亚热带森林岩溶区土壤CO2迁移动态初步研究

贵州茂兰是研究森林覆盖下岩溶表层系统结构特征、运行规律的重要基地.本文初步研究了该地区碳迁移的若干特征 (1) 土壤剖面中CO2浓度变化.秋、冬季土下CO2浓度,50cm处始终高于20 cm处,而在春、夏季土壤剖面中CO2浓度变化幅度大,20cm处的浓度时常高出50cm处. 土下20cm、50cm处CO2浓度在不同季节的变化趋势是夏季(32 833×10-6、 38 666×1 0-6)春季(24 416×10-6,28 800×10-6)秋季(6 450×1 0-6),14 216×10-6＞冬季(3 833×10-6,8 833× -6),土下CO2浓度变化趋势与温度和降雨量有较好的正相关关系.20cm处的CO 2浓度变化与温度的相关系数r＝0.89,与降雨量的相关系数r＝0.70;50cm处的CO 2浓度变化与温度的相关系数r＝0.69, 与降雨量的相关系数r＝0.66.(2)土壤呼吸释放C O2的速率有类似的变化规律夏季为339.68mg.m-2.h-1、为281. 74mg.m-2.h-1、秋季为206.59mg.m-2.h-1、冬季为65.53mg.m-2.h-1.年均排放量为1.96kg.m-2.yr- 1.(3)随水排泄HCO3-1是岩溶表层泉碳迁移的重要组分.表层泉水的H CO3-1浓度的季节变化与气温、月降雨量、土下20cm处CO2浓度存在着负相关,其相关系数r＝-0.57、-0.71和-0.47,而与表层泉水的pH值之间没有显著的相关关系.这与非森林岩溶区的观测结果有一定的差异,内在的机理需要对相关的生物学的指标进一步的研究;(4)野外溶蚀试片的测试结果表明,夏季的岩溶作用强度是春季的2.6倍.     

北京典型溶洞区土壤中的CO2及其对岩溶作用的驱动

本文通过对北京万佛堂孔水洞观测站土壤CO2 及泉水中HCO-3 等为期一年的观测资料的分析评价,得出结论: 土壤中的CO2驱动着岩溶作用,表现在土壤中CO2 含量的季节性变化—— 夏季土壤CO2 含量升高和泉水中HCO-3 浓度也相应升高。      

桂林毛村岩溶区与碎屑岩区林下土壤碳迁移对比及岩溶碳汇效应研究

桂林毛村岩溶地下河流域位于桂林市东南30km的潮田毛村,流域面积约10km<'2>,为开展岩溶区、碎屑岩区土壤碳迁移对比研究,选择具代表性的林下棕色石灰土、红壤剖面各一个开展以月为观测周期的土壤呼吸排放CO<,2>速率、同位素动态变化及其土壤剖面不同层位CO<,2>浓度时空分布的动态观测,进而分析岩溶动力系统中土壤碳迁...     

亚热带岩溶平原区土壤CO2系统对地下水面升降的响应──活塞效应一例

地下水面是土壤生态系统内部的一个重要界面,使土壤CO²系统形成固有的垂直分 带性及分带结构。地下水面的季节性升降能够引起土壤CO²系统的强烈响应。首先使土壤空 气发生机械性整体对流。同时,还通过引发一系列其它物理、化学和生物变化,激发产生一个 局部扩散层,从而改变CO²剖面垂直分带结构。粘性土壤、土质不均和土壤液相部分有较大碳 酸盐容量是产生局部扩散层的主要内在原因。在中国南方岩溶平原区高台型地下水动态条件 下,地下水面季节性升降的活塞效应和气温年周期变化叠加,使土壤CO²剖面形态变化形成有 规律的序列演化旋回。这一规律可以帮助对土壤CO²进行中长期预测。     

土地利用和覆被变化对岩溶区土壤CO2浓度的影响

通过选择3个具有不同地质背景、气候条件等环境特征的山西汾阳马跑-郭庄岩溶泉域、湖南湘西大龙洞地下河流域、广西桂江流域,对流域内具有代表性的不同土地利用方式和覆被类型下垫面土壤20~50cm深处CO2浓度进行检测。结果显示,土地利用方式和覆被变化对3个流域岩溶土壤中20cm、30cm、40cm和50cm深处CO2浓度具有明显的影响作用:湖南湘西大龙洞地下河流域多数样地土壤CO2表现为随土层的加深先增加后降低的双向梯度;山西马跑-郭庄泉域玉米地的土壤CO2浓度比种植马铃薯的高,且随着覆被条件由草地→灌丛→林地的改善,土壤的扰动性变小,CO2浓度差趋于减少,变幅趋于稳定。各个流域相同覆被类型,群落结构和优势种变化越小,土壤CO2浓度变幅越小。      

桂林典型岩溶区土壤CO2通量及其δ13CCO2季节性特征

通过选用静态暗箱/气相色谱法,探讨桂林毛村典型岩溶区土壤CO2通量及其δ13C CO2的季节性演变规律,旨在揭示野外条件下土壤CO2及其δ13CCO2对环境因子变化的影响机制。同时野外原位监测大气温度、压强、土壤温度等环境参数来明确环境因子对土壤CO2的影响过程。结果表明:岩溶区土壤CO2通量及其δ13C CO2在季节时间尺度上呈现出相似的季节性变化规律,夏季土壤CO2通量较高,土壤δ13C CO2偏轻,且土壤CO2通量与土壤温度呈显著正相关关系。此外,夏季10 cm处土壤CO2通量明显高于0 cm,且该处δ13C CO2也偏轻于0 cm;冬季10 cm处土壤CO2通量与0 cm相差并不明显,而该处δ13C CO2却仍是偏轻于0 cm。在日时间尺度上10 cm土壤δ13C CO2明显偏轻于0 cm。      

桂林盘龙洞岩溶表层带土壤CO2浓度的季节变化研究

以桂林盘龙洞岩溶实验场为例,选择岩溶洼地里的坡地和洼地2个样地,通过长期定时监测土壤CO2浓度变化,表明:(1)土壤CO2浓度具有明显的季节性变化特征,夏季(6-8月)土壤CO2浓度是其它时期的2～3倍,并显示与气温、降水和生物活动密切相关;(2)洼地地段土壤CO2浓度比坡地地段要高,尤其夏季时洼地比坡地高近1000mg/m2;(3)在垂直剖面上,大多数的情况下土壤CO2浓度随土壤深度的递增而升高,但在雨季时坡地(-50cm与-80cm处)和洼地(-80cm与-100cm处)的土壤CO2浓度随深度的增加而降低。      

桂林峰丛洼地岩溶动力系统CO2特征及变化规律

桂林岩溶水文地质试验场属于典型的峰丛洼地地区.峰丛洼地表层岩溶动力系统与土壤CO2密切相关,土壤CO2体积分数以及表层岩溶带土壤CO2溶蚀量的变化受气温和降雨影响.对不同部位不同深度的土壤CO2体积分数进行了野外监测,并利用多参数自动记录仪监测了泉水的水化学,揭示了CO2体积分数的变化规律.其变化特征表现为:①土壤CO2体积分数的季节变化在泉水水化学上和土壤CO2溶蚀量上均能反映出来;②土壤CO2体积分数的变化具有季节性;③50 cm处的CO2体积分数较20 cm处大;④土壤层对泉水水化学起到重要调蓄作用.     

斯洛文尼亚岩溶区草地昼夜尺度土壤CO2含量与土温滞后效应

土壤CO₂含量及其变化规律研究, 关系到土壤呼吸CO₂排放通量估算的准确性, 昼夜尺度土壤CO₂与土温滞后效应形成机理与影响因素是其核心研究内容。本研究以斯洛文尼亚典型岩溶区草地土壤系统为例, 开展土壤CO₂、土温与土壤水分高分辨率监测, 分析昼夜尺度土壤CO₂与土温滞后效应及其产生原因, 讨论滞后程度的多日演变规律及其与土壤水分的关系。结果表明, 生长季土壤CO₂含量、土壤温度和土壤水分变化分别为1986 ~ 6689 ppm、14.69 ~ 23.55 ℃和16.4% ~ 33.3%, 均值分别为3578 ppm、19.69 ℃和23.3%。土壤温度和土壤CO₂均呈现出白天上升夜间下降的昼夜变化特征, 后者昼夜变幅为176 ~ 780 ppm, 均值425 ppm。土壤CO₂与土温昼夜滞后环呈顺时针方向演变, 土壤干化阶段滞后环呈螺旋式下降, 降雨期间则表现为螺旋式上升。滞后环的出现主要受光合有效辐射和土壤温度控制, 也与土壤微生物种类密切相关, 滞后程度受土壤水分含量控制, 水分越高滞后效应越显著, 水分大于25%时, 滞后环宽度值高达300 ~ 800 ppm; 低水分时滞后效应减弱, 此时土壤CO₂与土温接近于线性相关。降雨期间土壤CO₂有快速下降现象, 暗示部分CO₂随雨水脉冲过程向下运移, 成为下伏碳酸盐岩溶蚀驱动力, 为准确估算岩溶区土壤呼吸排放通量和评价岩溶作用的土壤CO₂减源效应提供了科学依据。

     

西南岩溶地区植被喀斯特效应

西南岩溶地区是我国主要岩溶带之一，也是世界岩溶研究重点地区，区内因人口众多，植被破坏严重，部分地区因人为作用已经产生一系列的环境问题，本文从岩溶地区植被演替规律出发，针对不同植被生态条件，通过对比不同表层岩溶泉的水化学特征和表层土壤空气CO2（g)（表示呀以气相形式存在）的含量，分析了植被在岩溶区，特别在表层岩溶带的喀斯特效应，由此，一方面可以推动岩溶研究的进一步发展；另一方面可以提高人们的岩溶环境保护意识，从而为西南地区生态恢复提供基础资料。     

喀斯特森林雨水的地球化学特征——以贵州茂兰国家级自然保护区为例

贵州茂兰喀斯特原始森林地区25个雨水样品的化学组成研究表明,该区雨水的pH值为4．4～7．2,平均为5．1。雨水样品富NH4^＋、Ca^2＋和SO4^2-、C1^-。NH4^＋是最主要的阳离子,平均值为56．8／μmol／L,占阳离子组成的26％～74％,Ca^2＋次之,平均值为14．8μmol／L,NHg和Ca^2＋之和占了阳离子组成的71％～94％,SO4^2-是最主要的阴离子,平均值为39．2μmol／L,占了阴离子组成的69％～91％,CI一次之,平均值为9．5μmol／L。SO4^2-和C1-占了阴离子组成的71％～96％。与中国其他地区的雨水样品相比,茂兰地区雨水离子含量要低1～2个数量级;物质来源分析表明茂兰地区雨水中溶质主要来源于自然过程的输入,人为活动输入可以忽略不计。     

岩溶土壤系统对空气CO2的吸收及其对陆地碳汇的意义——以桂林丫吉村岩溶试

以桂林丫吉村岩溶实验场为例 ,对湿润亚热带岩溶土壤系统进行了土壤植被系统CO2 浓度变化、土壤有机质分解的CO2 产生等野外观测以及实验室土壤灰岩土柱系统模拟实验。实验表明在土壤地球化学条件的控制下 ,岩溶土壤系统存在着对空气CO2 的显著吸收效应 ,其值可达 2 2～ 130 g/ (m2 ·a) ,并以此为依据估算了中国岩溶土壤系统对大气的碳汇约为 4× 10 13g/a。因而揭示了岩溶土壤系统可能是十分重要的陆地碳汇 ,在讨论全球碳汇饱和问题中必须重视这一碳汇的变化。     

岩溶土壤系统对空气CO_2的吸收及其对陆地系统碳汇的意义——以桂林丫吉村岩溶试验场的野外观测和模拟实验为例

以桂林丫吉村岩溶实验场为例 ,对湿润亚热带岩溶土壤系统进行了土壤植被系统CO2 浓度变化、土壤有机质分解的CO2 产生等野外观测以及实验室土壤灰岩土柱系统模拟实验。实验表明在土壤地球化学条件的控制下 ,岩溶土壤系统存在着对空气CO2 的显著吸收效应 ,其值可达 2 2～ 130 g/ (m2 ·a) ,并以此为依据估算了中国岩溶土壤系统对大气的碳汇约为 4× 10 13g/a。因而揭示了岩溶土壤系统可能是十分重要的陆地碳汇 ,在讨论全球碳汇饱和问题中必须重视这一碳汇的变化。     

桂林岩溶洼地生态系统中大气CO2动态及环境意义

对桂林岩溶试验场岩溶洼地生态系统中大气ＣＯ２动态的昼夜观测结果说明,岩溶洼地对大气ＣＯ２具有一定的调蓄作用,并促进岩溶发育;植被的光合呼吸作用是制约大气ＣＯ２日动态直接的因素,而土壤ＣＯ２向大气的排放居次要地位。     

桂林丫吉岩溶区土壤有机碳和pH值与钙形态分布的关系初探

钙是岩溶环境的主要构成元素,是决定岩溶生态系统的结构和功能的关键要素之一。为研究岩溶区土壤有机碳和p H值与钙形态分布的关系,在桂林丫吉岩溶试验场以3个月为周期共2年的时间采集自然植被土壤,利用BCR方法对钙形态进行了研究,结果表明:(1)岩溶区各形态钙中以酸溶态钙含量最多,占土壤全钙的61.63%,表明岩溶区石灰土中钙活跃的迁移状态和生物作用,钙在石灰土中具有较高的活度。并且各形态钙的大小顺序为酸溶态可还原态残渣态可氧化态;(2)除可氧化态钙与土壤有机碳的相关性不显著外,各形态的钙与土壤有机碳之间均呈极显著正相关的关系(P0.01);与土壤有机碳类似,除可氧化态钙与p H值呈不显著的负相关关系外,其余土壤钙形态与p H值均呈极显著正相关关系(P0.01)。(3)利用冗余分析可以对各形态钙与有机碳和p H值的关系大小进行排序,各形态钙与有机碳和p H的关系大小顺序均为:可还原态钙酸溶态钙残渣态钙可氧化态钙。研究结果有助于更清晰的了解钙在岩溶生态系统中的分布和运动特征,为深入理解岩溶区钙循环提供基础数据。     

我国南方岩溶区和北方黄土区的大气CO2效应

我国南方岩溶区与北方黄土区都是巨大的碳库。碳酸盐的溶蚀及再结晶是两个碳库与大气CO2交换的重要过程。碳的区域平衡是评价化学风化消耗或逸散CO2的基础。岩溶区与黄土区在地球化学风化的环境背景、溶蚀过程、产物运移和归宿等差异很大。黄土区化学风化消耗大气CO2通量较岩溶区小。目前评价两类地区土壤与大气CO2的源汇关系尚不成熟,需要定量认识土壤CO2与下伏碳酸盐岩溶蚀或与下伏黄土次生碳酸盐化作用。岩溶区湖泊沉积物中有机质分解产生的HCO3-制约外源及内生碳酸盐溶解和自生碳酸盐形成。     

Distribution of CO_2 in Soil Air Affected by Vegetation in the Shilin National Park

This paper studies the CO2 distribution of soil atmosphere in the Shilin National Park. The measurement sites were chosen according to different topographic features and different vegetations. Seven measurement sites on 3 cross sections were chosen to pass through 3 karstic depressions or on the slopes of depressions. All measurement results show soils with pH values lower than 7.0 (from 5.4 to 6.6). There are 2 cases for the pH values of soil in different topographic features: the pH values of 2 profiles on the ridges or upper slopes of depressions are lower than those in the depressions; and the pH values of 2 soil profiles on the slopes of depressions are higher than those in the depressions. Most samples show relatively low humidity and CO2 contents on the ridges or slopes of depressions compared with soil profiles in the depressions. High CO2 contents occur at depths from -40 to -80 cm and high and dense grassland shows high CO2 contents in the soil atmosphere. Grass roots may grow and are distribu