河流是连接陆地与海洋的关键纽带,陆源有机碳的侵蚀及其在河流中的搬运是全球碳循环的重要环节。河流中的陆源有机碳主要来源于岩石、土壤和植被凋落物。在地质时间尺度中,来自土壤和植被的生物有机碳(biospheric
organic
carbon)的侵蚀以及在海洋和湖泊沉积物中的有效埋藏代表了大气CO2的碳汇;而来源于岩石的化石有机碳(petrogenic
organic
carbon)的氧化则是大气CO2的碳源。在年际到千年时间尺度上,生物有机碳的积累和氧化对大气CO2的浓度有着重要的影响。因此,大江大河中不同来源的有机碳通量及其归宿对于我们理解全球碳循环至关重要。

河流是连接陆地和海洋碳库的关键枢纽,河流颗粒有机碳的搬运和宿命在全球碳循环中起着重要的作用。大地震能够导致大量的山体滑坡并破坏大量的森林植被和土壤,这个过程造成有机碳的侵蚀,其中包含来自植物通过光合作用固定的现代有机碳,它是全球碳循环的重要组成部分,其埋藏是地质时间尺度重要的碳汇。然而,人们对滑坡侵蚀产生的现代POC的搬运和归宿缺乏了解。2008年汶川地震导致大规模的山体滑坡,对河流物质搬运有着显著的影响,为评估地震滑坡对河流POC输移影响提供了一个绝佳机会。

水文过程输送的溶解态有机碳(dissolved organic carbon,
DOC)是森林生态系统较为活跃的碳存在形态,参与了森林生态系统碳循环的各过程,进而对森林生态系统碳排放与固存有显著影响。热带森林因降水量丰富,物种丰度、碳贮量较大,而引起全世界对其碳循环的关注,但是对水文过程输送的碳在森林碳循环过程中的作用到底如何仍需探讨。为探讨水文过程输送的碳在热带雨林碳收支中的地位及其在森林生态系统碳关键过程中的作用,中国科学院西双版纳热带植物园科研人员周文君、卢华正、张一平和沙丽清等与西双版纳热带雨林生态系统定位研究站合作,在热带雨林开展了野外水文、碳排放原位连续观测,利用同位素技术探讨了森林水文过程输送的溶解态有机碳在热带雨林碳循环过程中的生态学意义。研究结果表明:

皇家88平台注册,中国科学院地球环境研究所金章东领导的研究团队,联合英国杜伦大学Robert
Hilton、Alexander Densmore、美国南加州大学Joshua
West和李根、加州大学欧文分校Xiaomei
Xu等人,通过测量青藏高原东缘龙门山地区岷江上游及支流河流悬浮物的有机碳含量及13C和14C同位素,明确了颗粒有机碳来源,并定量了生物有机碳和化石有机碳的相对通量。研究发现:

中国科学院地球环境研究所金章东领导的研究团队,联合英国杜伦大学Robert
Hilton、Alexander Densmore、Darren Gröcke、美国南加州大学Joshua
West和Gen Li、加州大学欧文分校Xiaomei
Xu等人,通过分析2008年汶川地震前后(2006–2012年)杂谷脑河悬浮物POC含量及其13C和14C同位素比值,运用两端元混合模型定量了河流现代POC通量,首次定量评估了汶川地震造成的滑坡对河流POC输移的影响,进而讨论了地震滑坡侵蚀的POC归宿及其控制因素。结果表明,在汶川地震之后4年里,杂谷脑河由滑坡供给的现代POC增加了约2倍。

表层土壤为DOC的汇,截留了自凋落物层输送DOC的94.4±1.2%;

1、龙门山地区的生物有机碳的14C年龄为~1620
+980/-870年到现代年龄,上游流域的生物有机碳较为年老,这和前人认为年老生物有机碳来自高原侵蚀的观点一致;下游生物有机碳年轻化则说明了可能部分年老生物有机碳在河流搬运的过程中发生了氧化。

那么地震滑坡侵蚀的现代POC在流域里将滞留多长时间?又有多少比例是以POC的形式被河流搬运出流域呢?假如不考虑POC的氧化降解,根据流域滑坡侵蚀现代POC的总量和现在搬运速率,需要约80年才能将地震滑坡产生的全部现代POC搬运出流域。模型模拟结果显示,即使在一个较高的氧化降解速率下,大部分来自于汶川地震滑坡破坏的植被和土壤的POC并不会在山坡中被氧化,而会被河流运输出去。假如这部分有机碳被有效埋藏,并长时间尺度保存于沉积物中的话,这将是一个很重要的碳汇过程。重要的是,汶川地震后4年内,杂谷脑下游现代POC获益率并没有呈一个明显的降低趋势,这说明地震滑坡侵蚀的POC供给河流搬运可能是一个长期而缓慢的过程。

穿透雨与凋落物淋洗液输送的DOC量分别相当于热带雨林森林生态系统NEE的6.81%和7.23%,表明穿透水是热带雨林水文过程输送到土壤的DOC主要源;

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论文最后指出,类似汶川地震的重大构造活动可通过悬浮物、有机碳、硅酸盐风化通量和河水碱度的成倍增加和输移,是地质时间尺度上一个重要的碳汇过程,可能在调节大气CO2和全球气候中起到重要作用,并将构造活动与流域侵蚀-风化和碳收支直接联系到一起。

土壤、水文过程输送的DOC、植物的13C同位素丰度特征证明了水文过程输送的DOC对地表碳排放具有直接的作用;

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