耦合水生碳泵效應(yīng)的碳酸鹽風(fēng)化碳匯模擬研究獲進(jìn)展

　　碳酸鹽風(fēng)化能否構(gòu)成（穩(wěn)定）碳匯取決于風(fēng)化產(chǎn)生的溶解無機(jī)碳（DIC）能否被水生光合生物利用及其利用程度，即水生碳泵效應(yīng)。另一方面，土地利用變化如何影響生物碳泵效應(yīng)仍是未解之謎，因此，碳酸鹽風(fēng)化碳匯問題不僅存在爭議，也缺乏系統(tǒng)深入的研究。

　　中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國家重點實驗室研究員劉再華帶領(lǐng)的喀斯特作用碳匯研究小組針對不同土地利用下喀斯特碳匯穩(wěn)定的水生碳泵效應(yīng)這一科學(xué)問題，利用貴州普定沙灣喀斯特水-碳循環(huán)大型模擬試驗場（照片），在可控的試驗條件下，通過對不同土地利用下不同時間尺度的泉-池系統(tǒng)水化學(xué)、碳同位素以及水面CO2通量變化的研究，揭示了不同土地利用條件下泉-池系統(tǒng)的碳酸鹽風(fēng)化碳匯強(qiáng)度及控制機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)：（1）五個小池水化學(xué)都存在不同程度的晝夜變化，在季節(jié)上也有顯著差異；（2）池水化學(xué)和碳同位素以及水面CO2通量的變化由土地覆蓋類型（控制DIC濃度）和池中的沉水植物共同控制；（3）與海洋相類似，五個小池都存在顯著生物碳泵(BCP)效應(yīng)，且當(dāng)池水DIC濃度越高時，所固定下來的有機(jī)碳量(內(nèi)源有機(jī)碳AOC)也就越高，DIC施肥效應(yīng)越明顯；（4）因BCP效應(yīng)所固定下來的AOC通量達(dá)到了156 ~493 t C km− 2 a− 1，該通量受泉系統(tǒng)上不同土地利用覆蓋類型的控制。

　　該研究結(jié)果在闡述了不同土地利用條件下水生光合生物利用DIC形成AOC的機(jī)制的同時，還指出如果只注意到地表水DIC的含量變化，而不把因為BCP效應(yīng)所生成的AOC加以考慮，將可能嚴(yán)重低估碳酸鹽風(fēng)化的碳匯強(qiáng)度。

　　該研究為陸地水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)碳和固碳潛力與調(diào)控、巖石風(fēng)化碳循環(huán)和全球遺失碳匯問題的解決提供了新的科學(xué)證據(jù)和理論支撐，具有重要的科學(xué)價值。相關(guān)成果已發(fā)表在國際地球化學(xué)雜志Chemical Geology 上。

　　貴州普定沙灣喀斯特水-碳循環(huán)大型模擬試驗場