中国土壤有机碳库及其演变与应对气候变化

 通过综述和评价中国土壤,特别是农田土壤有机碳库（以下简称碳库）的现状与演变态势, 讨论其对我国应对气候变化的意义, 提出了我国土壤碳库及其演变与应对气候变化的基本国情是：1) 我国土壤背景碳储量较低且区域分布不均衡;2) 我国土壤固碳效应明显,未来固碳减排潜力显著;3) 技术和政策是实现和提高我国土壤碳汇、促进我国应对气候变化能力建设的重要途径。建议进一步加强对我国农田土壤固碳减排的研发投入, 完善农业应对气候变化的相关政策和鼓励措施体系,研究构建气候友好的新型农业,以期在提高和稳定农业生产力与应对气候变化能力上获得双赢。     

中全新世以来呼伦湖沉积物碳埋藏及其影响因素分析

通过对内蒙古高原呼伦湖沉积物样品总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素(δ13Corg)、总氮含量(TN)和TOC/TN(C/N)值的测定,结合沉积岩芯AMS14C年代标尺,分析了中全新世以来呼伦湖沉积物有机碳埋藏速率随时间变化的趋势及有机质的来源,并探讨了影响呼伦湖有机碳埋藏的主要因素.结果表明,中全新世以来呼伦湖有机碳埋藏速率平均值约为2.06 g/(m~2·a),碳储量约为35.25 Tg C,且总体上呈现增加趋势.呼伦湖沉积物中有机质主要来源于外源输入,但近1000 a以来内源输入逐渐增加并占据优势.呼伦湖有机碳埋藏速率与温度和降水均呈负相关,表明在长时间尺度上,升温及降水量的增加可能对呼伦湖的碳埋藏起到一定的抑制作用.     

富营养化对湖泊消费者群落碳源和氮源的影响——以白洋淀为例

富营养化对湖泊生态系统能流和物流的影响具有不确定性,多数研究仅关注富营养化对浅水湖泊食物网结构和功能的影响,而富营养化对消费者群落碳源和氮源的影响及其时空分异特征较少关注.鉴于此,本研究选取华北平原最大的浅水富营养化湖泊——白洋淀为研究区,依据生境理化参数将白洋淀划分为3类生境（生境1（Ⅰ和Ⅱ区）主要遭受上游府河废水排放影响;生境2（Ⅴ、Ⅶ和Ⅷ区）主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3（Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ区）遭受人为干扰较小）.在2018年4月和8月分别收集了浮游生物、底栖生物和鱼类样品,运用碳、氮稳定同位素技术定量估算3类生境中底栖和浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比的时空分异特征;同时收集水体和沉积物样品进行常规理化参数分析,明晰富营养化对白洋淀消费者群落碳源和氮源贡献百分比的影响.结果表明：1）就水体和沉积物理化参数季节变化而言,除pH相对稳定外,化学需氧量（COD）、沉积物氨氮（NH₃-Ns）、总氮（TN）和沉积物总磷（TPs）4月高于8月,而其他理化参数则8月高于4月;就空间分布而言,温度（T）、水深（WD）、溶解氧（DO）和沉积物总碳（TCs）值在生境3中最高,而其他理化参数的值则在生境1中最高;2）就δ¹³C和δ¹⁵N空间分布而言,对于同一群落,δ¹³C和δ¹⁵N在3类生境中富集程度呈现显著差异;就时间分布而言,不同季节消费者群落的δ¹³C值存在显著差异,而δ¹⁵N值未呈现显著差异,且消费者群落的δ¹³C和δ¹⁵N呈显著负相关;3）就消费者营养级的空间分布而言,3类生境存在显著差异,同一消费者营养级在生境1中最高,在生境3中最低;就时间分布而言,消费者营养级未呈现显著差异;4）浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比4月高于8月,生境1高于其他生境;而底栖生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比则8月高于4月,生境3高于其他生境;5）通过相关分析,结果表明白洋淀消费者群落的δ¹³C与总磷（TP）、TCs、沉积物总氮（TNs）、总有机碳（TOCs）、TPs呈现负相关关系;δ¹⁵N值与TP、TCs、TNs、TOCs、TPs呈正相关关系.因此,湖泊富营养化会影响消费者群落的碳源和氮源,进而改变湖泊生态系统的能流和物流.     

太湖梅梁湾富营养化过程的同位素地球化学证据

以浅水湖泊太湖为研究对象,通过湖泊水体、水生生物同位素以及相应湖泊水体营养指标的比较分析,并根据梅梁湾钻孔沉积物TN,TP,TOC,C/N,δ15N,δ13C等多项指标记录,恢复了湖泊富营养化过程.研究结果表明,不同湖区植物碳、氮同位素值和水体NH4+的δ15N值变化反映了植物组成和营养水平的差异.梅梁湾水体NH4+的δ15N和水环境参数不同月份的变化反映了外部营养载荷的输入对湖泊环境有明显的影响.1950～1990年湖泊沉积物有机质碳、氮同位素同步变化的趋势说明湖泊初级生产力的增长和湖泊逐渐富营养化的过程,而1990年之后二者之间反相关关系的出现表明在富营养条件下,大量浮游植物生长对富15N的无机氮的吸收及表层沉积物有机质分解和反硝化作用,代表湖泊富营养化加剧.以同位素示踪,并结合元素地球化学指标变化,将太湖梅梁湾富营养化过程分为三阶段,以20世纪50年代和20世纪90年代为营养状态的转换时段,揭示了人类活动不断加强的影响,与近50年来的湖泊环境监测结果一致.     

封闭体系有机质与有机碳氢氮恢复动力学研究

在封闭体系的条件下,对典型的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根在热演化过程中的损失进行生烃动力学研究,获得了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的总量、有机碳、氢以及氮质量损失动力学参数。用Kinetics软件计算了封闭体系干酪根有机碳丰度、氢碳原子比和氮碳原子比的恢复系数。认为在对高成熟—过成熟干酪根进行生烃评价时,Ⅰ、Ⅲ型干酪根残余有机碳丰度需要进行恢复,而Ⅱ型干酪根残余有机碳丰度不需要恢复。三种类型干酪根的氢碳原子比均需要进行恢复。     

硫酸侵蚀碳酸盐岩对长江河水DIC循环的影响

对长江及其主要支流河水水化学和溶解无机碳（DIC）同位素组成（δ13GDIC）进行了研究。河水阳离子组成以Ca^2＋、Mg^2＋为主,阴离子以HCO3-、SO4^2-为主,水化学组成主要受流域碳酸盐岩矿物的化学侵蚀控制。DIC含量为0．3～2．5mmol／L,从上游到河口逐渐降低。δ13CDIC值为-12．0‰-3．4‰,与DIC含量具有相似的变化趋势。H2CO3溶解碳酸盐岩是控制河水DIC来源及其占δGDIC组成的主要机制。H2SO4溶解碳酸盐岩加剧了流域碳酸盐岩的化学侵蚀,一方面导致了河水的DIC含量增加,另一方面也使河水的δ13GDIC值升高。     

耕作措施对陕西耕作土壤碳储量的影响模拟*

鉴于农业生态系统土壤有机碳(SOC)平衡对中国农业可持续发展的重要性,文章以陕西农业生态系统为对象,整合农业生物地球化学模型(DNDC)与陕西农业地理信息系统数据库,利用陕西地区气象和作物资料,对陕西省2000年作物生长发育和土壤碳循环进行了模型模拟,实例探讨了耕作管理对土壤碳储量的影响,并由此评价生物地球化学模型在气候变化、土壤性质及农业耕作管理措施对土壤碳含量影响方面的预测能力。敏感性分析表明土壤性状,尤其是初始有机碳含量是影响模型区域尺度模拟的最主要敏感因素。区域模拟使用灵敏系数分析法,分别采用敏感因子的最大、最小值驱动模型在每一模拟单元内的运算,以产生一个土壤有机碳变化的范围值,土壤有机碳变化的真实值应以较大机率包含在这一范围内。分析模拟结果可以得出3点结论: 1)2000年陕西耕作土壤总有机碳储量约为103TgC,是一个大气CO₂源,向大气释放碳0.5TgC; 2)提高作物秸秆还田率是提高陕西农田碳库储量的有效可行措施,将作物秸秆还田率从当前的15 ％ 提高到50 ％ 或90 ％ 会使陕西农田土壤从大气CO₂源转变为汇,每年分别增加土壤有机碳库储量0.7TgC或2.1TgC; 3)施用有机农肥(500kg/hm²)也会增加土壤碳输入,从而提高土壤碳储量,使陕西农田系统转变为较弱的碳(C)源,每年可多固定0.2TgC。     

碳氧同位素演化与碳酸盐岩层序地层学关系研究——…

结合碳酸盐岩层序地层分析，首次系统测定了马平组碳，氧同位素值，并对其演化规律与层序地层的关系进行了探讨，研究结果表明：马平组内δ＾１３Ｃ，δ＾１８Ｏ值变化范围分别是－２．５６‰～＋３．８９‰和－８．１６‰～－６．０２‰（ＰＤＢ）准层序为δ＾１３Ｃ值向上逐渐减小，海进体系域（ＴＳＴ）和高水位体系域（ＨＳＴ）内δ＾１３Ｃ值分别呈增加和减小的趋，层序界面处δ＾１３Ｃ，δ＾１８Ｏ值均表现为负异常，控制层序     

气候变化对黄土碳库效应影响的敏感性研究

中国黄土分布广、厚度大,是古气候变化的良好记录载体,然而黄土在大气CO2循环中到底是源还是汇一直是困扰人们的一个问题.本文利用陆相生态系统中的生物地球化学模型,通过敏感性试验,模拟了土壤有机碳对气候变化的响应.结果表明:1)在各种稳定的气候条件下黄土的土壤有机质都是持续增加的,因此可以认为自然条件下黄土是大气CO2的一个汇;2)温度和降水对黄土中土壤有机质含量的影响正好相反,表明湿度是影响黄土地区生态环境的主要因素,温度和降水都是通过对湿度的影响来影响植被生态的;3)地表植被和土壤有机质是黄土碳库与大气CO2之间的重要媒介.黄土表层的生物地球化学过程是影响黄土碳汇效应的主要过程;4)黄土碳库的主要存在形式以次生碳酸盐为主,其次是土壤有机质,气态CO2只占很小比例.     

广西来宾蓬莱滩二叠纪瓜德鲁普统—乐平统界线剖面元素和同位素地球化学研究及地质意义

广西来宾蓬莱滩二叠系瓜德鲁普统-乐平统界线剖面已被国际地质科学联合会确定为国际界线层型标准剖面,在该界面附近发生了一次重要的全球性生物绝灭事件。蓬莱滩剖面样品采自乐平统合山组底部(由硅质岩和透镜状灰岩组成)和瓜德鲁普统茅口组上部来宾灰岩(由硅质灰岩、灰岩和少量硅质岩组成)。它们具有高的SiO2含量(除3个样品低于10%以外,其余样品均大于17%,平均为43.44%)、m值(>50)与Sr/Ba值(>1.0)和低的MgO/CaO(绝大部分低于02)与 V/(V+Ni)值(<046); Ce和Eu亏损明显。这些地球化学特征反映它们是在相对氧化的浅海环境中形成的,硅的来源非常丰富。样品的εNd(t)值(-7.5~-3.3)和(87Sr/86Sr)i值(0.70705~0.70739)都位于全球大洋Nd、Sr同位素演化曲线晚二叠纪时期区域内。有机碳的δ13Corg值变化明显(-26.7‰~-23.2‰),尤其是在瓜德鲁普统与乐平统以及茅口组与合山组界线附近发生显著的负漂移(达34‰),而且与无机碳的δ13C值呈现大致平行的变化趋势,证实在该界线附近发生过生物绝灭事件。虽然对瓜德鲁普统—乐平统交替时期发生的生物绝灭事件已提出过包括海平面下降在内的多种假设,但本文认为,由地幔柱上升引起的、以峨嵋山玄武岩喷发为代表的超级火山活动以及由此引起的环境效应是该时期生物绝灭的主要原因。