沙漠及绿洲不同覆被下大气CO2浓度的梯度变化

运用美国生产的开环气体交换系统LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了沙漠及绿洲不同覆被下大气CO₂浓度的梯度变化。结果表明,2001年巴丹吉林沙漠南缘大气CO₂浓度为366μmol·mol^-1,秋季大气CO₂浓度梯度在1~ 10m高度范围内为0,CO₂浓度与气温呈线形正相关,相关系数为0.87;与空气相对湿度呈线形负相关,相关系数为 -0.86。秋季绿洲区CO₂浓度高于沙漠区,人类活动向大气排放CO₂,是绿洲区CO₂浓度高于沙漠区的主要原因。绿洲不同覆被类型其CO₂浓度梯度明显不同,影响CO₂浓度梯度的主要因素为:人类活动、覆被变化、气象因子。覆被变化研究得出,杨树林初秋光合作用最强时在10m高度范围内CO₂浓度可降低22μmol·mol^-1;另外得出,降雨能够明显降低空气CO₂浓度。     

天目山柳杉树轮δ13C序列所反映的植物水分利用率对大气CO2浓度变化的生理响应

工业化以来,由于大量化石燃料CO₂排入大气,引起大气CO₂浓度的持续升高。研究表明,植物的光合作用、水分利用率及作物生物量等均对周围大气CO₂浓度的增加产生明显的正响应,而植物叶片的气孔导度及蒸腾速率对CO₂浓度增加产生负响应。对采自浙江西天目山地区的三株柳杉树盘交叉定年后,测定了三株树轮的δ¹³C年序列,并利用3株柳杉树轮δ¹³C序列探讨了天目山地区树木生长对大气CO₂浓度增加的生理响应——水分利用率的变化状况。结果是,三株树轮δ¹³C序列反映的水分利用率均是增加的,且增长趋势基本一致。研究结果反映了工业革命前后,树木生长对大气CO₂浓度增加所产生的明显正响应。     

天山南坡科其喀尔冰川作用区CO2通量观测研究

冰川融水径流的发育和形成过程中,存在大量水化学侵蚀,尤其是K/Na长石及碳酸盐的水解作用,可能消耗水体中H⁺,促使大气CO₂溶于水形成重碳酸盐,影响区域碳循环。2015年7月21日-2017年7月18日选取相对平坦开阔的西天山科其喀尔冰川表碛物覆盖区,利用涡度相关法进行CO₂通量监测。结果表明：大气CO₂通量介于-17.99~3.59 g·m^-2·d^-1之间,平均值为-2.58 g·m^-2·d^-1,说明研究区是一个显著的碳汇。净冰川区系统CO₂交换量主要受大气CO₂通量支配,但日内变化显著,白天因冰雪消融导致大气CO₂沉降于融水中促进区域水化学侵蚀,而夜间因太阳辐射减少,冰雪消融减弱甚至停止,抑制了区域CO₂沉降,甚至再生冰的形成引起溶解于液态水中的CO₂释放。净冰川区系统CO₂交换量与气温呈显著的负相关关系,即气温升高,大气CO₂沉降量增加;当降水量小于8.8 mm时,交换量随降水量变化不显著,而降水量大于8.8 mm时,CO₂沉降量随降水量增加而减少。净冰川区系统CO₂交换量随日径流量的变率遵循：积雪消融期 > 积雪积累期 > 冰川消融前期 > 冰川消融后期 > 冰川消融峰期,意味着积雪消融存在时,系统CO₂交换量随日径流量变率较大,可能是因积雪本身的阻尼作用或积雪期水文通道不发育,积雪融水较冰川冰融水汇集相对较慢,为可溶性物质化学反应提供充分时间,增强了CO₂沉降。     

西北冰洋二氧化碳分压变异与海冰变化的关系

北极海冰消退造成了开阔水域面积的增加,进而促进表层海水吸收更多的二氧化碳(CO₂),导致表层CO₂分压(pCO₂)呈上升趋势。然而,目前还缺少对于海冰消退过程中pCO₂的显著变化及其与海冰联系的相关研究。本研究基于2008年中国第三次北极科学考察数据,发现西北冰洋夏季海表pCO₂的分布呈现出陆架区低海盆区高的特征,整个海区总体上为大气CO₂的汇,其中陆架区碳汇通量为13.8 mmol·m^–2·d^–1,而广阔的加拿大海盆区仅为3.7 mmol·m^–2·d^–1。本研究重点分析了海盆区高pCO₂和低碳汇的驱动机制,根据质量平衡模型模拟了加拿大海盆区在整个海冰融化过程以及随开阔海域时间延长的情景下,海表pCO₂的响应变化趋势。结果表明:(1)在融冰过程中,海-气CO₂交换驱动pCO₂呈缓慢增...     

全球主要河流流域碳酸盐岩风化碳汇评估

碳酸盐岩风化吸收的大气CO₂主要以HCO₃ ^-形式连续地经由河流从大陆输送到海洋,成为陆地生态系统的重要碳汇。目前主要河流流域的碳酸盐岩风化碳汇估算存在不确定性,分布格局尚不清晰。基于GEMS-GLORI全球河流数据库提供的全球10万km ²以上主要河流流域多年平均监测数据,利用水化学径流法估算出全球主要河流流域碳酸盐岩对CO₂的吸收速率为0.43±0.15 Pg CO₂ yr ^-1,平均CO₂吸收通量为7.93±2.8 t km ^-2 yr ^-1。CO₂吸收通量在不同气候带下差异显著,热带和暖温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域年吸收速率的62.95%。冷温带CO₂年吸收速率占全球主要河流流域的33.05%,仅次于热带地区。本文划分出全球CO₂吸收通量的9个关键带,关键带的交汇处CO₂吸收通量较高。喀斯特出露流域碳酸盐岩对CO₂吸收通量的均值为8.50 t km ^-2 yr ^-1,约为非喀斯特流域的3倍。全球喀斯特出露流域碳酸盐岩风化碳汇在全球碳循环、水循环及碳收支平衡估算研究方面占据重要地位。     

干旱沙区生物土壤结皮覆盖土壤CO2通量对脉冲式降雨的响应

水分是干旱区生态过程中主要限制因子,降水可通过改变土壤的干湿状况直接影响土壤的生态过程,继而引起土壤碳库的变化。生物土壤结皮作为干旱区主要的地表覆盖物,其自身不但可以进行呼吸作用,还能充分利用有限的水分通过光合作用固碳,改变土壤圈与大气圈之间的碳交换通量。通过模拟0、2、5、8、15 mm降雨,利用红外气体分析仪,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区主要的生物土壤结皮覆盖土壤净CO₂通量进行了原位测定,探讨生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放和光合固定CO₂(吸收)共同作用下的土壤净CO₂通量对模降雨的响应特征。结果表明:(1)降雨会迅速激发生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放,降雨激发CO₂释放速率和有效时间取决于降雨量,降雨量越高,激发程度越低,激增的生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放(源)效应有效时间随降雨量的增加而延长;降雨激发的土壤碳释放总量随着降雨量的增加显著增加,且藓类结皮覆盖土壤碳释放总量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(2)降雨引起生物土壤结皮覆盖土壤CO₂吸收速率在初期呈单峰变化,后逐渐回归到降雨前的水平,随降雨量的增加,CO₂吸收的效应的时间越长,峰值越高;降雨量越高,生物土壤结皮光合碳固定量越多,当降雨量增加到15 mm时,藻类结皮光合碳固定量显著低于8 mm时的碳固定量;降雨量<5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著低于藻类结皮(P<0.05),≥5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(3)干旱荒漠地区生物土壤结皮覆盖土壤,在无降雨的干旱期表现为较低水平的净碳排放效应,不同程度降雨的初期阶段都有短暂的增加土壤碳的汇效应,且碳汇效应的时间随降雨量的增加而延长;适度的降雨会降低长期干旱藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放量,而过高或过低的降雨都会不同程度地增加藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放,降低土壤碳的储量。不论降雨量大小,降雨都会增加藓类结皮覆盖土壤更多碳向大气排放,但随着降雨量的增加,源效应逐渐减弱。降雨量≤8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放总量显著高于藻类结皮(P<0.05),当降雨量>8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放量显著低于藻类结皮覆盖土壤(P<0.05)。因此,干旱区在估算生物土壤结皮覆盖土壤与大气碳交换对降雨的响应规律时,应该充分考虑降雨量大小对生物土壤结皮碳固定量和土壤碳释放组分的效应,明确降雨事件大小对不同类型生物土壤结皮覆盖土壤与大气之间碳交换的作用。     

造林对陆地碳汇影响的研究进展

全球气候变化和土地利用变化影响着陆地碳源/汇的变化。造林作为一种土地利用变化,可以增加陆地碳汇,减缓大气中CO₂的积累。文中首先对陆地碳汇及其形成原因进行综述,肯定了造林在陆地碳汇中的重要作用,然后阐述了造林对陆地碳汇的影响途径、造林后植被碳和土壤碳的变化及相互联系,并对全球造林活动对陆地碳汇贡献潜力作简要介绍,最后指出当前研究中的不足及今后的努力重点。造林是重要的临时陆地碳库,加强对造林碳汇的客观研究,对我国具有重要的政治意义和科学实践意义。     

盐土和碱土土壤无机CO2通量的分离

干旱区盐碱土无机CO₂通量是一个崭新、独特的科学现象,打破了土壤CO₂通量完全来自于有机源的假设;然而,盐碱土无机CO₂通量在土壤CO₂通量和全球碳循环中的重要性还缺乏分离和量化的依据,因而存在很大的不确定性。通过采用高压灭菌的方法,将盐土和碱土的土壤无机CO₂通量从土壤CO₂通量中分离。结果表明：高压灭菌方法并不改变土壤的理化性质,并通过土壤有机CO₂通量与温度的关系验证了分离方法的有效性,从而为盐碱土无机CO₂通量的分离、量化和评估提供了一个可靠有效的方法。盐碱土的土壤无机CO₂通量是土壤CO₂通量的重要组分,土壤无机CO₂通量的分离对精确解析干旱区盐碱土生态系统的碳循环是必要的;对盐碱土土壤无机CO₂通量的研究,将促进对干旱区盐碱土土壤CO₂通量和全球碳循环的理解。     

中国交通CO2排放时空格局演变及其影响因素——基于2000~2012年30个省（市）面板数据的分析

通过构建交通CO₂排放模型对2000~2012年中国30个省（市）的交通CO₂排放时空演变特征进行了分析。并采取“由大到小”逐步回归的建模方式,在传统的固定效应模型（面板数据模型）基础上引入时间固定效应,构建了双向固定效应模型对中国交通CO₂排放的社会经济、城市形态、交通发展等方面的影响因素进行研究。结果表明：2000~2012年期间,中国交通CO₂排放总量和人均交通CO₂排放量分别以9.29%和8.69%的年均增速增长,前者的区域差异呈先增后减趋势,后者的区域差异则首先呈周期性波动,而后一直保持减少趋势。人均GDP和城镇居民家庭人均可支配收入对人均交通CO₂排放具有显著的正向效应,表明社会经济发展和居民收入水平提高是交通CO₂排放增长的主要驱动因素。城市人口密度对交通CO₂排放亦具有显著的正向效应,这意味着未来中国应加强对城市人口密度的规划控制,以避免因人口过度集聚而额外增加产生交通CO₂排放。公共交通发展水平对交通CO₂排放增长具有显著的负向效应,但小汽车拥有率对交通CO₂排放的影响并不显著。     

湿地生态系统碳储存和温室气体排放研究

湿地生态系统是地球上重要的有机碳储库, 湿地植被和土壤碳储量丰富、碳密度高。湿地还是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的源和汇。近百年来,由于土地利用,特别是农业开发和泥炭开采,导致大面积湿地被排干,并排放大量温室气体。多项研究表明湿地保护和恢复能促进碳积累和减少温室气体排放,通过对国内外有关文献的分析,针对近年来科学界普遍关注的湿地生态系统碳储量、碳平衡和土地利用对温室气体排放的影响、湿地与全球气候变化关系等方面的问题进行了初步探讨。     

Soil degradation: a global problem endangering sustainable development

1 Introduction Soil is not only the major natural resource on which human being depends for the production of food, feed, fiber, renewable energy and raw materials, but also plays a key role in maintaining the complex terrestrial ecosystems and climate systems of this planet. Recent rapid increase in the human population is placing a great strain on the worlds soil resources. Only about 11% of the global land surface covered by the soils are being used to raise crops and livestock, in other …     

Soil degradation: a global problem endangering sustainable development

Soil degradation, defined as lowering and losing of soil functions, is becoming more and more serious worldwide in recent decades, and poses a threat to agricultural production and terrestrial ecosystem. It is estimated that nearly 2 billion ha of soil resources in the world have been degraded, namely approximately 22% of the total cropland, pasture, forest, and woodland. Globally, soil erosion, chemical deterioration and physical degradation are the important parts amongst various types of soil degradation. As a natural process, soil degradation can be enhanced or dampened by a variety of human activities such as inappropriate agricultural management, overgrazing, deforestation, etc. Degraded soil means less food. As a result of soil degradation, it is estimated that about 11.9-13.4% of the global agricultural supply has been lost in the past five decades. Besides, soil degradation is also associated with off-site problems of sedimentation, climate change, watershed functions, and changes in natural habitats leading to loss of genetic stock and biodiversity. Therefore, it is essential to combat soil degradation at different levels and scales worldwide, not only for food security and ecological health, but also for the guarantee of global sustainable development.     

Responses of soil nutrient to driving mechanism in Taihu Lake basin in last 20 years

1 IntroductionPopulation growth and economic development aggrandizes day by day pressure on land resources, which results in serious land degradation and environmental pollution[1]. The status and management of land resources has become one of the highlights of global soil study[2]. Human-induced soil changes and their effects on human lives and eco-environments have received extensive attention[3-7]. Improving soil quality is one of the most important factors for sustaining the global biosphe…     

1980s-2010s中国陆地生态系统土壤碳储量的变化

土壤作为陆地生态系统有机碳库的主体,在全球碳循环中起着重要作用。然而,当前区域土壤有机碳储量的变化情况及其碳源/汇功能仍然不清楚。利用中国1980s （1979-1985年）第二次土壤普查数据,同时收集整理2010s（2004-2014年）已发表的有关中国土壤有机碳储量（0~20 cm和0~100 cm）的文献数据,综合评估了1980s-2010s中国土壤有机碳储量的变化情况,并分析森林、草地、农田和湿地等生态系统土壤碳源/汇功能;同时结合现有的中国植被碳储量变化研究,进一步探讨了1980s-2010s中国陆地生态系统的碳源/汇效应。研究发现：① 1980s-2010s中国土壤（0~100 cm）有机碳储量净增长3.04±1.65 Pg C,增长速率为0.101±0.055 Pg C yr^-1,其中表层土壤（0~20 cm）的碳汇效应明显;② 森林土壤是固碳主体,净增长2.52±0.77 Pg C,而草地和农田土壤增长有限,分别为0.40±0.78和0.07±0.31 Pg C;③ 湿地有机碳储量净减少0.76±0.29 Pg C;④ 中国陆地生态系统的碳汇效应较强,总碳汇量相当于同期（1980-2009年）化石燃料和水泥生产排放CO₂总量的14.85%~27.79%。随着中国森林和草地生态系统植被和土壤的进一步保护、恢复和重建,中国陆地生态系统具有较大的碳汇潜力,在未来全球碳平衡中将发挥更大的作用。     

侯光炯院士在紫色土及土壤学研究上的建树

侯光炯院士从事土壤学研究70余年,为我国土壤科学事业的发展作出了巨大贡献.他在紫色土研究上有独到的见解,取得了很多令人注目的成果.尤其是他独树一帜地、创造性地提出了土壤生物-热力学理论,在发展我国独自的土壤学理论研究上有卓越的建树.     

风蚀作用下的土壤碳库变化及在中国的初步估算

土壤有机碳库储量巨大且在表层富集 ,而风力侵蚀具有巨大的卷挟起沙、搬移输运和空间再分配能力 ,对土壤有机碳库的演变具有重要影响。在风力侵蚀作用下 ,风蚀发生地、风蚀土壤输运途中以及风蚀土壤沉降地的土壤有机碳库有着不同的变化过程。基于质量平衡原理 ,可以建立土壤有机碳流失及各路径碳输移量估算的模型。依据第二次全国遥感侵蚀调查以及第二次全国土壤普查数据 ,在GIS支持下 ,分析了中国土壤有机碳库以及风力侵蚀的空间格局 ,并计算得到风力侵蚀作用下中国土壤有机碳库储量变化以及各路径碳输移量。研究表明 ,我国因风力侵蚀造成的土壤有机碳流失量约为 5 9 76× 10 6 tC/yr,风蚀所致CO2 排放约为 2 9 88× 10 6 tC/yr;风蚀所致的土壤有机碳流失主要发生在中国西北部的干旱半干旱的农区和牧区     

土壤资源保护是地理学的一项重要任务—黄秉维学术思想研究

在黄秉维先生和老一辈地理学家的带领和指导下,我国地理学一直都把农业作为地理学的重点和核心内容,尤其是对以土壤资源合理利用和保护为重点的国土开发整治研究极为关注。因此,土壤环境保护一直都是地理学的一项重要任务。鉴于土壤环境保护在我国地理学中的重要地位,本文着重探讨了黄秉维在土壤侵蚀、土地质量退化和土壤环境保护等方面的学术思想。     

河南渑池县仰韶村遗址不同土层微形态特征研究

仰韶文化时期气候环境与古人类活动是如何变化？大部分变化信息尽管从宏观视野中消失,但却保存在土壤微形态中。故文章采用土壤微形态学方法,对仰韶村遗址一处含有文化层区域进行多点采样,通过比较古土壤、文化层和表土层土壤微形态特点差异,研究了气候变化及古人类活动对土壤微形态的影响,为探究仰韶文化时期的古人类活动遗迹和古农业发展状况提供依据。结果显示：1）古土壤层中具有明确边界的铁质垒结形成物,粗粒质多分解细小颗粒,呈现堆积状,细粒质多为微晶b-垒结,细粒质与粗粒质相对分布主要呈现包膜状和桥接状,孔隙壁附着锰质胶膜。2）文化层中粗粒质多分解细小颗粒,呈现堆积状,细粒质呈现出多种b-垒结,细粒质与粗粒质空间关系也呈现多样化。孔隙壁附着腐殖质,孔道内填充炭屑。3）表土层中土壤形成物主要为继承性钙质形成物和钙质新生体,还可识别淀积黏粒体,土壤垒结回归单一,孔隙呈现出堆集性不规则非稳定态。研究发现：1）古土壤层主要受暖湿气候影响,脱硅富铁铝化作用明显,次生矿物以赤铁矿为主。古人类开始居住活动,促进了土壤发育,淀积黏化作用明显,黏粒胶膜发育充分。2）文化层主要受到古人类活动影响,古人类活动强度增强,土壤形成...     

农业景观对土壤侵蚀的适应机制研究初探

随着气候变化对农业系统的影响不断加剧,为保障粮食安全,必须掌握变化中的自然与人文因素,判别农 业景观中可调整的关键机制,依据未来的可能情景,尽早订定农业景观优化方案。本研究以土壤侵蚀问题为切入 点,整合相关的环境因子,构建农业景观对土壤侵蚀适应性的研究框架。基本思路为首先通过目前气候变化对土壤 侵蚀的影响研究,为不同时空尺度上土壤侵蚀发生、发展趋势提供理论依据;其次,从增强未来农业景观对土壤侵 蚀适应能力的角度,详细讨论景观类型、空间配置和管理措施等与土壤侵蚀的关系,以提高农业景观优化配置的针 对性;最后,为科学评价农业景观对土壤侵蚀适应的程度,基于Agent 模型原理设计土壤侵蚀模拟模型,通过不同 土壤侵蚀情景下景观类型、结构、空间配置和管理措施等的适应性分析,为有效提升区域农业景观的土壤抗侵蚀能 力提供科学依据。     

东北黑土水土流失特点

东北黑土区是中国的主要粮食生产基地。黑土水土流失和肥力退化一直是东北农业持续发展必须面对的问题。文章以黑土为对象,分析了水土流失的方式和特点。黑土流失面积虽大,但侵蚀的土壤物质大部分没有进入河道,而是在黑土景观的低洼部位堆积下来,形成侵蚀和堆积共存的土壤物质再分布景观特征。合理的农业管理措施,如等高耕作和保护性耕作可以在很大程度上控制黑土侵蚀,保持和恢复黑土肥力。