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。     

岩溶石山区坡地土壤剖面水分与蒸发特征——以桂林丫吉试验场为例

选取桂林丫吉试验场岩溶石山坡面上典型覆盖土壤的两个单元体为对象,对其土壤剖面层含水量的分布变化、土壤蒸发速率大小及其相关影响因素进行分析研究,结果表明:(1)土壤剖面最大含水率层位于土壤底部与基岩的交界处,中间过渡层土壤含水量最少,表层土壤水分受外界因素影响而变化显著;(2)在夏季岩溶石山区地表蒸发强烈,直径10cm的土壤柱日蒸发量为5~12mL之间,夜蒸发量在0~3mL之间;(3)几天内决定地表土壤日蒸发量(y)大小的因素主要是太阳辐射(x2)和土壤温度(x4),其关系式可表示为:y=18.018+0.001x2-0.691x4。      

岩土系统地球化学行为及其对岩溶作用驱动：———以丫吉村岩溶试验场为例

岩溶成土过程为Ｃ,Ｃａ,Ｍｇ淋失,Ｆｅ,Ｍｎ,Ｃｕ,Ｐｂ,Ｚｎ和酸不溶物相对累积的地球化学过程。试验场生物碳库量巨大,实验表明;植物残体在第一季节快速分解,可产生大量ＣＯ２参予岩溶作用;岩溶土壤有机碳含量高,储量大,表层土,鞍部,坡地土松结态有机碳含量高,为岩溶ＣＯ２的潜在来源;土壤有机碳可被酸性溶液氧化,Ａ层土比Ｂ层土更易被氧化。土壤ＣＯ２含量,释放的野外监测实验结果：湿润气候条件下岩溶作用较为     

岩土系统地球化学行为及其对岩溶作用驱动--以丫吉村岩溶试验场为例

岩溶成土过程为Ｃ、Ｃａ、Ｍｇ淋失,Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ和酸不溶物相对累积的地球化学过程。试验场生物碳库量巨大,实验表明：植物残体在第一季度快速分解,可产生大量ＣＯ２参予岩溶作用;岩溶土壤有机碳含量高、储量大,表层土、鞍部、坡地土松结态有机碳含量高,为岩溶ＣＯ２的潜在来源;土壤有机碳可被酸性溶液（ＫＭｎＯ４）氧化,Ａ层土比Ｂ层土更易被氧化。土壤ＣＯ２含量、释放的野外监测实验结果：湿润气候条件下岩溶作用较为发育。Ｃ１３特征表明：土壤有机碳为土壤ＣＯ２的主要来源,土壤ＣＯ２为岩溶泉ＨＣＯ－３不容忽视的重要来源。土壤、有机质对石灰岩溶蚀实验表明：土壤有机质对石灰岩溶蚀具明显的促进作用,雨季比旱季、坡地比洼地岩溶作用更加发育。     

桂林岩溶区石灰土壤对酸雨缓冲作用的观测及其对岩溶碳汇的指示意义

近期越来越多的研究显示硫酸、硝酸等外源酸会参与碳酸盐岩溶蚀, 但酸雨在碳酸盐岩溶蚀中的作用与碳循环的关系并不明确, 严重制约了我国岩溶碳汇效应的准确评估。本研究选择在酸雨强度大、频率高、岩溶发育典型的桂林丫吉岩溶泉野外科研实验场开展研究, 对不同地貌部位土壤和丰水期(4月)、平水期(9月)降雨后土壤水进行分层取样测试。结果显示: 土壤的pH范围为5.55~7.81, 平均值为6.76±0.61, 变异系数为9.11%, 土壤水的pH范围为6.69~7.89, 平均值为7.21±0.31, 变异系数为4.43%, 两者均接近中性和中性以上, 并呈现出随深度增加而不断增大的趋势性变化规律, 土壤pH主要受土壤有机质分解产酸的控制, 土壤水pH主要受石灰土富钙偏碱的地球化学背景影响, 酸雨对两者的影响较小。土壤阳离子交换量范围为302~ 423 mmol(+)/kg, 位于酸沉降不敏感区的土壤范围内, 土壤对酸雨来源的H+具有较好的缓冲能力。土壤水中碱性离子(Ca2++Mg2+)所占比例范围为23.66%~25.0%, 平均值为24.25%±0.33%, 变异系数为1.36%, 含量稳定; 酸性离子(SO2– 4+NO– 3)所占比例范围为2.47%~18.94%, 平均值为7.69%±5.09%, 变异系数为66.28%, 随着深度增加, 土壤水中酸性离子浓度逐渐降低; 土壤pH值呈碱性, 可以认为, 酸雨成分并没有穿透土壤层进入岩溶含水层, 没有产生减碳汇效应。前期的研究由于没有考虑石灰土壤层对酸雨的缓冲作用, 高估了酸雨的减汇效应。     

岩溶土壤的生态地球化学特征及其指示意义——以贵州贞丰—关岭岩溶石山地区为例

岩溶石山地区土壤退化与恢复的成因和机理一直是近年来土壤学和生态学研究的热点。以贵州西南部贞丰—关岭岩溶石山区为对象，选择了区内退化地、农用地、恢复地等生态样块以及与未退化地为对照，采集了其中的表层和亚表层土壤，分别进行了土壤的养分库量、微生物活性与功能和土壤酶活性等化学分析。研究表明土壤养分库是土壤中微生物活性基础，微生物量碳随土壤养分库容的退化或恢复而相应变化，退化岩溶地植被恢复3~6年后，主要养分总库容得到明显恢复(恢复程度55%~65%)，因而带动了微生物量碳的恢复（平均恢复程度60%以上），但养分的活性（有效磷）、微生物的功能（呼吸熵及土壤脲酶和磷酸酶活性）并没有得到相应程度的恢复（平均恢复程度仅在25%~40%）。这些结果提示，限制性养分活性和微生物功能的恢复是植被恢复下生态系统健康水平的重要指示。因此，在分析岩溶土壤和生态系统退化过程的本质以及评价生态恢复的效应时，不仅应将微生物量碳和总养分库指标作为岩溶土壤退化恢复的指标，更应将微生物区系的质量和功能指标纳入关键评价内容。      

表层带岩溶作用:以土壤为媒介的地球表层生态系统过程— — 以桂林峰丛洼地岩溶系统为例

作者基于在桂林丫吉村岩溶试验场的长期、系统观测及有关实验研究进展,从影响岩溶作用的土壤化学因素、土壤CO2 及土壤有机碳行为等方面论证了土壤对于表层带岩溶作用的媒介及驱动意义,提出岩溶地球化学过程涉及到土壤中Ca2+ 的移出及交换释放,土壤CO2对系统空气CO2 浓度及HCO3- 排释的控制,并指出土壤有机碳是岩溶作用碳转移的重要媒介。作者认为表层带岩溶系统的发育演进为石质岩溶→生物岩溶→土壤岩溶→生态系统岩溶,因而表层带岩溶作用是以土壤为媒介的表层生态系统过程。      

利用SWMM模型模拟岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程——以桂林丫吉试验场为例

文章以桂林丫吉试验场为例,验证是否可以利用SWMM模型模拟以管道为主的岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程.以洼地为单元,把研究区概化为由管道相连的6个次级汇水流域,选择Green-Amp人渗计算方法,同时考虑包气带裂隙水对管道的补给,运行SWMM模型计算出研究区管道总出口S31泉的流量曲线.结果显示:模拟流量变化过程与实测流量变化过程基本一致.说明该模型可以用来模拟岩溶峰丛洼地地区降雨径流过程.经验证,模拟时段内S31泉总量相对误差为19.1%.     

川中丘陵水旱轮作土壤—小麦系统CO_2排放及其影响因素

利用静态箱/气相色谱法对川中丘陵区水旱轮作区的小麦进行全生长季CO_2排放观测。结果表明:①土壤—小麦系统的CO_2排放通量存在着明显的日变化。凌晨4:00～6:00排放量最低,随着温度的升高,CO_2的排放量逐渐增大,在午后1:00～3:00达到峰值。分析表明,气温和地表温度与土壤—小麦系统CO_2排放通量之间存在显著的相关关系。②土壤—小麦系统CO_2排放都有明显的季节变化。分析表明,小麦生物量和气温与土壤—小麦系统CO_2排放季节变化之间存在显著的相关关系。③在小麦各个生育期中,CO_2平均排放通量常规处理>无氮处理>空白>裸地。水早轮作区小麦常规处理、无氮处理、空白点和裸地的CO_2排放通量的平均值分别为574.51、362.23、239.92、129.47 mg/(m~2·h)。     

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。     

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。     

不同植物凋落物对土壤有机碳淋失的影响及岩溶效应

以低含量有机碳的岩溶土壤（SOC, 0.89%）为媒介,每150g上添加松针、梧桐叶粉各 7.5g,15g,4个试验土柱号分别为SCC3,SCC5;SBC3,SBC5,接种岩溶土壤微生物群落后,于 恒温室内进行培养淋溶实验。结果表明,土壤淋溶液的电导值受土壤有机质含量多少及性质 的影响。土壤水溶性有机碳（DOC）淋失总量SCC3为540.7mg,SCC5为1522.9mg;SBC3为 383.2mg,SBC5为563.5mg.同时,土壤环境中Ca2+的释放总量SCC3为145.7mg,SCC5为 288.7mg; SBC3为170.0mg,SBC5为167.9mg.两者呈正相关,相关系数r2=0.85.下伏碳酸 盐岩的溶蚀量排序为SCC5>SBC3>SCC3>SBC5,表明两种不同植物凋落物经微生物分 解,产生不同质和量的DOC,并导致土壤环境中 Ca2+释放的差异和不同的岩溶效应。从而初步揭示不同有机碳分解导致DOC淋失的差异性,以及DOC对岩溶动力系统的驱动。这与A.Heyes和T.R.Moore的研究结果一致。     

西安灞河流域现代岩溶作用与CO_2吸收量

本文探讨了灞河流域岩溶特征、ＣＯ２估算方法和ＣＯ２吸收量。观测资料表明,灞河流 域河水中ｐＨ值在冬春季高,夏秋季低,而ＨＣＯ３含量通常与ｐＨ相反。河水和黄土地下水中 ｐＨ值、ＨＣＯ３等化学成分含量与北方南部石灰岩区岩溶水基本相同,表明该区现代岩溶作用 明显,黄土地层也在不断吸收ＣＯ２,并对全球碳循环有重要影响。雨水富含ＣＯ２,其中约有 ８２％的ＣＯ２被岩溶过程吸收,１８％左右的随河水流失。根据一个流域ＣＯ２输入量和输出量,可 以计算岩溶过程中 ＣＯ２吸收量。计算表明,灞河流域现代岩溶过程中每年吸收的 ＣＯ２约为５６３２．８ｔ。     

岩溶动力系统对典型石灰岩土肥力特征的影响

碳酸盐岩(CaCO3)-CO2(气)-水(H2O)三相组成的岩溶动力系统,通过驱动环境元素的迁移,可影响土壤的基本性质及营养元素的形态和转化.一方面土壤盐基离子(Ca、Mg、K、Na)的大量淋失,另一方面岩溶作用产生的富钙环境使土壤体系中盐基获得补充,形成偏碱的土壤环境,并因此使石灰岩土的阳离子交换量和有机质含量较高,但也降低了土壤铁、锰、磷、锌等元素的有效性,最终对土壤肥力特征及演变产生深远的影响.     

稻田CH4排放和土壤,大气条件的关系

在杭州地区利用静态箱法对稻田CH_4排放进行连续观测,结果证明CH_4排放率有较大的日变化和季节变化,CH_4排放率的日变化较复杂,除了和温度变化一致的峰型外,还有夜间峰、双峰型、多峰等。CH_4排放率的季节波动较大,在分蘖期和长穗前期分别有一较大峰值,早稻和晚稻的变化规律略有不同。稻田CH_4排放规律可用稻田中有机物含量的变化和空气、土壤温度的变化等作一定性解释。 早稻和晚稻的CH_4排放总量有较大的差别,平均来看,早稻的排放量为0.46g·m~(-2)·d~(-1),晚稻为0.80g·m~(-2)·d~(-1)。稻田CH_4排放也有较大的年际变化,1988年全年CH_4排放量为0.23g·m~(-2)·d~(-1),1989年为0.95g·m~(-2)·d~(-1),施肥对CH_4排放有一定的影响,施有机肥的稻田CH_4排放量最高,施化肥的稻田次之,不施肥的稻田CH_4排放量最低。     

黔中喀斯特丘原区小河水库沉积物的 矿物磁性特征及其土壤侵蚀意义 *

对贵州中部小河水库的沉积物柱芯XS-1进行矿物磁性分析(χ_lf,ARM,IRM_20mT,SIRM 和IRM_-300mT)并计算了HIRM,χ_ARM 和χ_ARM/SIRM。主要根据沉积物的矿物磁性特征, 将这一岩芯的主要部分划分为11个小段。 通过解译这些矿物磁性参数,结合完成的¹³⁷ Cs、粒度、TOC和C/N比值分析结果,定性地推测了过去45年(1960~2005年)小河水库所在汇水流域内的土壤侵蚀变化。在此基础上,通过对各阶段平均磁性参数的主成分分析,得到各阶段土壤侵蚀的相对强度变化的定量信息,并结合人类活动和降水资料初步探讨了影响土壤侵蚀的相对强度变化的主要因素。结果表明,1960~1968年、1973~1974 年和1998~2000 年是小河流域内土壤侵蚀最为严重的3个阶段。1960~1968年人类砍伐树木是造成该阶段土壤侵蚀强烈的主要原因,而1973~1974年和1998~2000年流域内土壤侵蚀强烈则是由于降水的偏多造成的。1968年以来,夏季降水是影响土壤侵蚀变化的主要因素。     

DEVELOPMENT AND DESIGN OF A DISASTER INFORMATION SYSTEM ON REGIONAL KARST ROCKY DESERTIFICATION

Based on a systematic analysis about the design principles, systematic objectives, clients＇ demands and functional modules of the regional karst desertification disaster information system, a systematic application plan was proposed in this paper that the mainstream technologies like COMGIS, etc. can be used for secondary development, and Du＇an Yao Autonomous County of Guangxi was taken as an example to illustrate the application of geographical information system in development of karst desertification disaster information system, and to provide a feasible plan for realization of accessory decision information aiming for sustainable development of karst desertification area.     

区域喀斯特石漠化灾害信息系统的开发设计

在系统地分析了区域喀斯特石漠化灾害信息系统的设计原则、系统目标、用户需求和功能模块的基础上,提出了利用COMGIS等当前主流技术进行二次开发的系统应用方案,并以广西都安瑶族自治县为例,阐述了地理信息系统在喀斯特石漠化灾害信息系统开发中的应用,以期为喀斯特石漠化区可持续发展提供一个可行的辅助决策信息实现方案。