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2017年  第36卷  第2期

气候环境
桂林地区大气降水(大雨、暴雨)的δ18O特征与水汽来源的关系
朱晓燕, 张美良, 吴 夏, 潘谋成
2017, 36(2): 139-161.
摘要:
现代大气降水中的稳定同位素组成是全球或地区性水循环研究的重要载体,同时也是冰芯、湖泊沉积物、石笋等研究领域中,运用稳定同位素来重建古气候的重要依据。本文研究了桂林地区2012年大气降水氢氧同位素组成的逐日变化,根据得到的132组氢氧稳定同位素组成建立了桂林局地大气降水线方程为δD = 8.8δ18O +17.96,大气降水的δ18O波动范围在-13.56‰~+1.07‰,平均为-5.78‰;δD在-101.52‰~+16.02‰,δD平均为-41.03‰。利用降水稳定同位素资料,结合后向轨迹法( Backwards Trajectory) 对桂林水汽来源进行追踪,发现夏季(5-10月)大气降水的水汽来源主要受来自孟加拉湾、南海海洋气团的水汽源的控制,降水的δ18O值偏负,平均为-8.02‰(共64组);冬季(11月至次年4月)大气降水的水汽来源主要受来自西太平洋暖湿气团、冬季风冷气团或西风环流所携带的大陆性气团的影响,不同程度地叠加了局地环流气团、蒸发水汽的补给的影响,降水的δ18O值偏正,平均为-2.86‰(共68组)。研究结果表明,桂林大气降水的稳定同位素组成与降水的水汽来源、季风类型、降水云团来源和性质有关,来自远距离输送夏季风海洋性水汽团形成的降水δ18O值较低(或偏负), 而大陆性气团或局地蒸发水汽循环形成的降水δ18O值较高(或偏正)。不同的水汽来源是决定降水中δ18O值变化的主要因素,因此,通过降水中的δ18O值,特别是其季节变化的特征分析,可以反过来揭示当地降水的水汽来源。
MIS 5a/5b时期亚洲夏季风变化的高分辨率石笋记录
张涛涛, 李廷勇, 韩立银, 程 海, 李俊云, 赵 鑫, 周菁俐
2017, 36(2): 162-170. doi: 10.11932/karst20170202
摘要:
由于深海氧同位素阶段5时期 (Marine Isotope Stage 5, MIS 5)高分辨率的亚洲夏季风记录较少,限制了对该时期亚洲夏季风变化的认识。本文利用重庆金佛山羊口洞石笋的δ18O记录,重建了MIS 5a/5b时期平均分辨率为38年的亚洲夏季风演变历史。发现该时段亚洲夏季风在千年—百年尺度上与北大西洋地区气候变化存在紧密联系。得益于误差小于0.4%的230Th测年结果,本文标定了中国间冰阶(Chinese Interstadial, CIS)21的开始时间为84.6±0.3 ka BP,CIS 22的起止时间分别为91.2±0.3 ka BP和88.9±0.3 ka BP。此外,羊口洞石笋记录的CIS 21和CIS 22的变化模式与格陵兰记录不同,而与南极冰芯记录呈反相对应,可能表示在此阶段亚洲夏季风受到了南半球气候变化的影响。
全新世早期石笋灰度序列记录的气候环境信息分析——以重庆羊口洞石笋为例
崔古月, 杨勋林, 方默勤, 孙喜利, 史志超, 王宝艳
2017, 36(2): 171-178. doi: 10.11932/karst20170203
摘要:
以采自重庆南川地区金佛山羊口洞中一支石笋YK719为研究对象,利用精确的230Th测年数据、δ18O数据和灰度数据重建了重庆地区早全新世古气候变化序列。将石笋YK719灰度序列和δ18O记录进行对比后发现,在弱季风时段,石笋δ18O值偏重,石笋灰度值较高,灰度序列表现出“谷”构造;反之亦然。分析显示羊口洞石笋灰度序列与树轮Δ14C数据、太阳黑子数据具有较高的相关性,说明太阳活动是驱动石笋灰度序列变化的一个重要因素。太阳活动可能通过温度和季风降水两方面来影响石笋灰度的变化:温度升高促使土壤微生物活动量增加,土壤中可溶性有机碳和CO2含量增加,从而形成较为纯净的方解石沉积物,石笋颜色暗而透明,反之,石笋表现为不透明乳白色;北大西洋浮冰变化在早全新世可能通过季风-欧亚大陆雪盖耦合来间接地影响亚洲季风降水变化,从而影响石笋灰度的变化。
生态地质
贵州普定喀斯特受损生态系统石生藓类植物区系及物种多样性研究
从春蕾, 刘天雷, 孔祥远, 张显强
2017, 36(2): 179-186.
摘要:
以贵州普定县喀斯特受损生态系统石生藓类为研究对象,对其区系及多样性进行研究。结果显示,该区共有石生藓类植物8科24属54种,其中丛藓科和灰藓科为优势科,扭口藓属、真藓属、曲柄藓属、拟合睫藓属和细喙藓属为优势属;物种多样性丰富度指数在0.471~-0.297之间变化,均匀度指数在0.617~0.566之间不明显变化,受损区域藓类植物多度明显低于水土保持长期观测样方(E);有丛集型(53.8%)、交织型(26.9%)、平铺型(11.5%)和悬垂型(7.7%)4种生活型,主成分分析(PCA)显示不同样方中的苔藓植物生态分布存在差异性。
贵州普定6种喀斯特石生植物及其土壤的碳酸酐酶活性
刘天雷, 从春蕾, 胡 丹, 王世杰, 张显强
2017, 36(2): 187-192. doi: 10.11932/karst20170205
摘要:
以贵州普定喀斯特石漠化区域石生银叶真藓(Bryum argenteum Hedw.)、扭口藓(Barbula unguiculata Hedw.)、穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum(Schwaegr.)Par.)、美灰藓(Eurohypnum leptothollum(C. Muell. )Ando.)、东亚砂藓(Racomitrium japonicum Dozy et Molk.)和雪茶(地衣)(Thamnolia vermicularia(Ach.)Asa-hina)为对象,研究了这些石生植物和其基质土壤碳酸酐酶(CA)的活性,可为石生植物的生物岩溶作用机理和石漠化生态环境的治理提供一定的参考。结果表明,6种植物CA的活性存在一定的差异,以美灰藓的CA活性272.99 U·g-1(FW)最高,东亚砂藓的CA活性33.45 U·g-1(FW)最低;银叶真藓基部土壤CA活性最高,为101.81 U·g-1(干土),美灰藓CA活性15.95 U·g-1(干土)最低。CA活性与土壤全磷、全钾、石砾含量和土壤含水量之间呈极显著的相关性。
贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构及多样性研究——以南江大峡谷为例
唐 源, 连 宾, 程建中
2017, 36(2): 193-201. doi: 10.11932/karst20170206
摘要:
为了研究贵州喀斯特地区碳酸盐岩表生古菌群落结构的多样性,应用16S rDNA文库技术,对采集于贵州南江大峡谷的白云岩和石灰岩样品进行基因文库的构建和限制性片段长度多态性(RFLP)分析。用限制性核酸内切酶MspⅠ对两个文库中分别随机挑选的300个阳性克隆子进行酶切分型,白云岩和石灰岩16S rDNA基因文库各得到14和13个基因型,其覆盖率分别为95.4%和91.3%,香农指数分别为2.14和1.93。系统发育分析表明白云岩和石灰岩表生古菌克隆子全部归属于泉古菌门(Crenarchaeota),代表性克隆与GenBank数据库已有16S rRNA序列的相似性为96%~100%,且最高相似性序列均来源于土壤及岩石环境的未可培养古菌序列。
贵州喀斯特峰丛洼地石漠化区土壤物理特征时空分异
李安定, 郭春艳, 符裕红, 龙秀琴
2017, 36(2): 202-206,241. doi: 10.11932/karst20170207
摘要:
喀斯特峰丛洼地在全国8个石漠化治理区中面积(310万hm2)居第二位,贵州是全国石漠化最严重的地区。喀斯特生境的高度异质性、土被不连续性,导致土壤物理特性的差异,使持水保水能力有较大差异。为了弄清喀斯特峰丛地石漠化区土壤物理特征时空分异,利用环刀法对贵州喀斯特峰丛洼地石漠化实验区不同季节、不同地貌部位的土壤取样,用SPSS19.0数学统计方法对样品进行统计分析,结果表明:①土壤物理特征存在较大的时空分异,除了少部分为弱变异外,其它均表现为中等变异程度,这与生境类型复杂多样、生境高度异质性有关。②不同坡度土壤物理特征变化不显著,但土壤物理特征在不同地貌部位(上、中、下坡)随季节(春、夏、秋、冬)变化而变化。③不同植被类型下,除了非毛管孔隙度外,土壤自然含水量等物理特征变化极显著。以灌木林、人工林(经果林)分布区域土壤较为疏松、透气性好,而以针叶林或荒草地分布区,土壤粘重,透气性相对较差。
水文地质
桂江上游水化学特征变化及离子来源分析——以桂林断面为例
杜文越, 何若雪, 何师意, 孙平安, 莫建英, 覃新行, 于 奭
2017, 36(2): 207-214.
摘要:
本文根据2013年10月至2015年4月桂江桂林站的采样分析数据,讨论桂江上游的水化学组成及河水离子的主要来源。结果表明,研究区河水水化学类型为HCO3-Ca型,HCO3-和Ca2+是主要的阴阳离子,主要来源于流域内碳酸对碳酸盐岩的风化溶解,河水主要离子浓度受流量变化的影响,呈现出冬高夏低的趋势。同时,流域内硫酸也参与了碳酸盐岩的风化。此外,虽然流域内碳酸盐岩仅少量分布,但河水水化学特征仍受碳酸盐岩和硅酸盐岩的共同控制。主成分分析结果表明,第一因子贡献率为38.8%,与K+、Na+、Mg2+、Cl-、SO42-、NO3-相关性较大,在本研究中代表人类活动及大气沉降的影响,其中NO3-主要来源于流域内农业活动的面源污染;第二因子贡献率为28.2%,与HCO3-和Ca2+相关性大,代表碳酸盐岩的溶解;第三因子没有明显具有高载荷的指标。
基于主成分分析的岩溶水水化学组成及影响因素研究——以贵州水城盆地为例
叶慧君, 张瑞雪, 吴 攀, 李学先, 覃应机, 査学芳, 韩志伟
2017, 36(2): 215-225.
摘要:
2015年9月对贵州水城盆地进行采样,共采集地下水样品12个,地表水样品10个,综合运用相关性分析、主成分分析等方法,并结合PHREEQC软件对矿物饱和度指数的计算结果,探讨了地下水、地表水水化学特征现状及其影响因素。研究结果表明:水城盆地岩溶水的水化学类型主要为HCO3-Ca型,部分为SO4-Ca型,地下水和地表水水化学组成主要受Ca2+、K++Na+、HCO3-、SO42-和Cl-影响。研究区地下水和地表水中Ca2+和HCO3-主要来源于碳酸盐岩地区的水-岩反应,水体中Cl-、NO3-和Na+主要来源于城镇生活污水、屠宰废水排放。地下水水质受水-岩反应影响,部分区域受到人类活动干扰明显;地表水水质在钟山区方向主要受沿途生活污水和农业面源污水汇入影响显著,而在水城县方向受煤矿企业排放废水影响较大。
南洞地下河岩溶管道展布及结构特征的示踪试验解析
赵 一, 李衍青, 覃星铭, 洪 涛, 程瑞瑞, 蓝芙宁
2017, 36(2): 226-233.
摘要:
运用高精度的示踪试验研究了南洞地下河流域部分岩溶管道的展布状况,并对暗河管道的结构特征进行了分析。试验结果表明:一号暗河有一独立的含水系统,补给区为瓦白白一带,二号暗河主管道总体通往永宁和石洞方向,三号暗河通往城红寨方向,二号暗河和三号暗河在南洞口附近有连通,枯季时二号暗河补给三号暗河。此外,一号暗河和二号暗河分别呈老年期和壮年期地下河形态,较为畅通;三号暗河则发育较晚,出口处有较多的裂隙。最后,结合现有的资料及流域内的水文地质条件,对流域内岩溶管道的大体分布位置进行了推断,绘制了岩溶管道的展布图,以期为南洞地下河流域的岩溶水文地质调查、物探、钻探及地下水开发利用等提供理论依据。
龙子祠泉域不同下垫面陆面蒸散量的对比研究
申豪勇, 梁永平, 程 洋, 黄春玲
2017, 36(2): 234-241.
摘要:
龙子祠泉域是北方著名的岩溶大泉,目前泉流量衰减严重,评估泉域内涵养水源林工程对岩溶水增补效果成为一项重要研究课题。本文利用NOAA/AVHRR遥感数据,运用地表能量平衡系统(SEBS)模型并结合临汾气象站的实际观测数据(气温、气压、相对湿度和风速),反演了龙子祠泉域2014年4-10月的日均蒸散量和月均蒸散量,通过GIS的空间叠加对比分析了不同岩性和不同植被覆盖率条件下的陆面蒸散量特征。结果表明:碳酸盐岩地区陆面蒸散量与植被覆盖率之间呈正相关关系,而碎屑岩地区中等植被覆盖率的陆面蒸散量最低,在整体上碎屑岩地区的陆面蒸散量要高于碳酸盐岩地区。仅从陆面蒸散量的角度考虑,在碎屑岩地区保持中等的植被覆盖率将有利于增加岩溶水的入渗补给量,而在碳酸盐岩地区开展植树造林将提高陆面蒸散量,不利于降水入渗补给。
灾害地质
岩溶区尾矿库渗漏机理与综合防治技术——以环江北山铅锌矿尾矿库为例
程 峰, 苏夏征, 周洁军, 郭尚其
2017, 36(2): 242-247. doi: 10.11932/karst20170212
摘要:
岩溶区尾矿库渗漏是矿山引发环境污染的主要途径之一,其形成机理复杂、治理难度大,已成为矿业开发中的重大隐患。岩溶区尾矿库渗漏是复杂的、多因素共同作用的结果。渗漏虽然受多种因素的影响,但其发生主要是由上部附加应力作用、下部岩溶发育程度和地下水侵蚀(掏蚀)作用3个影响因素决定。文章在总结和分析前人研究的基础上,结合北山铅锌矿尾矿库最新调查成果,通过调查分析尾矿库的地质构造、岩溶发育特征、工程地质条件、水文地质条件等因素,对影响尾矿库渗漏的3个主要因素逐一分解,研究了深层与浅层渗漏的形成机理与破坏机制,结果表明尾砂堆积、高水头压力等产生的附加应力导致了库底岩土体支撑应力的破坏,频繁、大幅度的水位波动以及地下水侵蚀(掏蚀)作用产生的负压效应引发岩溶管道的连通,是导致尾矿库渗漏的主要原因。通过螺栓堵塞技术、配制有机充填材料封堵渗漏通道、地下水引流、坡面防护等措施对渗漏区进行了治理,取得了较好的防渗效果。
岩溶铅锌矿区土壤重金属污染特征
邓 琴, 吴 迪, 秦樊鑫, 杨 珍, 贾亚琪, 程志飞, 刘品祯
2017, 36(2): 248-254. doi: 10.11932/karst20170213
摘要:
以DX、DW铅锌矿区土壤为研究对象,利用原子吸收光谱法(AA800)、原子荧光光谱法(AF-640)测定土壤中铅、铬、镉、铜、锌、镍、汞和砷等重金属的含量,利用单因子污染指数法、N.L.Nemerow综合污染指数法对比分析土壤中重金属的污染特征,采用PCC统计学方法分析矿区土壤中重金属之间的相关性。结果表明:两矿区土壤中除Cu、Cr外,其余重金属均已对土壤造成单一或复合污染,其中Cd污染最为严重,对综合污染贡献最大。DX、DW矿区土壤重金属的Nemerow指数分别为27.61、63.54,均达到极强污染水平,且DW矿区污染较为严重。DX矿区,除Ni外,Pb、Cr等7种重金属元素之间存相关性;DW矿区,除Cr外,Pb、Ni等7种重金属元素之间存相关性,这可能与二矿区均属多金属伴生、共生矿床有关;土壤中各重金属总含量与pH值没有显著的相关性。研究结果将为合理制定矿区土壤污染的修复和治理措施提供依据。
洞穴旅游
兴文喀斯特与中国南方喀斯特旅游资源对比研究
王兴贵, 税 伟, 陈毅萍, 兰肖雄
2017, 36(2): 255-263. doi: 10.11932/karst20170214
摘要:
中国南方喀斯特集中了中国最具代表性的喀斯特地形地貌。位于中国南方喀斯特区域内的兴文县拥有国内罕见的完整喀斯特景观,丰富独特的喀斯特景观被朱学稳研究员誉为“兴文式喀斯特”。本文运用比较法、德尔菲法与层次分析法,对兴文喀斯特与中国南方喀斯特世界自然遗产项目以及天坑、溶洞、石林等典型喀斯特旅游资源进行比较分析,总结其资源优势。研究认为,兴文县完整的喀斯特流域上发育了类型丰富多样、品位高、组合好且分布集中的喀斯特自然资源,形成了独特的喀斯特生态僰苗文化资源,与“世界自然遗产”中国南方喀斯特一、二期7个代表地一样具有代表性,具有列入世界自然遗产名录,进一步补充、完善中国南方喀斯特自然遗产资源的条件。
中国旅游洞穴景区(点)的统计分析
曹 翔, 杨晓霞, 李 溪, 向 旭, 孙晓蓓
2017, 36(2): 264-274.
摘要:
通过中国洞穴数据库、中国各省市旅游景区名录、同程旗下网站(www.17u.net)和欣欣旅游网(www.cncn.com)下属的洞穴旅游专栏以及其他相关网站、报刊等途径获得中国大陆旅游洞穴的相关数据,对中国旅游洞穴的数量、质量、开放时间、空间分布、开发主题、门票价格等进行统计分析,结果发现:截止2016年7月,中国大陆地区拥有旅游洞穴景区(点)708个,其中,旅游洞穴景区364个,旅游洞穴景点344个,除宁夏和上海外,在其余29个省级行政区均有分布;现有A级旅游洞穴景区177家;以旅游洞穴景区作为重要组成部分的世界自然遗产有2处,世界地质公园有6处,国家地质公园有24处,国家级风景名胜区有26处;中国旅游洞穴景区(点)开放时间主要集中于20世纪70年代以来的40多年间,尤以1980—2008年间开放的最多,年际差异性较小;受岩溶地质背景的区域差异和社会经济发展水平的双重影响,中国旅游洞穴景区(点)较为集中地分布于西南、中南、华南、华东地区,在省际间空间上呈凝聚态势;中国旅游洞穴景区(点)的开发主题主要涉及地质观光、历史遗迹、宗教活动、科普教育、医疗保健、地下漂流等类型;中国5A、4A、3A、2A级旅游洞穴景区的平均门票价格分别为129元、86.16元、53.09元、37.19元,高于非洞穴类同类A级旅游景区。
旅游洞穴网络关注度的时空特征研究——以中国最美五大旅游洞穴为例
何小芊, 张艳蓉, 刘 宇
2017, 36(2): 275-282. doi: 10.11932/karst20170216
摘要:
旅游网络关注度是旅游者需求状况和行为习惯在网络上的直观表现。基于百度指数,运用变异系数、基尼系数等定量测算方法,以中国最美五大旅游洞穴为例,对中国旅游洞穴网络关注度的时空特征进行了研究。研究结果显示:旅游洞穴在网络上的关注度较高,并呈现上升的态势,月变化曲线呈双“M”形;网络关注度的省际差异明显,关注度较高的区域主要是洞穴所在的省(市)、邻近省(市)以及东部经济发达省份;旅游洞穴网络关注度的高峰、低谷与国内旅游活动的季节性差异具有耦合性,洞穴的吸引力和吸引范围具有明显的区域性。研究结论为洞穴旅游的发展提供了启示:应充分重视互联网在景区营销中的作用,将网络关注度作为景区经营管理的重要工具,加强与周边景区(点)的合作。