观测,并探讨了土壤有机碳来源,初步构建了秋茄林沿不同滩位的生态系统碳循环模式。结果表明,深圳福田秋茄林的碳密度在234.58～694.46 t.hm^-2之间,其中植被碳密度为44.54～239.51 t.hm^-2,凋落物和粗木质残体碳密度为2.02～24.56 t.hm^-2,土壤碳密度（深度为50 cm）为188.02～430.39 t.hm^-2,生态系统碳密度整体上表现为自内滩向外滩降低的趋势。在研究时段内,3个滩位的植被碳密度净增量为4.31～13.28 t.hm^-2.a^-1,凋落物和土壤碳密度没有显著变化。红树林的凋落物生成量为2.17～10.55 t.hm^-2.a^-1,约有49.94～94.01%通过食草动物、冲入海洋和腐烂分解等途径消耗。植被呼吸量为2.20～12.08 t.hm^-2.a^-1,土壤微生物的异氧呼吸量为0.25～1.61 t.hm^-2.a^-1,甲烷排放为0.09～0.31 t.hm^-2.a^-1,土壤有机碳输入约18.99%～44.43%来自植被内源输入,其余来源于海洋碳输入。生态系统的总初级生产力介于8.68～35.91t.hm^-2.a^-1之间,约有47.38%～74.08%转变为净初级生产力（6.48～23.84 t.hm^-2.a^-1）。碳平衡分析表明,在研究时段内,内滩的天然林是个很大的碳汇,约20.08 t.hm^-2.a^-1,中滩和外滩的人工林碳汇量分别为9.98 t.hm^-2.a^-1和4.03 t.hm^-2.a^-1。相对于陆地森林,秋茄红树林有着显著的碳汇效益,在全球碳循环中起着不可忽视的作用。     

温室效应与全球变化（三）：全球碳循环与人为二氧化碳排放的控制

本文综述了全球碳循环的现状及人类活动对它的影响，指出人为释放大量的二氧化碳又不使大气中二氧化碳浓度升高是不可能的，人为促进海洋光合作用的增加和在陆地上植树造林在控制大气二氧化碳浓度上升上所能起的作用也是有限的。只有在不放慢经济发展的速度，不降低能源总有效消费量的情况下，努力减少人为二氧化碳的排放才是现实的。本文探讨了这一途径在技术上的可能性。     

秦岭太白红杉林土壤有机碳密度研究

土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)库是陆地生态系统中最大的碳库,确定土壤有机碳储量及影响因子对碳循环和气候变化的研究具有重要意义.在秦岭太白山南、北坡分别沿不同海拔梯度共调查了太白红杉(Larix chinensis Beissn)林的18个样点,共计54个土壤剖面,分南、北坡对太白红杉林土壤有机碳密度进行了估算,并分析了土壤有机碳的主要影响因子.结果表明:太白红杉林北坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.31±0.18)kg/m2,在0～100 cm土层为(15.84±9.08)kg/m2;南坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.27±0.07)kg/m2,在0～100 cm土层为(14.51±7.85)kg/m2;太白红杉林南、北坡0～100 cm土层土壤有机碳平均密度为(15.18±8.51)kg/m2.秦岭太白红杉林北坡0～100 cm土层土壤有机碳密度随海拔的增加呈显著减小趋势(P0.05),此外,该层土壤有机碳密度随年降水量的增加呈下降趋势.土壤容重与w(有机碳)呈显著负相关(P0.05).     

湿地碳循环及其对环境变化的响应分析

对湿地碳储量、碳循环及其影响因素与环境变化的响应特征进行了综合分析。阐述了湿地生态系统是地球上重要的碳库,通过光合作用吸收大量的CO2。并将CO2转化为有机物碳,使其具有碳储量丰富、碳密度高等特点;但湿地资源的不合理开发和利用,改变了湿地环境。湿地由“碳汇”向“碳源”转化。湿地温室气体的排放又加剧了温室效应;全球气温升高、海平面上升及降水量的变化又对湿地分布及功能产生重大影响。指出合理控制湿地碳循环通量是保护湿地的关键。     

湖泊碳循环研究进展及研究方法

近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分,湖泊生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在维护区域生态平衡和生物多样性保护等方面具有重要作用。由于全球湖泊面积迅速减少,湖泊生态系统正常的水循环和碳循环过程产生一定的变化,湖泊生态系统的演变也可能是全球大气CO2含量升高的一个不可忽视的因素,因此了解湖泊碳循环国内外研究进展及研究方法,对于研究湖泊碳循环对全球碳循环的作用有重要的意义。     

河流溶解无机碳浓度及其稳定碳同位素特征的研究进展

河流是天然无机碳循环的重要通道。溶解无机碳(DIC)约占据河流碳通量的50%,近几十年来,分析DIC浓度及其稳定碳同位素特征已成为示踪碳来源、追踪碳循环、指示碳动态变化的有效方法和重要技术指标。介绍了DIC稳定碳同位素的测定方法,比较了不同的前处理方法,提出了稳定碳同位素的分析方法,总结了河流DIC浓度及其稳定碳同位素的组成特征,分析了影响河流DIC浓度及δ¹³C_DIC的重要因素,包括岩石风化作用、季节效应、土地利用类型、水生光合作用与脱气作用和人类活动。在此基础上,提出了稳定碳同位素技术的应用前景,对稳定碳同位素技术存在的问题进行了分析和展望,可为我国DIC的碳循环过程以及河水补给端元的确定提供理论依据。     

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.     

水布垭水库水体碳时空变化特征及其影响因素分析

为了评估大型水库对河流碳循环的拦截作用,选择清江流域最上游水布垭水库为典型案例,采用德国元素公司vario TOC分析仪对定期采集水样进行分析,研究新建大型水库水体碳时空分布特征及其影响因素。结果表明,水布垭水库表层水体总碳、总无机碳、溶解有机碳和颗粒有机碳平均含量分别为26.665、24.089、2.141和0.438 mg/L,在水库年内蓄水阶段呈现显著的峰值,其空间分布格局在支流库湾和坝前典型断面表现出显著的差异,在水体碳中总无机碳占据主导地位,与湖泊水体碳时空分布特征极为相似。由于受到人类活动和自然环境的双重影响,水体无机碳则与水体电导率指标具有较强的相关性,溶解有机碳则与水体温度具有直接的关系,而数量最少的颗粒有机碳则与水体叶绿素含量具有弱相关关系。研究成果可以为理解水库碳循环过程机制提供数据支持,对于开展大坝建设的河流碳循环影响评估具有重要参考意义。     

典型湿地生态系统碳循环模拟与预测

以植物生理生态特性和有机碳周转动力学原理为基础,利用室内模拟培养试验结果率定了温度、积水强度、冻融交替对湿地有机碳分解矿化的影响参数,建立了典型湿地生态系统碳循环模拟模型.利用实地观测的数据对模型进行了检验,对模型的灵敏性进行了分析,同时利用该模型进行了情景预测.结果表明,所建模型能较好地模拟中温带（三江平原）和亚热带（洞庭湖）湿地生态系统的碳通量和碳累积特征,沉积物呼吸的模拟值与实测值呈极显著相关关系（p<0.01）;三江平原常年积水沼泽有机碳密度约为80×10⁹ g·km^-2,洞庭湖湿地碳密度约为20×10⁹ g·km^-2;三江平原常年积水沼泽和季节性积水沼泽每年碳的净固定速率分别为104　g·m^-2和76 g·m^-2;该模型对温度和大气CO₂浓度变化反应敏感.在既定的水文条件下,大气CO₂浓度升高和增温可能会使湿地生态系统的碳交换变得更为活跃;在CO₂浓度倍增和增温小于2.5℃的气候变化情景时,系统净初级生产力（NPP）和积累的有机碳密度增加,系统仍为大气的CO₂ 汇,但气候变暖的进一步加剧并不利于湿地有机碳的积累,由于CO₂施肥效应和温度升高增加的系统NPP补偿不了因温度升高导致的沉积物呼吸速率加快而损失的碳,季节性积水沼泽生态系统积累的有机碳甚至出现明显的下降趋势.