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2016年  第35卷  第6期

岩溶碳汇
云南白水台钙华池出入口水化学和δ13CDIC昼夜变化的影响因素及水生光合作用影响比例的计算
曾振宇, 晏 浩, 孙海龙, 刘再华
2016, 35(6): 605-613.
摘要:
钙华是岩溶区常见的次生化学沉积物,也是陆地气候环境信息的高分辨率载体之一。它的形成常常与水生植物有关,后者的新陈代谢过程可能会改变水中溶解无机碳(DIC)的同位素组成,进而影响钙华的碳同位素值。然而在古环境重建中,水生植物引起微环境变化所造成的影响常常被研究者忽视。本研究选取了白水台两个具有丰富沉水植物的钙华水池,对水池入口、出口的水化学和DIC的碳同位素组成(δ13CDIC)进行了高分辨率的昼夜观测和取样分析。结果显示,在低浓度DIC水体(S1-3)补给水池时,水池出口与入口之间的δ13CDIC的变化很小,主要反映的是出口δ13CDIC继承入口δ13CDIC,反映了滞后效应对水体δ13CDIC的控制;而在高浓度DIC水体(S1-1)补给水池时,水池出口与入口之间的δ13CDIC的变化主要受脱气作用控制。通过对水生光合作用影响比例的计算发现,由于库效应的存在,水生植物的光合作用对δ13CDIC的影响很小。
双同位素示踪定量微藻对碳源利用份额的方法研究
李海涛, 吴沿友, 赵丽华, 张开艳, 杭红涛
2016, 35(6): 614-618.
摘要:
2015年8月,在人工温室培养环境下,以蛋白核小球藻为实验材料,通过向培养液中添加两种标记δ13C的碳酸氢钠来培养微藻,每天定时监测培养液的无机碳稳定同位素组成和微藻生物量,并测定最终获得的微藻藻体的有机碳稳定同位素组成,运用双同位素示踪模型,通过无机碳稳定同位素和有机碳稳定同位素两种方法,分别成功计算出了微藻利用不同碳源的份额,实验结果分别为:添加5.0 mmol/L碳酸氢钠条件下是0.19、添加10.0 mmol/L条件下是0.37、而添加20.0 mmol/L条件下是0.57。并对这两种算法进行了分析。定量计算微藻对不同无机碳源的利用份额,在岩溶湖泊碳循环研究领域具有重要意义。
重庆市不同功能区建设用地碳排放的库兹涅茨曲线特征分析
周宝同, 邵俊明, 刘小波, 于晓凤, 刘 颖
2016, 35(6): 619-628.
摘要:
文章对重庆市五大功能区1998-2013年的土地利用变更数据调查和能源消耗数据进行分析,运用库兹涅茨曲线模型研究了重庆市五大功能区16年间建设用地扩张与碳排放效应之间的内在关系。结果表明:(1)重庆市建设用地扩张与碳排放强度之间的回归模型关系呈倒U型库兹涅茨曲线关系,且拐点即将到来;(2)都市功能核心区、都市功能拓展区建设用地与碳排放强度之间的关系呈倒U型库兹涅茨曲线关系;(3)城市发展新区建设用地与碳排放强度之间的关系呈一次线性关系,显示出区域产业结构调整和土地利用集约水平的初级特征;(4)渝东北生态涵养区建设用地与碳排放强度之间呈正U型二次曲线关系,土地集约利用水平亟待提高。
生态地质
典型岩溶山坡土壤剖面水分对降雨响应过程研究
郭小娇, 龚晓萍, 汤庆佳, 陈长杰, 姜光辉, 李 鑫, 邹艳娥
2016, 35(6): 629-638.
摘要:
为揭示岩溶石山山坡降雨入渗补给机制,选取典型岩溶石山山坡土壤剖面为研究对象,于2015年7-10月期间对不同深度土壤水分进行高分辨率连续监测,研究典型场雨条件下土壤剖面水分对降雨的响应过程,分析土壤剖面水分的动态变化规律及其可能影响因素。研究结果表明:土壤剖面水分对降雨的响应受前期土壤含水量、降雨量、降雨强度的影响,还与土壤所处的地形地貌有关;表层土壤水分对首次次降雨响应的滞后时间与前期土壤含水量有关,响应时间在0.5~4.75 h之间,旱季响应时间比雨季长;降雨阈值是引起土壤水分降雨响应的重要条件,旱季6 mm降雨量是土壤水分响应的降雨阈值。当降雨量补充土壤水分亏缺后,土壤剖面水分对降雨响应迅速,响应时间最小为0.25 h,不同深度土壤水分对降雨的响应时间一致,说明下层土壤水分可能受到优先流或侧向径流补给影响。土壤含水量的变化幅度随土层深度的增加而减小,不同深度土壤水分变化主要受土壤-大气界面、土壤-植被、土壤-基岩界面控制下的气候条件、植被蒸散发和介质渗透性差异影响。
喀斯特山区植被退化过程中的土壤质量变化及评价
陈祖拥, 刘 方, 王世杰, 刘元生, 通达, 朱 健
2016, 35(6): 639-648.
摘要:
为构建喀斯特山区土壤质量评价体系,通过对喀斯特山区植被退化过程中的小生境土壤进行调查,选用土面和石沟2种代表性小生境的土壤作为评价单元,用典范对应分析从29个指标中选出16个,通过因子分析法对土壤质量进行定量综合评价。结果表明:在喀斯特森林植被退化过程中,用土面和石沟2种小生境面积加权计算土壤质量综合分值,能更准确地反映植被退化过程中土壤质量的阶段性变化,具体可分为3个阶段,不同阶段之间土壤活性有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾、有效锰、有效硫和脲酶活性出现显著降低,有效铁、蔗糖酶活性和粘粒含量出现显著增加。第Ⅰ阶段内(原生林-次生林)各土壤指标在样地间没有明显的差异;第Ⅱ阶段(灌木林)土壤活性有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾、有效硫、脲酶活性和有效锰含量相对第Ⅰ阶段平均分别下降了33.73%、22.41%、57.66%、37.72%、44.59%、46.57%和12.52%;蔗糖酶活性及土壤粘粒含量平均分别增加了81.38%和47.69%;第Ⅲ阶段(灌草丛)土壤速效磷、脲酶活性、碱性磷酸酶活性和有效锰含量相对第Ⅱ阶段平均分别下降了42.82%、44.42%、28.45%和20.55%,土壤有效铁、粘粒含量平均分别增加了56.40%、57.49%,该阶段的土壤速效磷、速效钾含量已处于缺乏的水平,土壤质量明显下降。
麻疯树和枫杨幼苗对5种模拟喀斯特逆境的光合生理响应
邢德科, 吴沿友, 吴沿胜, 于 睿, 黎明鸿, 姚香平
2016, 35(6): 649-656.
摘要:
通过测定麻疯树和枫杨幼苗在5种模拟喀斯特逆境下的光合以及δ13C值的变化,分析其光合响应特征。结果表明,第15天,麻疯树幼苗在偏碱性、干旱、低磷、高重碳酸盐和低营养下的净光合速率(Pn)分别为4.39、0.27、2.58、3.08和6.26 μmol?m-2?s-1,第25天则分别变为4.09、0.66、4.57、3.83和4.04 μmol?m-2?s-1;枫杨幼苗的Pn和水分利用效率均低于麻疯树,枫杨幼苗在第25天的Pn有所升高。干旱下枫杨幼苗的初始荧光(Fo)显著升高,光系统II原初光能转化效率(Fv/Fm)显著下降,与麻疯树幼苗相比,其光合结构受到更为严重的损害。第25天各逆境下麻疯树幼苗的δ13C值与对照相比显得更为偏正,其对胞内HCO3-的利用能力较强。因此,在山坡缺水环境适宜种植麻疯树,而在沿溪涧河滩阴湿环境则适宜种植枫杨。
灾害地质
岩溶区线性工程影响下的地下水监测及数值模拟研究——以广州市金沙洲为例
郑小战, 郭 宇, 戴建玲, 陈小月, 黄健民
2016, 35(6): 657-666.
摘要:
以广州市金沙洲地区的水文地质条件及地下水位监测结果为基础,应用地下水数值模拟FEFLOW 软件建立了金沙洲地区的地下水系统的数值计算模拟模型。模拟结果表明:(1) 高铁金沙洲隧道施工降水是引起金沙洲地下水流场变化的主要原因,高铁隧道施工大量抽排地下水时,地下水位变化形成以抽水点为中心的降落漏斗;(2) 随着抽水量的加大,形成水位下降漏斗及地下水强径流排泄带,加速地下水对泥沙的搬运动力,增大对岩土体结构的冲刷作用,使与岩溶管道连通的土洞及覆盖层稳定性受到破坏,从而导致地面塌陷的发生;(3) 随着地下水水位的下降,金沙洲一带的软弱淤泥土容易出现排水固结沉降和失托沉降,从而产生地面沉降灾害。
基于层次分析法的城市岩溶塌陷危险性评价——以武汉市南部为例
王恒恒, 张发旺, 郭纯青, 苏春田
2016, 35(6): 667-673.
摘要:
文章依据武汉市岩溶塌陷形成机理及影响因素,选取岩溶发育程度、土层厚度、覆盖层结构、岩溶水水位波动幅度、抽水井影响、工程施工强度等6个评价因子,构建研究区岩溶塌陷危险性层次分析评价模型,对武汉市南部可溶岩分布区183个岩溶塌陷危险性评价单元进行岩溶塌陷危险性综合指数计算,绘制出了研究区岩溶塌陷危险性等级分区图。结果表明,高危险区有3个,主要集中在研究区西北侧青菱乡毛坦港、长征村-光霞村一带;中危险区有92个,主要为第四系中更新统黏土覆盖型岩溶区;低危险区有88个,包括部分覆盖型岩溶区以及所有埋藏型岩溶区。
贵广铁路甘棠江特大桥19、20号墩异常沉降原因分析及整治措施
付开隆, 蒋良文, 冯 涛, 刘蜀江
2016, 35(6): 674-680.
摘要:
2014年5月15日~9月1日期间,已建成的贵广铁路甘棠江特大桥19号墩基础产生了50.6~52.2 mm的异常下沉,20号墩基础产生了12.4~16.3 mm的异常下沉。现场补充完成了机动钻探、原位测试及室内试验工作。分析认为在多年强降雨条件下,深覆盖型岩溶强烈发育区的岩溶水水位波动产生潜蚀引起的岩溶塌陷,是导致该桥19、20号墩(采用摩擦桩基础,桩长约20 m)产生异常沉降的主要原因。对19、20号桥墩基底采取端承桩基础补强后,经过近2年的沉降观测,没有再发生异常沉降。文章认为在类似深覆盖型岩溶强烈发育区实施桥梁工程时,原则上应采用置于完整基岩内的端承桩基础。
实例分析隧道建设对岩溶水的影响
庄旭峰, 孙 东
2016, 35(6): 681-687.
摘要:
贵州省是岩溶地貌发育的地区,在进行铁路建设时经常遇到隧道工程与地下岩溶水系统相互干扰的问题,文章以磨雄隧道和银山隧道为例,借助大地电磁解译和MIDAS-GTS程序计算,阐述岩溶地下水系统与隧道建设的不和谐关系。磨雄隧道施工后,居民饮泉点干涸,水位未按预期设计恢复,造成原本饮水紧缺的山区雪上加霜;银山隧道施工中遭遇罕遇暴雨,竖直侧墙被突增岩溶水压爆,侧墙破坏长度达20 m,中断列车通行超过24 h。因此建议贵州地区隧道建设的前期选线时,要查清岩溶地下水系统边界,尽量避让岩溶强烈发育地段,设计期应充分考虑岩溶水可能造成的危害,施工期对所遇岩溶水通道宜通不宜堵。
技术方法
综合物探技术探测平果铝厂赤泥堆场岩溶发育特征
程亚平, 蒋灵芝, 黎柳月, 李善民, 冯志秦
2016, 35(6): 688-698.
摘要:
为了预测和评价赤泥堆场建成后对地下水环境造成的污染,利用等偏移地震反射法、高密度电法为主,自然电场法为辅的综合物探技术来探查堆场地下岩溶的发育特征和管道的分布状况。经上述3种物探技术综合探测,确定出堆场各处覆盖层的厚度,确认了5个断层破碎带及其走向,圈定了14个物探异常区,并初步探明了岩溶管道的分布和地下水的流向。同时综合物探技术与钻探成果揭示了研究区岩溶发育的特点是以浅部垂直型为主,浅层岩溶的发育深度大约在地表下0~10 m,深部岩溶也有少量发育,其发育深度约在地面下40~50 m,超过此深度后岩溶发育变弱。
充水溶洞特征的高密度电阻率法反演分析研究
周文龙, 吴荣新, 肖玉林
2016, 35(6): 699-705.
摘要:
在高密度电法勘探中,不同性质的溶洞其反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满水时表现则为低阻,而充水溶洞的电阻率反演特征很难判断。文章通过构建不同充水程度的溶洞模型进行正演模拟,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演,对比不同反演成像模型的地电响应特征。结果表明,充水溶洞的电阻率随溶洞充水量的增加而减小,低阻的范围随着水量的增加而不断扩大,其可分辨性强。野外探查资料进一步验证了模拟结果,所获得的认识对地下溶洞的电法探测分析具有一定的指导意义。
不同前处理方法对北方红色风化壳粒度测试影响的初步探讨
魏东岚, 田娜娜, 李永化
2016, 35(6): 706-711.
摘要:
选取中国北方岩溶区红色风化壳为研究对象,首先用浓度为30%的H2O2去除样品中的有机质,然后用4种不同的前处理方法分别进行处理,其中方法A未用盐酸溶液处理,方法B、C、D均用盐酸溶液分解可能存在的残余碳酸盐和次生游离氧化物,以消除其对机械颗粒可能存在的胶结作用,此外方法C的HCl在煮沸的条件下反应,方法 B的HCl在常温条件下进行,方法D则更改了超声波振荡的时间。本文样品采用Beckman公司生产的LS13320 型激光衍射粒度测试仪进行测量。结果表明,样品前处理方法对中国北方红色风化壳粒度分析结果有影响,不同的前处理方法使样品的粒度值最大产生5%左右的变化;从实验的稳定性上考虑,4种方法的平行试验标准偏差最大达到6.78%。在现有的认识条件下,粒度测量结果的可重复性是最基本的要求。本文认为方法C的测量效果要好于其他方法。
地貌洞穴
岩溶表层带水生动物研究进展
刘 伟, 周翠英, 袁爱华, BRANCELJ Anton
2016, 35(6): 712-719.
摘要:
本文旨在介绍岩溶表层带水生生态研究中微小甲壳类生物的最新研究进展,相关研究国内还少有涉及。岩溶表层带不仅仅是岩溶地下含水层的一个重要组成,而且是岩溶发育的活跃地带,同时也是大量地下生物生存的栖息地。目前,岩溶表层带内甲壳类主要采自洞穴滴水,残留的滴水水洼以及裂隙中的水体。这些甲壳类主要是桡足类,也有其他甲壳类,如端足目和介形虫,它们主要为暗层生物(stygobiont),也包括一些陆生物种。以斯洛文尼亚为例,在所调查的洞穴中平均每个洞穴有近9个暗层桡足类物种,为了适应表层带特殊的地质环境,这些物种在形体上存在适当的进化。表层带的众多地质因子如顶板厚度、栖息地的连通性、及栖息地的大小等,以及水文因子包括水文动态特征、水化学特征等,都对这些物种的组成与分布有较大的影响。虽然岩溶表层带及其水生动物的独特性和重要性已逐步得到了许多地质学家和生物学家的认可,但还有很多问题有待进一步的解答,譬如邻近群落间差异性,以及桡足类对非饱和带水流指示作用等。

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《中国岩溶》编辑部
2022年4月20日