重庆市不同土地利用碳排放及碳足迹分析

以重庆市为例,运用1997-2009年重庆市不同土地利用面积数据和能源消费量数据,采用碳排放模型、碳足迹模型,对重庆市13年来不同土地利用方式碳排放量和能源碳足迹进行核算,分析不同土地利用方式碳排放效益、碳排放量的影响因素以及能源消费碳足迹变化。结果表明:(1)重庆市碳排放总量呈直线增加趋势,年均增加210.69万t。(2)建设用地是主要碳源,林地是主要碳汇,建设用地碳排放量增幅远远大于林地的碳汇增幅。(3)碳排放强度总体上呈下降趋势,由1997年的1.77t/万元下降到2009年的1.38t/万元,年均下降1.12%,小于11.5%的GDP增长率。(4)产业结构和经济增长促进碳排放量增加,能源结构对碳排放量影响不大,能源效率改进是13年来重庆市碳排放强度下降的关键原因。(5)能源消费总碳足迹逐年增加,2002年后年均增加93.75万hm2,生态承载力也有所增加,但远远不及总碳足迹的增加速度,生态赤字逐年扩大;森林碳足迹和煤炭能源碳足迹是主要的碳足迹。

不同土地利用方式土下岩溶溶蚀速率及影响因素

以重庆中梁山为例,通过野外埋放标准溶蚀试片、土壤CO2收集装置和进行亮蓝染色示踪试验,测试不同土地利用方式下不同土层碳酸盐岩溶蚀速率、土壤CO2浓度、土壤溶解性有机碳(DOC)含量及土壤含水量、土壤pH值和孔隙度等性质,探讨不同土地利用方式土下溶蚀速率差异及其影响因素。结果表明不同土地利用方式对土壤理化性质产生影响,形成特定的岩溶微环境,进而影响土下不同层次的岩溶作用:土壤CO2浓度是影响林地和草地旱季土下溶蚀速率的重要驱动力;土壤含水量和供水能力是影响旱季不同土地利用方式溶蚀速率的关键因素;菜地产生的酸性物质较多,土壤pH值最低,其平均溶蚀速率高于林地;土壤DOC随水下渗迁移性强,是林地土下50 cm处溶蚀速率高于土下20 cm处的原因之一。该文为西南岩溶区土下岩溶机理、岩溶碳汇提供理论依据和数据参考。

岩溶山区土地利用方式对土壤活性有机碳及其分布的影响

对重庆中梁山不同土地利用方式下的0~50 cm土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明：不同利用方式土壤有机碳（SOC）含量大小顺序为：竹林〉菜地〉草地〉林地〉园地〉弃耕地,且均表现为0~20 cm层大于20~50 cm层;土壤溶解性有机碳（DOC）含量平均值大小顺序为：林地〉竹林〉弃耕地〉草地〉园地〉菜地,土壤溶解性有机碳占土壤有机碳的比例随土层深度增加而增加;土壤易氧化有机碳（EOC）含量及其剖面分布与土壤有机碳含量变化相一致,相关分析表明,两者的相关性达到极显著水平（R=0.852,P〈0.0001）,对土壤有机碳变化反应敏感。

岩溶山区土壤性质及其对土下溶蚀速率的影响

以重庆中梁山岩溶山区为例,通过野外溶蚀试片法和测量土壤孔隙度、容重、水分、有机碳含量和pH值的方法,探讨雨季和全年不同土地利用方式下土壤性质变化及其对土下岩石溶蚀速率的影响。结果表明:不同季节不同土地利用方式下土下岩石溶蚀速率差异显著,雨季溶蚀速率要大于全年溶蚀速率,雨季溶蚀量对全年溶蚀量贡献较大,雨热同期有利于岩溶作用的进行。总体上,不同土地利用方式下土下岩石溶蚀速率大小顺序为:林地>草地>菜地>耕地,其中林地最大,耕地最小。土壤有机碳、pH值、孔隙度和水分等相互联系,相互作用共同影响土下岩石溶蚀速率。人类活动能够改变土壤理化性质,促进或抑制岩溶作用的进行。林地利于碳酸盐岩石的溶蚀,促进石灰岩地区溶蚀成土速率,在岩溶区提高植被覆盖率是防治石漠化的有效措施。

石漠化治理对岩溶作用强度的影响及其碳汇效应

以贵州关岭-贞丰花江岩溶石漠化综合治理区代表石漠化治理的退耕还林地和未进行石漠化治理的耕地及对应的B泉和A泉为研究对象,分析退耕还林地、耕地的土壤CO_2浓度变化、土下溶蚀量及碳汇差异,以及对应泉水Ca^(2+)、HCO_3^-的变化,并计算岩溶碳汇效应,揭示石漠化治理对岩溶作用强度的影响及其碳汇效应。研究结果表明,研究区土壤CO_2浓度变化范围为417~10 000ml/m^3以上,表现为夏秋高、冬春低的季节变化。土壤CO_2浓度表现为土层60cm>40cm>20cm,在一定深度范围内随土层的增加呈现升高的趋势。相对耕地,退耕还林地能够明显增加土壤CO_2浓度,表明植被恢复有利于土壤CO_2积累。A泉和B泉的Ca^(2+)、HCO_3^-变化范围分别为78~98mg/L,207.4~280.6mg/L和118~133mg/L,323.3~396.5mg/L,B泉的Ca^(2+)和HCO_3^-含量明显高于A泉,其消耗的CO_2量也相对较大,表明植被恢复有利于岩溶作用的进行。在雨季时,泉水中HCO_3^-含量变化相对土壤CO_2滞后大约1~2个月,而在旱季时,其变化趋势一致,表明泉水中HCO_3^-敏感地响应土壤CO_2的变化。退耕还林地土下溶蚀量及碳汇量约为耕地的7倍,受土壤有机质和土壤CO_2浓度及土壤水分等理化性质的影响,退耕还林地土下溶蚀量和碳汇量表现为土下40cm处最高,土下20cm处和60cm处相当。而耕地土下溶蚀量和碳汇量主要受CO_2浓度控制,其变化趋势与土壤CO_2浓度一致。综上表明,岩溶地区石漠化治理能明显增强岩溶作用强度及岩溶碳汇效应。

岩溶山区土壤溶解性有机碳对土地利用方式的响应及其与土壤养分的关系

对重庆中梁山不同土地利用方式下的表层(0-30cm)土壤溶解性有机碳(DOC)含量和分布及其影响因素进行了研究。结果表明:土地利用方式明显影响了土壤DOC的含量和分布。不同土地利用方式下土壤DOC含量大小顺序为:橘林地(425.77mg/kg)>菜地(342.97mg/kg)>耕地(243.25mg/kg)>灌丛(177.74mg/kg)>草地(145.06mg/kg),土壤DOC占土壤有机碳(SOC)的比例为:橘林地>耕地>菜地>灌丛>草地。土壤DOC垂直分布规律性明显,除橘林地外,其它方式都是随着土层深度的增加而减小。相关分析表明,除了橘林地外,其余利用方式下土壤DOC均与土壤有机碳呈正相关;草地土壤微生物量碳对土壤DOC有很大的贡献,相关性达到极显著水平,其余利用方式均呈负相关。土壤DOC与土壤全氮、水解氮和速效钾相关水平达到极显著,与全磷呈显著正相关,相关系数分别为0.421,0.375,0.576,0.274,可以作为土壤肥力的变化指标。

岩溶石漠化区不同植被恢复模式土壤无机磷形态特征及影响因素

为分析岩溶石漠化区不同植被恢复模式土壤无机磷的形态特征,评价植被恢复的土壤供磷潜力,阐明有机碳及钙素在无机磷形态转化中的作用,选取研究区内8种有代表性的样地,采用蒋柏藩无机磷分级方法对土壤无机磷形态特征及影响因素进行研究。结果表明:研究区土壤全磷与速效磷含量分别在0.25—1.35 g/kg、1.05—53.01 mg/kg范围,无机磷总量在123.94—934.61 mg/kg,耕地与退耕地以及各退耕地之间全磷、速效磷、各形态无机磷含量水平差异明显,各退耕地磷素含量水平介于耕地与次生马尾松林地之间,退耕地中桃林地、花椒林地磷素含量水平较高、樟树林地、柳杉林地、撂荒草地次之、撂荒灌丛地较低。各样地土壤无机磷占全磷比例在51.2%—72.4%,不同形态的无机磷含量表现为O-P>Fe-P>Ca-P>Al-P,其中Ca2-P、Al-P对速效磷的贡献率大,Fe-P、Ca8-P贡献较小,O-P、Ca10-P献率最小。不同活性土壤有机碳与不同形态钙素对各形态无机磷在总无机磷中比例的影响较大,p H、容重、粘粒含量、含水量等其它理化性质影响较小。

基于在线高分辨率监测和定量计算的岩溶地下水示踪试验

为了定量研究重庆青木关岩溶含水介质特征、获取相关水文地质参数,将天来宝作为示踪剂,采用野外自动化在线监测技术,获取高分辨率的示踪剂质量浓度历时变化曲线,输入Qtracer2模型进行定量计算,结果表明:所采用的仪器可靠,自动化程度高,经济便捷.Qtracer2模型可将获取的高分辨率示踪剂质量浓度变化数据进行定量解译.试验段的岩溶含水介质较为发育,存在单一的洞穴—管道介质,地下水流为紊流流态,洞穴—管道平均直径达2.3m,储水量为30 604m3,纵向弥散系数为0.59m2/s,摩擦系数为0.29,雷诺兹数为48 671,舍伍德数为1 867,施密特数为1 140,分子扩散边界层厚度为1.23mm.

重庆老龙洞岩溶地下水化学特征及影响因素

为研究老龙洞地下河出口(G3)与表层岩溶泉(G1、G2)水化学特征差异及影响因素,利用统计方法对2012年月尺度的水化学数据进行分析。结果表明:研究区地下水水化学组成以Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-、SO_4^(2-)为主,水化学类型主要为Ca-HCO_3型;Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-浓度变异系数较小,主要来源于碳酸盐岩地层溶蚀,且以石灰岩溶解为主;硫酸与硝酸参与了碳酸盐岩的溶蚀,其中硫酸对碳酸盐岩溶蚀的影响更大;地下水中SO_4^(2-)、PO_4^(3-)、Na^+、K^+、Cl^-和NO_3^-浓度变异系数较大,主要受农业施肥、畜禽粪便、企业废水和生活污水等因素的影响;SO_4^(2-)、PO_4^(3-)、Na^+、K^+、Cl^-浓度表现为地下河高于表层岩溶泉,而NO_3^-浓度表现为地下河低于岩溶泉。

菜地土壤铅、镉有效态与生物有效性研究

通过野外采样、室内测试分析,探讨重庆市北碚区菜地土壤铅、镉的有效态含量及生物有效性。结果表明:研究区菜地土壤铅、镉有效态平均含量为3.114,0.051mg/kg,生物有效性系数分别为7.7%,25.1%;小白菜可食部分铅、镉平均含量分别为0.123,0.021mg/kg,富集系数分别为0.4%,9.8%;从富集系数和生物有效性系数看,研究区菜地土壤镉的潜在生态风险要大于铅的。研究区菜地土壤理化性质中pH对有效态镉有显著影响;砂粒、粘粒和有机质对有效态铅含量有显著影响;铅、镉有效态与全量变化一致,全量是有效态含量的主要影响因素;土壤类型对铅、镉有效态含量有影响;在人类活动中交通对有效态铅含量有影响,肥料的施用对有效态镉含量有影响。菜地土壤中铅、镉有效态含量与小白菜可食部分铅、镉的含量相关性优于全量的,用土壤中铅、镉的有效态表征铅、镉的生态风险更准确。

典型岩溶槽谷区地下水化学特征及地球化学敏感性分析

利用2012年4月-2013年3月的水化学数据研究了重庆老龙洞地下河流域地下水系统地球化学敏感性。结果表明,研究区表层岩溶泉和地下河水化学阳离子分别以 Ca2＋、Mg2＋和 Ca2＋、Na＋为主,阴离子以 HCO-3、SO2-4为主；表层岩溶泉雨季 Mg2＋/Ca2＋摩尔比和地下河雨季 Na＋/Ca2＋摩尔比旱季大于雨季,表层岩溶泉和地下河雨季 HCO-3/SO2-4摩尔比分别为3.428-6.524、3.122-5.966,旱季 HCO-3/SO2-4摩尔比分别为5.693-8.664、3.428-6.524,表现出低SO2-4、高 HCO-3的特征,主要受农业活动影响的表层岩溶泉主量元素地球化学敏感性依次为 HCO-3＞ SO2-4＞Ca2＋＞NO-3＞ Mg2＋＞ Na＋＞ K＋＞Cl-,而受农业活动、工业活动、城镇建设活动等多种因子共同影响下的地下河主量元素地球化学敏感性有所变化,依次为 HCO-3＞Na＋＞ Ca2＋＞ K＋＞ Cl-＞ Mg2＋＞NO-3＞ SO2-4,随着人类影响的加剧,离子敏感指数将会有增加的趋势。

石漠化区植被恢复过程凋落叶分解特征及其对土壤有机碳/氮的影响——以重庆中梁山为例

运用凋落物分解袋及样品室内分析的方法,研究了石漠化脆弱生态区植被恢复不同阶段主要建群种凋落叶分解及有机碳、氮释放动态及其与土壤团聚体有机碳、氮之间的关系。结果表明：（1）各植被恢复阶段凋落叶分解系数介于0.73~1.33之间,不同阶段之间表现为,草地〈灌丛〈乔木林〈灌乔林,人工樟树林介于乔木林与灌乔林之间。（2）各植被恢复阶段凋落叶有机碳、氮净释放率介于58.5%~72.9%与21.2%~63.9%之间,有机碳在分解期间表现为净释放,有机碳、氮释放率随植被恢复年限的延长呈增加的趋势。（3）凋落叶分解与养分释放对土壤有机碳、氮含量的提高有促进作用。其中,凋落叶分解系数与0.25~1mm、〈0.25mm粒径团聚体轻组有机碳、氮之间关系密切。在植被恢复过程中,凋落叶分解速率及有机碳、氮释放率随恢复年限延长而呈增加趋势,凋落叶分解对土壤有机碳、氮有重要影响,轻组有机碳、氮优先向小粒径团聚体输入,小粒径团聚体在土壤有机碳、氮积累中有重要作用。凋落叶分解一方面能为植物生长提供养分,同时也促进土壤有机质的形成与积累,植被恢复过程中应加强水土保持、提高土壤层的养分保蓄与抗水土流失能力。

岩溶山地不同土地利用方式土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的分布特征

对重庆中梁山岩溶山地不同土地利用方式下0—40cm土壤颗粒有机碳和矿物结合态有机碳的含量和分布特征进行了研究。结果表明:不同土地利用方式土壤有机碳含量平均值表现为:林地>菜地>草地>橘园地>弃耕地。除橘园地外,其它各土地利用类型土壤细颗粒有机碳(FPOC)含量大于粗颗粒有机碳(CPOC)。不同利用方式土壤颗粒有机碳含量在剖面层次中表现不同。0—20cm表层土壤CPOC含量表现为:橘园地>草地>菜地>林地>弃耕地,差异较大。土壤FPOC含量表现为:林地>草地>菜地>橘园地>弃耕地;20—40cm土壤CPOC和FPOC最高值出现在菜地,最低值出现在弃耕地。不同土地利用方式土壤矿物结合态有机碳(MOC)含量和土壤有机碳含量分布特征一致。除橘园地外土壤各组分有机碳分配比例大致表现为:MOC/SOC>CPOC/SOC>FPOC/SOC。相关分析表明,不同土地利用方式土壤SOC和POC呈正相关,相关性不一致。林地和草地呈极显著相关(P<0.01),弃耕地呈显著相关(P<0.05),菜地和橘园地相关性不显著。表明人为干扰和耕作措施会影响POC对SOC的贡献。

基于在线示踪技术的岩溶地下河流场反演与水文地质参数估算

以青木关岩溶地下河为例,利用在线高分辨率示踪技术获取基础数据来探寻岩溶地下河形态特征,估算水文地质参数。试验中示踪剂回收率高达99%,示踪剂历时浓度曲线有两个孤峰,前后峰值浓度分别为37.63μg/L和1.21μg/L,两个孤峰的偏度和峰度均大于0,据此推测青木关岩溶地下河并无较大溶潭发育,且地下河流态为紊流流态。根据试验所得数据结合地下河地理空间信息,以经验公式估算得到地下河平均流速、摩擦系数、雷诺数、舍伍德数、施密特数等水文地质参数,分别为204m/d、0.26、127 980、4 165、1 140,表明青木关地下河管道内部结构复杂,地下水环境比较脆弱,且估算得到的雷诺数所表征的地下河水流态与示踪剂历时浓度曲线得到的结果一致。

岩溶槽谷区土壤多环芳烃健康风险评价

以重庆老龙洞岩溶槽谷为例,利用BaP毒性当量浓度(BaPeq)和终生癌症风险增量模型对儿童和成人暴露于土壤PAHs的健康风险进行评价.研究结果表明,土壤中BaPeq∑16PAHs为87.5±156.6 ng·g-1,7种致癌性PAHs占了97.8%;BaPeq∑10PAHs平均值为32.9±37.4 ng·g-1,33.3%的采样点的BaPeq超过了荷兰土壤环境质量标准目标参考值(33.0 ng·g-1),表明土壤PAHs存在潜在风险;儿童和成人的终生癌症风险(ILCR)分别为1.17×10-7—7.11×10-6,1.24×10-7—7.52×10-6,平均值为8.8×10-7和9.3×10-7,总体在可接受的风险范围内,但有部分存在潜在风险;DaA和BaP产生的致癌风险占到总风险的35.2%和30.4%,是最主要的贡献组成;不同暴露途径对人群的致癌风险水平为:皮肤接触>经口摄入>呼吸吸入.经口摄入和皮肤接触对总致癌风险的贡献几乎为100%,高出呼吸吸入102—106倍,是土壤PAHs致癌风险的主要暴露途径.

岩溶溪流的脱气作用及碳酸钙沉积——以重庆市南川区柏树湾泉溪流为例

以一定间距监测水体中pH、电导率、溶解氧等水化学参数及HCO-3、Ca2+等阴阳离子浓度,揭示了重庆市南川区柏树湾泉及其下游溪水的水化学的空间特征。泉水出露地表后,CO2溢出导致溪流水的水化学特征沿流程发生有规律的变化,并促使溪水达到过饱和状态而产生明显的碳酸钙沉积。研究结果表明,脱气作用导致溪水的HCO-3浓度、Ca2+浓度、电导率(EC)和CO2分压沿流程逐渐递减,pH值及常见碳酸盐矿物的饱和指数逐渐升高。泉水出露时水中CO2浓度与自由大气之间的浓度梯度是影响脱气速率的主要因素,但溪渠的水力坡度也对脱气速率也有一定影响。地下水出露至泉口处的脱气程度,是影响溪流碳酸钙沉积的决定性因素。旱季泉水流量较小,泉口处脱气程度较大,并且溪水的Ca2+浓度含量较高,再加上溪流沿途的水体扰动加速CO2溢出,以及溪渠内的枯枝落叶和其他物质的吸附等,皆有利于碳酸钙沉积。

岩溶区不同土地利用方式土壤抗蚀性分析

采用土壤微团聚体类、水稳性团聚体类及有机质含量作为指标,通过主成分分析方法,对重庆市中梁山不同土地利用方式表层土壤抗蚀性进行了研究。结果表明:>0.25mm水稳性团聚体含量及破坏率、>0.5mm水稳性团聚体含量及破坏率、平均重量直径和有机质含量是评价土壤抗蚀性的最佳4指标;土壤抗蚀性强弱顺序为:灌丛地>草地>竹林地>坡耕地,退耕还林、还草有利于提高土壤抗蚀性;运用微团聚体类指标和水稳性团聚体类及有机质指标分别进行土壤抗蚀性评价时,得到相反的结论;土壤水稳性团聚体类指标评价结果与主成分分析结果一致,这与研究区特殊的成土过程和脆弱的生态环境有关;耕作侵蚀使坡耕地土壤主要性质产生坡面分异,进而产生土壤抗蚀性的坡面分异。坡耕地不同部位土壤抗蚀性强弱为:上部>下部>底部>顶部,这与土壤水稳性团聚体含量坡面分异一致,证明水稳性团聚体类指标可以较好地反映土壤抗蚀性特性。

花椒林在喀斯特石漠化治理中的碳汇效益

[目的]评价石漠化地区花椒林的碳汇功能,为石漠化治理工程的碳汇效益提供技术示范与参考。[方法]以贵州省花江喀斯特石漠化治理示范区生态环境综合治理模式下顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum)为研究对象,依据当地的石漠化现状,通过测定强度、中度和轻度石漠化和不同龄级的花椒林生物量、土壤深度和持土量,对花椒林碳汇量进行估算。[结果]石漠化程度越高,花椒林碳汇量越低,反之,石漠化程度越低,花椒林碳汇量越大,其中轻度石漠化花椒林碳密度为3.24t/hm2,中度石漠化为3.12t/hm^2,强度石漠化为2.81t/hm^2,轻度>中度>强度;随着土壤深度和持土量的增加,花椒林碳汇量也呈现增加的趋势。[结论]花椒林的平均碳密度为3.06t/hm^2,花椒林的综合最优碳汇经济效益为1.92×10~4~2.56×10~4元/hm^2。

北碚区菜地表层土壤镉的环境地球化学基线与污染程度研究

通过野外采样、室内测试及数理统计,对北碚区菜地表层土壤镉的基线值、污染程度进行研究。结果表明:(1)研究区菜地表层土壤镉含量平均值为0.212mg/kg,标准差为0.060mg/kg,变异系数为28.3%,处于低度变异;基线值为0.144mg/kg。(2)对研究区菜地表层土壤镉含量进行污染程度分析发现,以国家土壤环境质量一级标准(自然背景)为标准,研究区56.9%的菜地表层土壤样品镉含量受到污染;若以无公害、绿色蔬菜产地土壤环境质量要求为标准,其研究区菜地表层土壤在镉含量水平上基本满足无公害、绿色蔬菜的生产,但存在局部地区的点源污染。(3)对研究区菜地表层土壤镉含量与理化性质数据进行相关分析发现,有机质含量与镉含量呈极显著相关性。

重庆典型岩溶地区地下水多环芳烃污染水平及健康风险

采集重庆3个典型岩溶地区113个地下水样品,利用人体暴露风险系数法对16种优先控制多环芳烃(PAHs)饮水途径健康风险进行评价。结果表明:地下水中PAHs、致癌PAH和BaP的质量浓度分别为200 ng/L^2638 ng/L、未检出~362 ng/L和未检出~62.7 ng/L,其中南川区地下水中BaP质量浓度为45.1 ng/L,已超过《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的水质要求。PAHs污染水平为南川区>老龙洞流域>青木关流域,与国内其他岩溶地区地下水相比,处于较高污染水平。人群的致癌风险(ILCR)为5×10-10~2.80×10-5,其中南川区ILCR>10-6,具有潜在致癌风险;非致癌类PAHs饮水途径健康风险处于10-11~10-9水平,远低于USEPA规定的阈值1。