碳同位素技術(shù)在土壤碳循環(huán)研究中的應(yīng)用

日期： 2009-06-21

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碳在土壤中的儲(chǔ)量和存儲(chǔ)時(shí)間是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)中最大和最長(zhǎng)的,而土地利用方式會(huì)影響到土壤碳儲(chǔ)量及其循環(huán)周期,因此有效的土地利用管理可使土壤成為一個(gè)碳匯。土壤儲(chǔ)存碳的過(guò)程就是土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)平衡的變化,因此認(rèn)識(shí)土壤有機(jī)碳的動(dòng)態(tài)變化是揭示土壤碳循環(huán)過(guò)程及其調(diào)控機(jī)制的重要方面。首先介紹了碳的一種穩(wěn)定性同位素(13C)和放射性同位素(14C)在生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)過(guò)程的重建(如C3/C4植被的歷史格局)、土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)周期等方面的應(yīng)用,探討了同位素示蹤技術(shù)在土壤有機(jī)碳來(lái)源、周轉(zhuǎn)周期、土壤CO2通量的變化和組分區(qū)分、同位素富集等研究領(lǐng)域的應(yīng)用,歸納了土壤碳循環(huán)研究中的基本問(wèn)題,提出了未來(lái)土壤碳循環(huán)同位素示蹤的主要研究方向。

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ASD | LabSpec地物光譜儀在反演土壤水分特征曲線(xiàn)方面的應(yīng)用

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對(duì)地表入滲和蒸發(fā)通量的分配，以及準(zhǔn)確量化不同空間尺度下土壤與大氣之間的質(zhì)量和能量交換過(guò)程，都需要了解土壤的水文性質(zhì)（如土壤水分特征曲線(xiàn)和導(dǎo)水率特征曲線(xiàn)）。土壤水分特征曲線(xiàn)（SWRC）描述了在基質(zhì)勢(shì)下土壤水分含量的平衡情況，是重要的水文特性，與土壤孔隙的大小分布和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，受土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、有機(jī)物和粘土礦物等因素的影響。傳統(tǒng)測(cè)量SWRC的實(shí)驗(yàn)室方法繁瑣，數(shù)據(jù)往往不完整，且只覆蓋有限的水分含量范圍。近年來(lái)，近程和遙感技術(shù)得到了廣泛關(guān)注，特別是在光學(xué)域內(nèi)的土壤反射光譜已被用于獲取土壤礦物學(xué)和化學(xué)成分、有機(jī)物含量、粒度分布及水分含量等信息。這些研究為衛(wèi)星遙感提供了大尺度測(cè)繪的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)方法主要依賴(lài)光譜轉(zhuǎn)移函數(shù)，盡管能有效推斷土壤水力特性，但需大量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校準(zhǔn)。本文提出了一種新的實(shí)驗(yàn)室方法，通過(guò)水分含量依賴(lài)的短波紅外（SWIR）土壤反射光譜直接估計(jì)SWRC，利用最近開(kāi)發(fā)的前向輻射傳輸模型，僅...

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LI-2100 | 基于水分利用策略和植物性狀確定坡耕地玉米種植適宜土壤厚度

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水資源在糧食生產(chǎn)和生態(tài)修復(fù)中的關(guān)鍵作用，特別是在頻繁出現(xiàn)的高溫、干旱等極端天氣條件下，威脅糧食生產(chǎn)，加速土地退化。研究指出，中國(guó)作為人均水資源低于世界平均水平的國(guó)家，農(nóng)業(yè)用水已占全國(guó)總用水量的60%以上，但整體用水效率較低且區(qū)域差異顯著。尤其在山區(qū)和丘陵地區(qū)，土壤侵蝕和厚度減少?lài)?yán)重影響了蓄水能力，加劇了干旱頻發(fā)和作物減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，本文強(qiáng)調(diào)了通過(guò)優(yōu)化農(nóng)業(yè)管理實(shí)踐，提高用水效率，以緩解干旱脅迫，維持作物產(chǎn)量的重要性。本次田間試驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院鹽亭紫色土農(nóng)業(yè)生態(tài)站進(jìn)行，該站位于中國(guó)四川盆地中北部，海拔400-600m（東經(jīng)105° 27’，北緯 31°16’）（圖 1）。該地區(qū)屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，平均氣溫 17.3℃。年平均降水量為826mm，蒸發(fā)量為680 mm。降雨分布不均，約70%的年降水發(fā)生在夏秋季，季節(jié)性干旱頻繁，主要發(fā)生在春季和初夏。圖1...

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考古學(xué)雖然常與發(fā)掘相關(guān)，但許多遺址仍需通過(guò)地表上的文物和其他特征來(lái)進(jìn)行識(shí)別。對(duì)這些地表考古記錄的分析不僅可以揭示不同定居時(shí)期的信息，還能展示土地的農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)或儀式用途，以及景觀(guān)中人、物、思想的流動(dòng)模式。本文介紹了一種利用機(jī)載高光譜短波紅外 (SWIR) 圖像的新方法，用于記錄和分析地表考古材料。SWIR 光可以區(qū)分不同類(lèi)型的巖石、礦物和土壤，地質(zhì)學(xué)家經(jīng)常利用這一原理繪制地質(zhì)圖。Resonon Pika IR+高光譜成像儀能夠以?xún)?yōu)于10厘米的空間分辨率收集SWIR圖像，從而識(shí)別并表征地表文物。本文探討了在NASA Space Archaeology 資助下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，展示了這項(xiàng)技術(shù)的潛力和挑戰(zhàn)，特別是在成功定位和表征單個(gè)文物方面，同時(shí)指出了未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵方向。作者團(tuán)隊(duì)將 Resonon Pika IR+高光譜成像儀安裝在 DJI M600上（圖 1）。還在機(jī)身頂部安裝了額外的 GPS 天線(xiàn)桿...

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高緯度苔原和針葉林、中緯度闊葉林和草原、高山和高原地區(qū)普遍存在季節(jié)性、晝夜性甚至持續(xù)數(shù)小時(shí)的凍融循環(huán)。北半球近55%的陸地面積經(jīng)歷季節(jié)性?xún)鋈冢寥纼鋈谘h(huán)持續(xù)時(shí)間從幾天到150天不等。頻繁的凍融循環(huán)改變了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和代謝，加速土壤有機(jī)質(zhì)的分解，并以溫室氣體（如CO2、CH4和N2O）或溶解有機(jī)碳（DOC）的形式排放。這些過(guò)程已成為生態(tài)學(xué)、凍土學(xué)和生物地球化學(xué)研究的重點(diǎn)。凍融循環(huán)對(duì)地表土壤CO2和CH4通量的影響備受關(guān)注。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，積雪對(duì)冬季土壤呼吸的影響是短暫的，厚度變化對(duì)CO2通量影響小。了解活動(dòng)層過(guò)程對(duì)多年凍土區(qū)土壤CO2和CH4動(dòng)態(tài)的響應(yīng)和反饋至關(guān)重要。凍融循環(huán)頻率和持續(xù)時(shí)間對(duì)高寒地區(qū)土壤碳通量具有重要調(diào)控作用。不同生態(tài)系統(tǒng)在融化期具有較高的CO2和CH4通量，研究表明，在近地表土壤凍結(jié)期間CO2通量達(dá)到峰值，隨后顯著下降。春季融化期（20-30天）的甲烷通量...

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