短时间尺度下岩溶泉碳汇效应研究——以重庆金佛山水房泉为例

通过对金佛山水房泉的离子含量、电导率、水位等参数进行监测,采用水化学—流量法计算出水房泉一个完整水文年的月碳汇通量。结果显示,水房泉雨季碳汇通量远大于旱季,碳汇通量最大值出现在7月,最小值出现在1月。月碳汇通量与月降雨量和月径流量之间存在很好的同步关系。水房泉HCO3-的含量受温度、降雨、流量以及表层土壤CO2等因素综合影响,且月碳汇通量的最值与HCO3-含量的最值在时间上存在很大的差异。降雨量是控制岩溶地下水碳汇通量的绝对主导因素。相比于年尺度下大流域的碳汇估算,短时间尺度下小流域的碳汇计算更加准确。另外,分析地下水流量、气候变化等因素对岩溶碳汇的影响,对于水化学—流量法的准确运用以及岩溶碳汇机制的深入研究也有十分重要的意义。     

流域化学风化与河流水化学研究综述与展望

工业革命以来大气CO2浓度不断上升,其源汇机制和时空变化成为学界关注的焦点。岩石特别是硅酸盐类岩石的化学风化是全球生物地球化学循环的重要碳汇。控制化学风化速率的因素较为复杂,各因素作用的机理和重要性还不完全明确。源于人类排放的H2SO4普遍参与到化学风化过程中,这加快了流域化学风化的速率,但这一过程对碳汇效应的影响机理尚缺乏足够的研究。当前河流水化学研究中用来判断河水化学类型及离子来源的方法可分为定性和定量两类,前者有Gibbs图法、三角图法和端元图法等;后者包括质量平衡法和同位素示踪法等。目前对影响流域化学风化速率因素的研究多侧重于对单一环境要素与风化速率之间响应关系的分析,在今后的研究中有必要介入更为严谨的数理统计方法;有关硫酸参与流域化学风化过程的研究成果还较少,随着酸雨现象日趋严重,这一课题的重要性日渐突出;在短时间尺度上碳酸盐岩化学风化的碳汇效应不可忽视,今后应加强对其研究。     

黄土高原刺槐、油松人工幼林生态系统碳汇研究

为定量评价黄土高原人工林的生态效益,采用固定样地法选择研究刺槐、油松主要人工林生态系统有机碳密度、碳储量及碳分配,结果表明:对照荒地生态系统有机碳总储量为51.29 t/hm2,7 a生刺槐人工林为57.76 t//hm2,6 a生油松林为63.05 t/hm2,刺槐与油松林生态系统有机碳密度分别比荒地提高12.62%和22.94%;荒地在0～80cm土层土壤碳储量为50.86 t//hm2,7 a生刺槐林为46.40 t/hm2,与荒地相比降低了8.77%,6 a生油松林为58.40 t/hm2,与荒地相比增加了14.83%;荒地凋落物层碳储量为0.02 t/hm2,7 a生刺槐林为0.16 t/hm2,与荒地相比增加了666.67%,6 a生油松林为0.02 t/hm2,与荒地相比降低了0.95%;荒地灌草层碳储量为0.41 t/,hm2,7 a生刺槐林为0.39 t/hm2,与荒地相比降低了6.37%,6 a生油松林为0.42 t/hm2,与荒地相比增加了2.45%,说明黄土高原营造人工生态林具有明显的碳增汇效应.     

关于湖南省“双碳”监测工作的技术探析

本文基于已有的研究成果,分析提出了生物计量的原理、“双碳”监测系统的分类方法及生物地类边界智能识别及提取方式,以及生物量模型计算结果校正概念,阐述了区域尺度碳源、碳汇总量的计算方法等。     

高寒冰雪覆盖型和湿润亚热带型岩溶水系统碳汇强度对比

以岩性相近但气候和土地利用迥异的两个具有高分辨率水文水化学自动监测数据的岩溶水系统——湿润亚热带以土质坡地为主的岩溶水系统(贵州普定后寨岩溶水系统)和高寒冰雪覆盖下以石质坡地为主的岩溶水系统(瑞士阿尔卑斯山区的Tsanfleuron冰川岩溶水系统)作为研究对象,进行岩溶作用碳汇强度对比研究。结果发现,后寨岩溶水系统的[HCO3-]年均值为222mg/L,而Tsanfleuron冰川岩溶水系统的[HCO3-]年均值仅为131mg/L,表明湿润亚热带岩溶水系统具有较高的[HCO3-]特征。然而,湿润亚热带岩溶水系统的碳汇强度(60.82t/(km2·a))与Tsanfleuron冰川岩溶水系统的碳汇强度(59.06t/(km2·a))相当。冰川岩溶水系统同样具有较高岩溶作用碳汇强度的原因主要是在全球变暖的背景下,冰川退缩加剧,冰川固体水库水量释放增多,致使冰川岩溶水系统径流量显著增加效应超出因稀释作用而产生的[HCO3-]降低效应,进而使得山岳冰川岩溶水系统的碳汇强度增大。这也暗示着随着某些冰川融化,径流量逐渐减小将使岩溶作用碳汇强度降低。     

中国岩溶碳汇潜力研究

为了应对全球环境变化,中国地质科学院岩溶地质研究所等单位在地质调查项目的资助下,在中国典型岩溶流域开展了岩溶碳汇调查,建立了岩溶碳汇观测网站,深化了岩溶碳汇过程、影响因素和形成机理研究,发现了岩溶区外源水、土地合理利用、植被恢复和水生光合作用等增加岩溶碳汇的途径,取得了大量的科技创新进展。在调查研究的基础上,将我国岩溶区划分为南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区4种类型区,利用GIS技术计算各区的岩溶面积和岩溶碳汇量,获得中国岩溶碳汇总量为3699.1万tCO2/a,这是我国344万km2岩溶区碳水钙无机循环产生的大气CO2汇。该项研究进展在2011年的《Science》通讯报道中获得高度评价。     

安徽省江淮流域表层土壤有机碳储量历史变化探讨

本文根据安徽省多目标区域地球化学调查数据以及1980年安徽省土壤第二次普查数据对安徽省江淮流域表层土壤中有机碳储量变化特征等进行了研究分析,结果表明:相对于1980年,本区近20年间碳储量增加了7060228吨。从碳汇、碳源面积衡量,区内碳汇面积较碳源面积多7700km2。区内总体为碳汇区。江淮流域表层土壤中碳储量碳源区主要沿长江带分布,碳汇区主要沿江淮分水岭及沿淮、淮北地区分布。     

对《中国岩溶作用产生的大气CO2碳汇的分区计算》一文的商榷

对2011年《中国岩溶》第4期文章《中国岩溶作用产生的大气CO2碳汇的分区计算》及其引用和认可的两个重要碳汇数据,就碳汇测定方法原理、参数取值、计算公式和计算结果做了一些讨论。认为,①由于参数取值不妥等原因,北方区计算结果可能偏大3倍以上;因运算有误以及径流模数评估不当,埋藏区岩溶碳汇计算结果可能偏大200多倍;②由于方法原理的固有缺欠,该文所引用的、用定点磨片溶蚀法取得的全球岩溶碳汇通量(6.08×108tC/a)可能偏大4倍;③所引用数据的原始计算中新提出的主要水循环碳汇项,由于考虑其地球化学产生机制过于简单,各项评估结果都可能偏大20倍以上;结果使给出的全球水循环碳汇净通量(0.6433GtC/a)偏大2倍多,实际上,比用化学通量法测定的全球碳酸盐风化碳汇值(0.2433±0.05GtC/a)大不了很多;水生光合碳汇截留量可能不会很大;④使用的化学径流碳汇计算公式,虽是当前国内外通用公式,但因属于只考虑大气/土壤CO2溶蚀的简化公式,需要对非大气/土壤CO2溶蚀做进一步校正;校正后全球岩溶碳汇通量将再减少35%左右;⑤综合分析现有测定结果显示,在有世界大河化学径流记录以来的100多年里,全球岩溶碳汇通量平均大概不会超过0.1±0.02GtC/a太多;由于其基数太低,即使进行人为干预,也只能是一个局部或附属的大气CO2汇(如附属于局部地区森林生长量的成倍增长);如果再考虑被碳酸盐风化作用临时吸收的大气CO2,绝大部分最终要因碳酸盐矿物再沉淀而重返大气,全球岩溶碳汇净通量可能比0.1±0.02GtC/a还要小1个数量级,即使在现今大气碳循环被严重扰动的条件下,似也不会成为一种重要的遗漏碳汇。     

我国岩溶地区碳汇研究进展与展望

20世纪90年代,我国率先开展了岩溶作用与碳循环研究。文章在系统总结相关研究进展的基础上,阐明岩溶碳汇的原理,提出基于地球系统科学理念的岩溶流域6种碳循环过程模式,揭示了岩溶碳汇的稳定性并回答有关学者对岩溶碳汇的质疑,从四大圈层的碳循环角度提出发掘岩溶地区碳汇潜力的新理念。在综述岩溶地区碳汇人工干预研究进展的基础上,分析了石漠化综合治理、岩溶土壤改良、水生生物固碳、加速岩溶过程等人工干预措施的碳汇潜力及研究应用方面的不足。提出了下一步岩溶流域碳汇调查研究监测和技术创新发展方向,以及固碳增汇试验示范工作思路。     

中国岩溶研究进展的哲学认知与展望

喀斯特和岩溶科学术语源于欧洲和中国对同一客观实体（碳酸盐岩地形）的认知历史和差异性定位。中国岩溶研究从聚焦岩溶系统溶蚀动力的解构性工程属性和资源利用研究转向全面融合岩溶动力、岩溶生物地球化学、岩溶生态系统生产力的岩溶系统建构属性研究。在服务社会经济发展需要中,中国岩溶研究发现和深化了岩溶系统“解构”和“建构”的矛盾运动机制,而人类活动影响着这对矛盾运动的时空尺度和效应,并将其转化为包括岩溶石漠化治理的区域资源环境管理和可持续发展的理论和技术。深度研究控制小流域岩溶生态系统解构的侵蚀基准面自然演化与人为影响的规律和制约岩溶生态系统建构的植被演替（生物群落生产力提高）间的矛盾对立运动规律,将有助于岩溶山水田林湖草生态共同体建设,服务可持续发展和应对全球变化。