The Influence of Plantation on Soil Carbon and Nutrients: Focusing on Tibetan Artificial Forests

As terrestrial ecosystem carbon (C) sinks, plantation ecosystems play essential roles in species diversity protection, resource supply and climate change. Artificial afforestation is of great important in improving the ecological condition, economic development and production in Tibet. Forests can improve soil property changes, yet the understanding of how plantations influence soil C and nutrient conditions in Tibet is still insufficient. This review combines with previous studies to explore the characteristics of soil nutrients, involving nitrogen (N) and phosphorus (P) on Tibetan poplar plantations. Generally, plantations have better abilities in improving the soil C and N cycles, and enhancing the soil stability. In this review, we further analyze the factors, including the modality of land-use, afforested period, tree species, climate factors and soil properties, which may affect the soil C and nutrients. (1) The patterns of land-use affect the accumulation of soil organic matter, thus influence the accumulation of soil C and nutrients; (2) Soil C and N increase with the years of artificial forests, while soil P is on the contrary; (3) The effects of different tree species on soil C and nutrients vary widely; (4) In terms of climate, the C sink of Tibetan plantation soil is most likely to be affected by precipitation, while the nutrient is more likely to be influenced by temperature; (5) Among soil properties, the most related factor to C is soil texture. Furthermore, our review pointed out that future research on soil ecological functions should be focused on soil microbes on Tibet plantation. At the end, we concluded three major challenges for the future research. Therefore, this review contributes to a better understand the effects of plantation on soil C and nutrients on the Tibetan Plateau.     

北半球陆地生态系统碳交换通量的空间格局及其区域特征

陆地生态系统通过植被的光合作用吸收大气中的CO2,深入了解陆地生态系统碳吸收强度的空间变异及其区域特征对于准确地预测和评估全球碳收支以及制定高效的区域性生态系统管理政策具有重要的指导性意义。本文以China FLUX的长期联网观测数据为基础,整合了北半球区域已发表的涡度相关文献数据,对北半球区域碳交换通量,即总初级生产力（GPP）、生态系统呼吸（RE）和净生态系统生产力（NEP）的空间格局及其区域特征进行综合分析。我们获取了233个通量站点,732条站点年数据。观测站点分布于亚洲、欧洲和北美洲,纵跨纬度2.97°N到74.47°N,横跨经度148.88°W到161.34°E。气候类型涵盖了热带、亚热带、温带、北方林、极地与亚极地以及高山气候类型。生态系统类型包涵了森林（107个站点）、草地（65个站点）、农田（33个站点）和湿地（28个站点）四大生态系统。研究结果得出：北半球陆地生态系统GPP和RE呈现出显著的随着纬度升高而线性降低的趋势,纬度每升高1°N,GPP和RE在空间格局上约减少22.9gC/m2/a,而NEP的纬向变化规律不明显。森林和农田生态系统的GPP和NEP显著高于草地和湿地生态系统。RE则在森林生态系统最高,平均约为1185±641gC/m2/a,而在其余生态系统间无显著差异。在亚洲、欧洲和北美洲3个区域之间,森林、农田和湿地生态系统的GPP,RE和NEP均无显著差异。仅在草地生态系统中,欧洲草地生态系统的GPP和RE分别为1472±473gC/m2/a和1236±452gC/m2/a,显著高于亚洲和北美洲。GPP,RE和NEP呈现出从温暖性气候区向寒冷性气候区逐渐降低的趋势,同时受到水分状况的调节,表现出在相同的温度带里,相对湿润的气候区具有更高的NEP。这些结果表明北半球陆地生态系统碳交换通量存在着空间变异性,但没有显著的区域差异,然而在不同气候区和生态系统类型间差异显著,这意味着北半球陆地生态系统碳交换通量主要受到温度和水分环境条件以及人类活动的共同影响。     

白云鄂博赋矿白云岩与微晶丘和碳酸岩墙的碳氧同位素对比研究

本文通过方解石和白云石的碳和氧同位素分析,对比研究了白云鄂博赋矿白云岩、黑脑包微晶丘、北京西山微晶丘、宽沟北正常沉积灰岩和白云鄂博碳酸岩墙,从而探讨了赋矿白云岩的成因及其与超大型Fe-Nb-REE矿床的成因关系。结果为:①黑脑包腮林忽洞群顶部微晶丘和北京西山寒武系顶部微晶丘碳酸盐的δ~(13)C值都在0±2‰左右,δ~(18)O值为18.3‰～25.1‰,均具有典型海相沉积碳酸盐岩的特点;②白云鄂博东矿采场δ~(13)C值为-7.9‰～-1.1‰,δ~(18)O值为9.1‰～20.9‰;矿区东西两端δ~(13)C值-7.9‰～-0.6‰,δ~(18)O值8.6‰～25.7‰;均介于地幔流体与典型沉积碳酸盐岩之间。部分赋矿白云岩样品中白云石与方解石之间的碳氧同位素分馏△~(13)C和△~(18)O值均小于0‰,表明其受到过次生蚀变作用,低δ~(18)O值白云石样品所对应的负△~(18)O值反映了地幔镁质流体对沉积碳酸盐岩的强烈交代作用;③矿区—富稀土碳酸岩墙的δ~(13)C值为-7.2‰～-4.7‰,δ~(18)O价值为11.9‰～16.4‰,表明其碳酸岩岩浆并非原始地幔来源,而可能与俯冲板块携带的沉积碳酸盐岩与地幔流体在深部的高温混合熔融有关。碳酸岩墙中白云石与方解石之间的碳和氧同位素分馏均小于0‰,说明该碳酸岩墙中的白云石与方解石并非同成因矿物,至少其中之一为     

河南省鲁山县背孜矿区石墨矿床地质特征及其成因探讨

河南省鲁山县背孜石墨矿床地处华北地台南缘灵宝-鲁山-舞阳石墨成矿带。矿区主要含矿岩石为太华群水底沟组片麻岩及大理岩。该区断裂构造较为发育,构造活动对矿体起到了一定的破坏作用,同时造成了本区石墨的局部富集。矿石类型主要为片麻岩型石墨矿,石墨呈晶质鳞片状。通过野外观察,室内矿石组分研究以及碳同位素分析认为该石墨矿床成因类型应为沉积变质矿床,并具有后期热液叠加富集特征,成矿物质来源主要为有机碳与无机碳两种类型,且不同含矿岩石中碳质来源具有差异性特征。     

微型活性碳柱富集比色法测定金

本文探讨了用微型活性碳柱富集痕量金的方法。研究了富集金和TMK—Au—Twee 85显色反应的条件,用本法测定了地质试样中痕量金,其测定限为2 ppbAu,本法操作简便、快速,灵敏度高,结果较为满意。     

沈北煤田煤中琥珀的植物来源和稳定同位素的古环境意义

琥珀是由古代植物代谢产生的树脂聚合物形成的化石。琥珀中的有机质保存环境稳定、封闭,能很好地记载其形成时期的古植物和古环境等信息。本次研究运用气象色谱质谱联用仪（GC-MS）和元素分析稳定同位素质谱仪（EA-IRMS）等测试方法,研究了沈北煤田煤中琥珀的有机地球化学组成、稳定同位素和化合物单体碳同位素特征。结果表明,琥珀中的饱和烃以二萜化合物为主（占73.45%）,芳香烃以松香烷型化合物为主（56.17%）;高含量的贝壳杉烷、雪松烷、扁枝烷和松香烷型化合物指示琥珀来源于松柏类植物,且以柏科植物为主。沈北琥珀的δ13C值为-22.8‰ ~ -21.2‰,与同时期其他地区琥珀的δ13C值相似;氢同位素变化范围较小（-297.2‰ ~ -276.0‰）,氧同位素值为17.4‰ ~ 31.6‰。琥珀的稳定同位素组成（碳、氢和氧）进一步证明琥珀来源于裸子植物。琥珀的δ13C值主要与其形成时的全球气温变化和大气组成有关。沈北琥珀的氢和氧同位素组成主要受植物种类（松柏类）以及植物生长的局部气温和降水条件有关。琥珀稳定碳同位素有望成为研究古气候和古大气组成的良好载体,琥珀的氢和氧同位素可以反映形成时期的古环境条件,但仍需进一步深入研究。     

1950年以来青藏高原兹格塘错碳酸盐稳定碳同位素变化及其原因

兹格塘错是青藏高原中部一个典型的半混合型咸水湖泊。本文在~(210)Pb和~(137)Cs定年的基础上,研究了兹格塘错重力岩芯(ZGTC A-1)小于38.5μm细颗粒组分碳酸盐稳定碳同位素1950年以来的变化及其影响因素。对冬夏季湖水水化学特征的分析表明,夏季湖水溶解CO_2呈逸出状态,冬季湖水钙离子浓度是夏季湖水的10倍,据此可以得出兹格塘错碳酸盐矿物主要在夏季沉淀。通过与那曲气象站气象记录对比发现,1950年以来A-1岩芯碳酸盐碳同位素变化与年均温度有很好的相关性,表现出年均温度高时碳同位素偏重,而年均温度低时碳同位素偏轻的特征。兹格塘错1950年以来自生碳酸盐碳同位素的变化是由湖区及水体碳循环(如碳酸盐沉淀,有机质的沉淀与分解,有机碳和无机碳的转化等)的变化引起的,但各种因素的相互作用非常复杂。碳酸盐含量也与温度有关,温度越高,碳酸盐含量越高,同时降水量与碳酸盐含量也存在明显的相关关系。1950年以来有机质含量与温度呈反相关,可能与湖泊生产力的下降有关。     

硫酸参与的长江流域岩石化学风化速率与大气CO2消耗

流域的岩石化学风化过程是全球碳循环中的重要环节。以往的流域水化学碳汇通量估算大多是基于碳酸的风化作用。而实际上,硫酸和碳酸一样,也参与了流域碳元素的地球化学循环,从而对全球碳循环过程产生影响。长江流域水体近几年出现酸化现象,大部分河段SO42-和Ca2+含量增高,其对应的岩石风化过程和大气CO2消耗速率也发生变化。文章对长江干流及主要支流2013年不同季节的离子组成进行监测,利用水化学平衡法和Galy估算模型,对长江流域岩石化学风化速率和CO2消耗通量进行了估算,对硫酸参与下的长江流域岩石风化和碳循环过程进行了分析。结果表明,长江流域水体离子主要来源于硅酸盐岩风化和碳酸盐岩风化。其中碳酸盐岩风化对河水离子贡献率为92%。在硅酸盐岩广泛分布的赣江流域,碳酸盐岩风化离子贡献也达85%。分析表明,硫酸参与了长江流域的岩石风化过程,对水体中离子产生一定影响。硫酸的参与加快了碳酸盐岩的化学风化速率,平均提高约30%,但是使流域大气CO2消耗速率降低。在不考虑蒸发岩溶蚀作用下,平均从516×103 mol/km2·a降至356×103 mol/km2·a,降低约31%。在各支流中,硫酸对乌江流域碳酸盐岩的风化和碳循环的影响最大,而对雅砻江的影响最小,这与乌江流域的含煤地层、矿床硫化物及大气酸沉降有关。     

全球变化背景下北方泥炭地释放溶解有机碳的驱动机制

泥炭地（peatland）是一类储碳效率很高的特殊陆地生态系统,其碳储量约占全球土壤碳库的近1／3,对全球碳循环有着举足轻重的作用。有证据表明在过去20余年,北半球大范围的天然水体中溶解有机碳的浓度呈显著增升趋势。普遍认为与全球变化背景下北方泥炭地大规模释放溶解有机碳有关,但其驱动机制尚不十分清楚。已经提出的具有代表性...     

浙江江山灯影组碳、氧同位素特征

通过测试分析了浙江江山灯影组碳酸盐岩的碳、氧同位素特征。结果显示δ^13C值在-2．11‰～2．71‰之间，底、顶部表现为负异常，主体部分比较平稳，变化频率不大。呈微弱的降低趋势；δ^18O值在-3．52‰～-8．76‰之间变化，整体比较平稳，从底到顶呈略降低的变化趋势。浙江江山碳、氧同位素的特征与国内外同期地层非常相似，具有全球可对比性，反映浙江江山地区在灯影初期海平面短暂下降，随后海洋环境相对稳定，直到灯影末期，与全球古环境发生强烈变化一样，本区海洋环境也发生了强烈变化。