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2015年  第34卷  第6期

综述
是“岩溶碳汇”还是“岩溶碳通量”?
张 莹, 李 强
2015, 34(6): 539-542. doi: 10.11932/karst20150601
摘要:
大气碳收支不平衡问题是全球碳循环研究的核心问题之一,决定了人类活动导致的气候变化速度和程度。在过去50年,陆地和海洋作为全球碳循环的主要汇呈增加趋势,而岩溶作用 (CaMg(CO3)2 + 2 CO2 + 2 H2O? Ca2+ + Mg2+ + 4 HCO3-)则通过与岩石圈、水圈、大气圈(层)的密切联系成为联系陆地和海洋碳库的纽带。尽管岩溶作用在水循环和生物圈的作用下,每年可产生约8亿t的碳通量,使岩溶作用过程成为全球碳循环的一个重要环节。但在目前研究技术手段和认识水平的条件下,将岩溶作用这一可逆过程直接认定为岩溶碳汇有不妥之处。因此,在没有涉及生物固碳效应的前提下,应当将岩溶作用参与的碳循环表述为岩溶碳通量。
水文地质
南方岩溶含水系统结构识别方法初探
罗明明, 尹德超, 张 亮, 陈植华, 周 宏, 韩兆丰, 史婷婷
2015, 34(6): 543-550. doi: 10.11932/karst20150602
摘要:
岩溶含水系统因其含水介质的高度不均匀性和各向异性而难以刻画。文章选取鄂西岩溶槽谷区典型的岩溶含水系统为研究对象,基于野外地面调查、裂隙测量、洞穴探测、多源高精度地下水示踪试验、地下水动态监测等传统手段,结合新技术、新方法来综合查明岩溶含水系统的结构,探讨岩溶含水系统的边界结构、岩溶发育主控方向、介质空间结构的识别方法,最终刻画出岩溶含水系统结构的概念模型。文章的研究成果旨在为岩溶山区1∶5万水文地质调查工作思路与方法应用提供参考,为提高全国新一轮1∶5万水文地质调查成果的精度与质量做贡献。
基于级别特征值的岩溶含水层水质模糊综合评价修正
杨振华, 苏维词, 吴克华, 张凤太, 王 伟
2015, 34(6): 551-559. doi: 10.11932/karst20150603
摘要:
为改进传统水质模糊综合评价中存在评价指标不能全面反映水质状况、评价结果不清晰,评价等级区分度不明显等缺陷,文章以位于六枝特区威宁-郎岱褶皱群的第一层岩溶含水层水质为例,根据岩溶区水质评价特点和研究区含水层超标因子特征,建立涵盖物理、化学和微生物等因子的评价指标体系,利用级别特征值对传统模糊综合评价结果进行了适当修正,并与综合污染指数法、传统模糊评价综合法的评价精度进行定量化比较。研究结果表明:六枝特区的研究区探采点水质综合评价等级都达到Ⅲ类生活饮用水卫生标准,但仍有71%的探采点存在氨氮(NH4+)、氟化物(F-)、高锰酸盐指数(CODMn)、溶解性总固体(TDS)和大肠杆菌等指标超标,且超标因子浓度呈点状扩散分布于三叠系中下统地层;另外,传统模糊综合评价中有57.1%的水质达到Ⅰ类标准,与多个探采点存在因子超标的情况不符,而通过级别特征值修正的模糊综合评价结果中分别有57.1%和28.6%的探采点水质为Ⅱ类或Ⅲ类标准,与着重突出最大超标因子权重的综合指数法类别标准差低0.011。因此,基于级别特征值的模糊综合评价能有效的反映水质整体水平,探采点水样超标因子浓度和同类水质的区分度,评价结果合理、可信。
基于SPA的喀斯特地区水安全评价——以贵州省为例
苏 印, 官冬杰, 苏维词
2015, 34(6): 560-569.
摘要:
根据目前公认的水安全内涵,将水安全分为三个子系统。水资源子系统、水环境子系统和水灾害子系统。三者相互联系、相互作用,形成了复杂、时变的水安全系统。基于水安全的基本原理和喀斯特区域特有的水循环机理,依据 “驱动力(D)—压力(P)—状态(S)—影响(I)—响应(R)”模型建立了贵州省喀斯特区域水安全评价指标体系。基于集对分析理论,引入能够体现系统确定性和不确定性的同异反联系度计算公式,建立了城市水安全的评价模型。将集对分析法运用到水安全的评价中, 可以先通过计算评价样本与评价指标之间的联系度对样本作初步的排序, 再对样本作进一步的同一、差异、对立的集对分析,以判断出评价样本的等级。研究结果表明:(1)在水资源安全状态方面,贵州省9个州市中4个处于安全状态,2个处于基本安全状态,2个处于不安全状态,1个处于危机状态;(2)在水环境安全状态方面,2个处于安全状态,4个处于基本安全,3个处于不安全;(3)在水灾害安全状态方面,1个处于非常安全,4个处于安全,1个处于基本安全,2个处于不安全,1个处于危机;(4)在水安全综合状态下,有3个处于安全状态,有4个处于基本安全状态,有2个处于不安全状态,没有处于非常安全和危机状态。
柳林泉域滞流区岩溶水的热源及其Na+、Cl-来源探讨
贾振兴, 臧红飞, 郑秀清
2015, 34(6): 570-576. doi: 10.11932/karst20150605
摘要:
柳林泉域滞流区岩溶水以高温、高Na+和Cl-浓度为主要特征。文章在区域地质及水文地质条件分析基础上,采用化学计量学原理,判断了该区岩溶水的热源及Na+和Cl-的来源。结果显示:在泉域的补给区、径流区和排泄区的上青龙、龙门会、杨家港和寨东泉组,岩溶水中的Na+和Cl-主要来源于岩盐的溶解,其中多余的Na+可能来自于阳离子交换、黄土中含Na+矿物的溶解及城市污水的排放;滞流区和排泄区的刘家疙瘩泉组岩溶水中高浓度的Na+和Cl-也主要来自于岩盐的溶解,而多余的Cl-可能由岩溶水中的Na+交换吸附介质中的Ca2+或Mg2+所致。西部滞流区岩溶水的热源主要包括地温梯度增热、当地正常地温、岩石中放射性元素产热和石膏的溶解放热,其贡献率分别为45%、28%、20%和7%。
岩溶介质非均质性对钻孔水物化指标垂向变化的影响
刘绍华, 汤庆佳, 杨利超, 章 程, 苗 迎
2015, 34(6): 577-585. doi: 10.11932/karst20150606
摘要:
岩溶介质具有较强的非均质性,其地表及地下的岩溶结构形态多样。通过对钻孔结构描述、钻孔水物化性质分析,不仅能够掌握区域上岩溶含水层的结构特征,而且对于岩溶地下水演化过程的揭示亦有重要作用。文章以桂林岩溶水文地质试验场西南部峰丛山区与峰林平原交界处的钻孔为例,通过野外便携式多参数仪原位测试钻孔垂向水物化指标(pH值、水温T、电导率EC),探索浅部(地面以下约50 m内)地下岩溶较为发育条件下钻孔水物化指标的垂向变化特征,揭示岩溶介质非均质性对钻孔垂向水物化指标的影响。结果表明:岩溶地区小范围内不同钻孔间的水物化性质有所差异,且岩溶发育相似的钻孔(如ZK4/ZK5、ZK7/ZK8),其水物化指标垂向变化具有一定的相似性,但不同指标(T、pH、EC)的变化幅度存在差异;钻孔水物化性质受到试验场区岩溶介质结构非均质性的控制,即岩溶介质结构影响了地下水的赋存条件和水力联系而导致水物化性质的差异;在对岩溶地区地下水物化性质进行研究时应充分考虑岩溶介质的非均质性特征,根据实际的水文地质条件选取具有代表性的钻孔含水段进行取样和监测。
基于FEFLOW的岩溶管道模型构建方法探讨
刘建国, 许光照, 马学礼
2015, 34(6): 586-590. doi: 10.11932/karst20150607
摘要:
岩溶管道流模型的刻画一直是岩溶区开展地下水数值模拟研究中的难点所在,基于此,文章以贵州六枝特区某项目为例进行地下水数值模拟研究,探索了在FEFLOW离散特性功能模块下岩溶管道流模型的刻画方式与方法。在详细分析研究区地质及水文地质条件的基础上,对研究区范围、边界、含水层结构等概化,建立了研究区的水文地质概念模型;以ArcGIS软件为辅助,基于有限元法的FEFLOW软件为操作平台,利用区内钻孔资料及野外测算结果,通过软件公式编辑、插值等功能分别获得各层顶底板高程属性,将数据输入FEFLOW后,对模拟区平面三角剖分进而空间离散构建了研究区的三维地质模型;并利用FEFLOW软件的离散特性功能模块,将研究区灰场南部岩溶洼地与岩脚泉间划定为特定区域,建立缓冲区并给予其高特异性,耦合哈根-泊肃叶流体流动公式,在模型中刻画了岩溶管道流模型;最后探讨了特殊地质构造与岩溶管道模型的刻画方式与方法刻画出了符合案例区的三维向斜褶皱地质模型和岩溶管道流模型。
生态地质
基于Logistic-CA-Markov模型的石漠化空间变化规律研究
马士彬, 张勇荣, 安裕伦
2015, 34(6): 591-598. doi: 10.11932/karst20150608
摘要:
为了揭示岩溶地区石漠化发生、发展的一般规律,文章以贵州省六枝特区为例,获取了1990、2000、2010年石漠化数据。利用Logistic-CA-Markov模型探讨石漠化发生的驱动因子及各类型间的转移情况,并在两种情景模式下对研究区2020年石漠化空间分布进行模拟。结果表明:(1)利用Logistic模型回归分析石漠化驱动因子,能够较好的反映其分布状况,CA-Markov耦合模型模拟石漠化空间分布,精度达到理论要求。(2)无石漠化、潜在石漠化、轻度石漠化、中度石漠化演变过程中受人为因素影响大于自然因素,而强度和极强度石漠化则相反。(3)在现有石漠化演化速率情景下,各等级石漠化的演变轨迹为修复与恶化并存模式,最突出的是潜在和轻度石漠化。(4)在喀斯特山地生态产业修复和封山育林结合情景下,石漠化修复与恶化并存的双重轨迹模式改为以修复为主的单一轨迹模式,其中轻度和中度石漠化治理效果最为突出。因此石漠化治理措施重点应针对轻度和中度石漠化分布区,注重协调人地矛盾,防止利用过程中返回式演变。
林歹二矿岩溶型铝土矿区藓类植物多样性及其生态分布特征研究
籍 烨, 张朝晖
2015, 34(6): 599-606. doi: 10.11932/karst20150609
摘要:
文章对贵州省清镇市站街镇林歹二矿铝土矿区的四种不同生态环境下的藓类植物生物多样性及其生态分布特征进行研究。结果表明,共有藓类植物10科22属37种,其中丛藓科(Pottiaceae)、青藓科(Brachytheciaceae)和灰藓科(Hypnaceae)为本矿区的优势科,真藓属(Bryum)、曲柄藓属(Campyloopus)、毛口藓属(Trichostomum)和青藓属(Brachythecium)为优势属。黄牛毛藓(Ditrichum pallidum)、疣肋曲柄藓(Campylopus schwarzii)、日本大丛藓(Molendoa japonica)等为优势种;铝土矿区苔藓植物生活型以矮丛集型居多;单一物种群落在这一矿区的苔藓植物群落中占有一定优势。苔藓植物的Shannon-Wiener指数和丰富度指数均表现为油菜种植区多样性指数最高,其次为矿区树林区,废石堆积区和细小矿石及矿土堆积恢复区这类受人类活动影响较大的地区苔藓植物多样性指数较小;Pielous均匀度指数表现为矿区树林区(0.8525)>废石堆积区(0.8327)>矿区油菜种植区(0.7650)>细小矿石及矿土堆积恢复区(0.6229); β多样性指数表现为细小矿石及矿土堆积恢复区—废石堆积区(0.5000)最高,最低为细小矿石及矿土堆积恢复区—矿区树林区(0.1538)。主成分分析(PCA)结果显示出细小矿石及矿土堆积恢复区和废石堆积区中的苔藓植物组成有较大差异性,小曲尾藓(Dicranella grevilleana) 和长尖扭口藓(Barbula ditrichoides)分别是矿土堆积恢复区和废石堆积区的特征种。相关性较高的苔藓植物种类在岩溶型铝土矿区环境中经常伴随生长。
农业旅游活动对岩溶地区土壤微生物群落结构的影响——以重庆市铜梁区黄桷门奇彩梦园为例
王 帅, 王 洁, 骆云中, 谢德体, 高 明, 赵振洋, 程 杨, 蔡洋洋
2015, 34(6): 607-615. doi: 10.11932/karst20150610
摘要:
开展农业旅游活动对土壤生态环境影响的专题研究,可为休闲农业旅游区的合理开发和有效保护提供理论基础,为评估未来农业旅游活动对环境的影响提供科学依据。本文以重庆市铜梁区黄桷门奇彩梦园为例,通过对游步道两侧的土壤进行调查采样,并运用磷脂脂肪酸(PLFAs)谱图分析法,研究了土壤微生物群落组成、受农业旅游活动影响的距离及其受冲击程度。结果显示:微生物群落结构受冲击范围在4 m以内(p<0.01),微生物生物量在土壤中的分布随着离游径的距离变小而明显下降趋势;在受农业旅游活动冲击的范围内细菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性菌、真菌的生物量随着离游径的距离变小而明显下降,放线菌在部分样区表现出该规律,原生动物无此规律;对所测PLFAs数据进行多样性和冲击指数分析后得出假单胞菌(16:0)受影响程度最大,节杆菌(17:0)受影响程度最小,受冲击程度大小与该微生物在生物总量中所占的比重呈正相关;农业旅游活动对土壤微生物群落结构造成了破坏,土壤生态系统的稳定性已受到冲击。
喀斯特石冠腐殖土及其对NH4+-N的吸附性能——以云南石林为例
朱习爱, 沈有信, 何贝贝, 黄 金
2015, 34(6): 616-623. doi: 10.11932/karst20150611
摘要:
石冠腐殖土在喀斯特地区广泛分布,具有维系喀斯特生态系统植物多样性、截留沉降养分和水分等重要的生态功能。本文以云南石林为例,选择典型石漠化生态系统、人工林生态系统和次生林生态系统,实地取集各类小生境的石冠腐殖土样,并进行NH4+-N吸附实验,探究石冠腐殖土对NH4+-N的吸附动力学和等温吸附特征。结果表明:石漠化生态系统、人工林生态系统和次生林生态系统每平方米岩石投影面积的石冠腐殖土分别为40.45±25.38 g、38.89±9.92 g和397.66±142.71 g;石冠腐殖土对NH4+-N的吸附动力学遵循准二级反应动力学方程,2 min内能完成吸附量的65%~75%,吸附平衡时间约为20 min;腐殖土对氨氮的吸附量随加入NH4+-N浓度的升高而增加,吸附等温线符合Boxlucas1模型,依据此模型计算出的石漠化生态系统石冠腐殖土的吸附性能最大,最大吸附量约7.79 g/kg,人工林次之,为5.29 g/kg,次生林的吸附性能最小,吸附量仅为4.73 g/kg,腐殖土对氨氮的截留率为20%~50%。
双河洞放线菌多样性和抗菌活性的初步研究——以阴河洞和杉林洞为例
戴素娟, 郭 琳, 刘少伟, 李 静, 庹 利, 周文龙, 吴克华, 贺 卫, 李 坡, 孙承航
2015, 34(6): 624-630. doi: 10.11932/karst20150612
摘要:
放线菌是微生物中重要的药用菌,其产生的抗生素是20世纪医学皇冠上最耀眼的明珠,但随着抗生素滥用,抗生素耐药现象日趋严重,因此从特殊生态环境中发现新放线菌物种和新抗生素克服耐药是科研人员正在尝试的途径之一,文章初步探究双河洞系统中阴河洞和杉林洞两个支洞的放线菌多样性,并对分离菌株的抗菌活性进行筛选。以纯培养方法获得放线菌,以16S rRNA基因序列比对,分析菌株类别,获得的菌株进行液体发酵,纸片琼脂扩散法测定其发酵产物对真菌和细菌的抗菌活性,同时用PCR技术进行NRPS、PKS I和PKS II抗生素生物合成基因的探测。从两个支洞样品中分离到的放线菌分布于7个科10个属,两个洞共66株放线菌中有32株的发酵产物在至少一个抗菌活性筛选中显示阳性,总阳性率为48.5%。抗生素生物合成基因的初步探测结果显示,31株菌存在至少一个生物合成基因,NRPS 28株,PKS I17株,PKS II 21株,其中12株同时具有3种生物合成基因。初步显示了双河洞系统蕴含丰富的放线菌资源,值得深入研究。
技术方法
屋面雨水回灌裂隙岩溶水工程风险评价
徐巧艺, 周亚群, 王维平, 黄 强
2015, 34(6): 631-641. doi: 10.11932/karst20150613
摘要:
济南城市雨洪水回灌岩溶含水层是维护自然水循环,增加地下水补给量,维持济南泉群喷涌以及城市防洪的有效途径。但由于裂隙岩溶含水层具有渗透系数大、水流速度快,地下水一旦污染很难短时间恢复等特点,需要对回灌工程开展风险评价。本文以济南大学西校区的屋面雨水深井回灌裂隙岩溶水工程为例,利用澳大利亚MAR指南对工程进行风险评价。主要由初级风险评估、试运行调查、试运行风险评价及风险控制与管理4部分组成。初级风险评估结果显示屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层工程的总体难度水平较低,项目可行。试运行调查期间监测的屋面雨水和回灌前后地下水水质可知屋面雨水经初期弃流、沉淀和过滤后,除浊度外基本达到地下水Ⅲ类标准,且处理后达标的雨水可迅速补充地下水。试运行风险评价结果显示屋面雨水中浊度经预处理后仍较高,使其成为该系统的最大风险项和关键控制点,故本项目的风险控制措施为改进预处理设施,降低雨水中的浊度。为保证工程能够高效持续运行,加强后期管理也尤为重要。
样品采集和保存方法对水中溶解无机碳同位素分馏的影响
杨 会, 王 华, 吴 夏, 唐 伟, 涂林玲, 应启和
2015, 34(6): 642-647. doi: 10.11932/karst20150614
摘要:
为探明不同的样品前处理方法对水中溶解无机碳同位素的影响,寻找最佳的样品前处理方法,本文系统研究了不同样品采集方法(顶空样品瓶和聚乙烯瓶)和保存方法(不同的温度和是否加饱和氯化汞)以及储存时间对不同类型水样溶解无机碳同位素值的影响。结果表明:在水样类型相同的情况下,顶空瓶法较聚乙烯瓶法采集的水样δ13CDIC值更稳定;用聚乙烯瓶采集水样,加入饱和氯化汞能抑制微生物生长,不加饱和氯化汞的水样δ13CDIC值变化无规律且幅度大,而加了饱和氯化汞的水样δ13CDIC值更接近初始值,但随保存温度的升高和保存时间的推移,其δ13CDIC值逐渐偏重,主要受温度升高有利于HCO3-水解并释放CO2的影响;不同类型水样在不加饱和氯化汞条件下,随保存时间加长,岩溶水的δ13CDIC值较初始值偏重,混合水和非岩溶区水δ13CDIC值较初始值偏轻。实验表明,用顶空样品瓶采集的水样保存100天,δ13CDIC最大变化值为0.42‰;用顶空样品瓶采集的水样保存时间长,δ13CDIC值变化小,最能反映样品的初始值,是最佳的样品前处理方法。用聚乙烯瓶采集的水样加饱和氯化汞并保存在5 ℃能满足样品短时间的保存。
其它
国土资源部岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室通过验收
2015, 34(6): 648-648.
摘要:
《中国岩溶》第34卷总目次
2015, 34(6): 649-650.
摘要:

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日