耦合水生碳泵效应的碳酸盐风化碳汇模拟研究取得新认识

碳酸盐风化能否构成（稳定）碳汇取决于风化产生的溶解无机碳（DIC）能否被水生光合生物利用及其利用程度，即水生碳泵效应。另一方面，土地利用变化如何影响生物碳泵效应仍是未解之谜，因此，碳酸盐风化碳汇问题不仅存在争议，也缺乏系统深入的研究。
       中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室刘再华研究员带领的喀斯特作用碳汇研究小组针对不同土地利用下喀斯特碳汇稳定的水生碳泵效应这一科学问题，利用贵州普定沙湾喀斯特水-碳循环大型模拟试验场（照片），在可控的试验条件下，通过对不同土地利用下不同时间尺度的泉-池系统水化学、碳同位素以及水面CO₂通量变化的研究，揭示了不同土地利用条件下泉-池系统的碳酸盐风化碳汇强度及控制机理。研究发现：（1）五个小池水化学都存在不同程度的昼夜变化，在季节上也有显著差异；（2）池水化学和碳同位素以及水面CO₂通量的变化由土地覆盖类型（控制DIC浓度）和池中的沉水植物共同控制；（3）与海洋相类似，五个小池都存在显著生物碳泵(BCP)效应，且当池水DIC浓度越高时，所固定下来的有机碳量(内源有机碳AOC)也就越高，DIC施肥效应越明显；（4）因BCP效应所固定下来的AOC通量达到了156 ~493 t C km^− 2 a^− 1，该通量受泉系统上不同土地利用覆盖类型的控制。
       本研究结果在阐述了不同土地利用条件下水生光合生物利用DIC形成AOC的机制的同时，还指出如果只注意到地表水DIC的含量变化，而不把因为BCP效应所生成的AOC加以考虑，将可能严重低估碳酸盐风化的碳汇强度。
       本研究为陆地水生生态系统稳碳和固碳潜力与调控、岩石风化碳循环和全球遗失碳汇问题的解决提供了新的科学证据和理论支撑，具有重要的科学价值。相关成果已发表在国际地球化学杂志《Chemical Geology》上。原文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009254117301201。（刘再华课题组供稿）
 

照片 贵州普定沙湾喀斯特水-碳循环大型模拟试验场