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鄱阳湖地区长期施肥双季稻田生态系统净碳汇效应及收益评估

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农业环境科学学报 2011年第9期30卷 1777-1782页

作者：余喜初李大明黄庆海喻耀民熊军胡惠文徐小林陈明江西省红壤研究所农业部鄱阳湖区红壤耕地质量与环境重点野外科学观测站南昌331717 江西省永修县农业局江西九江330300

以江西省红壤所长期施肥红壤水稻土双季稻农田生态系统为研究对象,利用不同施肥处理作物产量及土壤有机质含量等测定数据结合调查获得的生态系统物质和管理投入资料,估算了不同施肥处理(不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、单施钾肥... 详细信息

以江西省红壤所长期施肥红壤水稻土双季稻农田生态系统为研究对象,利用不同施肥处理作物产量及土壤有机质含量等测定数据结合调查获得的生态系统物质和管理投入资料,估算了不同施肥处理(不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、单施钾肥(K)、氮磷肥配施(NP)、氮钾肥配施(NK)、氮磷钾配施(NPK)、两倍氮磷钾配施(2NPK)、有机肥与氮磷钾肥配施(NPKM))双季稻生态系统的碳汇效应和经济效益。结果表明,有机肥和化肥配施(NPKM)既提高了系统的作物固碳量又显著增加了土壤的固碳量,使得其净碳汇效应最大,为8.78tC·hm-2·a-1;两倍氮磷钾配施(2NPK)系统的净碳汇效应为8.11tC·hm-2·a-1,二者均高于氮磷钾配施(NPK)处理的7.03tC·hm-2·a-1,不施肥及单施一种或两种无机肥配施系统的净碳汇效应均明显减弱,其中不施肥处理(CK)最小为4.52tC·hm-2·a-1,单施N肥比单施P、K肥在提高系统净碳汇效应上作用明显。配施有机肥(NPKM)稻田的作物产量和经济效益也高于无机肥配施处理(NPK和2NPK),不施肥、单施一种或两种无机肥配施稻田的作物产量和经济效益明显偏低。因此,稻田施用一定量的无机肥是提高稻田生态系统碳汇效应和经济效益的保证,而配施有机肥可以明显提高稻田生态系统的碳汇效应和经济效益。

关键词：长期施肥双季稻农田生态系统净碳汇效应经济效益

不同来源小球藻对岩溶水Ca^2＋、HCO3^-利用的初步研究

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水生生物学报 2013年第4期37卷 626-631页

作者：王培曹建华李亮杨慧李光超中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶动力学重点实验室桂林541004 广西师范大学生命科学学院桂林541004

以外源小球藻和岩溶区筛选出的土著小球藻为研究对象,在封闭体系中比较研究了两种不同来源小球藻对典型岩溶水中Ca2+、HCO3-的利用、藻细胞数量与其对Ca2+、HCO3-的利用率的关系和体系pH的变化。结果表明,土著小球藻利用Ca2+、HCO3-的... 详细信息

以外源小球藻和岩溶区筛选出的土著小球藻为研究对象,在封闭体系中比较研究了两种不同来源小球藻对典型岩溶水中Ca2+、HCO3-的利用、藻细胞数量与其对Ca2+、HCO3-的利用率的关系和体系pH的变化。结果表明,土著小球藻利用Ca2+、HCO3-的能力强于外源小球藻,但外源小球藻对Ca2+的利用量高于土著小球藻,而二者对HCO3-的利用量相同,并且外源小球藻能够以胞外CaCO3-形式产生沉淀,而土著藻则不能形成沉淀。其次两体系中pH的变化显示,两种小球藻光合作用都是先以水体中CO2为光合作用碳源,然后利用HCO3-。外源小球藻能将岩溶水中29.648%的HCO3-吸收,而土著藻能将40.625%的HCO3-通过其在食物链中的初级生产地位将岩溶碳汇转化进入到生态系统,表现为净碳汇效应。

关键词：小球藻 Ca2+ HCO3- 岩溶生态系统净碳汇效应

念珠藻对岩溶水中 Ca2＋、HCO－3利用效率实验研究

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广西植物 2014年第6期34卷 799-805页

作者：王培胡清菁曹建华李亮国土资源部/广西岩溶动力学重点实验室(中国地质科学院岩溶地质研究所) 广西桂林541004 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 广西大学环境学院南宁530004 桂林理工大学环境学院广西桂林541006

岩溶碳汇过程中石灰石溶解将大气/土壤中CO2转移到水体形成HCO-3促进水生藻类的生长。该文为了研究水生藻类光合作用将岩溶水中无机碳转化为有机碳的效率,采用从岩溶水生生态系统中筛选出的念珠藻作为研究对象,探讨在封闭体系中藻细胞... 详细信息

岩溶碳汇过程中石灰石溶解将大气/土壤中CO2转移到水体形成HCO-3促进水生藻类的生长。该文为了研究水生藻类光合作用将岩溶水中无机碳转化为有机碳的效率,采用从岩溶水生生态系统中筛选出的念珠藻作为研究对象,探讨在封闭体系中藻细胞光合作用时对典型岩溶水中Ca2+、HCO-3利用、藻细胞生物量的变化与Ca2+、HCO-3的利用关系以及体系pH、DO的变化。结果表明:念珠藻通过光合作用能吸收利用岩溶水中27.38%的Ca2+,同时将29.54%的Ca2+通过物理化学作用以"藻体-CaCO3"复合体形式沉淀而返回到无机环境。pH漂移实验表明念珠藻光合作用过程中先利用水体中游离CO2,然后以岩溶水中HCO-3为碳源。由于水体中岩溶作用产生的HCO-3不断被光合作用利用而引起体系pH和DO的升高。念珠藻光合作用将岩溶水中65%的HCO-3转化为稳定化合物,其中18.46%以胞外CaCO3形式被沉淀,81.54%被藻类转化为有机物,表现为净碳汇效应。

关键词：念珠藻光合作用 Ca2 + CaCO 3 沉积 HCO-3 净碳汇效应

水生植物生物地球化学行为对岩溶碳汇的影响研究 ——以重庆丰都雪玉洞地下河流域为例

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水生植物生物地球化学行为对岩溶碳汇的影响研究 ...

作者：郑洁西南大学

学位级别：硕士

大气CO2浓度的不断上升,正对全球气候变化产生着十分重要的影响,碳循环问题受到来自科学界越来越多的关注。现有研究结果表明地球各碳库的碳源与碳汇是不平衡的,进入大气中约有20%的CO：不知去向,即所谓“遗失的碳汇”。因此寻找这部分... 详细信息

大气CO2浓度的不断上升,正对全球气候变化产生着十分重要的影响,碳循环问题受到来自科学界越来越多的关注。现有研究结果表明地球各碳库的碳源与碳汇是不平衡的,进入大气中约有20%的CO：不知去向,即所谓“遗失的碳汇”。因此寻找这部分“遗漏的汇”成为全球碳循环的热点问题。自从发现“遗漏的汇”以来,从事碳循环研究的科学家从各个方面做了大量工作对其进行合理的解释。虽然有人认为这一未知汇可能是陆地植被或者土壤,但是都没有直接的科学证据。与此同时,国内外的学者开始关注碳酸盐岩的风化过程及其在碳循环中的作用。但是学术界普遍的观点认为,控制着长时间尺度气候变化的是硅酸盐岩的化学风化碳汇作用,而碳酸盐岩的风化存在一个源与汇的相互转换过程,在中长时间尺度的碳汇效应为零。产生这种认识差异的原因可能是把地质作用（包含岩溶作用）列为长时间尺度的慢速过程,使得其长期被忽略。因此,造成当前对CO2循环机理的分析都集中在海洋、植被、大气圈、土壤圈、水圈等。而把地质作用列为长时间尺度的循环,没有考虑岩石圈的吸碳作用及动态变化。但是,现代岩溶学研究成果表明,碳酸盐岩不仅积极参与了全球碳循环,而且对外界环境的变化响应极其迅速。并且近来的研究表明水中的CO2比原有认识的要稳定得多,其平衡常数不是之前认为的6.35,而是3.45。如果碳酸盐岩溶蚀后水中的CO2稳定性增强,对岩溶地区的碳汇作用将产生极大影响。但这一研究仅限于实验室内,对野外实际情况中岩溶动力系统中的CO2稳定性及其变化缺少实际研究。近年来的研究结果表明,如果从地球系统科学的角度出发,将水圈、岩石圈和生物圈结合起来考虑,岩溶地质作用产生的溶解无机碳（DIC）最终通过河流或湖泊中的水生植物的光合作用利用,最终形成有机质被埋藏于海底。研究表明,表层岩溶系统在生物的参与下积极参与全球碳循环,吸碳量占“遗漏汇”的20%。由此可见,表层岩溶系统的吸碳和放碳是自然界碳循环的重要组成部分,是被“遗漏的汇”的一部分,它对大气CO2起着不可忽略的调节作用。其碳循环特征的研究,对完善全球碳循环模型以及解决遗漏汇有着重要的意义。基于国内外研究的现状与本研究依托的项目需要,本文研究选取位于重庆市丰都县的雪玉洞地下河流域为研究对象,利用美国HACH公司生产的MS-5多参数水质在线记录仪对研究区地下水以及地下水转变为地表水后两者的常规水化学特征指标进行为期一年的连续监测（2013年1月～2013年12月）,然后将两者进行对比研究。另外,选取一年内四个季节具有代表性的月份（1月、4月、7月、11月）分别做四次时长为36至72小时不等的野外昼夜监测实验,以说明不同季节水生植物光合作用对岩溶碳循环影响的差异,并在此基础上计算出脱气作用和光合作用对地下水Ca2+和DIC的影响量。论文的研究内容和结论主要包括以下两个部分：第一,从地球系统科学和岩溶动力学理论出发,岩溶作用是全球碳循环的重要部分,岩溶区的碳酸盐岩的风化对大气CO2具有吸收作用,表层岩溶作用的碳循环度大气CO2主要是汇。因此,合理评价岩溶作用对大气CO2的源汇效应是十分必要和重要的。本文通过研究雪玉洞地下河的水体化学组成与变化有效认识流域内岩石的化学风化过程。然后,以此为基础,通过水化学-流量法定量化的计算出流域碳酸盐岩的风化强度。然后,计算出流域地下河内硝酸对流域碳酸盐岩溶蚀的影响量。通过对2013年雪玉洞地下河水中的pH值、电导率（SC）以及Ca2+,Mg2+,K+, Na+,HCO3-, Cl等离子的分析发现：雪玉洞地下河的pH值介于7.5-8.1之间,平均值为7.8,为中性偏碱性水质。SC变化范围为333μs/cm-450μs/cm之间,平均值为379μs/cm. HCO3-质量浓度处于152.5mg/L-250. lmg/L之间,Ca2+质量浓度处于62mg/L-94mg/L之间。地下河水中HCO3-和Ca2+为主要离子,阳离子以Ca2+和Mg2+为主,占总阳离子的93.9%。其次是K+、Na+;HCO3占阴离子总量的80.3%。并且HCO3-与Ca2+为的相关性显著（相关系数为0.923）,进而推断其地下河水化学类型为HCO3—Ca型。根据地下河水化学的季节变化特征分析得出,在一个水文年内,流域碳酸盐岩的风化体现出明显的季节变化规律,由于温度,雨量的不同,导致流域碳酸盐岩的风化强度在不同季节有不同。进而导致水体的水文地球化学特征不同。由1月份到12月份,地下河水中的Ca2+、HCO3表现为低→高→低的变化趋势,基本呈现为雨季升高,旱季降低。雨季Ca2+、HCO3-浓度最高值达94mg/L和250.1mg/L。旱季最低值分别为62mg/L和152.5mg/L。根据连续监测发现水中的Ca2+、HCO3-与流量基本呈正相关关系,说明降水和流量在

关键词：雪玉洞地下河流域碳酸盐岩风化水生植物光合-呼吸作用净碳汇效应