北京典型溶洞区土壤中的CO2及其对岩溶作用的驱动

本文通过对北京万佛堂孔水洞观测站土壤CO2 及泉水中HCO-3 等为期一年的观测资料的分析评价,得出结论: 土壤中的CO2驱动着岩溶作用,表现在土壤中CO2 含量的季节性变化—— 夏季土壤CO2 含量升高和泉水中HCO-3 浓度也相应升高。      

陆地碳循环研究进展

近年发表的关于陆地碳循环的国内外论著反映出如下观点 :1陆地主要的碳库 -陆地生物圈、土壤圈和岩石圈的碳贮量分别为 560 Pg C、 1 40 0～ 1 50 0 Pg C(有机碳 )、 2 .0× 1 0 7Pg C(有机碳 ) ,其中岩石圈中化石燃料的贮量约为 50 0 0～ 1 0 0 0 0 Pg C;2大气 CO2“未知汇”的量大概在 0 .7～ 3.1 Pg C之间 ,“未知汇”可能存在于中纬度地区 ;3土地利用与土地覆被变化造成的 CO2 排放量估计值差异较大 ,可能在 0 .6～ 3.6Pg C之间 ;4陆地碳循环模型已从静态模型发展到动态模型 ,而且更加注重大气 CO2 浓度增加和 LUCC对碳循环的影响以及 C、 N、 P和 S等循环的耦合作用。     

流域化学风化过程的碳汇能力

通过对已有工作较为全面的分析,综述了流域化学风化过程对大气CO2的吸收能力。陆地岩石的化学风化过程是联接地球各大碳库的关键环节。在地质时间尺度上陆地岩石的化学风化,尤其是硅酸盐岩的化学风化构成全球生物地球化学循环的重要碳汇,是调节地球气候性质使之相对稳定的关键表生地质过程。河流在陆地向海洋的物质输送中担任着重要角色,并且记录了流域内发生的各种自然过程和人类活动的信息。通过观测河流输送物质的化学组成,运用Gibbs图解法、质量平衡法和同位素示踪技术可以研究流域内各种岩石化学风化对化学径流组成的贡献,并据此计算出流域岩石化学风化的速率及其对大气CO2的消耗通量。影响地表化学风化速率的环境因子存在地域差异,进而导致地质碳汇的空间分布也存在较大差别。北半球湿热季风地区的地质碳汇在全球碳的生物地球化学循环中具有重要意义。我国湿热地区化学风化过程的地质碳汇能力相当于13亿人口人均固定CO2量大约为55kg/a,可抵消我国部分碳排放量。     

青海湖的无机碳收支

在全球碳循环中,包括湖泊在内的内陆水体起着十分重要的作用,日益受到关注。面对我国湖泊碳收支状况所知甚少的现状,通过青海湖这一典型湖泊现代溶解无机碳(DIC)输入和沉积物组成的调查和分析,初步评价了青海湖无机碳收支的平衡及其可能控制因素。结果表明,受碳酸盐风化制约,青海湖流域的河水、大气降水和地下水的离子组成均以Ca2+和HCO-3占主导。在占主要贡献的河水中,布哈河(流域最大河流)贡献了其中一半的DIC。与只有约4 ％ 左右贡献的地下水相比,大气降水输入了近30 ％ 的DIC。近50年来,湖泊沉积物的碳累积速率主要取决于布哈河雨季输入的DIC通量变化。目前处于碳酸盐过饱和的青海湖湖水,将由碳酸盐风化带入湖泊的DIC通过自生碳酸盐沉淀迅速转入沉积物,对大气CO2没有直接的消耗。然而,青海湖湖水的碳并不处在一个稳定的状态,碳酸盐过饱和的湖水则很可能作为大气CO2的源,HCO-3中的碳将随着湖泊水位的下降和温度的升高返回到大气中。     

中国近海碳循环研究的主要进展及关键影响因素分析

海洋是地球碳的最重要贮存库之一,是全球碳循环系统的一个至关重要的子系统和大气CO2的汇.海洋碳循环过程不仅涉及海洋生物生产过程、化学能流与物流过程,还与不同时空尺度的海洋环流、大气动力学过程密切相关.大洋碳循环是海洋碳循环的主体.边缘海是陆地与大洋的连接带,虽然面积远比大洋小,但由于人类活动的影响以及河流径流不断向其输入丰富的营养物质,致使其中发生的生物地球化学过程比大洋复杂,所以,探明近海碳循环过程是全世界海洋学家必须要面对而且是与大洋碳循环相比更为难解、更具挑战性的研究课题[1, 2].     

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。     

全球海洋碳循环模式MOM4_L40对碳和营养物自然分布的模拟

本文介绍了国家气候中心发展的一个全球海洋碳循环环流模式,并分析评估了该模式的基本性能.该模式是在美国地球物理流体动力学实验室(GFDL,Geophysical Fluid Dynamics Laboratory)的全球海洋环流模式MOM4 (Modular Ocean Model Version 4)基础上发展的一个垂直方向40层、包含生物地球化学过程的全球三维海洋碳循环环流模式,简称为MOM4_L40(Modular Ocean Model Version 4 With 40 Levels).该模式在气候场强迫下长期积分1000年,结果分析表明,与观测相比,模式较好地模拟了海洋温度、盐度、总二氧化碳、总碱、总磷酸盐的表面和垂直分布特征.模拟的海洋总二氧化碳分布与观测基本相符,表层为低值区,其下为高值区,高值区域位于10°S—60°N之间,但2000 m以上模拟值较观测偏小,2000 m以下模拟值较观测偏大.总体来说,MOM4_L40模式是一个可信赖的海洋碳循环过程模拟研究工具.     

地球早期碳循环与大氧化事件

碳是影响地球宜居性的重要元素,地表系统和地球深部之间的碳循环作用对于全球气候的变化具有非常重要的影响.现今地球主要通过俯冲作用和火山作用调节全球碳循环过程,然而地球早期的碳循环过程和现今地球存在显著的差异.本文结合前人的相关研究成果,综合探讨了地球原始碳的来源、地球早期碳循环过程及其与大氧化事件的联系等问题.地球是从太...     

从碳源到碳汇：大陆弧演化过程中岩浆与剥蚀作用对长期碳循环的影响

在百万年时间尺度上,大气、海洋中的二氧化碳浓度(P_CO2,二氧化碳分压)和长期变化主要受岩浆-变质脱碳作用和硅酸盐风化作用(消耗二氧化碳)控制。因此,地球表层主要构造活动带的构造-岩浆活动对长期碳循环具有重要的驱动作用。本文在总结已发表文献的基础上,系统评估了大陆弧,尤其是晚白垩世大陆弧的岩浆作用和剥蚀作用的碳通量,并以此为依据探讨了大陆弧演化对于全球长期碳循环的影响。大陆弧岩浆作用以周期性(几十万年至一百百万年)岩浆爆发(magmatic flare-ups)为特征。在一个周期内,大规模岩浆喷发会导致CO₂排放量大幅度增加,促进温室效应。但同时,大规模的岩浆作用又会导致地壳增厚和和地表抬升,从而促进剥蚀作用、提高化学风化通量,进而增加CO₂消耗量。对于单个的大陆弧来说,在其演化的不同阶段对于碳循环扮演着不同的角色：演化早期由于岩浆作用起主导作用,表现为净碳源;而在岩浆作用减弱或停止后,由于剥蚀作用的持续进行,表现为净碳汇。因此,从长周期和全球尺度上讲,大陆弧岩浆活动表现的“碳源属性”受到化学风化作...     

神农架大九湖泥炭孔隙水中微生物的碳代谢特征

为研究水位波动下泥炭地微生物碳代谢特征,利用Biolog-Eco微平板技术对神农架大九湖不同水位下泥炭孔隙水中微生物的碳代谢图谱进行测定.结果表明,不同水位下微生物的碳代谢活性和多样性差异显著,均表现为中水位 > 低水位 > 高水位.酯类（丙酮酸甲酯、吐温40、吐温80、D-半乳糖酸γ内酯）,氨基酸（L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、L-苯基丙氨酸、L-丝氨酸和甘氨酰-L-谷氨酸）,胺类（苯乙基胺、腐胺和N-乙酰基-D-葡萄胺）是引起微生物碳代谢差异的主要贡献者.冗余度分析显示,电导率（F=3.2,P=0.018）和氧化还原电位（F=2.6,P=0.044）显著影响微生物的碳代谢,其变化与水位波动密切相关.水位波动通过改变泥炭孔隙水中微生物的碳代谢功能进而影响泥炭地碳循环.