广西弄拉岩溶植被的表层水文地球化学效应

岩溶区植被是岩溶生态系统的重要组成部分,具有旱生性、喜钙性、岩生性和对环境变化敏感的特点.为了更好的恢复植被,加速岩溶生态系统的重建,在广西弄拉岩溶动力系统监测站,通过收集并分析大气降雨、土壤水和表层岩溶泉水的物理化学特征,对典型表层岩溶泉--兰电堂泉集水区内的水源林的表层水文地球化学效应进行了研究.结果表明:植被能降低大气降雨的pH值,增加大气降雨中化学物质(HCO3、K 、Na 、Ca2 、Mg2 和游离CO2)的总含量,尤其是游离CO2的增加能增强岩溶动力系统中的溶蚀动力,有利于岩溶作用;植被能改变土壤的理化性质,减少土壤水的含量,增加土壤的自然含水量,影响土壤水的化学性质;植被不仅通过淋溶等方式增强岩溶动力因子(H2O和CO2)来影响表层岩溶泉水的物理化学性质,还通过自身的生理作用(蒸腾和呼吸)来影响表层岩溶泉水的物理化学性质.因此岩溶区植被不但具有与非岩溶区植被同样的功能,还具有其特有的生态效应.今后岩溶植被的恢复和重建应该从提高当地居民生活质量、可持续发展和岩溶景观等角度来考虑.     

黄土岩溶泉岩溶发育特征综合研究

为进一步查明黄土地下水岩溶作用的强弱与变化规律,我们于2004年6月到2005年6月对长安县杨万村黄土岩溶泉进行了每月2次的观测,实验结果显示：杨万村岩溶泉pH值变化在6.89～7.38之间,年均值为 7.12,具弱碱性特点;电导率变化在634.36～758.27 μs\5cm-1之间,年均值为 681.61 μs\5cm-1。从当年6月到次年6月,黄土岩溶泉pH值在总体上呈现降低—升高—降低的变化规律,电导率呈现降低—升高的变化规律,pH值波动性较大。岩溶泉水的pH值和电导率受降水量、水温和CO2含量高低控制。水温、降水量和CO2含量高的夏、秋季,pH值小、电导率大;水温、降水和CO2含量低的冬、春季,pH值大、电导率小。由岩溶泉水的pH值和电导率大小变化得知,夏、秋季该泉岩溶作用强,冬、春季岩溶作用弱。与镇安渔洞河灰岩岩溶泉相比,黄土岩溶泉流量稳定、pH值低、电导率高,且pH值、电导率日变化显著。存在差异的主要原因为两地岩溶水的补给方式不同,黄土岩溶泉水具有典型地下水的特征,以薄膜水缓慢补给为主,而渔洞河岩溶泉以管道和重力水快速补给为主。     

环境对湘西洛塔表层岩溶泉水文地球化学特征的影响

对湘西洛塔不同生态环境类型灌木丛裸露区、旱地与灌木丛半覆盖区、旱地与草丛全覆盖区下表层岩溶泉进行了取样分析,其水文地球化学特征表明:生态恢复对表层岩溶泉水资源具有调蓄作用,使表层岩溶泉在丰水期减峰,枯水期延后;干河猪场、黄家湾、小路湾坡面径流泥沙平均含量分别为94.10 mg/L、389.30 mg/L、1 639.92mg/L,大小顺序为小路湾黄家湾干河猪场;表层岩溶泉水化学组分均以HCO-3、Ca2+为主,HCO-3、Ca2+含量的大小顺序均为黄家湾泉干河猪场泉小路湾泉;表层岩溶泉pH均大于7.00,呈弱碱性;游离CO2在干河猪场泉、黄家湾泉、小路湾泉中的浓度分别为4.06 mg/L、9.38 mg/L、2.78 mg/L,暂时硬度在干河猪场泉、黄家湾泉、小路湾泉中的浓度分别为124.31 mg/L、173.95 mg/L、88.19 mg/L,总酸度在干河猪场泉、黄家湾泉、小路湾泉中的浓度分别为4.62 mg/L、10.67 mg/L、3.16 mg/L。pH的大小顺序为小路湾泉干河猪场泉黄家湾泉;暂时硬度、游离CO2、总酸度的大小顺序均为黄家湾泉干河猪场泉小路湾泉,说明良好的植被覆盖具有更好的水文地球化学效应。     

喀斯特槽谷区表层喀斯特水化学的暴雨动态特征

喀斯特水化学是在碳酸盐岩-水-CO2气三相相互作用的开放系统中形成的,水化学变化既反映了喀斯特含水介质特点和喀斯特发育的程度,又反映了喀斯特区水土流失的进程。选择重庆市南川区南平镇兰花沟为代表,以兰花沟喀斯特动力系统观测站为依托,采用多功能自动化观测仪CTDP300,对暴雨条件下表层喀斯特泉的pH、电导率、水温和水位进行了连续自动监测。监测结果表明:1.表层喀斯特带对降雨很敏感,其喀斯特水化学明显受降雨条件的影响。在强降雨开始时,喀斯特水pH升高,水温降低、电导率降低、PCO2降低,方解石饱和指数(SIc)升高,喀斯特泉水化学表现出雨水的"活塞效应"。2.在强降雨中后期,表层喀斯特水pH、电导率、水温下降,方解石饱和指数(SIc)降低,这表明稀释作用可贯穿整个降雨过程,但在降雨后3～4 h,表层喀斯特带的高裂隙率和渗透性开始发挥作用,水动力作用和CO2效应逐渐占据主导地位。因此,降雨过程中有两个重要的作用在控制着水化学的动态变化,一是雨水的稀释作用,二是碳酸盐岩-水-CO2气相互作用。3.根据喀斯特水化学在降雨条件下不同结构的含水介质中的反应,兰花沟表层喀斯特带含水介质以管道为主。4.土地利用类型的改变也会影响到表层喀斯特水化学对暴雨的响应。     

中国南方表层岩溶带的特征及形成机理

表层岩溶带以密集发育的岩溶微形态呈不规则带状组合于浅层地表为特征。它广布于中国南方岩溶区，但其规模、形态和分布特征三地质、气候等因素的控制。表层岩溶带的存在使南方岩溶区具有浅表层岩溶水循环与地下管道水循环耦合的二次岩溶水循环的结构特征。坚硬纯灰岩的广泛分布，高温多雨、雨热同期的亚热带季风气候为中国南方表层岩溶带的发育提供了极为有利的条件，四大圈层的交汇，碳-水-钙循环活跃，使表层岩溶带的岩溶动力作用明显高于其下部包气带甚至饱水带。表层岩溶带形成是地表强烈岩溶化过程的结果，强的溶蚀动力，水流的快速溶蚀并达到碳酸盐成分饱和状态是表层岩溶带发育机理的关键。     

甘肃省黑河干流中游地区泉水动态特征及预报

在简述区域水文地质条件的基础上,依据1986-2007年泉水流量系列观测资料,详细论述了区内下降泉、上升泉的年内和多年动态变化特征,对比分析了1967年、1984年、2006年测区各泉域泉水量和泉水总量的时空分布规律和变化特征。利用已有的潜水二维流水量数学模型,推递并建立了利用泉点周围节点水头(水位)预报泉水流量的数学模型,并对测区泉水总量未来15年的变化趋势进行了预报。结果表明,在现状节水灌溉条件下,由于出山径流量的增加和地下水开采量的减少,未来黑河干流中游地区的泉水资源基本处于稳定状态。     

碳酸盐岩区多层状岩溶发育模式及水文地质特征

本文从洛凡碳酸盐岩区地形地貌、地质方面入手,全面了解该区多层状岩溶模式及水文地质条件。洛凡地区整体地形南西高北东低,碳酸盐岩广泛分布,断层构造南西-北东走向。地表及地下水受地形地貌、地质等因素影响,自南西至北东流向,地下水受碳酸盐岩多层岩溶的作用影响,明暗相间出露于地表,河流两岸出露不同地层及不同高程干涸溶洞,多数溶洞能见流水遗迹。该区碳酸岩溶区深部岩溶带地下水较丰富,分布极不均匀,深部地下水以洛凡河为该区排泄基准面沿四条伏流排泄于洛凡河;表层岩溶带地下水缺乏,地下水主要分布于上部包气带中,出露于其上泉点流量较小且季节性缺水。根据其含水层特征、水循环特征及水动力特征,将研究区地下水系统划分为表层岩溶带岩溶水系统及深部岩溶带岩溶水系统。     

亚热带针阔混交林光化学植被指数与光能利用效率关系研究

利用光化学植被指数(PRI)反演区域尺度植被光能利用效率(LUE)的动态变化特征是当前生态系统生产力遥感研究的一个重要方向。基于2014年4月-2015年3月在广东省肇庆市鼎湖山森林生态试验站开展了植被冠层光谱和涡度相关通量同步观测,探讨亚热带常绿针阔混交林LUE与PRI的相关性及其调控因素。研究表明:(1)亚热带常绿针阔混交林LUE-PRI存在显著相关关系,但其相关性存在较大的季节性差异,冬季的相关性(R~2=0.40,P0.01)明显优于夏季(R~2=0.04,P0.01);(2)削弱植被自身的色素含量以及观测区内部的冠层结构、土壤背景、观测和光照条件影响后的?PRI难以有效表征亚热带常绿针阔混交林的LUE动态变化(表征程度为10%左右);(3)植被吸收的光合有效辐射(PAR)对LUE-PRI关系影响较大,饱和水汽压差(VPD)和日均温(Ta)对LUE-PRI相关性的影响较弱。需要进一步分析森林冠层结构、物候变化等因素对两者关系的影响,提高PRI作为亚热带森林LUE动态变化指示器的精度。     

氢氧同位素在岩溶水成因分析中的应用——以乌海市千里山岩溶泉域为例

本文以乌海市千里山岩溶泉域为例,利用雨水中氢氧同位素组成,用线性回归法求得了本地区大气降雨直线方程,并与全球雨水线对比,分析了本地区降雨与气候相关的一些特点;根据泉水的δD—δ18O关系与雨水进行对比,论述了泉水的补径排条件;利用雨水样品的取样高程与δ18O值的关系,求得了本地区18O的高度梯度,从而计算出了泉水的平均补给高程;利用泉水中放射性同位素氚含量(T)分析,估算了泉水的年龄。在用同位素方法的分析过程中,同时结合水动力条件进行了对比验证,证实了氢氧同位素方法分析岩溶水成因的适用性。     

基于统计降尺度方法的陕西省月气温预测分析

从短期气候预测的实际出发,针对月尺度的气温分县预测,使用逐步回归和主成分分析（即经验正交函数）的统计降尺度方法,利用地面观测站的气温资料、美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心的大尺度气候变量（NCEP/NCAR）和国家气候中心月动力延伸预报模式资料（DERF）,对1982-2015年陕西省96个县区的1月和7月气温进行预测,建立统计降尺度模型,并采用交叉检验方法检验模型的预测效果,表明基于经验正交函数和逐步回归的统计降尺度方法在陕西省1月和7月气温的预测中是合理可用的。全省96个县区1月份预测值与观测值距平符号一致率大于60%达到了50个县区,7月份大于60%达到了60个县区。预测值可以较好的预测出气温变化趋势,但预测值变化幅度明显小于观测值。     

跑地出泉——虎跑泉

虎跑泉,在浙江杭州市西南大慈山白鹤峰下慧禅寺（俗称虎跑寺）侧院内。虎跑泉有天下第三泉之称。第一泉为镇江金山中泠泉,第二泉为无锡惠山的惠泉。虎跑泉水质甘冽醇厚,与龙井茶叶合称西湖双绝,有“龙井茶叶虎跑水”之美誉。     

木豆种子萌发生理对干旱胁迫的响应--岩溶水和外源水处理的对比

本文通过对比岩溶水环境与非岩溶水环境（外源水）中木豆种子的萌发生理对干旱胁迫的响应,来探究木豆对岩溶环境的适应性。结果表明：（1）在20% PEG-6000的干旱胁迫时,岩溶水培养下的木豆种子7天的种子萌发率、活力指数、发芽指数、生物量均大于外源水处理组,种子萌发胁迫指数显著小于外源水处理组,表明岩溶水环境对木豆种子萌发更有利;（2）在无干旱胁迫时,岩溶水培养下的木豆种子MDA、SOD活性均小于外源水组,但在干旱胁迫时,SOD活性显著高于外源水组,表明岩溶水中木豆SOD能更快速的响应外界干旱胁迫,提高自身的活性来减少其对植物的毒害;（3）在有和无干旱胁迫时,岩溶水组可溶性蛋白均高于外源水组,游离氨基酸均低于外源水组,在干旱胁迫时这种差别更明显,表明岩溶水环境更有利于可溶性蛋白的积累而形成较大的生物量。因此木豆是一种适合于岩溶区高钙偏碱环境下生长的树种,对岩溶山区的植被恢复及石漠化治理有重要意义。     

昆明市黑龙潭岩溶泉对不同降雨过程的响应

在利用CTDP300多参数水质自动记录仪对黑龙潭弱承压岩溶泉物理化学参数连续监测基础上,重点探讨了黑龙潭泉在无雨、连续弱降雨和连续强降雨3种情境模式下的泉水物理化学参数变化特征。结果表明:(1)在无雨条件下,气温对黑龙潭水物理化学日动态有重要影响,电导率与pH值与气温显正相关。pH值的滞后与植被的光合作用、呼吸作用有关。(2)连续弱降雨下,物理化学动态变化幅度小,滞后降雨时间约半个月。电导率没有出现大幅降低是由于下渗降水在含水层中与碳酸盐岩有充分时间接触溶蚀造成的。(3)黑龙潭物理化学动态对强降雨十分敏感,滞后时间约为四五天。电导率先快速下降,后迅速回升,水温在整个过程中表现为缓慢下滑。pH没有大幅变化。     

重庆金佛山岩溶区表层岩溶生态系统CO2浓度分析

以重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统CO2浓度的实际观测资料为基础,探索表层岩溶系统CO2浓度变化规律.结果显示,这种变化与土壤温度有密切关系,林地与裸地各个层次土壤的CO2浓度与土温呈一致性变化,这构成了表层岩溶生态系统对外界条件的灵敏响应.研究进一步揭示了林地植被平抑这种动态效应,而裸地则响应于温度变化.     

重庆焦石片区岩溶水动力水化学及其动态特征分析

在对焦石片区岩溶水系统的水动力特征分析的基础上对水化学类型进行了总结,并结合降雨资料与典型泉域流量或水位动态关系的研究,得出了岩溶水系统分为汇合流型和分散流型两种水动力;其主要的水化学类型为重碳酸盐型水;岩溶水的动态变化对降水反映极为灵敏,主要受降水量大小的控制。     

重庆市岩溶泉发育特征与流量控制机制分析

为给岩溶山区的经济发展和居民的生产生活提供水资源保障,论文以重庆市为例,通过查明重庆岩溶泉及其流量的发育规律和控制机制,利用1∶200000区域水文地质图和水文地质普查报告,运用水文地质勘查、统计分析和ArcGIS的空间分析等手段,在分析岩溶发育特征的基础上,分析地形地貌、地层岩性、地质构造和地表水系等因素对岩溶泉发育、分布及其流量的影响。结果表明：地势起伏度范围在0~200 m时最有利于岩溶泉的发育,随着地势起伏度的增加,岩溶泉平均流量开始逐渐减少;碳酸盐岩与碎屑岩岩组岩溶泉发育密度最大,其次为灰岩与白云岩互层岩组、灰岩岩组、白云岩岩组;构造复合部位、背斜缓翼、向斜轴部、断裂构造等地质构造部位均有利于岩溶泉发育;以岩溶水水动力特征及其与当地侵蚀基准面的相互关系为依据,将重庆市的岩溶大泉划分为以下3种类型：河床型、河岸型、河源型,而岩溶大泉分布数量由多到少分别为河岸型>河源型>河床型。     

2007/2008年和2008/2009年夏季南大洋以及普里兹湾POC的分布与变化

在中国第24次和第25次南极科学考察期间,利用航渡表层水观测和普里兹湾定点观测,对颗粒有机碳(POC)的分布及其影响因素进行了研究.结果表明,南大洋表层水体的颗粒有机碳分布具有明显的区域性特征,表层水体POC的含量与营养盐和叶绿素a有着明显的相关分布趋势.南极水、亚南极水的表层POC浓度明显高于亚热带水和热带水,第24...     

洞庭湖流域不同水体中同位素研究

在洞庭湖流域内的长沙、汨罗、怀化对大气降水、地表水（河水）、地下水（泉水、井水）进行了取样,分析了流域内不同水体中稳定水同位素的变化特征以及它们之间的转化关系。研究发现地处亚热带季风区的洞庭湖流域,地表水、地下水中同位素继承了降水同位素冬半年富集、夏半年贫化的特征,但存在不同程度的滞后。同时,降水同位素的变化幅度及波动性明显大于地表水及地下水,而地表水、地下水中同位素较降水中要富集。流域内河水中同位素大致表现出随纬度升高而贫化的趋势,这主要受降水同位素场的影响。流域内长沙河水、井水、泉水中同位素组成均位于大气水线附近且分别大致位于一直线上,这说明大气降水是这3种水体的主要补给源。不同季节河水、井水、泉水中同位素组成与大气水线的比较则进一步反映出了不同水体在不同季节的转化关系。     

基于数字相机图像的长白山森林物候模拟

植被物候作为全球植被和陆面过程模型的重要参数,对其状态的准确描述在很大程度上决定着模型的模拟精度。温带森林作为北半球中高纬度地区主要植被类型及全球重要碳源,研究其物候期的变化将提高对区域碳通量的估算精度。本文以长白山阔叶红松林为研究对象,探讨了数字相机图像在物种尺度物候模拟及群落尺度物候模型改进方面的作用,结果如下：（1）物种尺度上,利用数字相机能获取两种植被（红松,蒙古栎）较为准确的物候期（与人工观测数据比较,绝对误差〈3d）;（2）群落尺度上,基于数字相机图像获取的冠层状态数据提高了基于气象数据的物候模型（GSI：growingseasonindex）的模拟精度（R2=0．9）,尤其是秋季物候模拟,为进一步分析群落物候的环境控制因子提供了有力手段。研究表明：数字相机不仅能够提供精确地基于物种尺度的物候数据,还可为遥感物候数据的校正提供参考,同时为生态模型中物候模块的改进及降低区域尺度碳通量模拟不确定性提供了新的思路。     

西南岩溶地区碳循环观测与模拟研究进展和展望

岩溶地区碳循环具有地表与地下双层结构的相互渗透、有机与无机碳循环的相耦合以及生物与非生物过程的相关联等特征,相对于其他陆地生态系统更为特殊和复杂。中国西南地区是全球最大范围的喀斯特连续出露地区,前期研究结果表明该区域的碳循环路径与过程是基本清晰的,但岩石-土壤-植被-大气-水不同界面间的碳通量及迁移转化机制仍然不明确,亟待开展小流域尺度碳循环各个分量的精细观测,以及区域尺度的碳循环遥感估算和模型模拟工作。论文对西南岩溶地区碳循环观测与模拟研究的进展进行了梳理,在此基础上展望下一步需要重点开展的工作,该研究可以为评估全球气候变化对该地区影响及制定适应对策提供参考。