Reforestation drastically reduces CO2 release from sulfide oxidation and its climatic sensitivity – Insight from a paired catchment approach at the Draix-Bleone Observatory
Notice bibliographique
Résumé
Deforestation of steep mountain forests can result in a large increase in physical erosion rates. A growing body of work has highlighted that erosion may set the pace of oxidative weathering of sulfide minerals, which results in the production of sulfuric acid and can release CO2 from carbonate minerals in rocks to the atmosphere. However, the role of land use change on this CO2 release pathway has not been assessed, primarily due to the lack of measurements to isolate this driver over other potential environmental controls (e.g. temperature, hydrology). Here we study the stream water chemistry of two marl-dominated catchments, the Laval (0.86 km2) and the Brusquet (1.07 km2), in the Draix-Bléone Critical Zone Observatory, Provence, France. The Laval has very high rates of physical erosion (sediment yields of 8,700 t km-2yr-1 and 15,800 t km-2yr-1 in 2016-2017 and 2017-2018, respectively) that result from the combination of deforestation, bare rock surfaces, weak rocks and the hydroclimatic setting. In contrast, the Brusquet catchment was reforested at the end of the 19th Century and has much lower present day sediment yields (45 t km-2 yr-1 and 492 t km-2 yr-1 in 2016-2017 and 2017-2018, respectively). We collected samples from every storm event and during flow over two water years in each catchment. We measure the major ions and the sulfur and oxygen isotopic composition of dissolved sulfate (SO4). In both catchments cation partitioning shows a dominance of carbonate (>70%) over silicate weathering. The stable sulfur isotopic signature suggests sulfide oxidation is the dominant source of sulfate in these catchments. Examination of dissolved ion rations (HCO3/∑Cat+, SO4//∑Cat+) shows that sulfuric acid governs mineral dissolution, rather than carbonic acid, accounting for 90±6% and 63±9% in the Laval and Brusquet, respectively. In the highly erosive Laval catchment, the estimated CO2 release from sulfide oxidation coupled to carbonate weathering was very high, at 22.1±7.1 tC km-2 yr-1. We also find evidence for seasonal changes in sulfate flux which suggest that the rates are moderated by changes in air temperature, with elevated sulfide oxidation rates in summer. These observations support independent measurements in the shallow weathering zone of the Laval catchment, that shows an increase in CO2 release from sulfide oxidation with temperature. In marked contrast, the CO2 release estimated in the reforested Brusquet catchment is 4 to 5 x lower (at 4.6±0.8 tC km-2 yr-1) and the fluxes are not seasonally moderated (i.e. not temperature controlled). We suggest this relates to changes in the supply of mineral surfaces to the shallow, oxygenated weathering zone. Reforestation could result in a marked decrease in the release of carbon from rock to the atmosphere in areas where sulfide and carbonate minerals outrcop, and make the resultant fluxes less sensitive to changing climate.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».