土地利用变化对吴江市水田土壤有机碳储量的影响分析

 农业表层土壤碳库容易受人为强烈干扰,而又可以在较短的时间尺度上进行调节,当今我国经济发达地区土地利用变化必然会对土壤固碳产生重要影响。本研究以江苏省吴江市水稻土为例,利用新一代中分辨率成像光谱仪(MODIS)和TM/ETM影像提取了1984年稻田面积,以及这部分稻田在2000-2005年的土地利用变化状况。研究中以最大似然法对TM/ETM、MODIS影像应用归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和陆地水分指数(LSWI)掩膜的方法作了识别提取;同时,结合第二次全国土壤普查、2003年耕地地力调查点和吴江市农林局土肥指导站长期定位点的土壤有机碳数据估算了1984年和2000-2005年土壤碳库变化情况。结果表明:近20多年来尽管吴江市水稻土水耕熟化过程中有机碳总体呈增加的趋势,但由于大量稻田被非农用地所取代,导致土壤固碳能力大幅度下降,尤其从2001年开始从"碳汇"变成"碳源"。因此,在我国经济发达区应密切关注耕地转换成非农用地而导致的土壤有机碳的损失。     

松嫩平原南部土壤近二十年有机碳含量变化特征

一、土壤有机碳研究的意义 土壤碳库的稳定、增长或释放都与大气CO2浓度变化密切相关。与自然土壤相比,农田土壤在全球碳库中最为活跃。在自然因素和农业管理的作用下,农田土壤碳库在不断地变化。这种变化不仅影响区域乃至全球碳循环,而且直接影响土壤的肥力状况。     

1990-2050年间贵州省东南部森林植被碳蓄积及固碳潜力分析

本文以贵州省东南部三州为研究区,运用连续生物量转换因子法和平均生物量法,通过2010年森林清查小班数据,建立了24类优势树种的森林植被碳密度与林龄之间的关系。同时,估算了1990-2010年间贵州省东南部森林植被生物量及其碳蓄积量,分析了碳蓄积量的时空变化特征,并预测出2050年该区域森林植被的固碳潜力。结果显示：（1）2010年贵州省东南部森林植被碳蓄积量为106.22 TgC,占贵州省森林植被碳蓄积量的63.01%,占全国森林植被碳蓄积量的1.36%;平均碳密度32.44 MgC/hm²,是贵州省森林植被平均碳密度的93%,全国森林植被平均碳密度的76%,碳密度空间分布呈现由西部向东部增加趋势且东部高于平均水平。（2）1990-2000年间森林植被碳蓄积量增加了30.67 TgC;2000-2010年间森林植被碳蓄积量增加了49.55 TgC,其中,退耕还林导致森林植被碳蓄积量增加了31.09 TgC。（3）以2010年为基准年,假设40 a后贵州省东南部森林面积保持稳定,且不考虑轮伐期的未来情景下,至2050年该区域森林植被碳蓄积量将达到153.38 TgC,其增量可达47.16 TgC,表明贵州省东南部森林具有较大的碳增汇潜力。     

商河县耕层土壤有机碳密度及储量研究

采用商河县2010年耕地地力评价有机质采样点的数据,运用GIS和地统计学相结合的方法,研究了商河县土壤有机质的密度及储量,并按照土类统计分析了不同土壤类型间的有机碳密度及储量差异。研究表明,商河县土壤有机碳密度范围为1.69~5.17kg/m2,平均3.44kg/m2;有机碳储量为0.26×1010kg。按乡镇统计,有机碳密度最大值为玉皇庙镇3.65kg/m2,最小值为郑陆镇3.15kg/m2,有机碳储量最大值玉皇庙镇3.47×108 kg,最小值张坊乡0.92×108 kg;按土壤类型统计,有机碳密度最大的为湿潮土3.46kg/m2,最小为风沙土3.29kg/m2,有机碳储量最大为潮土10.38×108 kg,最小为褐土化潮土1.34×108 kg。     

贵州省湿地碳储量与碳中和潜力分析

湿地作为缓解气候变化的关键生态系统, 在碳捕获与碳封存方面发挥着不可替代的作用。湿地碳储量和影响因素的分析以及固碳潜力的预测, 对湿地生态保护与管理、国家"双碳"目标实现具有重要意义。应用ArcGIS10.8对《贵州省湿地保护发展规划》(以下简称规划)的3个时期(分别是: 1999-2009年; 2010-2018年; 2018年至今)湿地分布图采用遥感目视解译的方式进行矢量化并根据贵州省岩溶发育强度进行分区。采用生命带研究法与生物量估算法等对贵州省湿地面积和碳储量变化进行估算分析, 对重要湿地碳储量与单位面积碳储量进行估算并与全省湿地进行对比, 采用固碳潜力计算模型对贵州省重要湿地固碳潜力进行估算, 应用Origin软件对各相关影响因子进行数据分析。结果表明: ①贵州省湿地规划前期的面积为216 526.95 hm2, 规划中期面积为209 726.85 hm2、规划后期面积为255 440.53 hm2, 总体表现为先下降再升高, 总体面积增加38 913.58 hm2; ②贵州省湿地碳储量变化为: 规划前期为5.97×105 t, 规划后期为3.78×106 t, 是规划前期的6倍以上, 碳储量增加明显。其中, 贵州省重要湿地碳储量为3.24×106 t, 占全省湿地碳储量85.71%, 固碳潜力十分显著; ③贵州省重要湿地的固碳潜力为1.14×104 t C/a, 预计到2030和2060年, 湿地总固碳量分别达到7.99×106 t C和8.34×106 t C; ④温度、DIC浓度、有机碳含量与面积对贵州省重要湿地的碳储量影响较大, 重要湿地碳储量与DIC浓度、有机碳含量以及面积呈正相关, 而与温度呈负相关关系。对贵州省的湿地碳储量估算与碳中和潜力分析不仅可以了解贵州省湿地碳封存现状, 还可为区域湿地生态系统在"3060"双碳目标的贡献上提供理论参考。      

水稻土有机碳密度的空间预测分析——以浙江省长兴县为例

准确预测未采样区域SOC密度,是研究SOC演变趋势和探索土壤固碳作用对缓解全球气候变化的基础。采用泛克里格法(Universal Kriging,UK)和土壤类型法(pedological professional knowledge-based method,PKB),分别对长兴县水稻土有机碳密度进行了预测,其中,UK直接以长兴水稻土剖面资料为源数据、PKB以长兴水稻土剖面数据和长兴1∶5万数字土壤图为源数据进行预测。根据平均绝对误差(MAE)及均方根误差(RMSE)大小,评价了两种方法在县域尺度土壤有机碳密度空间预测效果。结果表明:UK的MAE(31.2)、RMSE(52.5)均大于PKB的MAE(24.7)、RMSE(43.1),说明PKB法的预测效果较好,UK法相对较差。研究表明,对土壤类型、土壤母质,以及剖面点位置等信息的综合考虑能使PKB法更好地表达土壤属性的空间特征,也更适于县域尺度土壤有机碳密度的空间预测。     

电化学转化二氧化碳制备碳纳米材料及表征

以Fe为阴极、Ni-Cr合金为阳极,在熔融碳酸盐电解质过程中,采用一步法电解CO2制备蜂窝状单质碳和碳纳米线。利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱仪(RAM)、比表面积测定仪(BET)及激光粒度仪等仪器,分别对碳纳米材料的形貌、晶型结构、比表面积和粒度进行表征。考察电解温度对单质碳形貌的影响,根据计算产碳质量与消耗电荷量的关系,确定最佳电解条件。结果表明:电解温度影响产物的整体形貌及产碳的电流效率,电解温度为850~900K时获得的碳纳米材料形貌呈蜂窝状,电解温度为900~950K时获得的碳纳米材料形貌呈线状。随着电解温度的升高,碳纳米材料的粒径逐渐增加,比表面积逐渐减小。产碳的电流效率随电解温度的升高而降低,在最优电解条件下,电流效率可达82.33%。     

水稻秸秆和椰壳生物质碳对菲的吸附动力学对比

以水稻秸秆为前驱物质,在700℃高温条件下酸处理制备含灰分和去除灰分的2种水稻秸秆生物质碳吸附剂;对这2种生物质碳的内部结构与表面形态进行粒度与扫描电镜显微观察与分析,并与椰壳生物质碳进行对比;然后,以菲为目标污染物,采用批处理试验方法,系统考察上述3种生物质碳对菲的吸附性能及其结构特征的异同.结果表明:酸处理制成的去除灰分水稻秸秆生物质碳有效提高了比表面积、孔容与碳含量;水稻秸秆生物质碳对菲的吸附能力很强,并且吸附率很快,在1 min内吸附率就可达到70％;上述3种生物质碳对菲的吸附能很好地遵循伪二级动力学方程,而且伪二级吸附速率常数随菲初始质量浓度的增大而逐渐减小,说明其主要受颗粒内部扩散控制.由此可见,酸处理水稻秸秆生物质碳是一种理想的污染土壤修复材料.     

四川石棉森林碳密度空间数据知识挖掘及分布特征分析

森林植被碳密度是衡量森林生态系统服务功能和产品供给功能高低的一个重要指标.本文以四川省石棉县为例,在森林资源二类调查数据的基础上,提出建立森林植被生物量、碳量及其密度GIS数据库,开展其碳密度分布知识发现的研究,从中发现了该县碳密度分布知识.该县有林地森林植被碳量达到364万t,冷杉、云杉、铁杉和桦木占总碳量的83％;...     

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δ13C范围为-14.49‰~-12.00‰。土壤碳库的δ13C 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δ13C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。      

桂林市周边采石场闭坑后土壤生化响应研究

文章采用时空替代法对桂林市周边5个不同闭坑时间采石场的土壤进行了研究,分析了不同闭坑年限土壤呼吸、土壤微生物量碳和土壤理化性质的变化及三者之间的关系。研究结果表明:随着闭坑年限的增加,土壤呼吸呈上升趋势,土壤微生物量碳呈先上升再下降后平稳上升趋势,土壤p H值趋于稳定,土壤容重呈下降趋势,土壤有机质、土壤全氮呈上升趋势,土壤速效钾呈先下降后上升趋势;在土壤呼吸、土壤微生物量碳和土壤理化性质的关系中,土壤呼吸与土壤理化性质均无显著相关性,土壤微生物量碳与土壤容重、有机质和全氮含量具有显著正相关。     

钼催化作用下的煤成烷烃气碳同位素演化

为了阐释钼催化作用下的煤成气碳同位素演化特征和机理,采用在原煤中添加单质钼的方式,开展催化生气模拟试验,测定模拟系列气样的单体烷烃气碳同位素组成,并对其演化规律和模式进行探讨.结果表明:无论加钼与否,模拟气甲烷碳同位素组成(δ(13C1))均以镜质组反射率1.1%为界分为演化趋势截然相反的2个阶段,乙烷碳同位素组成(δ(13C2))不存在明显的演化阶段性,但加钼煤样δ(13C2)由在较低成熟度阶段重于原煤样变为在较高成熟度阶段轻于原煤样;加钼条件下,模拟烷烃气呈现出正碳同位素系列,δ(13C1)为(-25~-45)×10-3,δ(13C2)重于-29×10-3,表明钼催化成因气属于有机热成因气范畴.对比模拟烷烃气碳同位素组成与镜质组反射率之间的关系,发现模拟烷烃气碳同位素组成演化规律与前人模式有所不同.加钼煤样的不同单体烷烃气碳同位素组成随有机质成熟度变化速率的不同而不同,指示生气作用在钼催化作用下得到增强,这一效应在裂解气生成过程中更为显著;加钼煤样δ(13C2)在较高成熟度条件下轻于原煤样δ(13C2)的原因可能在于钼催化效应促进了煤中壳质组裂解生气.     

区域碳收支能力估算的面向对象遥感分类方法

全球气候变暖问题是人类面临的最艰巨的挑战之一,通过先进的面向对象分类方法可以提高碳排放与碳汇能力的研究水平,对于控制区域气候变化具有推动作用。本文利用面向对象分类方法,以广西百色市右江区为研究区域,选取Landsat 8 OLI和Google Earth影像数据提取区域地物信息,并针对研究区地势复杂的特点,采用设置多种尺度参数的方法,选取最优尺度进行影像分割。同时,引入隶属度函数法、最邻近分类法和CART决策树分类器3种方法,基于影像光谱差异、几何形状、对象纹理等特征,逐层逐级地实施面向对象分类,随后加以针对性的精度评价分析并检验分类结果。通过总结分析前人的地物碳系数转换关系并结合高精度面向对象分类结果,构建了基于土地覆被类型的碳收支能力估算模型,并根据已有的基于CASA模型的碳收支能力估算方法加以精度校验,最终估算出右江区碳收支能力为-399.64万t。此外,本文结合右江区行政区划、人口分布、DEM等相关数据对区域碳收支能力进行了专题性剖析。结果表明,面向对象分类方法是研究小区域碳收支能力的有效途径,在区域碳循环评估中具有更好的准确性和预见性,有效促进碳收支平衡研究领域的发展。     

全自动凯氏定氮仪测定土壤全氮含量

氮是土壤多目标地球化学调查中规定定量分析的54种指标中的必测元素,多目标地球化学调查样品分析的显著特点是样品数量多。文章在采用全自动凯氏定氮仪测定土壤中全氮含量的基础上,开展了对仪器条件优化、方法准确度方面的试验研究。通过优化实验条件,能快速、准确地测定土壤中的全氮含量。此方法操作简便、数据可靠、分析效率高、试剂量少,适于大规模分析土壤氮含量。     

辽宁金伯利岩中碳硅石特征

辽宁金伯利岩中的碳硅石与金刚石密切共生,具有颜色鲜艳、硬度大、蚀象发育、富含基性元素等特征,可作为金刚石找矿的矿物学标志。它与人造碳化硅区别明显,在晶体结构上前者以α—SiCⅡ型为主,后者则以α—SiCⅠ型为主;前者富台基性元素Cr、Ni、Co、V、Ti等,后者富含Mg、Al;前者蚀象发育,后者则无蚀象。在半导体性能上,前者以空穴型为主,后者以屯予型为主。     

土壤中微量钨钼示波极谱的连续测定

对土壤中微量钨钼的测定,通常采用比色法,而这种方法分开分析两种元素,大大延误了分析时间.现以二苯乙醇酸-氯酸钠-硫酸-二苯胍为底液,用示波极谱连续测定土壤中微量钨和钼.通过进一步的试验,结果准确.方法简便快捷,大大的提高了分析速度并节省了成本,此方法适合于大批量土壤中钨钼的测定.     

放射性碳同位素技术在碳质气溶胶源解析中的应用研究进展

碳质气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,能够影响太阳辐射在大气层中的正常传播,与气候变化、空气污染和人类健康等关乎人类可持续发展的重要问题密切相关。大气环境中的碳质气溶胶主要包含有机碳和元素碳,其中有机碳可分为水溶性有机碳和非水溶性有机碳。碳质气溶胶的来源及其形成转化过程是目前大气环境科学领域最为重要的研究方向之一。放射性碳同位素比值(Δ¹⁴C)在碳质气溶胶源解析上具有优势,是目前唯一可以量化化石源和生物源在不同类别碳质组分中贡献大小的手段。在系统总结国内外放射性碳同位素技术在碳质气溶胶源解析上的最新研究进展的基础上,详细阐述了放射性碳同位素比值在碳质气溶胶源解析上的应用原理,深入探究了放射性碳同位素比值在碳质组分中的研究进展,重点分析了单体分子放射性碳同位素分析在碳质气溶胶中的发展和应用。最后,对放射性碳同位素比值与稳定碳同位素比值(δ¹³C)联用,以及单体分子标志物的放射性碳同位素比值研究进行了展望,为碳质气溶胶的来源解析和气溶胶化学过程研究提供参考依据。     

基于精细单元碳收支核算及变化分类方法

精确地核算碳收支是实现“双碳”目标的前提，通过开展统计单元的碳收支核算可为国土空间优化提供可靠的数据支撑。本文在地理国情监测数据的支持下，结合社会经济数据、人口数据和能源数据等提出了一种格网为统计单元的精确碳收支核算及变化分类方法。该方法先核算了土地利用与覆被各类型的固碳量和碳排放量并将其空间化，再据此核算选定分辨率的统计单元内碳收支量，后根据碳收支量及其在研究期的变化将统计单元划分为9类：汇提高区、汇稳定区、汇恶化区、平衡向好区、稳定区、平衡向差区、源好转区、源稳定区和源加剧区。以江苏省2015年和2019年的数据为例进行碳收支核算和公里格网统计分析，结果表明：2019年江苏省的碳收支量为344.21×106t，与2015年相比增加了4.24×106t，旱地和工矿用地分别为固碳量和碳排放量的主要来源；苏北和苏中碳收支为碳汇的区域远多于苏南，碳收支为碳源的区域在经济比较发达的中心城区呈现聚集分布；覆盖江苏省的格网被划分为5类，针对每一类典型区域提出了低碳发展的有关建议。和传统方法相比，本文方法在碳收支核算和碳收支变化分类方面的可行性与优越性，可为实现碳公平和协同减排提供技术支持。     

非水吸收滴定法测定石墨中固定碳

本文叙述了用乙醇、乙醇胺—乙醇钾非水吸收滴定体系,测定石墨中固定碳的方法。样品预先经酸处理除去无机碳,在400℃灼烧除去有机碳后,于1300℃高温通入空气热解,产生的二氧化碳被乙醇、乙醇胺吸收的同时,用乙醇钾滴定。此法适用于分析含碳量0.x—99％的石墨样品。     

硇洲岛岩礁带大型海藻固碳潜能

【目的】研究大型海藻固碳及氮磷吸收潜能。【方法】分析硇洲岛岩礁带19种生物量大于50 g·m~(-2)自然生长的大型海藻固碳量、生产力和TOC,对比分析岩礁带和距岩礁带4 km处海域海水中无机氮和无机磷含量。【结果】褐藻门有3种,生物量、固碳量和生产力最大,分别为20 498 g·m~(-2),550 762 g·a~(-1),2 466 g·m~(-2)·a~(-1);其次是红藻门有11种,生物量、固碳量和生产力分别为17 547 g·m~(-2),138 194 g·a~(-1),1 872 g·m~(-2)·a~(-1);绿藻门有5种,生物量、固碳量和生产力分别为3 064 g·m~(-2),4 827 g·a~(-1),158 g·m~(-2)·a~(-1)。受人类活动影响最小的博贺兰岛礁区域海藻生物量、固碳量和生产力均为最大。19种海藻中12种海藻TOC超过30%,分别为衫叶蕨藻Caulerpa taxifolia (M.Vahl) C. Agardh、囊状法囊藻Valonia utricularis(Roth)C. Ag.[Conterva utricularis]、网球藻Dictyosphaeria cavernosa(Forssk.) Boerg、珊瑚藻Corallina sp.、拟鸡毛菜Pterocladiella capillacea (Gmelin)Santelices et Hommersand、紫杉状海门冬Asparagopsis taxiformis (Delile)、茎刺藻Caulacanthus ustulatus (Mertens) Kütz、新角石藻Neogoniolithon sp.、叉节藻Amphiroa sp.、半叶马尾藻Sargassum hemiphyllum (Turn.) var. chinensis C. Ag.、囊藻Colpomenia sinuosa(Mert.exRoth)、羊栖菜Hizikiafusiforme(Harv.)Setch。岩礁带海水中的无机氮和无机磷含量分别在0.17～0.20mg·L~(-1)和0. 007～0. 018 mg·L~(-1)之间,距岩礁带断面4 km左右海域的4个相应站位IN和IP含量分别在0.18～0.22mg·L~(-1)和0.016～0.022mg·L~(-1)间,均略高于岩礁区相应站位。大型海藻的生物量与岩礁带无机氮和无机磷间Pearson相关系数分别为-0.248和-0.155。【结论】19种大型海藻在硇洲岛岩礁带海区生态环境下具有良好的生长适应性,固碳能力强,对氮磷具有吸收作用。