Ảnh hưởng của Lượng Mưa, Nhiệt Độ Không Khí, và Sử Dụng Đất đến Lượng Phát Thải Carbon Hữu Cơ từ Các Lưu Vực Sông Rhode

Water, Air, and Soil Pollution - 2001
David L. Correll1, Thomas E. Jordan1, Donald E. Weller1
1Smithsonian Environmental Research Center, Edgewater, U.S.A.

Tóm tắt

Chúng tôi đã nghiên cứu sự phát thải carbon hữu cơ từ tám lưu vực nhỏ liên tiếp trên Đồng Bằng Ven Đại Tây Dương tại bang Maryland trong thời gian lên đến 24 năm. Sáu trong số năm lưu vực này thuộc loại thứ hai hoặc thứ ba với sự kết hợp về cách sử dụng đất, trong khi hai lưu vực còn lại thuộc loại thứ nhất (một lưu vực hoàn toàn rừng và một lưu vực chủ yếu là đất canh tác). Những lưu vực này có các tầng nước ngầm nông, vì vậy tất cả các dòng chảy nước ngầm cũng như dòng chảy bề mặt đều được đo ở các đập dạng chữ V và hệ thống dẫn nước, bao gồm các thiết bị lấy mẫu tỷ lệ dòng chảy tích hợp theo thể tích. Sự biến đổi giữa các năm về lượng mưa hàng năm và hàng mùa trong nghiên cứu này đã trải dài trên khoảng thời gian ghi chép thời tiết 160 năm trong khu vực. Tổng lượng carbon hữu cơ hàng năm (TOC) từ toàn bộ lưu vực sông Rhode biến đổi gấp 8 lần, mối tương quan với lượng mưa là rất đáng kể, và hồi quy hàm mũ đã giải thích được 54% sự biến động trong lưu lượng TOC hàng năm. Lượng TOC phát thải cao hơn từ rừng ở vùng đất cao hơn so với việc sử dụng đất hỗn hợp, và cao nhất từ lưu vực chủ yếu canh tác. Lượng phát thải từ các lưu vực loại nhất có sự biến động lớn hơn với lượng mưa. Vào mùa xuân, lượng TOC phát thải cao nhất và có mối tương quan mạnh mẽ nhất với lượng mưa, so với các mùa khác. Thể tích lượng mưa cũng giải thích nhiều sự biến động trong nồng độ TOC hàng năm và mùa xuân từ rừng ở vùng đất cao và đất canh tác, với nồng độ cao hơn từ ba đến năm lần trong các năm rất ẩm ướt so với các năm rất khô. Sự thay đổi về nhiệt độ không khí vào mùa đông và mùa hè có mối tương quan với nồng độ TOC từ các lưu vực rừng, và các hồi quy tuyến tính đã giải thích được từ 19 đến 42% sự biến động trong TOC. Một mô hình hồi quy đã được sử dụng để xây dựng các bảng và tóm tắt đồ họa. Nồng độ carbon hữu cơ dạng hạt và carbon hữu cơ hòa tan (DOC) cùng với tỷ lệ DOC trên TOC có mối tương quan cao với dòng chảy nước từ một lưu vực hỗn hợp thứ hai, và các hồi quy hàm mũ đã giải thích được từ 21 đến 43% sự biến động. Đối với các lưu vực loại nhất, có sử dụng đất đơn lẻ, tỷ lệ DOC trên TOC cũng có mối tương quan cao với dòng chảy.

Từ khóa

#carbon hữu cơ #phát thải #lưu vực #lượng mưa #nhiệt độ không khí #sử dụng đất

Tài liệu tham khảo

Boynton, W. R., Garber, J. H., Summers, R. and Kemp, W. M.: 1995, Estuaries 18, 285.

Chichester, F. W., Van Keuren, R. W. and McGuinness, J. L.: 1979, J. Environ. Qual. 8, 167.

Chirlin, G. R. and Schaffner, R.W.: 1977, ‘Observations on the Water Balance for Seven Sub-Basins of Rhode River, Maryland’, in D. L. Correll (ed.), Watershed Research in Eastern North America, Smithsonian Press, Washington, D.C., pp. 277–306.

Correll, D. L.: 1977, ‘An Overview of the Rhode River Watershed Program’, in D. L. Correll (ed.), Watershed Research in Eastern North America, Smithsonian Press, Washington, D.C., pp. 105–120.

Correll, D. L.: 1981, Limnol. Oceanogr. 26, 1142.

Correll, D. L.: 1982, ‘The Nutrient Composition of the Soils of Three Single-Land-Use Rhode River Watersheds’, D. L. Correll (ed.), Environmental Data Summary for the Rhode River Ecosystem (1970–1978), Part A, Smithsonian Environ. Res. Center, Edgewater, MD, U.S.A., pp. 260–311.

Correll, D. L.: 1998, J. Environ. Qual. 27, 261.

Correll, D. L. and Dixon, D.: 1980, Agro-Ecosyst. 6, 147.

Correll, D. L., Goff, N. M. and Peterjohn, W. T.: 1984, ‘Ion Balances Between Precipitation Inputs and Rhode River Watershed Discharges’, in O. Bricker (ed.), Geological Aspects of Acid Deposition, Ann Arbor Science Publishers, Ann Arbor, MI, pp. 77–101.

Correll, D. L. and Weller, D. E.: 1989, ‘Factors Limiting Processes in Freshwater Wetlands: An Agricultural Primary Stream Riparian Forest’, R. R. Sharitz and J.W. Gibbons (eds.), Freshwater Wetlands and Wildlife, U.S. Dept. Energy, Oak Ridge, TN, pp. 9–23.

Degens, E. T., Kempe, S. and Richey, J. E.: 1991, Biogeochemistry of Major World Rivers, SCOPE, Wiley, New York.

Depetris, P. J. and Paolini, J. E.: 1991, ‘Biogeochemical Aspects of South American Rivers: The Parana and Orinoco’, in E. T. Degens, S. Kempe and J. E. Richey (eds.), Biogeochemistry of Major World Rivers, SCOPE, Wiley, New York, pp. 105–125.

Fisher, T. R., Hagy, J. D. and Rochelle-Newall, E.: 1998, Estuaries 21, 215.

Ford, T. E. and Naiman, R. J.: 1989, Can. J. Fish. Aquat. Sci. 46, 41.

Gallegos, C. L., Jordan, T. E. and Correll, D. L.: 1992, Limnol. Oceanogr. 37, 813.

Gallegos, C. L., Jordan, T. E. and Correll, D. L.: 1997, Mar. Ecol. Prog. Ser. 154, 27.

Gaudy, A. F. and Ramanathan, M.: 1964, J. Water Pollut. Control Fed. 36, 1479.

Grip, H., Malmer, A. and Wong, F. K.: 1994, Hydrol. Proc. 8, 179.

Hedin L. O., Armesto, J. J. and Johnson, A. H.: 1995, Ecology 76, 493.

Higman, D. and Correll, D. L.: 1982, ‘Seasonal and Yearly Variation in Meteorological Parameters at the Chesapeake Bay Center for Environmental Studies’, in D. L. Correll (ed.), Environmental Data Summary for the Rhode River Ecosystem, Vol. A, Smithsonian Environmental Research Center, Edgewater, MD, pp. 1–159.

Hope, D., Billet, M. F. and Cresser, M. S.: 1994, Environ. Pollut. 84, 301.

Howarth, R. W., Fruci, J. R. and Sherman, D.: 1991, Ecol. Appl. 1, 27.

Howarth, R. W., Marino, R., Garritt, R. and Sherman, D.: 1992, Biogeochem. 16, 83.

Ittekkot, V. and Laane, R. W. P. M.: 1991, ‘Fate of Riverine Particulate Organic Matter’, in E. T. Degens, S. Kempe and J. E. Richey (eds.), Biogeochemistry of Major World Rivers, SCOPE, Wiley, New York, pp. 233–244.

Jordan, T. E., Correll, D. L., Miklas, J. and Weller, D. E.: 1991a, Limnol. Oceanogr. 36, 251.

Jordan, T. E., Correll, D. L., Miklas, J. and Weller, D. E.: 1991b, Mar. Ecol. Prog. Ser. 75, 121.

Jordan, T. E., Correll, D. L., Weller, D. E. and Goff, N. M.: 1995, Water, Air, and Soil Pollut. 83, 263.

Jordan, T. E., Correll, D. L. and Weller, D. E.: 1997a, J. Environ. Qual. 26, 836.

Jordan, T. E., Correll, D. L. and Weller, D. E.: 1997b, J. Amer. Water Resourc. Assoc. 33, 631.

Jordan, T. E., Correll, D. L. and Weller, D. E.: 1997c, Water Resources Res. 33, 2579.

Kempe, S., Pettine, M. and Cauwet, G.: 1991, ‘Biogeochemistry of European Rivers’, in E. T. Degens, S. Kempe and J. E. Richey (eds.), Biogeochemistry of Major World Rivers, SCOPE, Wiley, New York, pp. 169–211.

Maciolek, J. A.: 1962, Limnological Organic Analyses by Quantitative Dichromate Oxidation, U.S. Fish and Wildlife Serv. Publ., Washington, D.C.

Malone, T. C., Kemp, W. M., Ducklow, H. W., Boynton, W. R., Tuttle, J. H. and Jones, R. B.: 1986, Mar. Ecol. Prog. Ser. 32, 149.

Malone, T. C., Crocker, L. H., Pike, S. E. and Wendler, B. W.: 1988, Mar. Ecol. Prog. Ser. 48, 235.

Martins, O. and Probst, J.-L.: 1991, ‘Biogeochemistry of Major African Rivers: Carbon and Mineral Transport’, in E. T. Degens, S. Kempe and J. E. Richey (eds.), Biogeochemistry of Major World Rivers, SCOPE, Wiley, New York, pp. 127–155.

McDowell, W. H. and Asbury, C. E.: 1994, Limnol. Oceanogr. 39, 111.

Meyer, J. L., Likens, G. E. and Sloane, J.: 1981, Arch. Hydrobiol. 91, 28.

Mulholland, P. J. and Watts, J. A.: 1982, Tellus 34, 176.

Naiman, R. J.: 1982, Can. J. Fish. Aquat. Sci. 39, 1699.

Nelson, P. N., Cotsaris, E. and Oades, J. M.: 1996, J. Environ. Qual. 25, 1221.

Newbold, J. D., Mulholland, P. J., Elwood, J. W. and O'Neill, R. V.: 1982, Oikos 38, 266.

Newbold, J. D., Sweeney, R. W., Jackson, J. K. and Kaplan, L. A.: 1995, J. N. Am. Benthol. Soc. 14, 21.

Nixon, S. W.: 1995, Ophelia 41, 199.

Officer, C. B., Biggs, R. B., Taft, J. L., Cronin, L. E., Tyler, M. A. and Boynton, W. R.: 1984, Science 223, 22.

Owens, L. B., Edwards, W. M. and Van Keuren, R. W.: 1983, J. Environ. Qual. 12, 518.

Owens, L. B., Edwards, W. M. and Van Keuren, R. W.: 1989, J. Environ. Qual. 18, 232.

Paerl, H. W., Pinckney, J. L., Fear, J. M. and Peierls, B. L.: 1998, Mar. Ecol. Prog. Ser. 166, 17.

Peterjohn, W. T. and Correll, D. L.: 1984, Ecology 65, 1466.

Richey, J. E., Hedges, J. I., Devol, A. H., Quay, P. D., Victoria, R., Martinelli, L. and Forsberg, B. R.: 1990, Limnol. Oceanogr. 35, 352.

Rutherford, J. E. and Hynes, H. B. N.: 1987, Hydrobiol. 154, 33.

Schepers, J. S. and Francis, D. D.: 1982, J. Environ. Qual. 11, 351.

Smith, S. V., Chambers, R. M. and Hollibaugh, J. T.: 1996, J. Hydrol. 176, 181.

Swank, W. T. and Waide, J. B.: 1988, ‘Characterization of Baseline Precipitation and Stream Chemistry and Nutrient Budgets for ControlWatersheds’, in W. T. Swank and D. A. Crossley Jr. (eds.), Forest Hydrology and Ecology at Coweeta, Springer, London, pp. 57–79.

Taft, J. L., Taylor, W. R., Hartwig, E. O. and Loftus, R.: 1980, Estuaries 3, 242.

Telang, S. A., Pocklington, R., Naidu, A. S., Romankevich, E.A., Gitelson, I. I. and Gladyshev, M. I.: 1991, ‘Carbon and Mineral Transport in Major North American, Russian Arctic, and Siberian Rivers: The St. Lawrence, the Mackenzie, the Yukon, the Arctic Alaskan Rivers, the Arctic Basin Rivers in the Soviet Union, and the Yenisei’, E. T. Degens, S. Kempe and J. E. Richey (eds.), Biogeochemistry of Major World Rivers, SCOPE, Wiley, New York, pp. 75–104.

Vaithiyanathan, P. and Correll, D. L.: 1992, J. Environ. Qual. 21, 280.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Water, Air, and Soil Pollution

Thông tin tác giả