论文部分内容阅读
岩溶地区石漠化作为和沙漠边缘一样脆弱的生态环境,在热带、亚热带湿润、半湿润气候条件和岩溶极其发育的自然背景下,受人为活动干扰,地表植被遭受破坏,土壤侵蚀程度严重,基岩大面积裸露,土地退化,并极易发生山洪、滑坡、泥石流等次生地质灾害。碳循环是岩溶作用过程中重要的一环,通过对洞穴滴水pH值、电导率(EC)、HCO3-、方解石饱和指数(Saturation Index of Calcite, SIc)、Ca2+、Mg2+浓度及洞穴二氧化碳分压等的监测,正确估算碳酸盐地区的碳汇量对研究全球CO2浓度变化及全球气候变化有重要意义。贵州省位于我国西南广大岩溶区的中心地带,石漠化现象严重,石漠化严重危害着该地区的生态环境与经济发展。虽然有些地区开展了石漠化治理工作并取得了初步成功,但是总体上石漠化治理效果并不尽如人意。因此,探讨石漠化形成原因及演化过程显得尤为重要。本文通过对石漠化地区的岩溶洞穴进行现代监测,分析洞穴滴水δ’3CDIC的变化特征及其影响因素,以探明洞穴滴水水化学如何反映洞穴环境和地表环境信息,并为治理石漠化提供理论依据。本文以两个石漠化等级不同的岩溶洞穴——石将军洞(强度石漠化)和本寨洞(潜在-轻度石漠化)为主要研究对象。两个洞穴都位于贵州省中部黔中高原面上的安顺市西秀区。白2010年10月至2011年12月分别对两个洞穴洞穴环境、洞穴水水化学特征进行了连续监测以及洞穴滴水δ13CDIC的取样测试。对邻近两个洞穴的现代监测数据进行了分析讨论,探讨了洞穴上覆植被、土壤等因素与洞穴滴水δ13CDIC的关系及洞穴滴水δ13CDIC对现代环境的响应机制,为探讨石漠化发生机制提供理论基础。同时,对碳循环及其岩溶碳汇作用可能的驱动机制进行了简单的探讨,得出如下结论:(1)通过对两个洞穴洞穴滴水的水化学特征进行分析发现,由于本寨洞和石将军洞处于不同石漠化等级下,本寨洞表层植被覆盖率要大于石将军洞,植物的呼吸作用释放的CO2虽对洞穴滴水δ13CDIC影响较小,但在地表植物参与下岩溶作用加强,本寨洞各滴水点的电导率和Ca2+浓度都要高于石将军洞各滴水点,说明植物对岩溶地区碳循环有重要意义。因此在石漠化地区,积极探索改变岩溶碳汇强度的生产方式,不仅有利于改善石漠化地区生态环境而且对全球碳循环研究也有积极作用。(2)石将军洞八个滴水点和本寨洞七个滴水点按照滴速变化特征分为变化型和稳定型,但两个洞穴滴水滴速与δ13CDIC没有很好的相关性。可能因为滴速并不是控制洞穴滴水δ13CDIC变化最主要的因素,或者说洞穴滴水δ13CDIC值并没有受洞穴顶板厚度直接影响。(3)对比不同等级石漠化条件下的石将军洞和本寨洞洞穴滴水δ’3CDIC变化特征,发现两者都表现出相同的变化趋势:在旱季呈现偏负趋势,雨季出现波动性。2010年10月-2011年4月,石将军洞八个滴水点δ13CDIC呈现偏负趋势。这是因为石将军洞属于强度石漠化,植被和土壤稀少。在10月份温度降低,植物和微生物活动开始减弱,而此时降雨量仍然较大。经过一个雨季的冲刷,再加上石漠化地区土壤稀少,植物和微生物产生的大量轻碳被雨水冲走,从而导致滴水δ13CDIC在雨季后期没有明显偏负。而在雨季,石将军洞和本寨洞各月的δ13CDIC值变化则较大,而且没有像旱季一样出现偏负或者偏正的趋势,而是具有波动性,降雨量和蒸发量的共同作用很可能是控制石漠化地区雨季洞穴滴水δ13CDIC的主要因子。(4)在两个石漠化程度不同的地区,植被对洞穴滴水δ13CDIC的影响远不如蒸发量等因素,主要原因可能是石漠化地区缺少土壤,植被释放到土壤中的轻碳容易受外界影响。另外从大气降水到洞穴滴水,δ13CDIC容易受多种因素影响,而这些因素在不同环境下对洞穴滴水δ13CDIC的贡献度也不同。综上所述,比较不同等级石漠化条件下洞穴滴水δ13CDIC的变化特征,及分别对不同背景下影响因素分析表明,在石漠化地区,受土壤覆盖量极少且空间分布不均,降雨量和蒸发量等众多因素的影响,在利用洞穴滴水δ13C解译环境变化信息时存在多解性,需考虑不同地区的差异性,才能更加准确的判断洞穴滴水δ13CDIC的影响因子,为探讨石漠化发生机制提供理论基础。