碳中和背景下的海洋微生物呼吸速率测定方法研究进展

全球气候变化与人类活动导致的CO_(2)排放息息相关。海洋是净吸收大气CO_(2)的重要环境,因此影响海洋碳存储能力的生物地球化学过程成为研究热点。海洋微生物的呼吸作用是调节碳“源-汇”转换的关键生物过程之一,呼吸速率是海区碳收支研究的重要参照指标。依据不同生物化学原理,海洋领域研发了多种微生物呼吸速率测定方法。依据海洋水文环境和微生物群落等不同应用场景的差异,使得采用一种或多种方法准确测定呼吸速率具有重要意义。文章着重陈述了各种呼吸速率测定的原理、优缺点和适用范围等,系统分析了常规测定方法和前沿测定技术,为碳中和背景下的海洋碳汇关键过程解析提供技术选择的理论支撑。

广东省2021年新增水土保持措施碳汇能力评估

基于广东省2021年新增水土保持措施矢量图和现场调查,获取年度新增水土保持措施及其保土效益等数据,采用碳汇速率法评估全省2021年新增水土保持措施碳汇能力,结果表明:(1)2021年度新增水土保持措施碳汇能力492 212.45 t/a,其中封禁治理林地、水土保持保土效益和乔木林地的碳汇能力占比较大,分别占总量的44.50%、27.27%、27.09%;(2)碳汇能力较强的区域集中在北部的山地区和高丘陵区,碳汇能力较低的区域分布在南部和沿海的冲积平原,包括珠江三角洲、潮州和雷州平原区,中部盆地区的碳汇能力总体处于全省的中间水平;(3)基于常态化监测和年度统计工作提供的水土保持措施与相关参数,可开展区域水土保持措施碳汇能力评估,为实现“双碳”目标提供水土保持信息。为进一步做好水土保持碳汇能力评估,应及时更新碳汇能力评估参数,不断完善长时间序列、更加精细的水土保持数据库。

半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究

选择正确的方法准确计算北方干旱半干旱岩溶区的岩溶碳汇量,有助于提高我国岩溶碳汇效应估算精度和改进全球碳循环模型。利用水化学径流法和标准溶蚀试片法对山西马跑神泉域的岩溶碳汇量进行了计算,结果表明,标准溶蚀试片法计算出的流域碳汇量和碳汇强度为386.15t/a和1.821t/（km^2·a）,水化学径流法的结果为2 084.08t/a和9.83t/（km^2·a）,试片法计算结果仅为水化学径流法的1/5。试片溶蚀速率和土壤无机碳质量分数呈负相关关系,进一步表明土壤无机碳质量分数高（是有机碳质量分数的2.85~5.06倍）是造成试片法计算结果偏小的主要原因：高含量的无机碳在半干旱气候条件下容易沉积,从而使试片溶蚀速率偏小;流域边界清楚,水化学和流量易于监测,利用水化学径流法计算岩溶碳汇强度结果更为准确。因此,在半干旱地区,计算岩溶碳汇效应宜采用水化学径流法。

混合岩溶流域碳酸盐岩溶蚀速率与岩溶碳汇——以漓江流域上游为例

碳酸盐岩矿物的化学风化速率要显著高于硅酸盐岩矿物,碳酸盐岩和硅酸盐岩混合流域中碳酸盐岩矿物风化对河流水化学的贡献占主导。为研究混合岩溶流域碳酸盐岩风化及岩溶碳汇特征,在漓江流域上游大溶江、小溶江、灵渠3个混合岩溶流域选取了24个点放置标准溶蚀试片并测试对应的土壤理化性质。基于雨季和全年试片溶蚀量和土壤理化特征,分析试片溶蚀量的主控因素及季节差异,定量评估大溶江、小溶江和灵渠流域岩溶碳汇强度。结果表明:空中试片溶蚀量主要受控于降雨,植被会部分遮挡降雨,使试片溶蚀量显著下降,而地表和土下碳酸盐岩溶蚀受降雨和水文过程共同控制;雨季碳酸盐岩溶蚀更快,空中试片溶蚀量主要受控于降雨,而地表和土下试片主要受控于土壤水分的变化;基于溶蚀试片法,大溶江、小溶江和灵渠流域岩溶碳汇强度分别为0.75、0.30和2.92 tC·km^(-2)·yr^(-1)。

硅壳和细胞内含物对硅藻沉降速率的影响

硅藻沉降是海洋碳汇的重要途径,其速率影响生物泵效率。为了解硅壳和细胞内含物对硅藻沉降速率的影响,本文以北部湾处于指数生长期的17种常见硅藻为例,通过SETCOL法测定活细胞、热致死细胞(含硅壳和完整细胞内含物,但无细胞活性)和硅壳的沉降速率。结果表明,硅藻活细胞、热致死细胞和硅壳的沉降速率与粒径均存在极显著的正线性相关关系(p<0.01)。不同粒径范围内硅壳和细胞内含物对沉降速率的影响不同,小于25μm硅藻的沉降速率主要受硅壳影响,25μm到65μm硅藻的沉降速率均受硅壳和细胞内含物的共同影响,像哈德掌状藻这样的大型硅藻,其沉降速率则主要受细胞内含物的影响。总体上看,随粒径的增加,硅藻细胞沉降速率受硅壳的影响减弱,受内含物的影响增强。沉降速率受硅壳主导的硅藻,大部分具有通过表面突出物与其他细胞相连的能力;而沉降速率受细胞内含物主导的硅藻,通常体积较大,细胞间相互独立,可以灵活地对沉降速率进行调节。

区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力概念框架及其定量认证科学基础

陆地生态系统固碳速率、增汇潜力及其定量认证研究不仅是应对气候变化的急迫需求,更是地球系统碳循环科学研究的核心任务,也是陆地生态系统管理的科学基础。在过去20多年的碳管理实践中发展了许多增汇技术,同时也提出了许多关于陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的科学概念、以及碳汇计量和认证的方法。但不同行业、不同学科在各自的科学研究和实践活动中对相关概念的理解存在较大差异,甚至是十分混乱的。本文从陆地生态系统固碳的基本概念出发,系统性地阐述了生态系统固碳量、固碳速率、固碳潜力等相关概念;并根据增汇技术实现的难易程度分析了现实固碳潜力、社会经济固碳潜力、技术固碳潜力和理论固碳潜力、以及《京都议定书》认可的固碳潜力等相关概念;最后阐述了碳汇定量认证、分析和评价的时间连续清查法、空间代替时间参照系法、限制因子分析法等碳汇定量认证方法的科学基础、局限性和不确定性。通过对区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的概念框架及其定量认证科学基础开展系统性的探讨,期望能够引起中国学术界和相关行业部门的重视,推动碳汇相关概念使用的科学化和碳汇定量认证标准化,为中国固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立奠定基础。