岩溶碳汇重要科学问题研究

哥本哈根会议使得减排问题成为国际关注焦点。国内外已经在各方面着手开展CO2的减排工作。除继续关注生态系统的碳循环以外，也开始关注地质碳汇，如国土资源部已启动全国地质碳汇监测计划。但是仍然存在一些重要的科学问题尚未解决。本项目通过对典型岩溶动力系统的监测与研究，重点围绕岩溶作用速度、岩溶碳汇的稳定性以及岩溶区土地利用方式变化（石漠化治理区）碳汇效应这三个与岩溶碳汇潜力直接相关的重要科学问题开展研究。本项目将在典型表层岩溶动力系统建立观测站研究大气、土壤CO2，地下水HCO3-的动态变化以及其时间滞后效应；监测地下水转变为地表水后，岩溶水的脱气效应，评估岩溶碳汇形成后稳定性及其影响因素；监测岩溶区土地利用方式变化（石漠化治理区）的碳汇效应。同时，通过室内和野外试验综合利用水文学地质学、岩溶动力学、同位素地质学、土壤学对上述三个科学问题进行机理研究，为国家碳汇评估提供科学支撑。

岩溶作用是全球碳循环的重要部分，岩溶碳汇主要集中在三个科学问题即岩溶作用的速度，岩溶碳汇的稳定性以及岩溶区土地利用方式变化（石漠化治理区）碳汇效应。本项目针对这三个科学问题，通过三年的野外调查、定位观测、试验，同位素示踪，获得了一系列研究成果。通过自动化在线监测技术和野外加密监测，揭示岩溶作用所属的时间尺度（短、中或长）及其环境敏感性；利用δ13C技术追踪大气、植被、土壤、基岩、水体，揭示岩溶作用过程中的碳来源及转化；通过高密度和高时间分辨率长期定位监测，揭示岩溶溪流水化学特征沿流程的变化规律，揭示了脱气过程受季节径流量、水力坡度、温度、生物作用的影响，并估算了溪流的脱气通量总计为254.0kg C/年，仅占其碳汇总量的21.8%，仍然存在非常可观的净碳汇量。利用水化学径流法估算了不同土地利用方式岩溶碳汇量，植被的恢复有利于增强岩溶碳汇，而石漠化和耕地则会减少岩溶碳汇量。项目相关研究成果已经在《Environmental Earth Sciences》, 《Geochimicaet Cosmochimica Acta》, 《Chinese Science Bulletin》,《中国科学》，《生态学报》，《环境科学》等国内外重要期刊上发表，产生了一定的影响。在项目的资助下8名博士，9名硕士已经毕业， 2名博士后完成出站。