原创《中国南方喀斯特生态系统碳循环的新路径》
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王世杰团队,由王世杰研究员带领,共有15名固定科研人员,全部具有博士学位,平均均年岭35岁,主要依托中国科学院地球化学研究所,针对我国月球和深空探测发展的国家科技战略需求以及西南喀斯特石漠化生态等国计民生问是题,围绕太阳系天体的形成演化、表面环境及空间过程以及石漠化地区的水、土、气、生等等开展研究,承担国家自然科学基金等多类科研任务30余项,取得了30余项创新科研成果,研制国家标准样品2件,创建野外观测台站1个.
宏大壮阔的兴义万峰林、天下奇观的路南石林、湘黔交界处的红石林、雄伟壮观的黄果树瀑布、甲天下的桂林山水、洞外无洞的织金洞、地球腰带上绿宝石的茂兰石上森林、沉醉世界的乐业天坑群等地质、地貌景观.这些都是中国南方特有的喀斯特奇景.中国南方喀斯特地区地处青藏高原东缘,晚新生代的构造抬升、碳酸盐岩广泛出露、雨热同季的气候特征的耦合,在造就奇特美景的同时,也使喀斯特生态系统的碳循环与众不同,具有鲜明的区域特色.
碳酸盐岩是巨大的碳库
碳酸盐岩主要由CaCO3、CaMg（CO3）2组成,碳含量超过12%.全世界碳酸盐岩分布面积达2200万平方公里,占全球陆地面积的12%,发育厚度几米到几千米不等,据估算全球碳酸盐岩含有大约6.1×108亿吨碳,占全球所有碳的99%以上,是海洋碳库的1694倍,是世界植被碳库的1.1×105倍,是世界土壤有机碳库的7.3×104倍.中国南方喀斯特地区是世界三大碳酸盐岩连片分布区之一,碳酸盐岩分布面积达55万平方公里,以滇黔桂为中心包括贵州、云南、广西、湖南、湖北、四川、重庆、广东8个省市区,这些碳酸盐岩连片分布区岩石碳是生态系统中最大的碳库.
非可溶性岩石化学风化作用是相对缓慢的,是地质时间尺度的溶蚀过程,也就是说大部分岩石中的碳是封存的,对十年百年甚至千年尺度生态系统碳循环的影响是微小,可忽略不计.而碳酸盐岩属于可溶性岩石,根据目前研究发现,中国南方喀斯特地区碳酸盐岩中封存的碳在被化学风化作用“活化”,重新进入碳循环的速率可能会大于植被的固碳速率.
碳酸盐岩碳的活化与再循环
碳酸盐岩在常温常压的地表环境条件下具有较大溶解速率（CaCO3+CO2+H2O→Ca2++HCO3-）,远大于其他岩石类型.因此,从理论上看碳酸盐岩中的碳是比较容易被活化、重新进入循环的.然而,地表或生态系统中碳酸盐岩广泛、快速的溶蚀需具备几个条件：1.雨热同季,2.降雨量,3.构造条件.在雨热同季、降水量又很多的中国南方喀斯特地区,碳酸盐岩的化学溶蚀速率远大于北方地区.再加上,南方喀斯特地区的二元三维结构单元的存在,使得风化流体不仅运移速度加快,而且能够垂直穿过岩层进入地下或地表系统.这就为碳酸盐岩碳的活化和再循环提供了必要条件.
“隐身”的次级碳库
我们学过高中地理的人都知道,喀斯特分为地上喀斯特和地下喀斯特两种类型,这其实就是所谓的喀斯特“二元结构”.其中,地下喀斯特部分就是在南方喀斯特地区的表层岩溶带普遍发育的溶洞、管道、孔隙、裂隙等地下空间.现代研究证实,喀斯特洞穴中的CO2含量是动态变化的,洞内和洞外大气之间的CO2传递过程类似于“热胀冷缩”的道理,受洞内外温差的影响,CO2由温度高的一方排向温度低的一方,直到浓度持平.喀斯特地下空间的次级碳库的昼夜、季节、年际变化,为地表的碳循环提供了新的路径和模式.
植物光合作用的新途径
土在“楼上”、水在“楼下”是喀斯特生态环境中水、土资源分布的形象描述,这也是喀斯特地区干旱形成的重要原因.因此,在喀斯特地区生长的植物,尤其是耐旱的乔木类植被,其根系多扎根于岩石孔隙和裂隙中,不仅加速了岩石的风化,同时有研究发现根系可以直接从HCO3-中获取碳源,而且还有更多的实验研究证实,喀斯特地区的河、湖中的水生植物也可以直接利用水体中的HCO3-作为碳源进行光合作用,成为了植物光合作用和碳循环的新途径.
虽然,目前关于喀斯特生态系统的碳循环的研究取得了很多进展,有了许多新的理念和认识,但是有关碳酸盐岩中碳的活化和再循环的估算值还有待进一步的精确,地下次级碳库在整体生态系统碳循环中所起的具体作用也有待发现,相信随着科学技术的发展,在不久的将来,这其中的奥秘将逐一被探知.（编辑/高纬时）
生态系统论文参考资料：
本文结论，上文是一篇适合不知如何写碳循环和生态系统和喀斯特方面的生态系统专业大学硕士和本科毕业论文以及关于生态系统论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
