全球变化背景下北方泥炭地释放溶解有机碳的驱动机制

泥炭地（peatland）是一类储碳效率很高的特殊陆地生态系统,其碳储量约占全球土壤碳库的近1／3,对全球碳循环有着举足轻重的作用。有证据表明在过去20余年,北半球大范围的天然水体中溶解有机碳的浓度呈显著增升趋势。普遍认为与全球变化背景下北方泥炭地大规模释放溶解有机碳有关,但其驱动机制尚不十分清楚。已经提出的具有代表性...     

神农架大九湖泥炭地溶解有机碳季节性变化及其影响因素

亚热带泥炭地在水源涵养、碳储存和生物多样性等方面有着重要的保护价值.溶解有机碳(DOC)是泥炭地中容易受到外界扰动的一部分碳,在气候变化和人类活动的双重影响下,DOC可能通过降解或横向迁移从泥炭地中流失,潜在地威胁了泥炭地的碳储存功能.然而,目前对于亚热带泥炭地DOC如何响应季节性尺度的环境变化还缺乏深入的认识.以位于...     

泥炭沉积与气候变化的泥炭记录

气候变化是影响全球泥炭沼泽分布和演化的最重要的因子之一,而泥炭地由于自身的特点成为过去气候变化的良好地质档案。在介绍泥炭沉积过程及不同类型的泥炭沼泽的发育特点基础上,从过去气候变化的常用泥炭记录和泥炭地碳记录等方面总结了国际上针对泥炭地反演气候变化研究的若干重要进展,重点剖析了泥炭腐殖化度、植物残体、有壳变形虫、生物标志化合物、同位素和孢粉等泥炭地过去气候变化重建的代用指标的适用范围和优缺点,同时也分析了泥炭地碳累积和碳循环等热点研究问题。最后从泥炭地作为过去气候变化的记录档案、泥炭地对现在气候变化的响应与反馈及在泥炭地进行现场气候变化监测与实验等方面对泥炭地与气候变化研究进行了展望。     

湖北神农架大九湖泥炭地泥炭藓共生细菌群落分析

对采自湖北神农架大九湖泥炭地泥炭藓(Sphagnum palustre)样品进行了不同预处理,之后提取微生物基因组DNA,构建克隆文库进而对泥炭藓共生菌的群落结构进行分析。菌落培养实验和荧光定量PCR结果显示,双氧水能杀死泥炭藓表面附生的微生物及破坏部分DNA,为研究泥炭藓内共生细菌提供一定的途径。群落组成分析结果表明双氧水处理后,所获得的细菌克隆文库的群落特征发生了改变,主要表现在细菌种类的减少及各菌门所占比率的变化上: NTX-0中酸杆菌门(Acidobacteria)和变形杆菌门(Proteaobacteria)百分比含量分别位居第一和第二,而经过双氧水进行表面除菌后NTX-0-degerming中变形菌门(Proteobacteria)占了绝对优势; 而在NTX-2-degerming中,蓝细菌门(Cyanobacteria)占绝对主导地位,细菌的群落多样性明显降低,细菌种类减少。系统发育分析表明与泥炭藓内共生的细菌一方面能适应大九湖泥炭湿地酸性、贫营养的环境,另一方面能为泥炭藓提供碳源、氮源,从而参与泥炭湿地的元素循环。尤其值得注意的是在内共生菌中发现了Ⅱ型甲烷氧化菌,证实了甲烷氧化菌与泥炭藓的内共生关系,暗示着这类细菌通过自身的代谢进而影响全球碳循环的潜在意义。此外,首次报道了利用细菌的通用引物扩增出了大量泥炭藓叶绿体的序列,这可能为叶绿体内共生学说提供佐证。     

红原Ⅰ、Ⅱ泥炭地植被生态特征与泥炭堆积

泥炭的形成与堆积,除了受控于地壳运动、古气候、古地貌等因素外,更直接的因素是植被生态特征及其变化。本文着重论述了红原Ⅰ、Ⅱ泥炭地植被生态特征,并阐明泥炭的形成与堆积     

泥炭地对全球变化的贡献及对全球变化信息的自然记录

泥炭地对全球变化的贡献及对全球变化信息的自然记录陶发祥，洪业汤（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）李汉鼎（东北师范大学地理系，长春１３００２４）关键词泥炭，全球变化，环境地球化学泥炭地在全球变化研究中占有相当重要的地位：泥炭纤维素的同位素组...     

三江平原古冰丘泥炭地

东北三江平原的抚远、同江地区发现430多个大小和形状非常规则的泥炭地,经孢粉、残体、~(14)C年代测定和粘土矿物分析,证明它是晚更新世晚期永冻区的冰丘演化而成。     

流域尺度岩溶碳循环过程——“岩溶作用与碳中和”专栏特邀主编寄语

2020年9月22日, 习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上承诺, 中国力争于2030年前达到CO2排放峰值, 努力争取2060年前实现碳中和。中国的碳达峰与碳中和战略, 不仅是全球气候治理、保护地球家园、构建人类命运共同体的重大需求, 也是中国高质量发展、生态文明建设和生态环境综合治理的内在需求。碳中和战略涉及深度社会经济发展转型, 以期实现低碳甚至零碳排放和基于技术变革的增汇目标, 是面向可持续发展的重大机遇。碳酸盐岩是岩溶发育的物质基础, 不但记录着地球历史时期的环境变化, 而且还是地球最大的碳库, 对地球大气和生命演变起到重要的作用。据统计, 现代全球岩溶分布面积2200万km2, 占陆地面积的15%, 其中中国岩溶面积达344万km2, 约占全球岩溶总面积的15.6%。在水-二氧化碳-碳酸盐岩-生物的相互作用下, 岩溶碳循环活跃, 在全球形成0.824 Pg C/a的岩溶碳汇, 约占全球“遗漏汇”的29.4%。鉴于岩溶作用对全球碳循环具有重要的作用和影响, 2021年中国出台的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》均明确提出要巩固提升岩溶碳汇能力。然而, 岩溶碳汇的流域尺度效应及其稳定性机理还不十分清晰, 以至于岩溶碳汇研究存在不确定性问题。为揭示流域尺度岩溶碳汇效应以及岩溶碳汇的稳定性问题, 明确岩溶作用与碳中和的耦合关系, 助力碳达峰、碳中和目标的实现, 《地球学报》组织了“岩溶作用与碳中和”专栏。     

中侏罗世泥炭地净初级生产力及其对全球碳循环的响应——以吐哈盆地沙尔湖煤田为例

泥炭地具有明显的碳汇能力, 对减缓全球气候变化有着至关重要的作用, 煤作为泥炭地的最终产物, 保存有丰富的泥炭地发育时期的古环境信息, 成煤泥炭地碳聚集速率和净初级生产力(NPP)可以作为恢复古气候的替代指标。吐哈盆地南缘沙尔湖煤田ZK9E02钻孔中侏罗统西山窑组发育视厚度为121.97 m的煤层(C8), 本研究使用频谱分析对其进行米兰科维奇轨道周期的识别及成煤泥炭地发育时限的估算, 然后利用该时限, 结合煤的碳含量以及煤化作用阶段的碳损, 计算出成煤泥炭地的NPP, 进而探究成煤泥炭地的碳汇能力与碳循环关系。研究发现, 所研究煤层的自然伽马测井曲线中蕴含着约405 ka长偏心率、约95 ka短偏心率、约37.6 ka斜率、约18.2 ka岁差的米兰科维奇旋回天文周期, 计算出该成煤泥炭地发育的煤层沉积约2218.54~2347.03 ka。该煤层碳含量74.54%, 考虑到煤化过程中的碳损失约为26.75%, 恢复出成煤期泥炭地碳聚集速率为66.11~69.86 g C/m2·a, NPP为265.2~280.2 g C/m2·a。控制泥炭地NPP的主要因素有CO2含量、古纬度、古大气温度等, 研究区较低的泥炭地NPP水平与当时CO2含量过低或古纬度较低有一定关系。泥炭地NPP在一定程度上反映着大气中CO2的变化, 进一步用来揭示全球碳循环对气候变化的动态响应过程, 这对"深时"高分辨率的古环境研究有重要意义。因此, 预测泥炭地NPP的水平, 研究生态系统中碳元素的最终去向, 亦有利于更好地认识到全球碳循环过程中泥炭地的"碳汇"角色, 助力实现"碳达峰、碳中和"目标。     

论红原Ⅰ、Ⅱ泥炭地的地质特征

从研究泥炭地地貌地质环境、泥炭层系构造、泥炭物质成分及其理化性质的独特内容,论述了红原Ⅰ、Ⅱ泥炭地的地质特征。     

近10年来我国泥炭地学的研究进展

我国泥炭地学经过30余年的初创时期,到1990年基本完成了创建阶段。20世纪90年代以来,泥炭地学处于发展时期,在泥炭沼泽生态系统、泥炭特性与物质组成、泥炭形成环境与聚煤作用对比、泥炭地温室气体与全球变化、泥炭沼泽水文与微地貌、泥炭形成机制与成炭期、泥炭地层以及以泥炭为信息载体的环境变迁等方面的研究日益接近世界先进水平,某些研究甚至处于世界领先地位;与国际交往更加频繁;在泥炭应用和研究方法等方面也取得了显著成就。但泥炭地恢复等方面研究较加拿大等先进国家还有一定距离。总结了我国泥炭地学近10年的研究历史和现状,并对未来研究做了展望。     

红原泥炭苔草的碳同位素组成与全新世季风变化

从红原泥炭中挑选出的单一植物残体——苔草纤维素的δ^13C时间序列是印度洋夏季风强度变化的敏感代用指标，它不仅请楚地指示了过去12000年印度洋夏季风数千年尺度上的变化历史，而义记录下了9次明显的季风突然减弱事件，它们可以与同时期北大西洋发生的冰川漂移碎屑沉积物事件一一对比。红原泥炭混合纤维素δ^13C时间序列也同样请楚地记录了过去12000年印度洋夏季风数千年尺度上的变化历史，对全球大范围的主要气候突然变化事件也有很好的响应。因此，泥炭混合纤维素δ^13C时间序列乃是一种很有实用价值的古气候代用记录。     

大兴安岭秋季冻结期土壤水热变化对多年冻土泥炭地可溶性有机碳的影响北大核心CSCD

土壤温度和含水量是影响可溶性有机碳(DOC)变化的重要因素。然而,多年冻土泥炭地土壤DOC变化对秋季冻结期土壤水热变化的响应尚不明确。本研究选取大兴安岭3种多年冻土泥炭地[小叶章泥炭地(CP)、兴安落叶松-泥炭藓泥炭地(LP)、白毛羊胡子苔草泥炭地(EP)]作为研究对象,开展野外原位试验探究秋季冻结期土壤水热变化对多年冻土泥炭地土壤DOC变化的影响。结果表明:秋季冻结期土壤DOC含量表现为EP>CP>LP,平均含量分别为83.99、45.75和43.13mg·L^(-1)。在秋季冻结前期3种类型多年冻土泥炭地土壤DOC含量均呈波动下降趋势,中、后期CP,LP土壤DOC变化较平缓。在秋季冻结前期,CP整体土壤DOC含量随浅层土壤温度的降低而减少;在后期CP浅层和整体土壤DOC含量随浅层土壤含水量的增加而增加。在秋季冻结中期,LP浅层土壤温度升高和含水量的减少,降低了土壤DOC含量;LP整体土壤DOC的变化随着浅层温度的升高逐渐降低。在秋季冻结后期,EP深层和整体土壤DOC含量随深层含水量增加而增加。在整个秋季冻结期,LP浅层土壤DOC主要受地表温度驱动,深层土壤DOC则主要受深层含水量的影响;整体土壤DOC则受地表温度影响较大。研究表明秋季冻结期多年冻土泥炭地土壤水热变化驱动土壤DOC含量的变化。研究结果为多年冻土区碳循环和“双碳”背景下的碳排放研究提供基础科学数据。     

“双碳”背景下我国地下煤火防治技术研究进展

煤炭作为我国主体能源的地位短期内难以改变,在“双碳”目标政策背景下,降低煤炭消费总量及其生产、消费过程中的碳排放强度是实现“双碳”目标的必然选择。地下煤火对资源、环境、经济等造成严重的影响,同时燃烧过程中产生大量CO₂,新时期高效开展煤火防治显得尤为重要。煤火防治是一项复杂的系统工程,为了给地下煤火防治提供决策参考,阐述了目前常用于防治地下煤火的注浆、阻化剂、惰气、胶体等技术的机理、研究进展及优缺点,单一防治技术均有一定的局限性和适用性,今后应重点加强新型灭火技术研发及综合应用、灭火材料、灭火工程设备等方面的攻关研究,不断提高防火技术的有效性、适应性和经济性,以达到保障煤矿安全生产、保护生态环境及早日实现碳中和战略目标。     

中国西南地区晚二叠世泥炭地净初级生产力及其控制因素

米兰科维奇旋回理论是古环境研究中重要的时间“度量”工具.文中以贵州普安糯东17号煤层和云南富源天佑10号煤层为例,对晚二叠世煤层的地球物理测井信号进行频谱分析,以获得其中的米兰科维奇轨道周期参数.研究发现,测井信号所反映出的煤层灰分含量变化受泥炭地发育时期的米兰科维奇轨道周期(123 ka(偏心率):35.6 ka(斜...     

是“岩溶碳汇”还是“岩溶碳通量”?

大气碳收支不平衡问题是全球碳循环研究的核心问题之一,决定了人类活动导致的气候变化速度和程度。在过去50年,陆地和海洋作为全球碳循环的主要汇呈增加趋势,而岩溶作用(CaMg(CO_3)_2+2CO_2+2H_2O  Ca~(2+)+Mg~(2+)+4 HCO_3~-)则通过与岩石圈、水圈、大气圈(层)的密切联系成为联系陆地和海洋碳库的纽带。尽管岩溶作用在水循环和生物圈的作用下,每年可产生约8亿t的碳通量,使岩溶作用过程成为全球碳循环的一个重要环节。但在目前研究技术手段和认识水平的条件下,将岩溶作用这一可逆过程直接认定为岩溶碳汇有不妥之处。因此,在没有涉及生物固碳效应的前提下,应当将岩溶作用参与的碳循环表述为岩溶碳通量。     

天目山泥炭有机碳同位素特征及其古环境意义

通过对浙江天目山泥炭剖面的高密度采样和有机碳同位素分析,重建了该地区4 ka BP以来的古植被特征和古环境演化历史.天目山3200 a BP之前,气候温和适度,晚期变冷变干,为中全新世末气候波动的过渡时期.3200~700 a BP,有机碳δ13Corg值在波动中降低,气候出现多次急剧冷暖变化,指示了几次温暖与寒冷事件.700 aBP以来,有机碳同位素迅速正偏,表明又一暖期的出现,到了后期气温又有所降低,植被转化为草原草甸景观.天目山地区近4 ka以来的气候变化与国内外不同区域的研究资料相一致,但又有区域的差异性.     

地理学视角下“双碳”研究：主题、成效及展望

实现“双碳”战略目标的科学基础主要在于深入且系统地理解地球环境系统和人类经济系统之间的相互作用关系。作为以人地系统为主要研究对象的地理学,在“双碳”研究及成果服务中发挥了重要作用。基于“学科分支—数据方法—研究对象—成果贡献”的思路,对2000年以来中国主流地理学期刊及学者发表的“双碳”文献进行回顾和总结后发现：(1)不同地理分支学科下“双碳”研究主题呈现多样性的特点,自然地理学侧重研究人为及自然碳源碳汇变化,人文地理学侧重分析碳排放时空分异格局及形成机理,信息地理学侧重构建高时空分辨率碳数据集及开发空间分析工具;(2)碳核算方法包括排放系数法、实际测量法和遥感估算法等,其数据源主要包括社会经济统计数据、遥感卫星监测数据以及新型地理感知数据等,地学分析模型主要用于描述碳源碳汇空间分布模式,预测空间过程及结果;(3)地理学视角下“双碳”研究对象分为空间对象和活动对象,前者关注微观、中观和宏观等不同尺度碳源碳汇的空间特征及规律,后者关注能源、工业、农业、土地利用变化及林业等活动产生的碳源碳汇的地理分布;(4)地理学对“双碳”的成果贡献出口主要包括地理空间分异规律的空间差异化低碳治理、“经济...     

碳中和背景下大气科学碳氮循环研究前沿问题与建议

碳循环不断受到气候变化、大气CO2浓度、人类活动和氮循环等多种因素的共同影响。然而, 未来以"碳达峰和碳中和"为目标的排放情景下, 中国陆地生态系统碳汇潜力仍然存在很大的不确定性, 影响了实现双碳目标的碳减排和碳增汇相关政策的制定和实施。厘清大气科学中关于碳氮循环演变研究有关科学认识将会为中国碳达峰和碳中和的实现提供有力地科学支撑。文章回顾了国内外大气科学中碳氮循环研究的基础和现状, 分析了当前气候变化、大气CO2升高、碳氮循环相互作用的关键过程和人类活动对地球系统碳氮循环研究的影响。其中, 氮营养元素对碳循环的影响充分表明生物固氮和大气氮沉降等过程对碳汇有重要影响, 可以减少地球系统模式中碳汇模拟的不确定性; 此外, 由于气候变化是气候系统对外强迫的快变响应和慢变响应的综合结果, 在大气科学中有必要区分快变响应和慢变响应对中国碳汇的影响, 分析人为碳排放清零后中国陆地生态系统碳汇潜力和固碳速率的变化; 最后, 在此基础上获得相应的启示并给出了未来的策略建议, 以期为国家碳中和战略顺利实施提供参考与借鉴。     

地质调查助力碳达峰碳中和目标实现的路径浅析

2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和是2020年我国提出的国家重大战略目标.以当前我国的二氧化碳排放及能源结构现状,要实现这一伟大目标形势十分严峻.介绍了全球碳循环过程,阐述了碳源与碳汇对于大气CO2浓度的贡献,从减源与增汇2个方面,初步分析了地质调查在推动碳达峰与碳中和目标实现中的作用与可能的贡献,并提出了...