陆地碳平衡对大气CO_2升高的响应及其机制

研究陆地碳平衡对大气CO2浓度升高的响应,能为揭示碳失汇之迷提供有力证据,为制定缓解全球变化的合理政策措施提供理论依据.综述了陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应及其町能的机制,由于陆地生态系统的复杂性,以及不同的研究在具体的对象、时间、地点、方法和角度的差异,目前有关陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应还存在很大的分歧.陆地碳库主要可分为植被碳库和土壤碳库,大气CO2浓度升高主要是通过影响光合作用、土壤养分、水分供应、光照条件、群落组成、光合产物分配等方式影响植被碳库;而土壤碳库的响应机理主要包括光合产物向土壤的输入量、脱落物质量、养分循环、光合产物分配、根系周转期、微生物活性等的响应.关于陆地碳平衡对全球大气CO2升高的响应今后应该主要集中在:(1)不同生态系统影响全球植被碳库变化的主导因子;(2)大气CO2浓度升高与其他环境因子的互作效应;(3)大气CO2浓度升高对植物光合作用的促进效应与光合作用适应性间的关系;(4)地上碳库与地下碳库间的相关性,及其对大气CO2浓度升高的分别响应;(5)克服目前实验方法存在的局限性.     

湿地碳汇功能探讨:以泥炭地和芦苇湿地为例

大量研究表明湿地是地球表层系统中的重要碳汇,对于吸收大气中的温室气体,减缓全球气候变暖有重要作用.由于近几十年来全球气候变暖和人类活动的影响,湿地碳汇功能不断减弱.文章以泥炭地和芦苇Phragmites australis湿地为例来分析湿地的碳汇功能发现:农业排水、土地利用方式的改变、大气中CO2体积分数升高、全球气候变化等人为和自然因素影响了泥炭地的碳汇功能,泥炭地的碳蓄积能力下降,逐渐由"碳汇"转变为"碳源";尽管芦苇湿地是CH4的重要来源,但其对CO2具有较强的碳汇作用,综合来看芦苇湿地的仍是温室气体的净汇;人工芦苇湿地污水净化系统的温室气体排放量高于天然芦苇湿地.分析表明,研究泥炭地和芦苇湿地在全球气候变化下的响应及反馈机制,确定合理的湿地开发模式将是未来湿地碳汇研究的主要方向.     

珠江流域水化学组成的时空变化特征及对岩石风化碳汇估算的意义

基于水-岩-气-生相互作用的碳酸盐风化碳汇模型表明,陆地碳酸盐风化碳汇是大气CO_2汇的重要组成部分;然而,碳酸盐风化碳汇的过程、机制和控制因素仍有待进一步的研究。本文采用野外监测、现场滴定和样品室内测试相结合的方法,对珠江流域支干流分旱季和雨季进行了4次野外监测取样,研究其水化学组成的时空变化特征。结果表明:珠江流域支干流的水化学组成受流域岩石风化、气候和水生光合作用的共同影响,并具有明显的时空变化特征。空间上,南盘江下游双江口段至红水河上游蔗香段,水流较慢,水质清澈,水生光合作用强烈,电导率、[HCO_3~-]和[Ca~(2+)]的空间变化主要受水生光合作用控制;从红水河上游蔗香段至肇庆西江大桥监测点,反映的是流域岩石风化对水化学空间变化的影响。季节变化上,西江的电导率、[HCO_3~-]和[Ca~(2+)]呈现出夏季低、冬春季高的特征,主要反映稀释效应的控制。西江干流河水的溶解氧具有明显的季节变化,在上述南盘江下游双江口段至红水河上游蔗香段,DO是夏季高冬季低,其他监测点是冬季高而夏季低;DO的季节变化受水生光合作用强度的控制。在南盘江下游双江口段至红水河上游蔗香段,温度是光合作用强度的限制因子,而其他监测点的光合作用限制因子为浊度影响的光照。造成上述差异的原因是监测点的水文环境不同。通过对梧州水文站流量和[HCO_3~-]变化的分析发现,[HCO_3~-]的季节变化幅度相对流量小得多,显示在西江流域中,HCO_3~-也存在化学稳定性行为。因此在西江流域中,流量变化是岩溶碳汇通量变化的主控因子。研究还发现,西江流域中具有强烈的生物碳泵效应,由内源有机碳形成的碳汇通量约占传统计算模式碳汇(溶解无机碳-DIC)通量的40%。因此,在估算珠江流域碳酸盐风化碳汇时,必须考虑水生生态系统光合生物对DIC的利用形成的有机碳的贡献。     

北京上甸子大气本底站CO2浓度的源汇区域代表性研究

为研究单个站点观测浓度的源汇区域代表性及所在区域的CO2通量特征,利用大气反转模式FLEXPART模拟确定影响上甸子站观测浓度的气团主要来源,利用Carbon Tracker模式反演CO2浓度和通量的时空分布,并通过数值迭代方法和相关性分析方法获取最优印痕函数阈值,得到影响测站CO2浓度的源汇区域范围.其次,将在线观测CO2浓度筛分为本底和非本底浓度,利用FLEXPART模式追踪测站本底和非本底源区,研究发现,本底和非本底源汇区域明显不同并随季节变化.在印痕函数大于一定阈值的潜在源区内,本底和非本底区域净通量变化趋势差异明显,而且在各通量分支中本底区域化石燃料通量较小、生物圈通量较大,非本底区域化石燃料通量较大、生物圈通量较小.通过反演模式能够定量得到影响测站观测浓度的源汇区域及区域通量特征.     

贵州典型岩溶流域水循环驱动的岩溶碳汇通量及其主控因素分析

利用高分辨率水文水化学自动记录仪,对地处湿润亚热带季风气候条件下的贵州省黔南峰丛洼地区的板寨和黄后,以及位于黔中高原面上丘原区的后寨3个岩溶流域进行了为期6年半(2007年5月至2013年10月)的连续监测。结合流域出口水中主要化学组分的野外滴定与室内分析实验,建立了水中碳酸氢根、钙和镁等主要离子与电导率之间的线性相关关系,进而获得了高时间分辨率的水中CO_2分压、方解石饱和指数和岩溶碳汇通量等指标。数据统计分析发现:(1)板寨、黄后和后寨岩溶流域的多年平均岩溶碳汇通量分别为29、33和39 t-CO_2km~(-2)·a~(-1);(2)岩溶流域出口水中碳酸氢根离子具有化学稳定性行为,流量是流域岩溶碳汇通量的主控因子。     

室内空气中苯系物的测定与模拟研究

采用活性炭吸附法采样,氢火焰气相色谱法定量分析,测定典型室内环境中苯系物的浓度;考察污染物的来源及其变化趋势;对一些典型装饰材料及日用化学品进行模拟挥发研究;采用毛细管气相色谱 质谱联用技术对挥发物中多种有机污染物进行定性分析;通过模拟实验方法,研究苯系物的汇效应,建立数学模型,确定模型参数,并对吸附 解析速率常数进行计算与分析。     

瓦里关山大气CO本底变化

利用1992 01～2002 12期间的实测资料,分析了瓦里关全球基准站(36°17′N,100°54′E,海拔3816m)大气CO本底特征,并探讨了与源汇过程的关系.结果表明,瓦里关山大气CO体积分数本底范围与北半球平均水平基本相符,但增长趋势及年增长率波动与北半球平均状况并不完全一致,多年平均季节变化与同纬度海洋边界层(MBL)参比值以及北半球平均值也有较大差异,是所在地区多种CO源汇和大气输送共同作用的结果.瓦里关山大气CO本底观测资料既能体现亚洲内陆地域特点又具有全球代表性,辅以其它相关资料,还可进一步揭示中国内陆高原大气CO本底特征的成因.     

Global estimates of soil carbon sequestration via livestock waste: a STELLA simulation

It has become increasingly well documented that human activities are enhancing the greenhouse effect and altering the global climate. Identifying strategies to mitigate atmospheric carbon dioxide emissions on the national level are therefore critical. Fossil fuel combustion is primarily responsible for the perturbation of the global carbon cycle, although the influence of humans extends far beyond the combustion of fossil fuels. Changes in land use arising from human activities contribute substantially to atmospheric carbon dioxide; however, land use changes can act as a carbon dioxide sink as well. A soil carbon model was built using STELLA to explore how soil organic carbon sequestration (SOC) varies over a range of values for key parameters and to estimate the amount of global soil carbon sequestration from livestock waste. To obtain soil carbon sequestration estimates, model simulations occurred for 11 different livestock types and with data for eight regions around the world. The model predicted that between 1980 and 1995, United States soils were responsible for the sequestration of 444–602 Tg C from livestock waste. Model simulations further predicted that during the same period, global soil carbon sequestration from livestock waste was 2,810–4,218 Tg C. Our estimates for global SOC sequestration are modest in proportion to other terrestrial carbon sinks (i.e. forest regrowth); however, livestock waste does represent a potential for long-term soil carbon gain. SOC generated from livestock waste is another example of how human activities and land use changes are altering soil processes around the world. Readers should send their comments on this paper to: BhaskarNath@aol.com within 3 months of publication of this issue.     

中国农业源碳汇估算及其与农业经济发展的耦合分析

农业作为重要的产业部门,在满足人们基本的物质需求的同时具有重要的生态保障和碳汇功能,充分发掘农业的碳汇潜力对于农业绿色化发展和农民增收具有重要意义。本文量化测算了我国1993—2011年的农业源碳汇潜力,并构建农业源浄碳汇与农业经济发展的耦合模型,结果发现农业源碳汇量由1993年的52 318.70万t波动增加到2011年的66 073.77万t,年均增加1.38%,但是农业源的浄碳汇量却呈现波动递减趋势,由1993年的36 691.72万t减少到34 815.67万t,其中粮食作物的CO2吸收总量占据主要部分,经济作物CO2吸收量在农业总的CO2吸收量所占的比重虽小,但是增速较快,年均增幅达到4.15%;从影响因素来看,农业源碳汇和耕地面积关联度不大,农作物单位产量和农业源碳汇呈正相关;农业源浄碳汇与农业经济发展之间处于强负耦合状态,耦合状态不理想,农业产值与农业净碳汇关联度不强,这主要是由高投入、高消耗的农业生产方式引发农业碳排放增加和农业总产出效益提升等原因造成的。最后,本文针对性地提出促进我国农业减排增汇的对策建议:强化政府引导,从农业的规划、生产、消费等多领域进行引导;加大农业减排增汇的技术、资金和人力支持,为农业的减排增汇做好保障;通过林地增汇、农田增汇、草地增汇、综合增汇等多种手段,提升农地的碳汇能力;加快碳市场交易体系建设,以市场杠杆推进农业的减排增汇。     

上海地区土壤碳汇功能评估

利用上海市第二次土壤普查资料,2004年-2005年上海耕地地力调查资料,以及2009年实地调查采样、实验分析获得的数据,研究了3个时期上海土壤有机碳的变化特征。结果表明,20多年：来上海土壤有机碳平均含量没有明显变化,土壤有机碳库逐渐减小,从而使得上海城市化过程中土壤成为一种碳源,而不是碳汇。城市郊区以扩大蔬菜、果树、苗木种植为特征的旱地作物种植方式代替水稻田,是城市化影响土地利用类型变化的明显特征,而水稻田土壤有机碳含量高于林地、菜地。种植结构的变化对土壤有机碳含量有重要影响,同时,耕作制度、耕作方式、施肥等农业管理方式也有一定影响。虽然园林绿地得到快速发展,但没有弥补城市化过程导致农田面积减少带来的有机碳损失。