土壤呼吸研究进展

根据近些年国内外文献资料，综合分析介绍了土壤呼吸的研究进展情况：土壤呼吸是个复杂的生物化学过程；土壤释放的CO2具有一定的时空特性；土壤呼吸受多种因素影响，不但受生物因素（植被净初级生产力和凋落物及微生物等）影响，还受环境因素（温度、土壤水分、气候等）的影响，近年来人类活动改变了土地利用和土地覆被，很大程度上影响了土壤呼吸；土壤呼吸通量是直接测定从土壤表层释放的CO2通量，测定方法也逐渐由静态气室法向动态气室法完善；作者认为，土壤呼吸及其影响因素之间的数量关系，区域及全球土壤呼吸释放CO2总量和 C减排对策是未来的研究方向。     

土壤呼吸研究进展

根据近些年国内外文献资料,综合分析介绍了土壤呼吸的研究进展情况:土壤呼吸是个复杂的生物化学过程;土壤释放的CO_2具有一定的时空特性;土壤呼吸受多种因素影响,不但受生物因素(植被净初级生产力和凋落物及微生物等)影响,还受环境因素(温度、土壤水分、气候等)的影响,近年来人类活动改变了土地利用和土地覆被,很大程度上影响了土壤呼吸;土壤呼吸通量是直接测定从土壤表层释放的CO_2通量,测定方法也逐渐由静态气室法向动态气室法完善;作者认为,土壤呼吸及其影响因素之间的数量关系,区域及全球土壤呼吸释放CO_2总量和C减排对策是未来的研究方向。     

贵州滥木厂汞矿区土壤与大气间气态汞交换通量及影响因素研究

利用动力学通量箱-大气自动测汞仪联用技术,分别于2002年12月和2003年5月对贵州省西南部滥木厂汞矿区5个采样点的土壤汞释放通量进行了系统的测定.结果表明该区土壤是大气的重要汞释放源.5个采样点土壤释汞通量最高值达10 543.7 ng/(m2·h),平均值最高达(2 283.3±2 434.2)ng/(m2·h)(n=152).结果显示土壤总汞含量与土壤释汞通量关系密切,是决定土壤汞释放的内在因素,光照、温度、湿度和大气汞含量等环境因素与土壤释汞通量有较好的相关性,对土壤汞的释放有显著的影响.     

川中丘陵水旱轮作土壤—小麦系统CO2排放及其影响因素

利用静态箱／气相色谱法对川中丘陵区水旱轮作区的小麦进行全生长季CO2排放观测。结果表明：①土壤-小麦系统的CO2排放通量存在着明显的日变化。凌晨 4：00～6：00排放量最低，随着温度的升高，CO2的排放量逐渐增大，在午后 1：00～3：00达到峰值。分析表明，气温和地表温度与土壤-小麦系统CO2排放通量之间存在显著的相关关系。②土壤-小麦系统CO2排放都有明显的季节变化。分析表明，小麦生物量和气温与土壤-小麦系统CO2排放季节变化之间存在显著的相关关系。③在小麦各个生育期中，CO2平均排放通量常规处理＞无氮处理＞空白＞裸地。水旱轮作区小麦常规处理、无氮处理、空白点和裸地的CO2排放通量的平均值分别为574．51、362．23、 239．91、129．47 m g／（ m 2· h）。     

夏季黄土丘陵区不同土地利用方式土壤CO2分布特征及影响因素

为了解不同土地利用方式对土壤剖面CO2含量的影响,分析了吕梁山西侧黄土丘陵区不同土地利用类型（果树林地、大田作物地、荒地）土壤理化性质和不同深度的CO2分布特征及其影响因素。其结果表明:果树林地、大田作物地和荒地三种不同土地利用方式全磷、全钾含量差别不大,大田作物地土壤有机碳含量（2.95±1.19 g·kg-1）>荒地（2.63±1.36 g·kg-1）>果树林地（2.38±0.78 g·kg-1）,而大田作物地土壤无机碳含量（14.36±5.17 g·kg-1）>果树林地（14.16±1.32 g·kg-1）>荒地（12.40±4.04 g·kg-1）;同样,土壤全氮含量在大田作物地中含量最高,在其他两种土地利用方式中全氮含量大致相同。不同土地利用方式对土壤剖面CO2体积分数的影响较大,果树林地0～20 cm深度土壤CO2含量高于大田作物地和荒地,其原因:一方面为果树林地地表调落物较多,表层有机碳积累较多,在微生物分解作用下,形成了大量的CO2,另一方面,果树林地人为扰动小,而大田作物地人为扰动较大,土壤 CO2浓度更大程度上取决于农田的耕作管理措施和种植作物的品种。三种土地利用方式在土壤 80 cm 处土壤CO2含量均突然下降,其原因可能为雨水下渗吸收了土壤CO2 后与下部碳酸盐矿物发生作用,即碳酸盐矿物的溶蚀过程消耗吸收土壤CO2。土壤温、湿度也影响了土壤CO2的产生,但相关性均不显著,其原因为研究区土壤呼吸对温度响应高度依赖于土壤含水量,土壤CO2的产生速率更多受水热因子耦合作用的影响。      

长江口及其邻近海域孔隙水地球化学特征

对长江口沉积物有机碳、总氮、总磷、Fe、Mn、AI及孔隙水和上覆水体中营养盐、Fe、Mn的含量进行了测试,结合早期成岩模型及地球化学热力学分析,探讨了在河口环境中影响孔隙水营养盐和Fe、Mn分布的主要因素,并对沉积物-水界面营养盐扩散通量进行了估算。结果表明,孔隙水中NH4^＋、NO3^-、PO3^4、H4SiO4和Fe、Mn的含量显著高于上覆水体。早期成岩过程是控制长江口沉积物孔隙水营养盐和Fe、Mn分布的主要因素。NH^4＋剖面暗示长江口近岸和远岸海域存在两类不同的生物地球化学过程。孔隙水Fe、Mn剖面暗示在河口环境中其是有机质降解的重要电子受体。在近岸海域MnO2可能是底部NH4^＋ -N移除的重要机制。长江口孔隙水中低磷酸盐与铁及沉积物中磷的形态有关。通量计算结果显示NH4^＋、NO3^-、PO4^3-、地SiO4、Fe和Mn向上覆水体扩散的通量分别为356—3074μmol／（m2·d）、-45．3～62．6μmol／（m2·d）、-0．3～1．7μmol／（m^2·d）、323—3172μmol／（m^2·d）、3．0～10．5μmol／（m^2·d）和35．7～439．5μmol／（m^2·d）。N、P、Si界面通量对上覆水体浮游生物所需营养盐的贡献分别为0．19％～1．65％、0．13％～0．14％和1．2％～12．2％,因此在考虑长江口区域浮游生物所需营养的来源时,沉积物-水界面营养盐扩散通量可以忽略。     

开拓创新 跨越发展 中国科学院鼎湖山森林生态系统定位研究站

目前定位站有站区气象观测塔一座(38m)；森林小气候梯度观测塔一座（48m)；森林生态系统C通量观测塔一座(37m)；大气本底监删设备一套；森林野外观测实验室3间共50m^2；各种类型森林永久样地8个共6hm^2；森林水文径流观测站3个(每个控制区域约8hm^2)，大型径流观测场一个(控制区域约650hm^2)；地表径流观测场3个；凋落物动态、上壤水分动态、大气干湿沉降、     

夏季长江口潮间带CH4、CO2和N2O通量特征

使用原位静态箱现场采样,对夏季(7月和8月)长江口崇明东滩湿地3种主要温室气体CO2、CH4和N2O的界面通量进行了同步观测.结果表明,夏季低潮滩是大气CH4的排放源(40.2 μg/(m2·h)),CO2和N2O的吸收汇(通量值分别为-86.3 mg/(m2·h),-27.6 μg/(m2·h)).7月和8月中潮滩是3种温室气体的排放源,CH4日平均排放速率达到6.56 mg/(m2·h),CO2为301 mg/(m2·h),N2O为69.9 μg/(m2·h).温度(气温和不同深度地温)、沉积物有机碳含量以及潮滩植被海三棱藨草和沉积物表层藻类的光合和呼吸是决定CH4、CO2、N2O产生、排放和吸收的主要因素.相关分析表明中潮滩气体排放通量与温度(气温和不同深度地温)呈显著正相关关系,但在低潮滩气体通量与温度的相关关系不明显.     

桂林毛村岩溶区与碎屑岩区檵木和马尾松凋落叶分解研究

为探究岩溶生态环境对凋落叶分解的影响,选用碎屑岩区相同树种作为对比,运用凋落物分解网袋法研究其凋落物分解初期动态,研究结果表明:（1）岩溶区檵木和马尾松凋落叶分解速率总体上均小于碎屑岩区相同树种凋落叶分解速率;（2）凋落叶分解速率k与凋落叶初始养分碳含量呈显著负相关（P<0.05）,与木质素含量呈极显著负相关（P<0.01）;（3）在凋落叶分解过程中,各养分释放规律具有一定的差异,凋落叶养分元素碳在分解过程中呈现出净释放;（4）岩溶区树种的碳释放速率比碎屑岩区慢,说明岩溶区两树种的凋落在一定程度上延长了C的循环周期      

福建省德化县金矿区民间冶炼活动相关的土壤与大气汞污染特征

民间小规模金矿混汞冶炼活动因缺乏环保措施常常造成周围环境严重的汞污染,目前已被认定为全球最大的人为汞污染排放源。福建省德化县山区土壤汞含量异常升高和该地区民间小规模金矿冶炼活动密切相关,对当地土壤总汞、大气总汞污染分布及土壤表面汞释放的调查研究表明:金矿区周边村子稻田土壤汞平均质量分数达(5.180±7.191)mg/kg,距金矿最近民间冶炼活动最集中的邱村稻田总汞质量分数平均值达到(15.658±12.726)mg/kg,随着距离金矿点越远民间冶炼活动减少,土壤总汞含量呈下降趋势。区域大气总汞平均质量浓度为(36.4±24.3)ng/m~3,邱村大气总汞质量浓度平均值(77.2±42.4)ng/m~3;工作区4个土-气界面汞通量均值分别为:华口(109.6±55.9)ng/(m~2h),邱村(97.1±36.1)ng/(m~2h),大安(63.5±12.6)ng/(m~2h),中仙(25.9±23.5ng/(m~2h)。因地形复杂,微气象条件差异及土地利用差异等综合因素制约,土壤汞含量与大气总汞含量、释放通量间没有显著相关关系,华口测点土壤释汞通量最大。工作区民间金矿冶炼活动历史造成当地环境的汞污染及其环境影响将长期存在。     

不同土地利用类型下土壤碳酸酐酶剖面分异特征研究

利用pH计法来研究西南岩溶区4类土地利用类型11个样地20cm、40cm和60cm土层碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase,CA)的剖面分异特征,并与非岩溶样地进行对比。结果表明:西南岩溶区不同土地利用类型不同土层的CA活性存在较大差异。在林地中,40cm和60cm土层的CA活性明显高于20cm土层;而在乔灌丛、灌丛和耕地中,土壤CA活性表现出60cm土层处最高,20cm土层处最低,并与弃耕地不同土壤层CA活性变化趋势截然相反,这是因为弃耕地受人类活动干扰导致土壤CA活性出现逆转。进一步分析还可以看出林地、乔灌丛、灌丛和耕地4种土地利用类型下土壤CA活性总体呈现出随植物根系深度增加而增加的变化趋势,从而说明土地利用类型是导致土壤碳酸酐酶剖面产生分异的主要因素,并为进一步研究土壤CA在自然界碳酸盐岩风化过程中的作用提供了科学依据。     

桂林毛村岩溶区不同土地利用方式土壤有机碳矿化及土壤碳结构比较

应用土壤培养法,比较分析了桂林毛村岩溶区不同土地利用方式(农田、灌丛和林地)土壤在25℃、黑暗条件下培养90d有机碳矿化速率的差异(以90d累计释放的CO2-C计)。农田土壤矿化释放的CO2-C含量分别比灌丛和林地少62.9%和56.6%。利用6mol/L的HCl酸解法得到惰性碳含量,并利用三库一级动力学方程在SAS8.2软件中通过非线性拟合得到三种土地利用方式的活性碳库、缓效性碳库的大小及其分解速率,计算得出各库驻留时间。结果表明各土地利用方式均为活性碳库含量最少,占总有机碳的比例在1.82%~2.71%之间,平均驻留时间在8.4~16.3d之间;缓效性碳库次之,占总有机碳的比例在33.91%~45.47%之间,平均驻留时间为4.8~7.7a之间;惰性碳库所占比例最大,在51.82%~64.01%之间,平均驻留时间为假定的1000a。通过固态13C交叉极化魔角自旋核磁共振(13CCPMASNMR)方法对土壤碳结构进行分析,结果表明:与灌丛和林地相比,受人类活动干扰较多的农田烷基C和芳香C的比例增加,烷氧C和羰基C的比例降低;烷基C/烷氧C和疏水C/亲水C的大小顺序均为农田>林地>灌丛,而脂族C/芳香C的大小顺序则相反,即灌丛>林地>农田。这说明农田土壤有机碳分解程度较高,难分解程度增加,难分解有机碳比例增加。      

亚高山不同植被类型区的雨季岩溶溶蚀速率研究

关于岩溶溶蚀速率,前人在研究中肯定了岩溶区内CO2浓度的时空变化对溶蚀速率的驱动作用,然而不同的植被条件产生的土壤理化性质差异和变化对溶蚀速率的方向和强度也具有较大的影响.通过野外溶蚀标准试片法,测试得出重庆金佛山岩溶区碧潭泉和水房泉两泉域4种典型植被类型下的5个测试点的雨季绝对溶蚀量和平均面积溶蚀量.测试结果表明不同植被条件甚至同一植被类型下不同海拔下岩溶区石灰岩标准试片的溶蚀速率都存在较大差异,5个测试点溶蚀量由大到小依次为水房泉竹林地、水房泉林地、水房泉草地、碧潭泉林地、碧潭泉灌草丛.通过测试点的土壤基本理化性质分析得出以下结论:在研究区研究时间内的降雨量、温度差异的基础上,除了土壤CO2浓度,土壤有机质也是控制金佛山两泉域岩溶速率的主要因素之一.     

夏季不同土地利用方式下的溶蚀作用研究——以重庆青木关岩溶槽谷区为例

土壤理化性质会随土地利用方式的不同而产生一系列的变化,从而影响到岩溶作用的方向和强度。通过野外溶蚀试片法,测得重庆青木关典型岩溶槽谷区6种典型土地利用方式下6个测试点夏季绝对溶蚀量和单位面积溶蚀量。结果表明,不同土地利用方式土下溶蚀速率存在显著差异,旱地>退耕林>水田>杉竹混交林>荒草地>竹林。对不同土地利用方式的不同层位溶蚀量进行统计发现:溶蚀速率基本上随深度增加而增大,但差别不大。但同一土地利用方式不同层位之间溶蚀量存在明显差别,差别最大点出现在荒草地,其壤中-20cm处溶蚀量是其表层的4.23倍。另外,各点壤中CO2含量随深度增加而增大,与溶蚀速率的变化总趋势有较好的对应关系。而土壤有机质则均随深度的增加而减少,与溶蚀速率变化总趋势相反,但与地表溶蚀速率基本成正相关。故认为有机质含量对溶蚀速率的作用机制较为复杂。      

半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例及对岩溶碳汇计算的影响

定量评价半干旱岩溶区土壤次生碳酸盐比例和来源有助于认识土壤系统影响岩溶作用的机理。选取山西晋中盆地西南,吕梁山东侧的半干旱岩溶区马跑神泉小流域为研究对象,通过对林地、退耕地、灌丛地土壤剖面进行分层取样并测定碳酸盐含量及其δ13C、CO2浓度及其δ13C值,分析其随深度的变化规律和控制因素;并结合研究区碳酸盐岩的δ13C值计算3个剖面各层土壤次生碳酸盐所占比例。研究结果表明:3个土壤剖面的碳酸盐含量、CO2浓度在0~50 cm土层随深度增加而增加,在50~70 cm土层随深度增加而减少;土壤碳酸盐δ13C值、δ13CCO2值在0~50 cm土层随深度增加而偏负,在50~70 cm土层随深度增加而偏重;土壤碳酸盐含量及其δ13C值主要受次生碳酸盐比例控制,而土壤CO2及其δ13CCO2值在上层主要受大气CO2和土壤有机质分解生成的CO2共同影响,下层还受土-岩界面岩溶作用过程制约;退耕地、林地、灌丛剖面次生碳酸盐所占比例的均值分别为52%、42%和32%,证实北方半干旱岩溶区土壤中存在原生碳酸盐向次生碳酸盐转化过程。      

中国岩溶碳汇潜力研究

为了应对全球环境变化,中国地质科学院岩溶地质研究所等单位在地质调查项目的资助下,在中国典型岩溶流域开展了岩溶碳汇调查,建立了岩溶碳汇观测网站,深化了岩溶碳汇过程、影响因素和形成机理研究,发现了岩溶区外源水、土地合理利用、植被恢复和水生光合作用等增加岩溶碳汇的途径,取得了大量的科技创新进展。在调查研究的基础上,将我国岩溶区划分为南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区4种类型区,利用GIS技术计算各区的岩溶面积和岩溶碳汇量,获得中国岩溶碳汇总量为3699.1万tCO2/a,这是我国344万km2岩溶区碳水钙无机循环产生的大气CO2汇。该项研究进展在2011年的《Science》通讯报道中获得高度评价。     

湿润亚热带典型白云岩区不同土地利用的土壤CO2浓度特征及其影响因素

以中国南方岩溶施秉世界自然遗产地杉木河流域的子流域——黄洲河岩溶小流域为研究区,对3种不同利用方式土地（林地、旱地、水田）中的土壤CO2浓度进行为期一年的观测,并采集土壤样品,分析其理化性质。结果显示:（1）不同土地利用方式下土壤CO2的年平均浓度为:水田（21 008×10-6）>林地（9 038×10-6）>旱地（5 660×10-6）;（2）一年中林地与旱地的土壤CO2月浓度曲线与月均气温曲线的变化形态具有相似性,年变化规律总体上表现一致:1-7月土壤CO2浓度逐渐升高,8月浓度达到峰值,分别为16 157×10-6和13 458×10-6;（3）水田土壤CO2浓度在1-3月逐渐下降,3月出现最低值11 727×10-6,3-12月逐渐升高,8月开始波动升高,在10月达到峰值（29 993×10-6）;（4）白云岩区土壤CO2浓度有显著的季节变化规律（夏秋高、冬春低）;（5）气温、降雨对林地和旱地土壤CO2浓度有显著影响,而对水田土壤CO2浓度影响不显著;（6）土壤有机碳含量的差异对土壤CO2浓度有一定影响,且土壤pH增高,其土壤CO2浓度也随之增大。      

云南小江流域不同土地利用类型土壤微量元素的对比分析

文章对云南小江流域不同土地利用类型（耕地、林地、园地、建设用地、裸地）土壤的微量元素进行空间插值、方差分析和相关性研究,旨在探讨云南小江流域不同土地利用类型微量元素的分布和迁移规律。结果表明:除Mo的含量较低外,小江流域土壤中Cu、Mn、Ni和Zn的含量普遍较高。各微量元素含量在不同土地利用类型中具有明显的差异性,园地土壤微量元素含量最高。微量元素的变异程度均属于中等变异。Cu、Mn、Mo、Ni、Zn的空间分布具有一定的相似性,高值区主要集中在海拔较低的岩溶河谷区右侧和盆底沉积平坝区,主要土壤类型为碳酸盐岩红壤;低值区集中在海拔较高的河谷区左侧和中山区,主要土壤类型为碎屑岩。地貌、土壤母岩和人为活动是影响微量元素分布和迁移的重要因素。      

发展中的板块边界:天山-贝加尔活动构造带

不同的土地利用方式可使土地理化性质产生一系列的变化和差异,从而影响到岩溶作用的方向和强度。通过野外溶蚀试片实验法,对金佛山典型岩溶区碧潭泉和水房泉两泉域岩溶生态系统的5种典型土地利用方式下的土壤溶蚀速率进行雨季短时间尺度变化的野外观测。2006年7月中旬开始,重庆地区罕遇43天高温无雨的特殊天气,测试结果表明不同土地利用方式甚至同一土地利用方式下不同海拔的岩溶区石灰岩试片溶蚀速率都存在较大差异,碧潭泉域雨季绝对溶蚀量仅为水房泉域的13.3%,6个测试点土下溶蚀量由大到小依次为水房泉竹林地、水房泉林地、水房泉草地、碧潭泉林地、碧潭泉灌草丛、碧潭泉耕地。在研究时间内降雨量、温度和土壤CaCO3含量差异的基础上,金佛山两泉域岩溶作用主要有两个控制因素:土壤CO2浓度、土壤有机质。     

土壤环境因子对土下岩溶溶蚀速率的影响——以重庆金佛山国家自然保护区为例

通过野外溶蚀试片和测量土壤CO2浓度、水分、孔隙度、pH值和有机质含量的方法,探讨不同土地利用方式下土壤环境因子及其相互耦合对岩溶溶蚀速率的影响。研究结果表明,金佛山国家自然保护区不同土地利用方式下的平均溶蚀速率差异显著,总体表现为:竹林地>林地>草地>灌丛地>灌草丛地。不同土地利用方式下的土壤pH值与溶蚀速率呈很好的负相关,土壤水分含量、孔隙度与溶蚀速率呈正相关。山顶岩溶作用明显强于山下,这与重庆市百年一遇的大旱不无关系。土壤环境中CO2浓度、水分、孔隙度、pH值和有机质含量影响着岩溶溶蚀速率,同时这些土壤环境相互耦合也影响着岩溶溶蚀速率。