碳同位素在草地生态系统碳循环中的应用与展望   总被引：3，自引：1，他引：2  

罗光强  耿元波  袁国富 《地理科学进展》2009,28(3)

草地生态系统在全球碳循环研究中占有重要地位,目前,碳同位素技术已经被广泛地应用于草地生态系统碳循环研究中。本文阐述了碳同位素在草地土壤有机碳的来源、光合作用产物碳在草地生态系统中的分配、草地土壤有机质的周转及草地土壤呼吸研究方面的应用,重点论述了碳同位素在土壤呼吸方面的应用。应用碳同位素对土壤呼吸进行区分的方法主要包括13C自然丰度法、脉冲标记法、同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法等。碳同位素技术对草地土壤和根干扰很小,方法相对成熟,为深入研究草地生态系统碳循环提供了巨大潜力。在我国,应用碳同位素方法研究草地生态系统碳循环在土壤有机碳的来源、分配及周转和土壤呼吸区分等方面有进一步研究的必要,也有进一步研究的发展空间。  相似文献   

海洋碳循环模式(Ⅱ)——对印度洋的模拟结果分析     

浦一芬  王明星 《气候与环境研究》2001,6(1):67-76

把建好的海洋碳模式应用于印度洋区域,模拟得到了印度洋中与碳有关各化学量的表层分布、垂直分布和沿子午线面的等值线分布。与实测的ＧＥＯＳＥＣＳ（ＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＯｃｅａｎ—Ｓｅｃｔｉｎｎ Ｓｔｕｄｙ）数据作对比,模式较好地再现了印度洋上营养盐浓度、总碳浓度、总碱度和溶解氧的二维分布。通过模拟还发现,在稳定状态下,大气和海洋中总碳含量的分布依赖于发生在海洋中的各种物理化学过程及边界条件,水平扩散系数Ｋｈ和光合作用常数率Ｋｇ对各化学量的分布有较大影响（以前有学者认为不太重要,如 Ｂａｅｓ［１］）;南印度洋中纬地区 １０°Ｓ至 ３０°Ｓ是１４Ｃ的重要向下渗透区域,人为排放的ＣＯ２可通过这片渗透区从海洋的表层输入海洋的深层。  相似文献   

中国南方表层岩溶系统的碳循环及其生态效应   总被引：65，自引：8，他引：57       下载免费PDF全文

蒋忠诚 《第四纪研究》2000,20(4):325-334

表层岩溶系统因碳酸盐岩－水－CO²(气)三相的化学动态不平衡过程而产生特殊的碳循环环节,参加循环的碳包括碳酸盐岩中的碳、大气和土壤空气CO²部分。中国南方表层岩溶系统的碳循环非常活跃,并敏感地响应岩溶动力因素的变化,从而促进了地球化学过程和生物化学过程的结合,成为大气CO²汇的重要项。中国南方表层岩溶系统的碳循环通过驱动环境的元素迁移,促进土壤有机质的积累,并影响植物所需要的矿物质营养元素的全量和有效态,进而影响岩溶区的植物物种、特有性和作物的发育。  相似文献   

草地生态系统土壤呼吸研究进展   总被引：26，自引：1，他引：25  

刘立新  董云社  齐玉春 《地理科学进展》2004,23(4):35-42

土壤呼吸是草地生态系统碳循环过程中的关键环节,也是草地生态系统中碳素向大气输出的主要途径。土壤中碳素的释放能够显著增加大气中CO₂的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响。文章综合介绍了国内外有关土壤呼吸的各种测定方法,特别是分析了影响草地土壤呼吸的主要环境因素,并就草地土壤呼吸与根系呼吸的区分方法等进行了详细的讨论。  相似文献   

土壤碳循环研究进展   总被引：82，自引：4，他引：82  

陈庆强  沈承德  易惟熙  彭少麟  李志安 《地球科学进展》1998,13(6):555-563

土壤碳是陆地碳库的主要组成部分,全球土壤有机碳总量达1270 Gt。气候变化影响植物生长、植物碎屑分解速率以及土壤—大气碳通量,这对大气CO₂含量有重要影响。土壤有机质模型是研究生态系统尺度土壤碳循环的唯一可用工具,目前已开发出多种。大量研究表明,¹⁴Ｃ测试是研究土壤有机碳组成及驻留时间的重要手段,土壤有机碳由一系列具不同更新时间的组分构成。土壤粒级组成、矿物特征及土体结构等内在因素制约土壤有机碳存量及状态,对于长时间尺度碳的更新具有重要意义。研究不同气候带土壤有机碳储量及动态变化特征,可为预测未来农、林生态系统变化提供理论依据。  相似文献   

对流层臭氧影响植被研究进展:观测、参数化方案及应用     

周智敏  李芳  曾晓东  倪长健 《气候与环境研究》2017,22(5):613-622

对流层臭氧(O_3)作为最重要的大气污染物之一,对植物的形态特征和生理生化指标有着重要影响;并通过作用于陆面植被间接改变全球和区域的碳循环以及气候和环境。本文系统地回顾了对流层臭氧影响陆面植被的观测事实,主要包括其对光合作用、气孔导度、叶面积、生物量、产量等方面的影响;归纳和分析了常用的O_3暴露指数(ozone exposure index)和O_3影响植被的参数化方案的优缺点;并介绍这些参数化方案应用于生态模式和地球系统模式,模拟O_3通过作用于陆面植被对碳、水、能量通量和状态的影响。最后探讨了O_3影响植被在观测、参数化方案及其模拟应用方面亟需解决的问题以及未来发展方向。  相似文献   

钙质超微化石的氧、碳同位素研究          下载免费PDF全文

赵京涛  曹奇原  李铁刚 《海洋科学》2007,31(2):68-71

有孔虫稳定同位素组成的研究已经成为迅速发展的古海洋学科完整的组成部分[1]。有孔虫壳体的18O含量(1δ8O)反映了海水的同位素组成[2],可以提供海洋温度和盐度的信息,同时也是大陆冰盖体积增加和减小的灵敏指示者;有孔虫壳体的13C含量(1δ3C)已经用来研究海洋碳循环模式的变化  相似文献   

海洋沉积物中碳的来源、迁移和转化   总被引：1，自引：0，他引：1  

李学刚  宋金明 《海洋科学集刊》2004,46(46):106-117

人类活动每年向大气排放的CO2约为65亿t，其中留在大气中的约占50%，大洋吸收约16亿-20亿t，陆地生态系统大约吸收0.7亿~1.4亿t(Bates，2001；Battle et al.，2000),还有大约13亿t找不到去处，称为大气CO2丢失项，而陆架边缘海有可能是这丢失项的去处。近海沉积物是大气二氧化碳的接受者，同时当条件合适时沉积物中的碳又可被释放重新进入水体乃至大气中，是碳循环中的重要源与汇，因此海洋沉积物在碳循环中的作用是全球碳循环的一个关键环节。虽然近十年来这方面的研究已经引起众多学者的关注，对沉积物中的碳循环进行了较大量的研究，取得了一系列成果，但海洋沉积物在碳循环中的作用和过程至今并未查清，具体体现在海洋沉积物在海洋碳循环中起什么作用？起多大作用？在哪些方面影响和控制海洋碳循环？这些均需要科学家们长期的艰苦努力，以便在更深入、更系统和更高层次上研究解决困扰当今人类的涉及碳循环这一重大环境科学问题。 海洋沉积物为海洋环境中的一个主要研究对象，其中的碳与水体-生物体以及大气、入海河流等进行着不间断的交换、大气中的气体碳经过复杂的海洋生物地球化学过程转化为水体中的溶解碳，再变为颗粒碳，经沉降最终形成沉积物，在适宜的条件下上述的反过程同样会发生。因此，研究海洋沉积物中的碳在其循环中的作用是非常困难的。碳是最主要的生源要素，更是生命活动能流、物流中最重要的元素，几乎所有的生物地球化学循环过程都与它有关，因而有关碳循环的研究是目前全球变化研究的热点。许多国际研究计划均以此为核心研究内容。如国际地圈与生物圈计划(IGBP)中的全球海洋通量联合研究(JGOFS)、全球生态系统动力学(GLOBEC)以及上层海洋与低层大气研究计划(SOLAS)等(唐启升，2001；宋金明，2000)。碳循环研究以 JGOFS计划2001年基本结束为标志，通过近十几年的研究，取得了丰硕的成果，系统了解了海洋循环的过程及界面碳通量，对全球碳循环也有了一个初步的了解。为进一步深入开展这方面的研究作者从海洋沉积物中碳的形态与来源、海水及颗粒物中碳与沉积物碳的关系、表层沉积物再悬浮对碳循环的影响以及沉积物中碳的早期成岩作用等几个方面阐述了海洋沉积物中碳循环目前的研究进展。  相似文献   

接触变质带中的脱碳作用SCIEI北大核心CSCD     

初旭  周振昊 《岩石学报》2022,38(5):1328-1344

地球大气中的碳含量控制着地球长期(百万年尺度)和短期气候。最近的一些工作表明,地质历史中温室气候的时期和高强度的岩浆作用之间可能存在时间上的重合。从而提出假设,即火山和侵入岩与地壳碳酸盐岩之间相互作用释放的二氧化碳可能在调节外生系统的长期碳收支方面发挥了重要作用。例如,在Pangea超大陆裂解的过程中,特提斯体系大陆弧与白垩纪环太平洋弧的活动时间上重合。这些剧烈的大陆弧活动导致的接触变质作用释放的CO_(2)可能有助于形成白垩纪的温暖气候。除了这些宏观假设之外,接触变质作用产生的碳通量仍有待岩石学研究来解决。岩浆的加热和流体的渗透会促使围岩发生脱碳反应。富含H_(2)O的流体渗透会显著降低CO_(2)或其它含碳组分的活度,并有效地从系统中移除反应产物,从而促使通过发生更多的脱碳反应来恢复化学平衡。因此,渗透流体的通量和模式,无论是岩浆还是天水来源,对研究碳通量至关重要。在本文中,我们回顾了岩浆侵入周围的热量和流体传输以及碳酸盐岩和碳质变泥质岩组合的脱碳反应。对现代火山弧的观察表明,如果岩浆与上覆板块的碳酸盐岩地层相互作用,则会产生大量的碳通量。白垩纪大陆弧中丰富的矽卡岩和钙硅酸盐地体为量化从露头到造山尺度的碳通量提供了多样的野外研究机会。最后,本文概述了未来研究将要探索或解决的技术问题,包括流体来源和流动模式、含盐流体的相平衡以及脱碳的时间尺度等。  相似文献   

普定岩溶水-碳循环模拟试验场水体双碳同位素特征(δ13C-Δ14C)与碳足迹     

李栋  赵敏  刘再华  陈波 《地学前缘》2022,29(3):155-166

河流输送到海洋的溶解无机碳(DIC)和有机碳(OC)受自然和人为双重因素的影响。了解DIC和OC的年龄、来源和转化,有助于掌握全球碳收支和提高现在以及未来自然和人类对河流碳循环影响的估算精度。本研究以普定岩溶水-碳循环试验场泉(地下水)-池(地表水)耦联系统为研究对象,利用双碳同位素(¹³C- ¹⁴C)方法,结合水生植物生长和传统水文地球化学特征,揭示了地下水-地表水系统中DIC和颗粒有机碳(POC)的来源及其转化机制。研究发现:(1)泉-池系统中DIC和POC的Δ¹⁴C具有相同的变化趋势,泉水中Δ¹⁴C值低于池水中Δ¹⁴C值,反映后者可能有“较年轻”的CO₂的加入;(2)池水水化学和碳同位素变化由土地利用类型和池中水生植物共同控制;(3)池水中颗粒有机碳(POC)浓度明显高于泉水,且其Δ¹⁴C值表现出与沉水植物和DIC的一致性(表观年龄均为3 200900 a),说明池水POC主要源于池中水生植物光合作用利用了碳酸盐风化产生的老碳(DIC),使新形成的有机质在表观年龄上“偏老”;(4)池水水体内源有机碳对水体POC的贡献在75%以上,内源有机碳通量(以C计)在250 t·km^-2·a^-1至660 t·km^-2·a^-1之间,相对于其他土地利用类型,草地对应的地表水系统具有最大的内源有机碳占比和通量,指示了沉水植物控制型浅水水体初级生产对有机碳循环的重要作用。综上,我们认为在岩溶区通过土地利用调整来调控水生植物群落对于增加碳汇具有重要潜力。  相似文献