全球变化条件下的土壤呼吸效应

土壤呼吸是陆地植物固定CO₂尔后又释放CO₂返回大气的主要途径,是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO₂浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO₂浓度的上升将增加土壤中CO₂的释放通量,同时将促进土壤的碳吸存;在全球增温的情形下,土壤可能向大气中释放更多的CO₂,传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO₂产生的重要原因,所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO₂浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调,尽管森林土壤碳固定能力有限,但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO₂上升的可行性对策;基于现有田间尺度CO₂通量测定在不确定性方面的进展,今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力;着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理;区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然,土壤呼吸的测定方法尚有待改善。     

人类活动对碳循环的影响

在地球系统中,海洋、大气和陆地以及其中的生命与非生命部分都存在着相互联系。人类正在以各种方式根本性地改变着地球的各种系统和循环。一个崭新的地质时代“人类世”不期而至。碳循环是一个极其复杂的地球化学循环过程,包括碳元素在各个储库的贮存和在不同储库之间的流通。不同时间尺度的碳的自然循环都保持着动态平衡状态。人类活动触动了这种平衡机制,成为当前全球碳循环变化的主要驱动因子。     

金刚石与深部碳循环

深部碳循环是全球碳循环研究中不可或缺的部分。较之表层碳,人类对地球深部碳储库的储量、碳的迁移方式和交换量都缺乏清晰认识。作为来自地球深部的碳单质矿物,金刚石是研究深部碳循环的绝佳样品。近年来原位微区分析技术的突飞猛进为研究金刚石及深部碳循环提供了良好条件。文中对表层与深部碳交换、深部碳储库及金刚石矿物学性质进行了介绍,并通过金刚石及其包裹体的稳定同位素组成,探讨了金刚石的形成机制及含碳流体/熔体的性质与来源问题。     

浮游有孔虫标准化壳体重量测试方法及在西太平洋的应用

使用标准化壳体重量法和传统壳体重量法分别对中国南海(South China Sea,简称SCS)站表层沉积物和MD06-3052岩心沉积物样品进行了测试,获得了浮游有孔虫种属Globigerinoides ruber(G. ruber)的标准化壳体重量和传统壳体重量.通过对SCS站表层沉积物中G. ruber标准化壳体重量与传统壳体重量的比较,认为在该海域使用标准化壳体重量替代性指标能够更好的排除壳体粒径的干扰.通过对MD06-3052岩心中G. ruber标准化壳体重量与南极Vostok冰心的CO₂浓度(pCO₂)曲线进行对比,认为标准化壳体重量方法能够较好的反映出表层海水[CO₃2-]的变化.标准化壳体重量方法快速简便,指示性好,在探讨晚更新世以来表层海水在全球碳循环的重要作用中,是一个很有潜力的指标.      

氮与磷的增加对海水无机碳体系影响的实验模拟研究

海洋碳循环是全球变化研究中的重要领域,它不仅在很大程度上决定了全球气温乃至全球气候的变化趋势,而且还是海洋生态系持续发展的基础,它决定着了海洋生态环境变化的走向。众所周知，碳(C)在海洋中以无机态和有机态的形式存在,在海气系统中,大于98%的C以溶解无机碳(DIC)形式存在于水体中(Zeebe et al,2001)其对海洋碳循环的影响至关重要。 氮(N)和磷(P)等营养盐对维持海洋生态系的正常运转起着至关重要的作用。但是，由于近年来人类生产、生活污水的排放以及滩涂和沿岸水域养殖区的长期施肥,它们也作为近岸海区的主要污染物而导致近海海洋生态环境的日益恶化,影响并改变了一些海域的生态结构。如在胶州湾,由于营养盐浓度及结构发生了变化导致该湾地区浮游植物数量和优势种组成的变化(沈志良,2002)近年来,在海洋沿岸带的河口、海湾等水体较浅的透光层内,以孔石莼等绿藻为主要代表的大型海藻开始泛滥,形成大型海藻的水华。海洋生态环境的改变,必然将导致海洋碳循环的变化,从长时间尺度来看也会影响到全球的气候和气温变化。目前,对营养盐与水生藻类之间的响应关系研究已有大量的报道(王勇等,2002；刘媛等，2004；张文俊等，2004)但对于营养盐与海水无机碳体系之间的耦合作用报道甚少。在海洋环境中、C N P作为主要的生源要素,其变化相互影响,并与海水中所存有的海洋生物密切相关。探讨海水中C-N-P的相互耦合关系对于研究海洋生态环境演变过程及效应,阐明海洋碳循环过程的深层次机理,揭示在过量N P作用富营养化条件下,C的迁移转化行为有重要的科学意义和实际价值。本文作者初步研究了模拟条件下C-N-P的相互关系。     

树轮稳定同位素记录:进展、问题及展望

树轮稳定同位素比率(δ13 C、δ18O 和δD)变化与树木生长季的气候和环境条件密切相关。控制实验表明, 树轮稳定同位素比率变化可较好地记录树木叶片气孔活动、水分来源、水分利用效率等相关信息, 已成为古气候和全球变化生态学研究的重要代用指标和手段之一。树轮稳定同位素记录能够较好地保留低频气候环境变化信息, 与年轮宽度相结合, 可有效地进行区域古气候重建和全球变化生态学方面的研究。文章综述了树轮稳定同位素的分馏机理及其发展, 系统阐述和评价了利用树轮稳定同位素指标进行古气候和古环境的相关研究成果, 并指出树轮稳定同位素研究在中国未来亟须着重发展的方向。     

中国南方表层岩溶系统的碳循环及其生态效应

表层岩溶系统因碳酸盐岩－水－CO²(气)三相的化学动态不平衡过程而产生特殊的碳循环环节,参加循环的碳包括碳酸盐岩中的碳、大气和土壤空气CO²部分。中国南方表层岩溶系统的碳循环非常活跃,并敏感地响应岩溶动力因素的变化,从而促进了地球化学过程和生物化学过程的结合,成为大气CO²汇的重要项。中国南方表层岩溶系统的碳循环通过驱动环境的元素迁移,促进土壤有机质的积累,并影响植物所需要的矿物质营养元素的全量和有效态,进而影响岩溶区的植物物种、特有性和作物的发育。     

内陆水体溶解无机碳同位素研究进展及展望

碳是陆地生态系统中最重要的生命元素,能够在各个圈层之间相互转换和运移。碳循环作为地球各圈层相互连接的纽带,被认为是地表系统最重要的元素地球化学循环。碳在水体中主要以溶解性有机碳（dissolved organic carbon,简称DOC）和溶解性无机碳（dissolved inorganic carbon,简称DIC）形式存在。内陆水体（包括河水、地下水、湖水和水库等）尽管只占陆地表面1%,但它们在碳循环过程中发挥了重要作用。其DIC浓度(CDIC)和DIC同位素组成(δ13CDIC)可以为碳循环研究提供线索,因此成为近年来国际研究的热点之一。本文系统总结了全球内陆水体DIC同位素的研究进展。DIC同位素具有广泛的地质应用,不同碳源具有独特的同位素特征。因此,DIC同位素被用于定性和定量地示踪碳源,指示碳循环过程以及确定河水补给端元。     

^234Th作为海洋学中示踪剂的研究进展

^234Th是海洋中日、周、月时间尺度上和颗粒物运动有关的过程的良好示踪剂,常用于海洋碳循环最为重要的区域——真光层中颗粒物的循环,以及和生物中介有关的及一些相对较快发生的海洋过程的研究。^234Th对我们研究由CO2循环导致的全球变暖问题,了解各种元素和化合物在海洋中的分布行为和最终归宿,促进全球质量平衡归宿模型的构建,研究某海域的生物泵与初级和新生产力,促进我们对海洋的进一步了解并引导它健康可持续地为人类所利用等方面有着重要的意义。简要论述了。^234Th作为海洋学中示踪剂的原理和发展过程,比较了目前所使用的各种采样和测量方法,详细介绍了它在垂直通量、颗粒物循环、水平传输和沉积物动力学等方面的应用,并针对目前存在的问题和不足简要归纳了未来研究的方向。到目前为止,^234Th仍然是最快的自然颗粒物活性计时器,而样品处理、分辨率和处理量等方面的进步则推动了。^234Th在海洋学研究中更广泛的应用。开阔大洋中很多^234Th工作都是在JGOFS计划的支持下进行的,因此,^234Th应用的潜在前景可针对JGOFS计划未完成的问题而进行深入研究。