中国典型表层岩溶系统的地球化学动态特征及其环境意义

以中国６个典型表层岩溶系统为例,总结了它们的地球化学动态特征,并对其所反映出的环境意义作了分析。中国典型表层岩溶系统的地球动态特征主要表现为土壤ＣＯ２含量的季节变化和逐年递增趋势,及地下水ＨＣＯ３＾－含量的ＣＯ２效应的稀释效应。前者可能反映了全球气温升高的影响,而后者则反映出表层岩溶系统对大气ＣＯ２具有良好的调节功能。     

IGCP 379“岩溶作用与碳循环”在中国的研究进展

ＩＧＣＰ３７９项“岩溶作用与碳循环”是中国建议并组织实施的,于１９９５～１９９９年执行。作者对１９９５年以来项目的实施情况及其研究进展作了总结,并对每一科学的研究进展作了综述：（１）表夺溶系统碳循环与大气ＣＯ２源汇的主要进展有３方面：扩展了研究地区;揭示了秀层岩溶系统碳循环的运动机制;对表层岩溶作用回收大气ＣＯ２量进行了估算;（２）深部ＣＯ２释放问题的主要进展有;发现了更多的深部ＣＯ２释放带;揭示     

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Ｃａ^２＋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ｒ^２＝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 Ｃａ^２＋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CO2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。     

中国洞穴石笋信息管理系统的开发与应用

随着全球气候变化研究的逐步深入,洞穴化学沉积物在重建古环境中的作用受到越来越多学者的重视,它是一种不可多得的古环境信息载体。我国学者从事洞穴沉积物古环境重建工作已有20多年,已取得大量的石笋记录数据。本信息管理系统主要收集中国南方、北方已有的石笋记录数据,并分析汇总成库,可以较方便地满足国内外从事洞穴石笋古环境重建研究者进行数据查询分析,以实现科技资源共享。      

云南寻甸地区最近八千年气候环境变迁

通过对云南寻甸白石岩仙人洞1号石笋进行高精度TIM S-U系测年和氧碳稳定同位素分析,重建了寻甸地区中全新世8. 0ka 以来高分辨率古气候演化序列。石笋剖面的碳氧同位素记录揭示,云南寻甸地区自8. 0kaB. P.以来的气候演化可以分为三个气候期: (1) 8000～6000aB. P.为温暖湿润期,夏季风强盛,气温较高,降水丰沛,石笋的氧碳同位素偏负; ( 2) 6000～5200 a B. P.为季风气候衰退期,在这期间气温和降水都发生了较大变化,气候由温湿变为冷干,石笋氧碳同位素持续偏正; ( 3) 5200～2100aB. P.凉干气候期,这一时期气候基本稳定,东亚季风对气候影响较大,但气温和降水都低于第一个气候稳定期。      

亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素

岩溶水体溶解无机碳(DIC)的转化过程是评价岩溶碳汇稳定性及效应的重要指标之一,为了解其在岩溶地下水补给的地表溪流中的变化特征和影响因素,于2013年7月8~14日对广西融安县官村地下河水补给的地表溪流进行7昼夜定位连续监测,利用高分辨率自动监测仪器每15分钟测定pH、溶解氧(DO)、水温(T)、电导率(SpC)等参数,人工每2小时采集水样用于测定常规离子和δ~(13)C_(DIC)等指标。结果表明溪流水体T,pH,DO,SpC,DIC(以HCO_3~-表示),Ca~(2+),δ~(13)C_(DIC),方解石饱和指数(SIc)以及水体二氧化碳分压(pCO_2)等水化学指标均表现出明显的昼夜变化过程。SpC,DIC,Ca~(2+)和pCO_2等指标白天降低,夜间升高;T,pH,DO,δ~(13)C_(DIC)和SIc等指标白天升高,夜间降低。SIc变化范围为0.70~0.89,表明溪流中可能发生了碳酸盐的沉积。通过热力学参数计算表明水温(昼夜变化幅度为5.8℃)对水体pCO_2的昼夜变化影响率为27.48%~54.88%。反映水体水生植物新陈代谢过程(光合作用和呼吸作用过程)的水体DO指标和水体δ~(13)C_(DIC)均在白天上升,夜间下降,而δ~(13)C_(DIC)和水体DIC呈明显负相关关系(R~2=0.71),这也证明溪流水体DIC的变化过程受到水生植物新陈代谢过程的影响,白天水生植物以光合作用为主,消耗DIC,释放O_2,水体δ~(13)C_(DIC)上升;晚上以呼吸作用为主,消耗O_2,释放CO_2,增加DIC,水体δ~(13)C_(DIC)下降,其对水体pCO_2的昼夜变化影响率为45.12%~72.52%。通过研究表明溪流溶解无机碳变化过程受到物理因素(太阳辐射和水温等)和生物作用(呼吸作用和光合作用)的共同影响,这为进一步了解岩溶地下水出露地表后溶解无机碳转化过程及岩溶碳汇稳定性评价提供了依据。     

岩溶生态系统中的土壤

在偏碱富钙的岩溶生态系统中,其土壤具以下特征：①形成速率十分缓慢,形成1 m厚的土层需要250～7 880 ka,因而对岩溶区土壤侵蚀的评价应有新的认识;②高含量的钙离子使土壤腐殖质中胡敏酸的含量比例较高,且稳定性好,不易分解的腐殖质使石灰土供应营养元素具缓效性;③微量营养元素含量及有效态具有不平衡性,且随钙镁含量的降低,其有效率显著提高;④粘粒含量高,当有机质含量高时,具有良好的团粒结构,有较好的供水、供肥能力,反之其团粒结构就失去稳定性,使土壤有效水含量、抵御水土流失的能力降低;⑤岩溶地貌制约石灰土的类型及分布,并延缓其向地带性土壤演化。因此石灰土资源的有效利用应从岩溶学、土壤学与植物学相互协调的角度进行生态经济规划。     

重庆南川区石漠化分布特征及其坡地利用模式分析

利用2004TM遥感影像,并结合地质、水文气象、土地利用图等,研究了重庆南川区石漠化的分布特征。结果表明,南川区石漠化分布具有如下特征:地层岩性上,石漠化集中发育在中生界三叠系嘉陵江、飞仙观、雷口坡组和下古生界奥陶系马家沟组碳酸盐地区的纯灰岩与其他灰岩和白云岩互层分布区中;气象水文上,石漠化集中分布在中部槽坝年均温为10~16℃、年降水量大于1200mm的地区;地形高程上,轻度石漠化和中度石漠化主要分布在海拔800~1200m之间,重度石漠化主要分布在600~800m之间,极重度石漠化主要分布在500~600m之间;土地利用上,轻度和中度石漠化主要分布于灌木林地中,重度以上石漠化则主要见于旱地。根据研究区石漠化的发育和分布特点,建议平缓坡地(<5°)推行稻田保护性耕作和加强无公害农产品基地建设;较缓坡地(5°~15°)发展农耕和种植园区;较陡坡地(15°~25°)种植藤本植物(金银花)、经济林果和生态林草;陡峻坡地(>25°)应长期封山育林,重点发展水源林和景观林。      

岩溶断陷盆地“盆-山”耦合地形影响下的气候特征及其对石漠化生态恢复的影响探讨

掌握石漠化山区受海拔影响的气候特征的垂直差异,能够对岩溶山地气候及其影响下的水热组合条件有更为科学的认识,对石漠化演变研究和综合治理有重要意义。本文通过在典型石漠化山区（云南蒙自断陷盆地区）沿盆地、坡地到山区设立三个小型气象观测站获取山地垂直剖面的气象数据,从月（季）、日尺度分析石漠化山区“盆-山”耦合地形的气候垂直特征及其对石漠化生态恢复的可能影响,结果表明:（1）观测剖面是当地主导风东南风的背风坡,年降雨量高原面（1 027.4 mm）>盆地（662.6 mm）>坡面（574.4 mm）;且 “山谷风”效应显著,白天吹谷风,降雨比例更大。地形起伏使盆地降雨年变异系数达152.36%,远大于坡面（113.81%）与高原面（99.36%）,地形放大了垂直方向的“干湿”差异,区域干燥指数:盆地（1.74）>坡面（1.70）>高原面（0.88）。（2）垂直方向水汽差异使高原面年太阳辐射量（5 492 MJ·m-2）略小于盆地（5 817 MJ·m-2）。同时盆地与高原面气温垂直梯度达0.74 ℃·100 m-1,因此在光热条上存在明显的垂直差异。（3）垂直气候特征对石漠化生态恢复的影响具体表现在:①年内降雨集中,结合坡度较陡的地形易加速水土流失;②降雨量少,且集中在日间,强烈的蒸发易加剧土壤水分亏缺,不利于植被恢复。③研究区水分缺乏,因此在植被恢复治理中应选择耐旱的作物,同时要考虑垂直方向的光热条件差异,盆地选择喜光热作物,海拔高的地区选择喜温凉的作物。