木质生物质化学组分的碳释放产物特征和反硝化利用程度

木质生物质具有复杂的化学组分和结构,用作硝酸盐污染治理的碳源时,常出现反硝化速率缓慢和有机物残留。选择碎木作为原料,采用化学法逐级去除主要组分木质素(RL)和半纤维素(AF),获取的组分进行碳释放,释放溶液用于反硝化,拟合了碳释放动力学特征,测定了碳释放和反硝化产物的碳、氮类指标和光谱特征值。结果表明,碎木去除木质素后在1732和1251 cm^(-1)处的红外吸收峰消失。RL和AF的释碳速率分别为天然碎木(NW)的1.8倍和1.2倍,NW的速率为0.11 mg·g^(-1)·d^(-1)。碳释放过程符合二级反应动力学(相关系数R2>0.90)和Ritger-Peppas动力学(R2>0.98)特征。碳释放产物可被反硝化利用的效率为26.5%~49.7%,其中NW组最低,去除硝酸盐的碳氮比为1.0~1.5,残留有机物的腐殖化程度较低,主要为类酪氨酸。

鼎湖山三种主要植被类型土壤碳释放研究

土壤呼吸是土壤微生物活性和土壤肥力一个重要指标 ,是土壤碳流通的一个主要过程 ,也是陆地生态系统碳循环的一个关键部分 ,对研究全球变化非常重要。国内土壤呼吸的研究主要集中在北京山地温带林区、尖峰岭热带森林及东北羊草草原和中亚热带等地 ,南亚热带地区森林土壤呼吸尚无报道。选取南亚热带鼎湖山自然保护区森林演替系列中的 3种主要植被类型 (季风常绿阔叶林 ,针阔叶混交林和马尾松林 )为研究对象 ,研究了土壤呼吸和与之相关的土壤微生物生物量、土壤温度和土壤含水量以及他们之间的关系。结果表明 ,季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林年均土壤呼吸速率依次是 477.9,435 .4,42 9.5 mg CO2 · m- 2 ·h- 1,土壤呼吸速率与土壤温度的季节变化规律接近 ;3种植被类型土壤微生物生物量变化规律与土壤呼吸变化规律一致 ,季风常绿阔叶林最高 ,马尾松林最低 ,土壤微生物量高的土壤中碳周转量较大 ,碳素周转还带动了其他营养元素周转 ,有利于生态系统生存和持续发展 ;季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和针叶林代谢熵依次是 0 .5 8～ 0 .60 ,0 .92～ 1 .0 0 ,1 .30～ 1 .35 ,表明 3种植被类型土壤中土壤微生物对土壤碳的利用效率依次降低。

保护性耕作对农田生态系统净碳释放量的影响

以华北平原小麦-玉米两熟地区保护性耕作5年田间定位试验为基础,利用West提出的净碳释放方程对翻耕、少耕和免耕3种耕作方式下农田各项投入造成的碳释放和土壤碳累积进行比较。结果表明:在翻耕、少耕、免耕3个处理下,5年间各项农田投入造成的碳释放分别为312.60、295.4和280.52kg.km-2.a-1,表层30cm土壤的碳储量分别为30.59、32.76和31.61Mg.km-2,农田净碳释放量分别为312.60、-138.59和-76.52kg.km-2.a-1;与翻耕地比较,免耕和少耕地的相对净碳释放量为-236.08和-451.19kg.km-2.a-1;免耕地农田投入的碳减排量(32.08kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(204.00kg.km-2.a-1)的15.73%,少耕地农田投入的碳减排量(17.19kg.km-2.a-1)为土壤碳增汇量(434.00kg.km-2.a-1)的3.96%。少耕地对减少大气CO2的贡献大于免耕地。

1987年大兴安岭林火碳释放及火后NPP恢复

以大兴安岭地区1985年一类森林资源连续清查资料和1987年林火资料为数据基础,结合GIS技术,进行大兴安岭1987年林火碳释放及火后净初级生产力（NPP,net primary productivity）恢复的研究。通过对1987年火烧迹地林火发生前各树种的生物量的估算,得出在1987年林火中大兴安岭林区森林释放的碳量约为1.97×106-2.47×106t 同时分别比较火烧中各树种的碳释放量和不同火烧等级下的碳释放量。结果表明：落叶松在1987年林火中释放碳量约0.96×106-1.19×106t,占碳释放总量的49%左右 重度火灾中碳释放量占总碳释放量的99.4%。火后乔木层的NPP恢复在21年间成逐渐增加的趋势,并且恢复趋势表明在火后23-24年的时候中度火灾后的乔木层NPP可达到未过火林地的水平。

模拟氮沉降对鹤山3种人工林表土碳释放的影响

为研究大气N沉降对森林表层土壤碳释放的影响,通过室内模拟大气N沉降处理土壤样品,用碱吸收法测定土壤的碳释放量,并计算土壤碳释放速率,分析大气N沉降对鹤山丘陵综合试验站湿地松(Pinus eliotii)、荷木(Schima superba)和马占相思(Acacia mangium)3种人工林土壤碳释放的影响。结果表明,模拟氮沉降对湿地松林表土碳释放过程有非常强的抑制作用,且随着氮处理浓度的升高而加强。低水平的氮沉降对荷木和马占相思林土壤碳释放过程有一定的促进作用,随着沉降水平的升高表现为抑制作用。

西安南郊春季土壤碳释放研究

本文根据NaOH溶液吸收CO2 的原理 ,对西安长延堡春季土壤CO2 释放量进行了观测 ,对土壤CO2释放规律及其影响因素进行了探讨。资料表明 ,从春季的 3月到 5月 ,不同植被下土壤CO2 释放量均呈增加的趋势 ;植被对土壤CO2 释放量有一定影响 ,植被发育好 ,土壤CO2 释放量大 ;从当日早晨到次日早晨 ,土壤CO2 释放量呈现由低到高再到低的变化规律 ;土壤CO2 释放量变化相对于气温的变化具有滞后性 ,表明土壤CO2

氮肥及硝化抑制剂配合施用对石灰性土壤二氧化碳释放的影响

为研究施用氮肥对同时含有有机碳及无机碳石灰性土壤碳释放的影响,在陕西杨凌进行田间试验,比较了不同施氮量(0、160、220 kg·hm^(-2))及其与硝化抑制剂(DCD)配合(N160、N220及N160+DCD、N220+DCD)对土壤pH值、矿质态氮含量和二氧化碳(CO_2)释放量的影响。结果表明:施用氮肥显著降低了耕层土壤pH;配施DCD后土壤pH降低幅度小于未加DCD处理;加入DCD使氮肥的硝化过程推迟了约20 d;未加DCD处理的土壤CO_2释放量随施氮量增加而增加,试验结束时(施肥37 d后)土壤CO_2累积释放量最高达到167.1 g·m^(-2)。与N0处理相比,N160和N220处理的土壤CO_2累积释放量显著增加,增幅分别为20.9%和25.7%;N160+DCD和N220+DCD处理显著降低了土壤CO_2累积释放量,比对应相同施氮量处理分别降低了13.5%和11.0%。上述结果说明施用氮肥会同时影响石灰性土壤有机碳及无机碳的释放,施用氮肥引起的土壤无机碳的释放值得关注。

1980—1999年大兴安岭灌木、草本和地被物林火碳释放估算

应用排放因子法，对大兴安岭林区1980-1999年间主要森林类型中灌木、草本和地被物因森林火灾释放的碳量及主要含碳温室气体量进行了估算．结果表明：不同森林类型灌木、草本和地被物的排放因子不同，以杜香-兴安落叶松林的灌木、草本和地被物层CO2排放因子最大，为93．08％，樟子松林最小，为82．56％；樟子松林CO和CxHy排放因子最大，分别为10．25％和0．84％，杜香-兴安落叶松林最小，分别为6．55％和0．30％．结合灌木、草本和地被物层生物量和碳储量数据，得出20年间大兴安岭典型森林类型灌木、草本和地被物层因森林火灾释放的总碳量为6．56Tg，年平均0．33Tg，约占全国森林火灾碳释放量的11．55％～16．30％；直接释放的含碳温室气体22．03Tg，其中CO2的释放量占总释放量的85．20％，CO占总释放量的14．21％，CxHy占总释放量的0．59％．

西安吴家坟秋季土壤的碳释放规律研究

通过对西安吴家坟秋季土壤CO2 释放量的监测 ,研究了影响土壤CO2 释放量变化的主要因素及在不同温度、湿度条件作用下 ,土壤CO2 释放量变化的特点 .总结出西安南郊地区秋季土壤CO2 释放量的变化主要随着温度而变化 ,即气温降低 ,土壤CO2 释放量逐渐减少 .在昼夜时段中 ,土壤CO2 释放量也随温度变化 ,但相比温度变化有明显的滞后 ,大约滞后 6h 。

山西省农田秸秆露天焚烧碳释放量估算

秸秆焚烧会排放大量的污染物,不仅危害人的身体健康,而且会对局部大气环境和气候系统产生重要影响。为了估算山西省农田秸秆露天燃烧排放的CO和CO2量,依据山西省1984—2010年山西省粮食产量、谷草比等估算出山西省主要粮食作物和经济作物的秸秆产量;同时依据山西省区域秸秆露天焚烧比例得到2000—2010年山西省主要粮食、经济作物的秸秆露天焚烧量,继而结合具体排放因子计算出CO和CO2的排放量及碳释放总量,并在GIS中对2010年山西省不同市县的碳排放量进行了空间展示。结果表明:近10年山西主要农作物秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均为每年205.6×103t和5611.8×103t,各作物中玉米对农田碳排放的影响最大,且农作物种植的单一性越来越强;农作物秸秆露天焚烧释放的总碳量平均每年164.05×104t,自2002年开始体现逐步上升趋势,2010年达到历史最高;秸秆露天焚烧的碳排放量分布与地形、气温、降水等自然因素和经济社会条件呈现一致性关系。研究结果可以为控制和减少农业温室气体的排放提供政策建议。

潭江流域森林碳蓄积与能源燃烧碳释放

研究了潭江流域典型区中小尺度森林碳库与人类活动化石能源碳释放.结果表明,自1990年以来,森林一直起着碳汇的作用,并且随着经济发展与时间延长,汇的作用得到加强,1990年森林净吸收碳量为1.0579×107t,到2002年森林净吸收碳量增至1.28061×107t,年平均净吸收碳量为1.856×105t.化石能源的碳释放与经济增长呈正相关,1990年的化石能源碳排放为9.508×105t,2002年为1.8562×106t,年平均增加量7.0×104t,2003年达到2.1968×106t,比2002年增加3.406×105t.2002年,潭江流域万元GDP能耗为2.21t标煤,高于珠江三角洲平均水平.如果提高能源利用效率,使能耗降低至平均水平,则可削减3.360×105t碳排放,大于2002年流域森林净吸收的碳量.从流域净吸收与净增排放的碳量来看,流域碳平衡与人类活动的关系有待进一步研究.

塔里木河下游河道断流对土壤碳释放的影响

该文以塔里木河下游土壤碳释放为研究对象,利用LI-8100监测下游土壤碳释放速率,结合对塔里木河下游浅层地下水位、植被盖度、土壤容重等观测数据分析下游断流河道对土壤碳释放的影响,并分析研究人工应急输水工程对土壤碳释放/固定的反馈。结果表明:在极端干旱条件下,地下水位与土壤碳素释放速率之间存在密切关系,地下水位越深土壤碳素释放速率越慢;地表植被盖度与土壤碳素释放速率之间存在极其密切关系,地表植被盖度越低,土壤碳释放速率越小;塔里木河下游自断流以来至2015年,每年土壤有机碳损失195.42~323.44 t,自2001年实施应急输水工程以来,土壤有机碳损失趋势大大逆转,2000-2015年土壤有机碳每年固定164.03~320.5 t。下游生态输水工程不仅对拯救日益退化的塔里木河下游"绿色走廊"具有积极作用,而且对于区域碳源/汇功能具有重要意义。

马尾松人工林林窗内3种树种凋落叶全碳释放的季节动态

通过探究马尾松(Pinus massoniana)人工林不同林窗下3个树种凋落叶全碳释放动态,为低山丘陵区低效人工林林分改造及结构调整提供科学依据。以长江上游低山丘陵区人为采伐形成的4种面积的马尾松人工林林窗(G1:100m^2、G3:400 m^2、G4:900 m^2、G5:1600 m^2)为研究对象,以林下为对照,对比分析林窗内马尾松、樟(Cinnamomum camphora)、桢楠(Phoebe zhennan)凋落叶的全碳释放率。结果表明:林窗面积对凋落叶全碳释放有显著影响,900m^2林窗更利于凋落叶中有机质的释放;樟凋落叶春季的全碳释放率显著高于其他三季,而马尾松和桢楠凋落叶春、夏、秋季的全碳释放率较高,冬季最低,表明凋落叶的碳释放具有明显的季节动态。当前的研究结果表明凋落叶的碳释放受林窗面积、季节以及不同树种的综合影响。

凋落物添加和模拟氮磷沉降对红松凋落物木质素降解和碳释放的影响

通过对阔叶红松林和红松人工林2种林型凋落物处理(分别为不添加凋落物(原样组)、添加凋落物(双倍组)和去除凋落物(去除组)等3个处理)与模拟氮磷沉降(分别为对照CK(0 g N m^(-2)a^(-1)、0 g P m^(-2)a^(-1))、低浓度氮磷(5 g N m^(-2)a^(-1)、5 g P m^(-2)a^(-1))、中浓度氮磷(15 g N m^(-2)a^(-1)、10g P m^(-2)a^(-1))和高浓度氮磷(30 g N m^(-2)a^(-1)、20 g P m^(-2)a^(-1))等4个强度)原位培养试验,研究凋落物质量的增加与氮磷沉降及两种处理的耦合作用对碳(C)和木质素分解释放的影响。结果表明:凋落物添加在试验前期(6月)抑制人工林L层的C释放,促进H层的C释放;试验后期(10月)促进人工林L层C释放,而抑制H层的C释放。凋落物添加在前期(6月)是促进天然林L层C释放的,但在后期(10月)产生抑制作用。与L层相反,凋落物添加持续促进天然林H层的C释放。低、中浓度氮磷沉降显著促进了红松人工林和阔叶红松林L、H层C释放和木质素降解,但高浓度的氮磷添加会抑制C释放和木质素的降解,两种处理之间无交互作用。

高寒沙区生物土壤结皮覆盖土壤碳释放动态

生物土壤结皮广泛分布于荒漠生态系统,能够通过自身的呼吸作用影响土壤碳释放以及区域碳循环过程。在具有典型高寒沙区气候特征的青藏高原东北部(青海共和盆地),以广泛分布于人工植被恢复区的藻类和藓类结皮为研究对象,裸地为对照,观测了裸地与两种类型生物土壤结皮去除和覆盖土壤碳释放速率的日动态和生长季动态规律,探讨生物土壤结皮对土壤碳释放量的影响。结果表明:生物土壤结皮去除和覆盖土壤碳释放速率日动态和生长季动态特征与裸地一致,均呈"单峰"曲线。生物土壤结皮覆盖土壤的日最大碳释放速率出现于13:00左右,裸地与去除结皮土壤的日峰值均出现于15:00左右,生物土壤结皮的存在使土壤碳释放速率的日峰值出现时间提前2h左右,各观测类型生长季内碳释放速率最大值均出现在8月。在相对干旱年份(2017),藻类和苔藓结皮覆盖导致土壤碳释放量分别增加了22.07%和85.61%,其中,藻类和苔藓结皮层碳释放量占增加量的67.60%和25.76%;而在相对湿润年份(2018),藻类和苔藓结皮覆盖导致土壤碳释放量分别增加了139.37%和290.53%,二者结皮层碳释放量分别占增加量的69.09%和45.59%,生物土壤结皮发育促进了土壤的碳释放。温度对土壤碳释放变化的贡献率为48.89%,是高寒沙区土壤碳释放日动态变化的关键驱动因子。因此,在核算荒漠生态系统碳交换过程中,应充分考虑各区域不同类型生物土壤结皮对土壤碳释放产生的影响。

生物土壤结皮碳释放对水热因子的响应

在室内控制条件下,以腾格里沙漠东南缘1964年人工固沙植被区藻类、混生和藓类结皮为对象,研究了3个温度梯度(15℃、25℃和35℃)和7个水分梯度(3%、5%、10%、15%、20%、25%和30%质量含水量)条件下其碳释放特征。在相同水分条件下,BSCs和流沙呼吸速率随着温度的增加而增加,35℃时BSCs和流沙呼吸速率达到最大值。藓类结皮的呼吸速率显著高于其他土壤类型土壤呼吸。藓类结皮Q10为1.40~3.17,藻类结皮为0.81~3.07,混生结皮为0.55~3.84,流沙为1.19~2.16。BSCs类型、水分和温度显著影响BSCs碳释放量(P <0.001)。水分含量较高的条件下,藻类和混生结皮的呼吸速率受到了明显抑制,而对藓类结皮的呼吸速率影响不显著。

青藏高原南部及邻区深部碳释放规模与成因

不同构造背景下的深部碳释放通量与机制研究对于深刻理解长时间尺度的气候变化具有重要意义,以往的相关研究多集中在洋中脊、大洋俯冲带和大陆裂谷等地质单元,缺少对大陆碰撞带深部碳释放规模与机理的关注,从而制约了对大陆碰撞带深部碳循环过程及其气候环境效应的进一步认识。青藏高原起源于印度和欧亚大陆的碰撞,是研究大陆碰撞带深部碳循环的理想地区。为此,在近年来青藏高原温室气体释放野外观测与研究的基础上,本文估算了高原南部及邻区火山-地热区的CO_(2)释放规模并探讨了其释放模式。气体He-C同位素地球化学与温泉水热活动特征等显示,青藏高原南部及邻区的深部碳释放主要受深部岩浆房、断裂和浅部水热系统等因素的控制。依据深部流体源区和上升运移控制因素的差异,可以将青藏高原南部及邻区的深部碳释放划分为三大类:(1)以壳内水热系统脱碳为主的藏南地区;(2)深大断裂控制的以水热系统脱碳为主的川西地区;(3)深部岩浆房和浅部水热系统共同控制的滇西南地区。青藏高原南部土壤微渗漏CO_(2)释放通量介于18.7~52.3Mt/yr之间,温泉溶解无机碳释放通量约为0.13Mt/yr;高原邻区的川西、滇东南断裂带温泉CO_(2)释放规模为0.1Mt/yr;腾冲火山区CO_(2)释放通量介于4.5~7.1Mt/yr之间。本研究认为,青藏高原南部及邻区每年向大气圈释放CO_(2)的规模为23.4~59.6Mt,这一规模与全球其他构造背景(如洋中脊、大洋俯冲带、大陆裂谷等)火山区深部碳释放规模相当,表明以青藏高原为代表的大陆碰撞带是地质源CO_(2)释放的重要场所。

西藏原始暗针叶林凋落物有机碳释放特征与土壤有机碳库关系研究

结合野外凋落物分解袋法和室内分析试验,对藏东南2种典型暗针叶林—急尖长苞冷杉(Abies georgei var.Smithii)和林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)凋落物的分解和有机碳释放特征进行研究,分析了2种亚高山暗针叶林凋落物有机碳释放速率与土壤有机碳及其组分之间的关系。结果表明:藏东南2种原始暗针叶林凋落物分解均呈现出雨季分解快(4—9月)、旱季分解慢(10—翌年3月),前期分解快(3—9月)、后期分解慢(10—翌年2月)的特征,且冷杉(PLLF)分解速率大于云杉(AGSF),Olson指数衰减模型能够较好地模拟2种暗针叶林凋落物的分解,冷杉(PLLF)和云杉(AGSF)凋落物半分解时间为2.11,2.52年;分解95%时间为8.96,10.84年;2种暗针叶林凋落物中有机碳含量表现出先上升后下降,再平稳降低的趋势,而2种暗针叶林凋落物中有机碳释放速率表现出先短暂富集再释放的模式;2种暗针叶林土壤总有机碳(TOC)及其活性组分(MBC、POC、LOC)含量都具有明显的表聚性(p<0.01),且同一土壤层次内TOC、MBC、POC、LOC互相之间均呈极显著正相关关系(p<0.01);2种暗针叶林凋落物分解进程中有机碳的释放速率与表层土(0—10 cm)中TOC、MBC、POC、LOC含量、10—20 cm土层中的TOC、MBC含量以及20—40 cm土层中MBC含量之间呈现显著的正相关(p<0.05)。

高纬度冻土区林火干扰对土壤碳释放影响研究进展

全球变暖是当今最重要的环境问题之一,其主要原因是大气中二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)等温室气体浓度不断增加。高纬度冻土区是受气候变化影响最敏感的区域,同时又是受森林火灾干扰最严重的区域。林火干扰后多年冻土融化,导致多年沉积的土壤碳释放加剧,威胁区域碳平衡。因此,各国对林火干扰下冻土区土壤碳释放研究给予了高度重视。结合相关研究文献,文章在冻土区土壤碳释放规律、林火干扰(火烧强度、火烧频率、火后恢复)对冻土区土壤碳释放的影响,以及林火干扰对冻土区新生湿地土壤碳释放影响等方面进行较系统地综述。综述发现林火可能会增加冻土退化速率,从而迫使冻土层大量的有机碳以CH_(4)和CO_(2)形式释放出来,进而改变区域生态系统碳平衡。同时由于林火干扰下冻土融化形成新生湿地,从而改变了土壤碳释放方式。文章在基于现有文献的基础上,总结冻土区土壤碳释放的研究现状,针对高纬度冻土区林火干扰对土壤碳释放的影响从以下3个方面作了研究展望:(1)加强冻土区火烧迹地土壤碳释放的监测研究;(2)加强多年冻土火烧后湿地化背景下对土壤碳释放的影响研究;(3)揭示冻土区火烧迹地土壤碳释放的长期变化规律。这些研究对维持多年冻土区生态系统碳平衡及生态环境的保护具有重要借鉴意义,对发挥高纬度冻土区森林生态系统碳汇功能具有重要生态学意义。

不同界面玉米秸秆腐解特征及其碳释放量动态变化

[目的]探究不同界面玉米秸秆腐解规律。[方法]从秸秆腐解的3个界面-避光厌氧的近土层(SC)、避光厌氧的中层(ZC)、见光好氧的上层(XC)的腐解特征进行对比探讨。[结果]随腐解时间的增加玉米秸秆的质量残留量呈先快速降低后缓慢降低的变化趋势。其中前期2个月为快速腐解期,第3个月为缓慢腐解期,而在第3个月以后则进入了稳定腐解期。根据玉米秸秆腐解过程中的质量残留量计算腐解率,XC的玉米秸秆腐解率明显优于SC和ZC,不同界面玉米秸秆中碳的释放量呈先快速增加后逐渐减缓最后趋于稳定的趋势。在玉米秸秆腐解的各个时间节点,XC中碳的释放量显著高于其他界面。此外,一级动力学方程表明XC中的玉米秸秆有较高的碳矿化能力。[结论]玉米秸秆在避光厌氧的近土层的腐解效果优于避光厌氧的中层以及见光好氧的上层,更有利于玉米秸秆中碳的释放,向土壤归还碳元素。