Oceanic iron fertilization: one of strategies for sequestration atmospheric CO2

Carbon cycle is connected with the most important environmental issue of Global Change. As one of the major carbon reservoirs, oceans play an important part in the carbon cycle. In recent years, iron seems to give us a good news that oceanic iron fertilization could stimulate biological productivity as CO2 sink of human-produced CO2. Oceanic iron fertilization experiments have verified that adding iron into high nutrient low chlorophyll (HNLC) seawaters can increase phytoplankton production and export organic carbon, and hence increase carbon sink of anthropogenic CO2, to reduce global warming. In sixty days, the export organic carbon could reach 10 000 times for adding iron by model prediction and in situ experiment, i.e. the atmospheric CO2 uptake and inorganic carbon drawdown in upper seawaters also have the same magnitude. Therefore, oceanic iron fertilization is one of the strategies for increasing carbon sink of anthropogenic CO2. The paper is focused on the iron fertilization, especially in situ ocean iron experiments in order that the future research is more efficient.

Nitrogen deposition and carbon sequestration in alpine meadows

Nitrogen deposition experiments were carried out in alpine meadow ecosystems in Qinghai-Xizang Plateau in China, in order to explore the contribution of nitrogen deposition to carbon sequestration in alpine meadows. Two methods were used in this respect. First, we used the allocation of N-15 tracer to soil and plant pools. Second, we used increased root biomass observed in the nitrogen-amended plots. Calculating enhanced carbon storage, we considered the net soil CO2 emissions exposed to nitrogen deposition in alpine meadows. Our results show that nitrogen deposition can enhance the net soil CO2 emissions, and thus offset part of carbon uptake by vegetation and soils. It means that we have to be cautious to draw a conclusion when we estimate the contribution of nitrogen deposition to carbon sequestration based on the partitioning of N-15 tracer in terrestrial ecosystems, in particular in N-limited ecosystems. Even if we assess the contribution of nitrogen deposition to carbon sequestration based on increased biomass exposed to nitrogen deposition in terrestrial ecosystems, likewise, we have to consider the effects of nitrogen deposition on the soil CO2 emissions.

土地利用变化对西双版纳地区土壤及植被碳含量的影响

土地利用变化，尤其是热带地区森林生态系统土地利用方式的变化极大地改变了全球碳循环，对大气CO2浓度的升高，气候变暖等全球性环境问题起着不可忽视的作用。同时，森林的大面积破坏，引起土壤流失，营养元素含量降低，土壤健康状况恶化，最终大幅度降低生态系统的生产力。本文主要结合野外实地调查和室内分析的方法，研究森林砍伐后转变为农田和橡胶园对西双版纳热带地区土壤碳、氮、磷含量以及有机质化学结构的影响，天然次生林恢复、橡胶园建设对大气CO2的蓄积作用。 森林砍伐后转变为农田和橡胶园，显著地改变了土壤的理化特性。研究结果表明，与次生林相比，农田和橡胶园表层土壤容重、pH值升高，含水量降低，有机质、全氮、全磷、速效氮、有效磷含量显著降低。土地利用变化对土壤特性的影响主要发生在0-40 cm 表层土壤，而对40 cm以下土层影响较小。 土地利用变化改变土壤碳含量，同时影响土壤有机质的化学结构。胡敏酸紫外-可见光谱(UV-VIS)、傅利叶变换红外光谱 (FT-IR) 分析发现，不同生态系统表层土壤 (0-20 cm) 胡敏酸光谱学特性存在明显差异。次生林E4/E6值高于农田和橡胶园。与次生林相比，农田和橡胶园表层土壤有机质中酚基相对含量显著降低，脂肪族、芳香族、羧基以及多聚糖等化合物相对含量增加。 运用样地调查、生物量模型模拟和室内土壤样品分析方法，研究了次生林恢复和橡胶园建设对大气CO2的汇集作用。结果表明：退化土壤恢复为次生林、农田建设橡胶园能够有效促进植被和土壤中碳的汇集。次生林和橡胶林生物量增长速率分别为9.8，10.2 （9.4）t•ha-1•yr-1, 1 m表层土壤有机碳汇集速率分别为0.7和1.1 t•C•ha-1•yr-1。模拟结果显示，40年橡胶林生物量为327 (324) t•ha-1, 恢复50年后天然次生林生物量为395 t•ha-1。加之土壤有机碳，40年橡胶园约汇集碳190 t•ha-1, 次生林恢复50年碳汇集潜力为250 t•ha-1。

铵态氮肥对黄土高原典型土壤氮素激发效应的影响

以黄土高原从北向南不同地区典型土壤类型为对象,采用Bremner淹水培养法,研究铵态氮肥对黄土高原典型土壤氮素的激发效应。结果表明,在测定NH4+-N的激发效应时,只有考虑粘土矿物对有机氮矿化产物或者添加NH4+-N的固定,才可获得可靠结果。在培养20 d和60 d时,NH4+-N对不同土类氮素激发效应存在极显著和显著的影响(P≤0.01和<0.05);培养40 d时,尽管不同土类氮素激发效应也存在很大差异,但统计检验不显著。从整体评价,NH4+-N对土垫旱耕人为土和黄土正常新成土表现出正的激发效应,而对干润砂质新成土表现出负的激发效应,对简育干润均腐土在培养20 d和40 d时无激发效应,而在培养60 d时,表现出显著的负激发效应。结果还看出,在培养40 d和60 d时,NH4+-N对农田土壤表现出负激发效应,对林地和裸地土壤表现出正激发效应,而草地土壤在培养40 d时为正激发效应;培养20 d和60 d时无激发效应。添加有机物料在培养20 d和40 d时对激发效应的影响不显著(P=0.0872和0.1641),培养时间延长至60 d时影响显著(P=0.049)。添加紫花苜蓿(Medicago sati-v...

CO_2地质埋存后的逃逸问题研究进展

中国的温室气体排放目前已排世界第一,对环境是严重的威胁.CO_2地质埋存是温室气体资源化利用及减少大气温室气体排放量的有效途径之一,但是在地质埋存后,CO_2一旦逃逸会引起地表的隆起或凹陷、污染水源、破坏海洋生态系统等系列灾害,并使温室气体埋存效果毁于一旦.本文在对CO_2埋存问题简要介绍的基础上,重点对埋存后CO_2逃逸问题的研究现状作综述.阐述了CO_2埋存后通过盖层渗流和扩散、废弃井的渗透等逃逸方式,以及主要的控制参数,包括盖层渗透逃逸、扩散逃逸、油井及裂隙逃逸等方面的参数.通过分析,提出了需要进一步研究的问题,主要有:(1)控制CO_2逃逸的主要参数需要通过模型实验确定;(2)需要建立考虑化学反应、地层特征和井口分布特征的多相渗流模型;(3)在CO_2逃逸方面除要考虑扩散、渗流效应外,还要考虑井口分布、高气压引起的劈裂导致的渗透性急剧增加的效应等因素的影响

农田土壤有机碳的影响因素及其研究

大气温室效应气体N2O、CO2增多与全球气温变暖有着密切的关系,由于农业活动导致的碳排放量占碳总排放量的25%,因此研究农田土壤有机碳的影响因素,对增加农田碳素固定和保持,减少由于不合理的土地使用而导致大量CO2的排放,维持农业和生物圈生态系统的可持续发展有着重要意义。本文分析了温度、水分、土地开垦、休闲和撩荒、耕翻、轮作、秸秆还田、肥料管理等对土壤有机碳的影响。减少翻耕次数,增加秸秆还田,优化氮、磷、钾等养分用量及配比,是提高农田,尤其是旱地农田土壤有机碳含量,培肥、改良土壤的重要途径。