泥炭地碳源汇功能与“双碳”目标

自工业革命以来,大气中CO₂浓度快速升高导致了全球变暖,并引发了一系列气候和环境问题。应对气候变化、实现“碳达峰与碳中和”(以下简称“双碳”)已成为世界各国共同倡导的目标;而理解自然系统的碳源汇功能,对实现这一目标具有重要的意义。泥炭地是世界上分布最为广泛的湿地类型,对全球碳循环和气候变化有着十分重要的影响,其在实现“双碳”目标中的重要性受到越来越多的关注,这也使泥炭地碳循环研究成为前沿领域。本文简要回顾了国内外泥炭地碳循环的研究现状,阐述了泥炭地的碳源汇特征(包括CO₂净交换、 CH₄排放、溶解有机碳迁移、碳累积)、变化及驱动机制,并对其在实现“双碳”目标中的作用进行了分析。总体来说,泥炭地碳循环对全球碳源汇估算具有重要的影响,未来需进一步加强对泥炭地分布和碳库的研究,强化泥炭地生态环境演变规律、碳循环-相关过程对气候变化的敏感度以及研究薄弱地区等的针对性研究。在此基础上,科学地可持续管理和恢复退化泥炭地,如人为水文调节,以保持甚至增加其碳汇潜力和储存碳的稳定性,可发挥泥炭地在“双碳”时代的最大碳汇潜力,也将是减缓气候...     

海底碳封存监测技术体系研究及未来发展

海底碳封存是减少全球温室气体排放的重要途径之一。为确保高效安全地封存CO₂,需要在封存前、封存期间和封存后对CO₂的潜在运移空间进行勘探、评估和监测。当前可用于海底碳封存监测的方式主要有聚焦海底井筒的内置传感监测、聚焦储层和盖层的地球物理监测以及聚焦海床和海水层的海底环境监测。这3种方式在海底碳封存监测中分别可获得注入、监测井筒附近的温度、压力和声学等数据,深部储层和盖层地震、电磁、重力等数据,以及浅部沉积层和海水层声学、化学和海洋学等数据,对这些数据进行分析有助于识别注入地层CO₂的运移特征。但欲获取海底碳封存监测的相关数据,必须首先实现针对相关监测技术和研究方法的集成应用和优质方案的设计,这也成为当前学术界和工程界亟待解决的难题。本着尽可能降本增效的原则,为实现科学有序地进行海底碳封存监测,整理了不同监测方式和相关支撑技术的工作原理、应用现状以及面临的挑战,并展望了海底碳封存监测技术的未来发展。研究结果将为我国海底碳封存作业的实施和发展提供基础指引。     

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...     

兰州—白银地区1987年与2014年表层土壤有机碳储量和碳密度变化趋势及影响因素探讨

土壤碳库研究及碳汇问题是近年来土壤碳循环与全球变化研究的热点领域,土壤是陆地生态系统的核心,研究土壤有机碳储量和碳密度的影响因素对正确评价本区碳循环有重要意义,本文利用土壤类型、土地利用类型、地貌类型、生态系统等影响因素对研究区表层土壤有机碳密度和碳储量进行了评价,分析了兰州—白银地区1987年和2014年土壤有机碳储量、碳密度的变化,其中2014年土壤有机碳储量增加了3.58×106 t,说明这些年土壤固碳效果明显,土地利用方式更合理。认为研究区有机碳碳密度、碳储量在空间上的分布极不均匀,与成土母质、土壤自身理化特性、土地利用方式及自然景观条件、人类活动等因素密切相关,是多因素综合影响的结果。     

浅钻技术在若尔盖地区泥炭调查中的应用

泥炭是一种具有多种用途的宝贵自然资源,泥炭中的有机碳储量是研究全球碳库变化及碳循环过程的重要参数。由于泥炭多分布于沼泽中,且泥炭松软含水量大的特性,对于泥炭深度的调查、获取用于测试泥炭原状样品的质量不高,导致泥炭碳储量评价仍存在不确定性和偏差。笔者等在典型泥炭形成地若尔盖沼泽湿地地区,开展了浅钻泥炭调查取样工作,通过在泥炭斑块边缘及中心两种不同沼泽湿地地层开展的试验,验证了轻便钻机在难进入的沼泽湿地的适应性,配套的振动冲击工艺可高质量的获得无扰动的泥炭样品,同时查明了泥炭层的厚度。通过试验初步探索了采用轻便钻机配套振动冲击钻进工艺进行泥炭调查取样的有效性。浅层取样钻探作为泥炭调查取样的一种直接有效的技术手段,可以有效地提高泥炭调查效率和精度,为准确评价泥炭储量数据提供可靠的钻探技术服务支撑。     

长江源区布曲流域土壤有机碳分布特征及其影响因素北大核心CSCD

基于长江源区布曲流域23个采样点的138个土壤样品,分析了土壤有机碳的分布特征,并探讨1 m以内土壤有机碳含量的影响因素。结果表明,长江源区布曲流域0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm和50~100 cm的6层土壤有机碳含量的平均值±标准差分别为(10.23±4.84) g·kg^(-1)、(10.18±5.19)g·kg^(-1)、(9.34±5.20)g·kg^(-1)、(9.04±4.41)g·kg^(-1)、(8.01±4.74)g·kg^(-1)、(9.40±4.67)g·kg^(-1),其随土壤深度增加而降低(R^(2)=0.511)。研究区土壤有机碳含量与海拔并非线性相关(P>0.05),而是在4 700~5 100 m的海拔范围内,随海拔的升高而增加,然后在5 000~5 100 m海拔处达到最大值后降低。土壤有机碳含量与pH值呈现极显著的负相关(P<0.01),与碳氮比呈现极显著的正相关(P<0.01),与体积含水量呈现显著的正相关关系(P<0.05),而与年均气温、年均降水量、全氮、全磷、全钾、无机碳含量、阳离子交换量、容重和黏粒含量的相关性不显著(P>0.05),表明长江源区布曲流域1 m以内土壤有机碳含量的主要相关因素是土壤的pH值、碳氮比和体积含水量。研究结果可以为长江源区布曲流域土壤碳循环的研究提供基础数据和科学依据。     

大兴安岭呼玛河流域多年冻土区森林土壤有机碳和有效氮分布特征及影响因素北大核心CSCD

多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮(铵态氮、硝态氮)含量分布特征,于2020年秋季(9月末)采集呼玛河流域三种类型多年冻土区(不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区)16个1 m深的土壤剖面,基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明:土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区,土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区;在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势,且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系(P<0.05)。结构方程模型表明,植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素,年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱;冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。     

鲁西南单县盆地钻孔记录的古近纪环境变化

鲁西南地区的单县盆地盐矿是新发现的小陆块盆地形成的大型盐类矿床,成矿时代为古近纪(主要是始新世中晚期至渐新世)。基于单县盆地YZK-3钻孔(521.7 m)元素和碳氧同位素的分析,探讨单县盆地在古近纪时期的古环境演化特征。研究表明：1)单县盆地YZK-3孔沉积物水溶元素和酸溶元素及比值的变化反映了湖泊的咸化和淡化过程;2)受热液补给和成岩作用影响,碳酸盐δ¹⁸O和δ¹³C的相关性不适合论湖泊的封闭与开放状态,但变化趋势仍具有古环境意义;3)始新世—渐新世,单县盆地古湖泊经历了淡水湖—咸水湖—盐湖—咸水湖—淡水湖的演化过程,其干旱化趋势明显。全球气候变化是成盐作用的主要驱动机制。     

华北寒武纪苗岭世晚期δ13C演化及生态环境特征

豫北和鲁西地区寒武系苗岭统上部δ¹³C演化表现为下降趋势,芙蓉统下部δ¹³C呈上升趋势,并表现出显著正漂移,这次δ¹³C正漂移出现在三叶虫Chuangia带内,可与世界各地芙蓉统排碧阶的δ¹³C正漂移(SPICE)对比。δ¹³C演化趋势与三叶虫、牙形石、浮游植物的繁盛与萧条表现出一定的耦合关系。苗岭世晚期三叶虫大规模绝灭时期,δ¹³C呈逐渐降低趋势,苗岭世末期新的三叶虫科大量出现时期,δ¹³C呈上升趋势。另外,海平面升降对δ¹³C演化具有明显的影响,海侵时期沉积的碳酸盐岩其δ¹³C呈逐渐增大趋势,高水位早期沉积的碳酸盐岩具有较高的δ¹³C值,高水位晚期或海平面下降期沉积的碳酸盐岩的δ¹³C呈逐渐下降趋势。海平面变化是导致生态环境变化、生物群落演化、碳同位素组成演化的关键因素。     

岩溶水库热结构变化对水体溶解无机碳及其同位素的影响过程

以中国南方亚热带地区典型的地下水补给型水库——大龙洞水库为对象,于2018年1月、4月、7月、10月、12月分别在上、中、下游三个监测点进行采样,探究水库热结构变化对于水体无机碳及其同位素的影响过程及机理。结果表明:（1）大龙洞水库水体在一个水文年中呈现周期性的混合期—分层期—混合期的热结构变化,4月热分层开始显现,7月逐渐显著呈现完整的热分层,10月以后热分层逐渐消失,水体逐渐实现混合;（2）水体热分层是溶解无机碳（DIC）浓度与碳稳定同位素（δ13C_DIC）值变化的主要驱动力。表水层中DIC主要受水—气界面二氧化碳脱气、水生生物光合作用控制,其DIC浓度与δ13C_DIC值分别为3.22 mmol·L?1和?9.15‰;温跃层中DIC主要受有机质降解过程影响,其DIC浓度与δ13C_DIC值分别为3.43 mmol·L?1和?9.70‰;底水层中DIC主要受碳酸盐沉淀过程影响,其DIC浓度与δ13C_DIC值分别为4.32 mmol·L?1和?11.89‰;（3）三种过程伴随水库热结构的变化而变化,驱动DIC浓度及其同位素的变化梯度 G (DIC)与 G (δ13C_DIC)的变化,表现为底水层＜表水层＜温跃层。热分层结束进入混合期后,DIC浓度与δ13C_DIC值的时空差异均逐渐消失,最终表现出DIC浓度与δ13C_DIC值的均一化。