关键词:
黄土
沉积
碳汇
粒径
CO_(2)
气体传输
^(13)C示踪
摘要:
[目的]探讨沉积泥沙粒级及厚度对剖面CO_(2)传输过程的影响,明确不同含水率条件下侵蚀黄土不同粒级抑制CO_(2)排放的有效沉积厚度,为完善沉积区有机碳矿化和排放过程提供理论依据。[方法]通过沉降速度分选为4个粒级(≥250μm,250~125μm,125~63μm,≤63μm),各粒级分别在静态水体中沉积形成0.4 cm,0.7 cm,1.4 cm和2 cm共4个薄层沉积厚度。各沉积土柱保持田间持水量,先进行恒湿自矿化(7 d),后将^(13)C葡萄糖标记黄土置于土柱底部作为独立CO_(2)释放源,进行^(13)C标记CO_(2)示踪(7 d),最后将各土柱自然干裂(7 d),对比这3个阶段的CO_(2)释放效率和^(13)C相对丰度变化特征。[结果](1)各土柱的平均CO_(2)通量在恒湿自矿化阶段(无^(13)C标记CO_(2)释放源)为0.21μg/(cm^(2)·h),略低于^(13)C标记CO_(2)示踪阶段的0.35μg/(cm^(2)·h),且两者均显著低于自然干裂阶段0.9μg/(cm^(2)·h),说明湿润状态下黄土沉积层均对CO_(2)释放有不同程度的抑制作用,但随着土壤干裂,封存于土层中CO_(2)便会集中释放,削弱沉积碳汇效应。(2)粗颗粒(D≥250μm)在3个培养阶段的平均CO_(2)通量较细颗粒(D<63μm)分别高出77.9%,39.6%和30.8%,且粗颗粒在3个培养阶段的CO_(2)通量和^(13)C相对丰度差异比细颗粒更显著,且峰值提前1 d。(3)各沉降粒级在湿润状态时,粒径≥125μm的黄土容重较小而充气孔隙度和气体扩散系数相对较大,需至少2 cm沉积厚度才可有效抑制CO_(2)传输,而粒径为63≤D<125μm和D<63μm时,充气孔隙度和气体扩散系数极小,仅1.4 cm甚至更薄的沉积厚度,便可有效抑制CO_(2)向表土扩散。[结论]黄土沉积区须有细密颗粒覆盖且保持较高的含水率才可有效抑制CO_(2)向地表传输,从而保证沉积掩埋碳汇效应,且不同黄土颗粒抑制CO_(2)排放的有效沉积厚度存在差异。