岩溶系统中土壤氮肥施用对岩溶碳汇的影响

有资料显示陆地碳酸盐岩风化消耗大气CO2的碳通量与世界森林碳汇通量量级相当。但农业地区过量施用氮肥形成的硝酸对碳酸盐岩的溶解会减弱岩溶碳汇效应,其量可达到7%~38%,而适量施用氮肥在增加农作物产量的同时,能降低土壤C/N比,增加土壤微生物活性,促进有机物料分解,从而提高土壤CO2浓度,提高土下碳酸盐岩的溶解速率。因此,要从两方面分析岩溶系统中土壤氮肥施用对岩溶碳汇效应的影响。同时,岩溶区碳酸盐岩风化形成的土壤具有较高的pH值及盐基饱和度,对H+有较强的缓冲作用,可能是导致自然条件下,河流中溶解无机碳(DIC)与水体中钙、镁等离子并不守恒的原因之一,因此,运用端元法可能过高估算了硝酸对碳酸盐岩的溶解量。岩溶区土壤环境中硝化作用产生的硝酸到底多少能对碳酸盐岩产生溶蚀,并影响到岩溶碳汇效应还有待研究。应结合土壤本身的特性及河流生物地球化学过程,综合研究不同施氮水平、土壤硝化产酸及其影响下的土下碳酸盐岩溶解及碳汇效应过程,客观评价岩溶区土壤氮肥施用对岩溶碳汇的影响,并寻求适宜氮肥施用量及促进岩溶碳循环,提高岩溶碳汇效应的技术方法。      

岩溶山区土地利用方式对土壤活性有机碳及其分布的影响

对重庆中梁山不同土地利用方式下的0～50cm土壤活性有机碳含量和分布进行研究。结果表明:不同利用方式土壤有机碳(SOC)含量大小顺序为:竹林＞菜地＞草地＞林地＞园地＞弃耕地,且均表现为0～20cm层大于20～50cm层;土壤溶解性有机碳(DOC)含量平均值大小顺序为:林地＞竹林＞弃耕地＞草地＞园地＞菜地,土壤溶解性有机碳占土壤有机碳的比例随土层深度增加而增加;土壤易氧化有机碳(EOC)含量及其剖面分布与土壤有机碳含量变化相一致,相关分析表明,两者的相关性达到极显著水平(R=0.852,P＜0.0001),对土壤有机碳变化反应敏感。      

秸秆还田对岩溶区与非岩溶区土壤酶活性影响的对比研究

通过室内模拟试验,研究了岩溶区棕色石灰土与非岩溶区红壤对玉米秸秆有机物料降解过程中土壤pH值、秸秆降解率和酶活性的变化特征.结果表明:秸秆降解期间,土壤pH值在前期有下降的趋势,后期慢慢回升;秸秆降解速度最快主要集中在降解的最初30 d,之后呈缓慢上升趋势,到98d基本达到平衡,降解速度大大减慢;过氧化氢酶的变化不明显,土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和蛋白酶活性都在不同程度上呈现"前期上升,中期下降,后期上升" 的变化趋势.因素比较结果表明:除蛋白酶的活性是非岩溶区的大于岩溶区外,其它的基本上都是岩溶区的大于非岩溶区;从降解率来看也是岩溶区的要稍高于非岩溶区.由此认为,秸秆在岩溶区土壤中的降解作用比非岩溶区更强.     

渝东南岩溶山地土地利用方式对土壤有机碳时空分布特征的影响

通过野外调查、采样和分析,运用地统计学方法,选择旱地、稻田、菜园和果园四种地利用方式,分析了渝东南秀山、黔江、酉阳三地土壤有机碳(SOC)的时间和空间分布特征。结果表明:空间上,在耕作层和心土层SOC含量都是菜园最大,旱地最小,且差异显著;而底土层果园最大,稻田最小,差异不显著;不同的土地利用方式对土壤剖面SOC含量的影响一致,自上而下依次降低,均为耕作层SOC含量最高,底土层最低,稻田降幅最大,旱地最小,且差异显著;时间上,与1984年第二次土壤普查相比,除旱地外20多年来渝东南岩溶区0~20cm耕层SOC含量普遍升高,其中菜园的增加幅度最大,稻田最小。但总的来说,研究区岩溶山地土壤有机质含量普遍较低,建议通过人为施肥提高有机质的含量,探索和推广应用免耕、少耕、秸秆还田等耕作措施,增加农田土壤固碳能力。      

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。     

桂西南岩溶山地优势植物种群动态及其对岩溶作用的影响

实现岩溶植被生态系统的恢复和重建,必须对岩溶植被演替规律及其动力机制进行研究.蚬木(Excen-trodendron hsienmu)林是桂西南岩溶山地特有的具代表性的原生性森林,采用"空间代替时间"的方法,对处于岩溶植被不同演替阶段的以蚬木种群为优势的岩溶植被进行调查研究,探讨岩溶动力系统对蚬木种群发生发育的影响.结果表明:在先锋群落中,种群缺少大径级个体,幼苗幼树占多数,存活曲线略为凸形且接近于直线,种群结构基本为初始增长型;蚬木种群随着群落的演替发展由初始增长型向增长型或稳定型变化;在顶极群落阶段,蚬木种群存活曲线为凹型或直线型,种群具备所有径级的个体,幼苗幼树所占比例高,大径级个体所占比例少,种群结构基本上为增长型或稳定型,但在蚬木种群不占优势的顶极群落中,种群缺少中间径级的个体,种群结构表现为间歇型,存活曲线为不连续型.随着岩溶植被的演替发育,表层岩溶泉水中的Ca2+、游离CO2、HCO3-随着植被的发育和演替而呈现增大的趋势,pH值、水永久硬度则逐渐下降,显示水质的改善.     

粤北岩溶石山地区石漠化现状及其对水环境的影响

粤北岩溶石山地区生态地质环境条件脆弱,成壤能力及水土涵养能力极低.岩溶分布区石漠化现象较为突出,并日益严重.全区现状石漠化面积为2 343.21km^2,占碳酸盐类岩石分布面积的21.8%.本文根据该地区的水文地质与环境地质调查资料,结合遥感解译成果,研究了区内石漠化分布现状及其成因,并探讨石漠化现象及其发展对水环境的影响,为石漠化的综合治理规划提供了科学的资料和依据.     

西南表层岩溶带土壤中砷的迁移规律实验与模拟

岩溶地下河是我国西南地区的重要水源,工业生产过程中产生的砷污染物,除通过落水洞等直接进入并污染地下水外,还会在表层岩溶带溶缝、溶隙内吸附、滞留及富集,并在特定条件下再次迁移,成为"稳定次生污染源".以广西某砷污染事件为例,采用窄缝槽物理模型装置进行砷的动态吸附、解吸实验,并结合地球化学模拟研究砷污染物在表层岩溶带土壤中的迁移规律.实验结果显示表层岩溶带对砷的吸附以物理吸附（扩散过程）为主,相比吸附过程而言解吸速率则显得缓慢,而酸溶液相比去离子水可促进砷的解吸过程.地球化学模拟结果表明土壤矿物中以针铁矿对砷的吸附贡献最大,而酸溶液通过溶蚀针铁矿等矿物削弱对砷的吸附能力.因此在西南岩溶地区,表层岩溶带系统一旦纳入砷污染物,则解吸过程缓慢,易形成砷污染物的滞留、富集;而酸雨作用下砷的解吸、迁移过程加快,则会提高地下水系统的污染风险.      

岩溶地区休闲农业旅游对土壤环境的影响

为了探明在川东岩溶地区蓬勃兴起的休闲农业旅游活动对土壤生态环境的影响,以重庆市铜梁区黄桷门奇彩梦园（黄门现代农业园区）（下称“奇彩梦园”）和北碚区金果园（休闲观光果园）（下称“金果园”）游步道两侧的土壤样区为研究对象,通过现场调查、采样和实验室分析,研究了土壤各生态指标受影响的距离、受冲击规律及重金属潜在风险。结果表明:受农业游憩影响,两园区土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮及碱解氮随着离游径的距离变小呈递减的趋势,土壤容重呈递增的趋势,而土壤pH值仅在奇彩梦园表现出随离游径的距离变小呈递增趋势,各指标受影响的范围主要集中在4 m内;运用践踏指数分析得出两园区处于轻度践踏状态,土壤腐殖质层和草本并没有完全破坏,土壤生态环境在自然状态下可以得到一定恢复。通过对两园区土壤重金属的评价,发现各样区土壤环境处于清洁或尚清洁状态,Cd和Pb在部分样区内含量达到安全警戒状态（污染指数＞0.7）,需采取措施重点防控。      

岩溶区农业种植对土壤有机氮矿化的影响

土壤有机氮矿化是供应无机氮的主导过程,研究其变化对于认识土壤氮素有效性和指导氮肥施用具有重要意义。本研究分别在云南建水、蒙自和勐腊岩溶区选取脐橙地、玉米地和橡胶地作为研究对象,并以临近未受人为扰动的草地或原始林地作为对照,采用15N同位素标记方法,研究了岩溶区草地或原始林地开垦种植农作物后石灰土有机氮矿化(MNorg)速率变化,并区分了易分解有机氮矿化(MNlab)和难分解有机氮矿化(MNrec)对MNorg的贡献。结果表明,原始林地土壤MNorg (8.94 mg N?kg-1 d-1)显著高于草地(1.41~2.46 mg N?kg-1 d-1),且均以MNlab为主。其中,草地MNlab对MNorg贡献率可达80.6%~93.1%,而在原始林地中该贡献率达到62.2%。岩溶区草地或林地开垦种植经济作物显著降低MNorg速率,其MNorg速率为0.53~0.89 mg N?kg-1 d-1,下降比例达62.5%~90.1%。这种差异主要受MNlab和MNrec影响,由草地开垦种植脐橙和玉米后土壤MNorg下降主要归于MNlab速率下降,而MNrec并未发生显著变化;原始林地开垦种植橡胶后土壤MNorg下降主要归于MNlab和MNrec速率的共同下降。岩溶区草地或原始林地开垦种植农作物后土壤有机碳、全氮、全磷、全钙和全镁含量及土壤田间持水量、pH、阳离子交换量均显著降低,且与土壤MNorg和MNlab呈显著正相关,表明农业种植对土壤理化性质的改变是影响矿化速率的重要因素。     

喀斯特地区枯落物层对地表径流和土壤侵蚀的影响研究

以枯落物层质量和雨强为影响因素进行室内人工模拟降雨试验,探讨喀斯特地区枯落物层对地表径流和土壤侵蚀的影响规律。结果表明:(1)地表无枯落物覆盖的情形下,除雨强为40mm/h无地表径流外,其它雨强的情形均有产流;且均随着雨强的增加,初始产流时间提前,地表产流产沙量增大。(2)在有枯落物覆盖情形下,初始产流时间有所延缓,在40mm/h雨强下,枯落物层明显影响了地表径流的产生,但随着降雨强度的增加,减少径流效果越来越不明显;(3)枯落物覆盖对减少土壤流失效果显著,其中降雨强度为90mm/h时,枯落物保沙效率约99%,当降雨强度为140mm/h时,达到94%。研究表明,喀斯特地区枯落物层对延缓地表径流和减少土壤侵蚀具有重要作用。     

花都地区岩溶发育规律及影响和控制因素调查研究

本文介绍了区内主要岩溶含水层分布规律、富水性等情况,并分别从岩性、地貌、构造、埋深、地下水活动及古水文网发育状况等方面,分析了其对岩溶发育的影响。     

广西岩溶区土壤铁锰结核重金属富集的地质特征

广西岩溶区农田土壤重金属污染形势严峻。该地区土壤含有大量铁锰结核,其主要成分为铁和锰的氧化物,对重金属有着较强的富集作用。铁锰结核伴随着土壤形成过程而产生,也是反映土壤形成过程及成土环境变化的良好载体。研究铁锰结核中重金属的富集特征有助于了解广西岩溶区土壤中重金属元素的富集过程和富集特征。文章对广西柳江和桂平的土壤与其中的铁锰结核进行了成分分析,通过微量元素分析得到铁锰结核对Ni、Cu、Cd、Zn、Pb、Co、Ba、As、Cr等重金属元素的富集特征,通过Ti/Al2O3的比值关系推断了铁锰结核与土壤的物质来源。此外,还对铁锰结核进行了激光共聚焦显微拉曼光谱仪（Laser Microscopic Confocal Raman Spectrometer）、扫描电镜和能谱仪（SEM-EDS）分析。通过铁锰结核内部同心环带状圈层结构及其内部的元素分布周期性变化的特征,推测结核形成机制。铁锰结核的形成固定了大量重金属元素,减轻了土壤重金属污染负担;但如果铁锰结核发生了溶解则会导致Mn及受其控制的部分重金属（Co、Cu、Ni、Ba）重新释放回到土壤,加重重金属污染。     

Progresses and Prospects of the Research on Soil Erosion in Karst Area of Southwest China*

The karst area of Southwest China is suffering from serious ecological and environmental problems due to soil erosion while the research on soil erosion is not sufficient. Primary achievement was systematically reviewed in this paper in three aspects: erosion characteristics, current researches about erosion on different spatial scales, and key scientific problems. Based on the review, the authors figured out the shortcomings of the existing studies and pointed out the directions on erosion study in southwest China karst region. The results showed that: ① Due to the existence of a dual structure in karst environment including ground and underground erosion, the process of runoff and sediment production on slope scale and confluence and sediment transportation processes on catchment scale were more complex under the unique geological and hydrological backgrounds; ② At present, most researches about erosion mechanism in karst area focus on slope scale and some achievements on quantitative evaluation of erosion factors have been made. Continuous data with high quality about relationship between water and sediment on catchment scale is limited. When data is scarce, river sediment data can be used as an effective way to study soil erosion intensity and spatial-temporal variation in karst area; ③ It is more reasonable to use 50 t/(km²·a) as the grading standard of soil loss tolerance than the previous grading standard of soil erosion intensity. Given the complex relationship between rocky desertification and soil erosion, more quantitative studies about the effects of rocky desertification on soil erosion are still necessary. There are different viewpoints on soil leakage definitions, leakage mechanism and leakage ratios, and new breakthroughs could be achieved by combining different methods and matching multi-scales. In conclusion, in order to further reveal soil erosion laws and establish and revise available regional soil erosion forecasting models for Southwest China karst areas, synchronous test and monitoring on slope, watershed, and channel spatial scales are urgently needed. The results can provide theoretical and technical support for promoting soil and water conservation work for the karst area of Southwest China.     

兰村泉域岩溶水位动态遗传回归模型与岩溶地下水保护

近年来对兰村泉域岩溶地下水的大规模开采导致了兰村泉断流、泉域地下水位大幅下降等一系列问题。本次研究在分析兰村泉域1960年到2003年间岩溶地下水动态特征的基础上,建立该区地下水位动态遗传回归模型,定量分析了各种影响因素对系统岩溶地下水位动态的作用强度。最后,提出了包括削减人工开采、增加入渗补给等保护兰村泉域岩溶水的对策和方案。     

青藏高原北羌塘地区古近纪火山岩中埃达克岩的地球化学特征及其构造意义

为了研究青藏高原北羌塘地区分布的新生代火山岩形成的时代、物质来源和构造环境,通过各种年代学和地球化学测试方法获得的资料进行综合研究,结果表明该地区的火山岩主要形成时代为古近纪,常量、微量和稀土元素特征显示该区发育一定比例的标准埃达克岩(adakite),代表地区的12件埃达克岩样品,其SiO2含量≥56%(59.05%~67.80%),Al2O3≥15%(15.43%~16.63%),MgO<3%(0.47%~2.98%,1件样品3.21%),Mg#>20(21.2~56.5),Na2O/K2O>1(1.03~1.76),Sr>400×10-6(609.6×10-6~3008.0×10-6),Y≤18×10-6(4.53×10-6~13.76×10-6),Yb≤1.9×10-6(0.44×10-6~1.35×10-6),Sr/Y≥40(44.3~314.68),La/Yb≥20(20.11~69.26),δSr正异常(1.02~7.66,3件样品0.82、0.93、0.97),δEu正异常或微弱的负异常(0.77~1.36),LREE富集,HREE亏损,高场强元素HFSEs(Nb、Ta、Ti)明显亏损,87Sr/86Sr>0.704(0.707101~0.707923),143Nd/144Nd<0.5126(0.512382~0.512448),40K-40Ar、40Ar-39Ar测定时代分别为28.2~32.2Ma,38.1~46.8Ma.上述特征除表明该套古近系埃达克岩岩浆源处于加厚的下地壳环境外,可能还代表了在高原演化过程中,北羌塘地区滞留在下地壳和上地幔的"洋壳残片"部分熔融并在地表喷发的构造过程.     

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。     

青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义

定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.     

Effect of Soil Moisture-Energy Distribution and Melting-Freezing Processes on Seasonal Shift in Tibetan Plateau

EFFECT OF SOIL MOISTURE-ENERGY DISTRIBUTION AND MELTING-FREEZING PROCESSES ON SEASONAL SHIFT IN TIBETAN PLATEAUtheNational(G19980 4 0 80 0 )andCAS’sKeyProjectforBasicResearchonTibetanPlateau (KZ951 A1 2 0 4 ;;KZ951 A1 4 0 2 ;;KZ951 B1 2