青海湟水河流域表层土壤有机碳储量和密度浅析

土壤碳库是地球系统中重要的碳储存系统。利用青海多目标区域地球化学调查获得的有机碳数据,根据土壤类型、土地利用类型和成土母质计算表层土壤有机碳储量和密度,探讨了土壤有机碳储量和密度分布规律。从土壤类型看,高山草甸土中有机碳密度最高,灌淤土有机碳密度最低。从土地利用类型看,人工草地土壤有机碳密度最高,荒草地土壤最低;从成土母质看,以残坡积物为母源的土壤有机碳密度最高,以冲洪积物和黄土为母源的土壤有机碳密度基本相同。分析结果对于利用土地进行固碳,具有重要的指导意义。     

中国主要河流的颗粒有机碳来源及通量

河流系统是连接陆地和海洋的纽带,在全球碳循环中起着重要的作用。河流中的颗粒有机碳（POC）主要由来源于土壤和植被的生物有机碳和来源于岩石的化石有机碳组成,POC的侵蚀、搬运、氧化和埋藏对不同时间尺度的碳循环有着重要的意义。本研究统计了我国31条主要河流（包括台湾12条）的POC含量、碳同位素和悬浮物通量等数据,获得生物POC和化石POC的年通量,探讨了我国河流POC来源和通量的控制因素。结果表明,这些河流的POC的来源和通量表现出明显的差异：黄河和长江侵蚀大量的年老生物POC,而台湾河流主要为化石POC;我国河流POC来源与通量主要受控于物理侵蚀、气候、地质地貌和人类活动等因素的影响。这些河流的流域面积占我国国土面积的47%,近10年其生物POC和化石POC的总年通量分别为4.25±0.78Mt C/a和2.04±0.22Mt C/a,各占世界河流通量的2.7^+1.3/_-0.9%和4.7^+6.6/_-2.8%,表现出对全球海洋有机碳的一定贡献。过去几十年,我国河流输沙量显著减少,改变了河流有机碳氧化和水库埋藏过程及通量,其过程和通量的进一步监测和研究对理解有机碳侵蚀、输运、氧化和埋藏及其在全球碳循环中的作用至关重要。

     

乌裕尔河流域颗粒有机碳的来源：碳同位素证据

以2008、2009年所采集的乌裕尔河9个点位水体中的悬浮物为研究对象,对丰、枯水期颗粒有机碳（POC）含量、碳同位素组成（^13C、^14C）及表观年龄进行了系统测试与分析,以期探讨河流中颗粒有机碳来源与流域土壤侵蚀的关系。研究结果表明,该河流中颗粒有机碳（POC）主要来源于未受玉米残体及根系输入影响的深层土壤,且土...     

湘西峒河流域水化学特征及无机碳通量计算

为了掌握亚热带季风气候岩溶地区流域水化学变化特征及量化流域内岩石化学风化过程对吸收大气CO2的贡献,文章选取湘西峒河流域作为研究对象,于2016年7—8月对研究区干流和7个子流域进行了水样采集与分析。结果表明:河水pH平均值为8.31,总体呈偏碱性。EC与TDS的变化范围较大,这主要与流域内岩性的分布有关。水中离子以Ca2+、HCO-3为主,水化学类型为HCO3—Ca型,岩性控制水化学的组成。HCO-3、Ca2+和Mg2+主要来源于碳酸盐岩的风化,其余离子来源多受人为活动影响。峒河流域干流的主要离子中,HCO-3、Ca2+和Mg2+浓度从上游至下游总体下降,反映了河流从碳酸盐岩区流向碎屑岩为主地层的过程。NO-3、K+、Na+、F-、Cl-和SO2-4呈增长趋势,说明峒河受人为污染影响较大,反映出人为活动的密集程度。通过子流域的划分可知流域上游主要受灰岩以及白云岩控制,中游以灰岩控制为主,下游受砂岩、泥岩及碎屑岩控制为主。收集流域最终出口吉首观测站一个水文年的数据并运用水化学—径流法估算出峒河流域无机碳通量为60 477.33 tCO2/a,碳汇强度为71.15 tCO2/（km2·a）。     

河流碳通量与陆地侵蚀研究

河流碳通量系陆地侵蚀产物,它构成全球碳循环的一个重要环节。河流碳通量在数量上远小于全球碳循环的其他环节,但由于与陆地生态系统联系密切,故对它的研究尤为重要。全球每年河流碳通量约为1GtC（10⁹t碳）,其中约60％为无机碳、40％为有机碳。溶解态有机碳和颗粒状有机碳主要来源于土壤侵蚀,另有一部分有机碳来源于河湖中的浮游植物;溶解态无机碳主要源于大气中CO₂和碳酸盐;颗粒无机碳主要指未溶解的碳酸盐。亚洲季风区河流对全球河流碳通量具有较大贡献,而对其研究程度较低。河流碳通量研究既可为流域治理提供基础资料,也是进一步了解人为CO₂“未知汇”的途径之一。     

三峡水库建设对长江下游颗粒有机碳通量及碳同位素组成的影响

2008年4月至2009年4月,在南通长江干流每周采集一次表层悬浮物样品,共51个,分析了其粒度、颗粒有机碳(POC)、颗粒氮(PN)含量以及有机碳同位素(δ13Corg)组成,研究了下游干流颗粒有机碳组成的季节性变化特征.悬浮物的平均粒径在一年内变化不明显,而POC和PN含量呈现洪季缓慢减小,枯季增加的趋势;δ13C...     

河流碳输移与陆地侵蚀-沉积过程关系的研究进展

河流碳输移与陆地侵蚀-沉积过程紧密相关。首先就机械和化学风化两种不同的陆地侵蚀机制在提供河流碳源方面所发挥的不同作用作了详细论述,并比较了季风流域和非季风流域间河流碳输移在通量及性质上的差异。之后对陆地碳沉积机制进行了归纳,指出了包括大坝截留,河漫滩、河口-近岸带沉积及陆地碳沉降等几种可能的陆源碳踪迹。陆地环境的截留效应相对于侵蚀尚不太清楚,今后应加强对陆地碳沉积的研究,进一步明确各种碳沉积的作用机制及其对全球陆地碳汇的贡献量。此外,人类活动对陆地侵蚀-沉积过程及河流碳循环所产生的直接或间接的影响也有待于今后继续深入探索。     

西江流域的有机碳侵蚀通量

在西江下游的马口水文站对径流进行了4个季节的有机碳采样分析。研究表明,西江径流有机碳的断面构成在各个季节均较为一致;季节性变化表现为,有机碳和悬浮物含量随流量的增加而增加。随着水体悬浮物含量的增加,悬浮物的有机碳含量呈对数趋势降低。西江流域的有机碳侵蚀通量为10.18×106gC/km2·yr.,是全球外流域有机碳侵蚀通量的2～3倍,其中以颗粒有机碳的侵蚀通量为主,达到8.30×106gC/km2·yr.,溶解有机碳的侵蚀通量为1.88×106gC/km2·yr.。反映了流域内较强的机械剥蚀过程,这与西江流域典型的季风气候、较大的地形高差,以及农业耕作历史长久、土地利用强度较大等因素有关。     

桂江流域河流有机碳特征

通过对桂江流域内植物、土壤碳同位素、河流有机碳含量及同位素进行系统取样测试分析发现,桂江流域C3植物的δ13C范围为-37.89‰~-23.27‰,C4植物δ13 C范围为-14.49‰~-12.00‰。土壤碳库的δ13 C范围为-30.43‰~-11.56‰,平均值为-24.32‰。土壤碳库主要受C3途径植物控制,C4途径植物对土壤碳库的δ13 C影响有限,植物残体转化成土壤有机质的过程中产生有机碳同位素分馏效应,造成土壤有机碳同位素比植物碳库偏重4.42‰。桂江河流DOC分布范围0.68~2.16mg/L,平均值为1.39mg/L。ρ(POC)分布范围0.11~1.14mg/L,平均值为0.37mg/L,DOC/POC的范围1.31~9.04,ρ(DOC)ρ(POC),成为水体有机碳的主要形式。流域水体中δ13CDOC值的范围为-29.682‰~-15.377‰,平均值为-24.810‰;δ13CPOC值的范围为-27.886‰~-24.271‰,平均值为-25.868‰;两者均位于土壤有机碳库同位素范围内,说明河流有机碳主要来源于土壤的机械侵蚀和土壤有机质的降解,受人类生产生活有机废弃物和河流自生浮游植物的代谢分泌物影响小。     

岩溶区地表水体惰性有机碳研究

岩溶作用所产生的岩溶碳汇对全球碳循环有着重要的影响。岩溶水生生物通过CO₂富集机制（CCM）固定岩溶水中的HCO₃^-,将其转化为有机碳。惰性有机碳（RDOC）为水生生物和微生物不能利用和降解的溶解性有机碳。RDOC长时间滞留水体,形成稳定碳汇。多次培养实验发现可以用原位微生物法对岩溶区地表水中的RDOC进行检测。以桂林漓江为对象,研究由外源水补给并流经岩溶峰林平原区的岩溶地表水中的RDOC及其相关因子,结果显示：1）漓江水中Ca²⁺,HCO₃^-浓度从上游到下游逐渐升高,表明外源水进入岩溶区,发生了岩溶作用。漓江水的C/N为6.29~10.50,表明水中有机碳的来源为外源水和水生生物作用。受岩溶作用和水生生物光合作用双重影响,δ¹³C-DIC值从上游到下游逐渐偏正,水生生物优先利用无机碳中的¹²C使得δ¹³C-POC从上游到下游逐渐偏负。C/N与δ¹³C-DIC、δ¹³C-POC的变化以及相关性体现了岩溶地表水体中无机环境和有机环境相关联;2）岩溶区地表水中检测出RDOC且浓度远大于非岩溶区,RDOC浓度的时空变化与水生生物利用岩溶作用所产生的HCO₃^-有关。漓江地表水中DOC、BDOC、RDOC浓度与HCO₃^-浓度变化趋势一致,从上游到下游逐渐升高,下游L6（岩溶区）RDOC浓度为上游L1（非岩溶区）的3倍,在季节上表现出秋季>冬季>夏季>春季,RDOC的含量平均占水体中DOC含量的78%左右,体现了岩溶作用强度和水生生物活动对岩溶地表水中RDOC的影响;3）结合流量数据计算RDOC通量：桂林水文站RDOC的通量为0.75×10⁷ kg/a,阳朔水文站的RDOC通量为1.3×10⁷ kg/a,是桂林水文站断面的1.7倍。

     

青海省土壤有机碳储量估算及其源汇因素分析

收集了青海省第二次土壤普查资料的2 856个土壤统计剖面数据,计算了20世纪80年代青海省土壤0～20 cm和0～65 cm深度的土壤有机碳密度,根据1∶400万数字化土壤类型图,统计了不同类型土壤的土壤有机碳储量。结合本研究采集的105个表层土壤数据,估算了青海省典型地区土壤有机碳近30年来的年均变化量。研究建立了土壤有机碳含量与温度、降雨等气候因子的关系方程,根据青海省土地利用现状估算了不同时期土地利用方式变化对青海省土壤碳源汇转化的影响。结果显示:(1)0～20 cm表土层SOCD20加权平均值为4.509 kg/m2,其值在各类型土壤间差异较为显著,SOCR20为2.953 Pg;0～65 cm的SOCD65加权平均值为13.597 kg/m2,SOCR65为8.904 Pg。由于受气候、土壤类型、植被类型、海拔等因素的影响,青海省土壤有机碳密度的分布呈现自东南向西北递减的带状分布特征;(2)近30年来青海省有机碳含量明显下降;(3)根据气象站的资料,分析了近50年来的年均气温变化趋势,预测在全球变暖背景下青藏高原土壤将表现出碳源效应,而研究区愈加明显的人类活动影响、大面积草地退化等土地利用方式改变也是造成土壤碳释放的主要原因之一。     

香溪河流域土壤有机碳储量影响因素的空间相关性分析

采用第二次土壤普查资料估算了香溪河流域不同类型土壤的有机碳密度和碳库,并通过野外土样采集和室内测试获取土壤有机碳含量数据,选取信息熵模型定量研究香溪河流域不同土壤类型、地形地貌类型、成土母质类型、植被覆盖度、土壤厚度、坡度和土地利用方式与土壤有机碳密度之间的关系。研究结果表明,香溪河流域土壤有机碳总储量为75.18Tg,香溪河流域SOC密度主要集中在6.00~16.00kg/m2范围内,SOC密度呈现流域北部高、干流高,其他区域SOC密度高低相间的分布特征,这种分布特征与主要土壤类型和地形地貌类型的地理分布关系密切。香溪河流域各种土壤类型对各级有机碳密度的信息熵值差异明显,土壤类型对有机碳密度的影响作用与香溪河流域土壤有机碳密度与碳库计算结果一致,高山区,林地、农田和灌丛利于高密度有机碳的存储;植被覆盖度越高,越利于有机碳的存储;土壤厚度与有机碳密度的相关性高,而坡度与有机碳密度的相关性不明显;信息熵法实现了对各影响因子定量计算分析,结果较合理和可靠。      

珠江马口站,河口站断面水体有机碳含量的季节变化

１９９７年７月份和１１月份对北河口站和西江马口站水体有机碳含量进行了两次采样分析。结果表明;两江水体的颗粒有机碳含量在不同 均高于溶解有机碳含量,这与全球河流以溶解有机碳为主的平均格局显著不同。溶解有机碳,颗粒有机碳含量以及总有机碳含量均不文季节的变化而变化,汛期含量高于平水期。悬浮物中有机碳的含量的随悬浮物含量的增加,也即流域土壤机械侵蚀强度的加强而降低,这种现象与全球河流的总体趋势一致。汛期水     

辽河流域表层土壤碳密度与碳储量浅析

利用辽宁省辽河流域多目标区域地球化学调查获得的大量表层土壤全碳分析数据,根据土壤类型和地貌单元计算表层土壤碳密度及碳储量,探讨了土壤碳密度与碳储量分布规律。辽河流域表层土壤碳储量分布与土壤类型和地貌单元的面积呈正比;土壤碳密度分布与城市规模大小及土壤有机质的含量分布有密切的关系。草甸土土壤类型和平原区地貌单元的表层土壤碳储量最高,黑土土壤类型和丘陵山区地貌单元的表层土壤碳储量最低。从土壤类型看,水稻土碳密度最高,风沙土碳密度最低。从地貌单元看,丘陵山区碳密度最高,低山丘陵区碳密度最低。土壤碳密度的研究可为探索中国区域土壤碳固定潜力提供参考数据。     

亚热带典型河流水化学特征、碳通量及影响因素

为揭示碳酸盐岩风化对河流流域化学风化过程及碳汇效应的影响,以流经我国亚热带地区的典型河流——西江为对象流域,在2011年4月~2012年3月对西江阳朔、昭平、梧州三个干流断面每月定期和暴雨期加密分析河水水样。研究结果表明:(1)三个断面都属于偏碱性水质,水化学类型为HCO3—Ca型,电导率沿西江干流逐渐升高,这主要是体现了流域内广泛分布的碳酸盐岩对河水水化学特征的控制作用。(2)在一个完整的水文年中,通过对三个干流断面逐月计算得出西江河口梧州断面碳通量总通量为51.03×108kg CO2/a,昭平段和阳朔段分别为1.55×108kg CO2/a和1.80×108kg CO2/a;碳通量强度分别为15 606.13kg CO2/km2/a、10 373.61kg CO2/km2/a、32 223.08kg CO2/km2/a。(3)流量为岩溶碳通量的主控因子,降雨影响流量,进而影响碳汇效应的这种现象可能会受到人为作用的干扰。三个干流水体HCO3-浓度的变化趋势各有不同,这可能是因为HCO3-浓度与碳通量的关系比较复杂,涉及到不同的反应机理。三个断面的p H值和温度与碳通量没有明显的相关性,这可能是由于生物的"生物泵"作用主要是日变化为主,月尺度的p H和水温变化并不能真正反映p H和温度对碳通量的影响。     

1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0~20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m²,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg,SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。     

西江流域水文水化学因子对岩溶系统碳汇通量的影响分析

河流岩溶碳汇通量的研究对于掌握全球碳循环机制、寻找"遗漏碳汇"具有重要意义。水文地质特征是岩溶动力系统的重要单元,为了分析河流岩溶碳汇在通量、长时间尺度的变化,本文选取受湿润季风气候影响显著的西江梧州断面为研究对象,探讨了2011~2015年西江流域流量、水位、本地降水量、水温、pH值、电导率、Ca~(2+)和HCO_3~-浓度等水文水化学因子对岩溶碳汇通量的影响。结果表明:1岩溶碳汇通量与流量、水位的相关系数均在0.95以上,岩溶碳汇通量与流量达到了同步变化,岩溶碳汇通量与水位良好的相关关系则是通过水位对流量响应表现出来;降水通过不同方式进入河流直接改变地表径流状况,进而影响岩溶碳汇通量。2水温对岩溶碳汇通量的影响与西江流域雨季与夏季在同一时间段的气候特点有关,属于次要因子。3监测点水体常年呈弱碱性,pH值对岩溶碳汇通量的影响较弱;电导率、Ca~(2+)和HCO_3~-浓度主要受流量影响,对岩溶碳汇通量变化的影响甚微。由此推断,流量是岩溶碳汇通量的主控因素。     

塔里木盆地深层烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成特征

塔里木盆地深层烃源岩主要是指埋深大于4000 m的寒武—奥陶系海相碳酸盐岩和三叠—侏罗系陆相泥岩、碳质泥岩和煤。研究表明,塔里木盆地深层烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成具有母质继承效应,寒武—奥陶系海相腐泥型烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成一般小于-28‰,而三叠—侏罗系陆相腐殖型烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成一般大于-28‰。对于高演化的寒武—奥陶系海相深层烃源岩而言,在热力作用下,其可溶有机组分的碳同位素组成普遍发生强烈逆转,并出现饱和烃>芳烃>非烃>沥青质的完全反序分布现象,显示出深层环境下高演化烃源岩可溶有机组分的碳同位素组成特征。