Ảnh hưởng của sự axit hóa do hạn hán đến tính di động của carbon hữu cơ hòa tan trong đất than bùn

Global Change Biology - Tập 11 Số 5 - Trang 791-809 - 2005
Joanna M. Clark1, Pippa J. Chapman1, John Adamson2, Stuart N. Lane3
1School of Geography, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, UK
2Environmental Change Network, Centre for Ecology and Hydrology, Lancaster Environment Centre, Lancashire LA1 4AP, UK,
3Department of Geography, University of Durham, Durham DH1 3LE, UK

Tóm tắt

Tóm tắt Một mối quan hệ mạnh mẽ giữa carbon hữu cơ hòa tan (DOC) và sulfat (SO42−) đã được phát hiện từ việc phân tích một chuỗi thời gian 10 năm (1993–2002) dưới điều kiện hạn hán. Dung dịch trong đất từ ​​một khu vực than bùn ở độ sâu 10 cm và nước suối đã được thu thập theo chu kỳ hai tuần một lần và hàng tuần, tương ứng, bởi Mạng lưới Biến đổi Môi trường tại Khu Bảo tồn Thiên nhiên Moor House-Upper Teesdale ở vùng núi North Pennine của Anh. Nồng độ DOC trong dung dịch đất và nước suối có mối liên hệ chặt chẽ, thể hiện một chu trình mùa mạnh với nồng độ thấp nhất vào đầu mùa xuân và cao nhất vào cuối mùa hè/đầu mùa thu. DOC của dung dịch đất có mối tương quan chặt chẽ với những thay đổi theo mùa trong nhiệt độ đất ở cùng độ sâu 4 tuần trước khi lấy mẫu. Tuy nhiên, sự sai lệch khỏi mối quan hệ này được quan sát thấy trong những năm có tình trạng hạ thấp mực nước ngầm đáng kể (>−25 cm), khiến nồng độ DOC thấp hơn tới 60% so với mong đợi. Các giai đoạn hạn hán cũng dẫn đến sự giải phóng SO42−, do quá trình oxi hóa lưu huỳnh vô cơ/hữu cơ được lưu trữ trong than bùn, điều này đi kèm với sự giảm pH và tăng cường độ ion. Vì cả pH và cường độ ion đều được biết là kiểm soát độ hòa tan của DOC, việc bao gồm một hàm số để xem xét sự ức chế DOC do axit hóa gây ra bởi hạn hán đã giải thích được nhiều sự biến động của DOC trong dung dịch đất hơn ( R2=0.81) so với chỉ dựa vào nhiệt độ (R2=0.58). Mô hình thống kê về DOC trong dung dịch đất than bùn có độ sâu 10 cm đã được mở rộng để tái hiện 74% biến động của DOC trong nước suối trong toàn bộ thời gian này. Phân tích ngân sách hàng năm cho thấy rằng đất là nguồn chính của SO42− trong những năm hạn hán, trong khi sự lắng đọng từ khí quyển là nguồn chính trong những năm khác. Tính toán cân bằng khối lượng cũng cho thấy hầu hết DOC có nguồn gốc từ than bùn. Lưu lượng DOC cũng thấp hơn trong những năm hạn hán 1994 và 1995, phản ánh nồng độ DOC thấp trong dung dịch đất và nước suối. Phân tích trong bài báo này cho thấy rằng nồng độ DOC thấp hơn trong cả nước đất và nước suối trong những năm hạn hán có thể được giải thích theo nghĩa axit hóa do hạn hán. Khi các kịch bản thay đổi khí hậu trong tương lai cho thấy sự gia tăng về cường độ và tần suất của các sự kiện hạn hán, những kết quả này hàm ý khả năng tăng cường việc ức chế DOC do axit hóa theo chu kỳ.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1111/j.1475-2743.1996.tb00959.x

10.1016/S0269-7491(97)00172-3

10.1046/j.1365-2389.2001.t01-1-00350.x

10.1002/(SICI)1099-1085(19990615)13:8<1289::AID-HYP766>3.3.CO;2-D

10.1111/j.1365-2486.2003.00721.x

10.1007/BF00992911

10.5194/hess-7-619-2003

Avery BW, 1980, Soil Classification for England and Wales (Higher Categories)

10.1007/BF00630824

10.1023/A:1005917929050

10.1023/B:BIOG.0000015788.30164.e2

10.1046/j.1365-2389.1999.00222.x

10.1016/S0883-2927(03)00149-5

Brady NC, 2004, Elements of the Nature and Properties of Soils

10.1029/1998WR900125

Carroll DM, 1979, Soils of South and West Yorkshire

10.1016/S0048-9697(00)00650-1

10.1007/978-1-4899-2921-1

Clark J, 2002, BIOGEOMON: 4th International Symposium of Ecosystem Behaviour

10.1023/B:BIOG.0000015785.71785.20

10.1016/S0022-1694(01)00545-5

10.1023/A:1005081505086

10.1016/0269-7491(92)90079-P

10.1023/A:1005740002952

10.1021/es020924h

10.1007/BF00175580

Eddy A, 1969, The vegetation of Moor House National Nature Reserve in the North Pennines, England, Vegetatio, 16, 239

10.1016/j.soilbio.2003.08.013

10.5194/hess-5-283-2001

10.1016/S0022-1694(99)00085-2

10.1038/35090628

10.1038/nature02707

10.1080/02757549308035300

10.1038/35051650

Garnett M, 1997, Blanket Mire Degradation, Causes, Consequences and Challenges. Proceedings, 116

10.2307/1941811

Gorham E, 1995, Biotic Feedbacks in the Global Climate System, 169, 10.1093/oso/9780195086409.003.0011

10.1002/hyp.3360040304

10.1016/0016-7061(90)90024-4

10.1007/978-3-642-66760-2_1

10.1016/S0048-9697(02)00634-4

10.1016/S0166-1116(08)71099-9

10.1029/WR020i006p00727

10.1029/WR018i001p00107

Holden J, 2001, Recent reduction of frost in the North Pennines, Journal of Meterology, 26, 369

Holden J, 2001, Gordon Manley, Journal of Meterology, 26, 369

10.1029/2002WR001956

10.1002/(SICI)1099-1085(19970315)11:3<325::AID-HYP476>3.0.CO;2-I

10.1111/j.1475-2743.1990.tb00823.x

HulmeM JenkinsGJ(1998)Climate change scenarios for the UK: scientific report. UKCIP Technical Report No. 1 Climatic Research Unit Norwich.

10.1016/S1352-2310(02)00096-1

Johnson GAL, 1963, The Geology of Moor House: A National Nature Reserve in North‐East Westmoorland

10.1023/A:1022304332313

10.1097/00010694-200004000-00001

10.1007/s003740050430

10.1016/0038-0717(94)00242-S

10.1126/science.221.4610.520

LittlewoodIG(1992)Estimating contaminant loads in rivers; a review. Institute of Hydrology Report No. 117 Institute of Hydrology Wallingford UK.

10.2307/2389824

10.2307/1907187

10.2307/2937024

10.1093/forestry/69.3.193

10.1006/jema.1995.0118

10.1177/030913339001400302

Mitchell G, 1992, Discolouration of water by peat following induced drought and rainfall simulation, Water Resources, 26, 321

10.1097/00010694-200101000-00007

10.1002/j.1477-8696.1997.tb06242.x

10.1046/j.1365-2486.2002.00517.x

10.1034/j.1600-0706.2003.11774.x

10.2136/sssaj1991.03615995005500040036x

10.2136/sssaj1992.03615995005600020038x

Rowland AP, 1989, Chemical Analysis of Ecological Materials, 62

10.1016/S0160-4120(98)00043-9

10.1080/01621459.1968.10480934

10.5194/hess-5-327-2001

10.1023/A:1013806223310

10.1046/j.1365-2486.2003.00619.x

Sykes JM, 1996, The United Kingdom Environmental Change Network: Protocols for Standard Measurement at Terrestrial Sites

Sykes JM, 1999, The United Kingdom Environmental Change Network: Protocols for Standard Measurements at Freshwater Sites

Theil H, 1950, A rank‐invariant method of linear and polynomial regression analysis, 1, 2 and 3, Proceedings of the Section of Sciences (Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen Ser. A: Mathematical Sciences), 53, 386

10.1007/978-94-009-5095-5

10.1016/S0269-7491(02)00375-5

10.1111/j.1365-2389.1990.tb00227.x

10.1016/S0160-4120(98)00098-1

10.1038/415861b

10.1029/WR025i007p01619

10.2136/sssaj1989.03615995005300040042x

10.1016/0025-326X(85)90382-0

10.1016/S0048-9697(00)00888-3

10.1002/hyp.1321

10.1016/j.scitotenv.2003.11.022

10.1023/A:1024924216148

Thông tin
Thông tin xuất bản

Global Change Biology

Tập 11 Số 5

791-809

Thông tin tác giả