陇中盆地中新世土壤呼吸历史及其对东亚夏季风的响应

土壤呼吸作用是土壤碳循环研究的重要环节,查明呼吸作用产生的二氧化碳浓度、土壤呼吸速率及影响因素对理解土壤碳循环至关重要。目前更多的研究集中于现代土壤呼吸作用,地质历史时期的土壤呼吸报道很少。中中新世作为预测未来气候变化的相似期,其土壤呼吸的研究可以为未来高二氧化碳浓度下气候变化提供借鉴。报道了陇中盆地天水莲花剖面中新世以来碳酸盐结核的δ^(13)CPC以及碳酸盐结核内包含的δ^(13)Com,并重建了中新世土壤呼吸速率以及土壤呼吸释放的二氧化碳浓度。结果显示,土壤呼吸速率为150~400 gC·m^(-2)·a^(-1),土壤呼吸释放的二氧化碳为700×10^(-6)~2400×10^(-6)。土壤呼吸释放的二氧化碳以及土壤呼吸速率都显示在中中新世暖期增高,在早中新世及晚中新世土壤呼吸释放的二氧化碳以及土壤呼吸速率下降,这种变化与东亚夏季风降水变化趋势一致,指示暖湿气候增强了土壤呼吸作用。

定量重建黄土高原末次间冰期土壤呼吸CO_(2)浓度

成壤碳酸盐气压计(paleosol carbonate CO_(2) barometer)是定量恢复古大气CO_(2)浓度的重要方法, 但是目前重建结果仍然存在较大的不确定性, 主要原因是土壤呼吸产生CO_(2)(简称S (z))的数值分布范围较大。S (z)在古土壤中不能直接测量, 它受古降水影响具有明显的空间分异特征。中国黄土高原广泛分布的成壤碳酸钙结核是土壤呼吸作用和淋溶再沉淀的产物, 具有恢复长时间序列古大气CO_(2)浓度的潜力, 但是目前各指标方法恢复的S (z)存在差异。本研究利用黄土高原7个末次间冰期(对应古土壤S1层)剖面的成壤碳酸钙结核恢复黄土高原S (z)值的空间变化规律, 并对比不同指标方法恢复的S (z)。结果显示: 黄土高原S (z)呈现出南部高于北部的特征, 南部剖面S (z)的平均值为848±170ppm, 北部剖面S (z)的平均值为539±87ppm。这个趋势与暖季平均降水量的空间变化趋势一致。本研究确定黄土高原S (z)的空间变化范围, 为利用黄土碳酸盐重建古大气CO_(2)浓度提供可靠的参数限制。