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2019年  第38卷  第2期

岩溶碳汇
硫酸型酸雨参与碳酸盐岩溶蚀的研究进展
黄奇波, 覃小群, 程瑞瑞, 李腾芳, 刘朋雨
2019, 38(2): 149-156.
摘要:
碳酸盐岩的H2CO3溶蚀产生岩溶碳汇,占整个岩石风化碳汇的 94%。西南岩溶区硫酸型酸雨严重,硫酸型酸雨广泛参与碳酸盐岩的溶蚀。H2SO4参与的碳酸盐岩风化是一个大气CO2净释放过程,具有减汇作用巨大。另一方面,岩溶区石灰土壤和地下水具有较高的pH值及盐基饱和度,对H+有巨大的缓冲作用,大气酸沉降在碳酸盐岩地区可能并不会造成地下水的HCO3-和pH降低;相反,较高浓度的SO42-所产生的盐效应和SO2-4与各种阳离子形成的离子对会增大方解石、白云石溶解度,可增强H2CO3对碳酸盐的溶蚀,这可能会使岩溶作用产生更大的碳汇效应。因此,硫酸型酸雨参与碳酸盐岩风化的减汇效应不仅可能被高估,硫酸型酸雨还可能增强碳酸盐岩的H2CO3溶蚀,具有增加岩溶碳汇效应的作用。应结合石灰土壤对大气酸沉降的缓冲容量和阈值及大气酸沉降的H+与土壤中盐基离子的交换量,并综合考虑盐效应、离子对作用、同离子效应,客观评价硫酸型酸雨流经石灰土壤层后对碳酸盐岩溶蚀吸收大气/土壤CO2的影响
典型岩溶区土壤呼吸作用的昼夜变化特征及其影响因素
吴 夏, 潘谋成, 曹建华, 朱晓燕, 张美良, 杨 会, 唐 伟, 蓝高勇
2019, 38(2): 157-163.
摘要:
为揭示桂林毛村岩溶地区夏季表层土壤呼吸作用昼夜演变规律。本次研究选用静态暗箱/气相色谱法,监测了无降水影响下毛村岩溶区域的表层土壤呼吸通量的昼夜变化规律。同时野外监测表层土壤的温度、大气温度、大气压强等环境参数,以综合分析影响土壤呼吸作用昼夜变化的关键环境因子。结果表明:受到大气温度变化的影响,研究区域土壤表层温度呈现单峰型的昼夜变化规律,表层土壤呼吸作用也存在明显的昼夜变化特征。土壤呼吸最大值出现在12:40至14:40,最小值出现在4:40-6:40。土壤呼吸作用强度和变幅均是白天大于夜间。大气温度与土壤呼吸作用呈显著正相关关系(P<0.01),说明在土壤含水量未超过阀值时,大气温度是影响土壤呼吸作用昼夜变化的关键环境因子。本次研究明确了土壤呼吸作用在昼夜变化上的变异性,对精确估算整个生态系统的碳收支有重要意义。
岩溶区与非岩溶区3种土地利用方式下土壤细菌群落结构比较
张双双, 靳振江, 贾远航, 李 强
2019, 38(2): 164-172.
摘要:
为研究岩溶区土壤微生物的特性,揭示其在岩溶土壤碳循环的作用,选取桂林毛村岩溶试验场为研究点,采集岩溶区、混合区与非岩溶区中的稻田、玉米和柑橘园表层土壤,采用高通量测序方法,对比细菌群落丰度、组成及多样性特征的异同。结果显示,在得到的48 159条序列中,共有2 602个OTUs。土壤细菌优势门(相对丰度>10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria);优势纲(相对丰度>10%)为酸杆菌纲(Acidobacteria)和β-变形菌纲(β-proteobateria)。岩溶区土壤细菌门水平上的变形菌门和Latescibacteria的细菌和目水平上的酸杆菌亚群GP6的丰度均高于混合区和非岩溶区,而科水平上酸杆菌亚群GP1和目水平上的酸杆菌亚群GP2的相对丰度低于混合区和非岩溶区。冗余分析结果表明,土壤有机碳、pH和总氮等是引起细菌群落结构变化的关键因子。
水文地质
云南南洞地下河系统边界及性质研究
莫美仙, 王 宇, 李 峰, 虞 慧
2019, 38(2): 173-185.
摘要:
地下河系统具有固定补给范围和资源要素,是岩溶地下水进行独立循环的基本单元,控制了岩溶水的运移富集、水化学演化特征、资源构成以及环境地质问题。开展地下河系统研究首要任务是确定系统边界位置及其水文地质性质。以南洞地下河系统为研究对象,据野外调查、勘探、试验资料,以地球系统科学理论为指导,运用现代岩溶学、地质学及水文地质学的分析方法,确定南洞地下河系统是由1号暗河和2号暗河系统组成的,其中2号暗河还有叠置于其上的平石板和黑龙潭两个全排型暗河子系统;其含水岩层主要为三叠系个旧组(T2g)灰岩、灰质白云岩、白云质灰岩;根据边界的水文地质性质可以划分为地表分水岭边界、地下分水岭边界、隔水边界、岩溶含水层深埋滞留型边界。
7.0级地震对九寨沟核心景观和水化学影响
党 政, 任锦海, 安 超, 代群威, 董发勤, 邓远明, 杨青霞, 卓曼他
2019, 38(2): 186-192.
摘要:
2017年发生里氏7.0级地震,九寨沟景区位于此次地震的核心区域,受损严重。对景区现场踏勘和珍珠滩、镜海、诺日朗和火花海4处地表水主要离子的取样分析,初步得出景观受损情况及水化学变化:地震对部分景观造成破坏,钙华坝体开裂及崩塌,火花海最为严重;震后地表水水化学主要受Ca2+和HCO3-的影响,地震和降雨加速了矿物溶解,导致Ca2+和HCO3-浓度高于往年;受钙华沉积的影响,Ca2+和HCO3-浓度随海拔降低而降低,受降水量减少的影响,Ca2+和HCO3-浓度随时间下降,2018年3月份HCO3-浓度上升,与光合作用、CO2溶解量及水温等因素相关;震后4处景观地表水SIC值>0,利于钙华沉积。水化学结果说明此次地震增加了水体Ca2+和HCO3-浓度,如及时实施人工干预,受损景观可以实现恢复。
华蓥山中段某岩溶水系统循环演化条件变化分析
苏贵芬, 许 模
2019, 38(2): 193-201.
摘要:
针对华蓥山岩溶山区岩溶泉水枯竭,水质污染等问题,为查明其原因并做好防范措施。本文根据已有资料和实际调查研究,对比分析华蓥山中段某岩溶水系统天然条件和人工活动下循环演化条件的变化,主要表现在含水介质特征、岩溶水补给径流排泄特征、水化学特征和水资源量等方面的变化。分析引起岩溶水系统循环条件变化的影响因素并提出合理建议,研究结果对区域岩溶水资源的合理利用和水环境良性循环有较好指导作用。
典型铬渣污染场地铬污染特征研究
谢 浩, 邹胜章, 周长松, 朱丹尼, 曹建文, 卢海平
2019, 38(2): 202-207.
摘要:
选取西南岩溶区某傍河铬渣堆场为研究对象,对场地不同位置与深度的土壤及地下水样品进行采集,通过数理统计对Cr在场地中的空间分布特征以及场地对地下水的影响进行了分析。结果表明:土壤中总Cr浓度的水平分布具有差异性,表层土壤Cr浓度由上游到下游呈明显降低趋势,变化率为3.59;深层饱水带土壤中总Cr浓度分布受到地下水流场的影响,场地下游土壤铬浓度明显高于上游;杂填土垂向剖面的铬浓度分布不同于坡残积红黏土,杂填土中铬浓度随着深度的增加而增加,浓度与土壤深度的关系可用y=63.88ln(x)-75.221来表示;而在红黏土中剖面中,铬大量聚集在土壤表层,后随着深度的增加铬浓度逐渐降低,接近基岩面有升高趋势;场地地下水中Cr(Ⅵ)的浓度受深层土壤中总Cr浓度的影响,两者呈正相关。
生态地质
茂兰喀斯特自然保护区聚落空间分布与演变特点
李阳兵, 罗光杰, 徐 倩, 谢 静
2019, 38(2): 208-216.
摘要:
探讨自然保护区聚落空间分布与演变特点,对认识自然保护地区人地关系动态变化具有重要意义。本文采用1963年到2015年的高分辨率影像和地形图数据,研究了茂兰保护区聚落空间分布与动态演变。结果表明:(1)茂兰自然保护区的聚落集中分布在4个实验区,从1963年到2015年,实验区聚落一直呈增加趋势,2005年是聚落集聚程度经历了减弱再到增加过程的拐点;(2)在聚落规模增加的同时,聚落的功能也在发生着变化,形成了以旅游业为主的新型生态旅游型聚落;(3)保护区峰丛洼地中聚落面积与耕地面积二者呈显著的正相关,保护区聚落密度低、聚耕比小是保护区植被得以较完整保存的根本原因。研究结果有助于为查清茂兰自然保护地区人-地关系动态状况、为连片峰丛洼地区的人-地关系优化调控提供参考。
岩溶山区县级成熟型资源城市经济发展空间差异及演化—以四川省兴文县为例
罗怀良
2019, 38(2): 217-226.
摘要:
以乡镇为基本单元,通过乡镇组别人均GDP差异、泰尔指数和分离系数探讨近10年来(2006-2015年)岩溶山区县级成熟型资源城市四川省兴文县经济发展空间差异及演化。结果表明:近10年来该县乡镇间人均GDP的绝对与相对差异、泰尔指数(由0.108 8上升到0.169 7,上升了55.97%)和乡镇组别间分离系数(由2.404 1上升到2.841 4)均持续上升,经济发展差异呈增大趋势。乡镇组别内经济差异比乡镇组别间差异大(对总体差异的平均贡献率分别为70.43%和29.51%),而乡镇组别间经济差异的上升幅度(76.21%)高于乡镇组别内的上升幅度(47.94%)。乡镇组别泰尔指数均值排序为:矿业组(0.237 0)>工业组(0.062 4)>旅游与矿业组(0.058 1)>农业组(0.010 8),工业、矿业和农业等乡镇组别的泰尔指数分别上升了193.13%、27.69%和20.18%,而旅游与矿业组则下降了30.95%。经济发展过度依赖资源、工业园区建设、宏观经济影响、旅游开发单一、农业整体滞后且不均衡等是该县经济发展空间差异及演化的主要原因。今后应实施多元产业综合发展、各类乡镇因地制宜实施差异化发展、注重经济发展与环境保护的协调统一等策略。
基于MODIS NDVI的贵州省植被退化及归因
马士彬, 杨广斌, 安裕伦, 张勇荣
2019, 38(2): 227-232.
摘要:
为了解森林退化的原因,利用2000-2015年的MODIS NDVI数据,在分析贵州省植被变化趋势的基础上识别了归一化植被指数(NDVI)显著下降的区域,并在NDVI显著下降区选取面积大于10 km2的森林图斑为兴趣区,分析其内气候变化趋势及对森林NDVI值的影响。研究表明:197个兴趣区主要分布在贵州省西北部的赤水—习水、东北部的梵净山和东南部的非喀斯特区域;区内春、夏季NDVI变化趋势与年NDVI值变化趋势一致,下降速率达到-0.01·yr-1,冬季与其他季节变化趋势相反,呈不显著升高趋势;区内春季和夏季气温升高显著,降水和日照时间无明显变化,整体气候变化呈暖干趋势;夏季温度升高是NDVI降低的主要驱动因素。
小降雨事件对土壤水分及植物水势空间差异性的影响
李建鸿, 蒲俊兵, 张 陶, 王赛男, 熊小锋, 霍伟杰
2019, 38(2): 233-242.
摘要:
本文以云南省蒙自市断陷盆地高原面上典型封闭式岩溶洼地小流域为研究对象,研究小降雨事件对土壤水分及植物水势的影响。结果表明:(1)在研究区内小降雨事件一般只能补给10 cm以上的土壤,因此在旱季(强降雨事件发生前),土壤水分随着深度的增加整体呈变小的趋势;受洼地地形影响,整个土壤剖面(0 ~ 80 cm)的土壤水分存在从坡顶到洼地底部逐渐增加,苹果树叶水势逐渐升高的现象;受地质背景的影响,土石质坡地平均土壤水分比石质坡地土壤水分高2.67%,相对应的土石质坡地苹果树受干旱胁迫的程度要低于石质坡地。(2)通过观测对比发现,8天内12次的小降雨事件可以使0~10 cm土壤水分整体上略有升高,但并未能完全改变0~10 cm土壤水分洼地底部大于两侧坡地,而土石质坡地高于石质坡地的特征。(3)小降雨事件虽然只能补给0~10 cm的土壤水分,但由于坡地地区苹果树根系分布较浅(5~30 cm),部分浅层分布的苹果树根系已能吸收到水分,另一方面小降雨事件具有降温、增湿,减少太阳辐射的作用,可以减小苹果树蒸腾作用,从而降低苹果树叶水势,因此推测小雨事件可以明显减轻苹果树受干旱胁迫的程度
喀斯特峰丛节齿藓类生态分布及其环境因子影响研究
李 芳, 王智慧
2019, 38(2): 243-251.
摘要:
为探寻喀斯特峰丛节齿藓类(Arthrodontae mosses)的生态分布规律及环境因子的影响,选择贵阳市思雅河3座典型喀斯特峰丛为研究对象,利用藓类综合优势比、Sorenson相似性指数及RDA对节齿藓类的生态分布及环境因子影响进行分析。结果表明:3座喀斯特峰丛上共发现节齿藓类植物11科、26属、74种,其中顶蒴单齿藓26种,顶蒴双齿藓21种,侧蒴双齿藓27种。Ⅰ号峰丛以侧蒴双齿藓为主,综合优势比为100%,Ⅱ号、Ⅲ号峰丛则以顶蒴单齿藓为主,综合优势比分别为81.80%、69.75%。节齿藓类在喀斯特峰丛上的分布在坡底以侧蒴双齿藓为主,其综合优势比为97.06%,坡中、坡顶以顶蒴单齿藓为主,其综合优势比分别为86.23%、90.76%。坡中和坡顶的顶蒴单齿藓物种相似性指数最高,为27.91%;坡中和坡顶的侧蒴双齿藓物种相似性指数最低,为11.63%。光照强度和环境温度是影响顶蒴单齿藓类分布的主要因子,侧蒴双齿藓类的分布则主要受到相对湿度的强烈影响;而顶蒴双齿藓类的分布主要受海拔影响。
基础地质
对碳酸盐矿物合成实验方法的改进研究—以气体扩散法为例
孙雨婷, 秦 文, 李福春, 张宠宏, 吕杰杰, 李学林
2019, 38(2): 252-257.
摘要:
在利用气体扩散法制取碳酸钙的过程中,样品的叠加摆放会导致不同层位的沉淀过程不同步进而增大实验误差。文章研究了样品在干燥器中摆放高度对实验结果的影响,并改进了收集沉淀物的方法。结果显示,随着摆放高度的增加,溶液pH值、电导率和沉淀物重量均呈规律性下降。培养皿之间的相互遮挡也会在一定程度上影响碳酸钙的矿化进程。少量沉淀物残留于培养皿上和/或溶液中是造成沉淀物收集不完全(或重量数据不准确)的主要原因。文章的实验结果对于利用气体扩散法研究碳酸钙仿生合成具有一定的借鉴意义。
三峡地区碳酸盐岩化学组分与溶蚀速率的响应关系
陈如冰, 罗明明, 罗朝晖, 陈植华, 周 宏
2019, 38(2): 258-264.
摘要:
文章通过室内静水溶蚀实验测定了三峡地区香溪河流域震旦-三叠系碳酸盐岩的化学溶蚀速率,探讨了碳酸盐岩的化学溶蚀速率对岩石化学组分的响应关系,为区域岩溶量化研究与地层含水性评价等提供了科学依据。研究结果表明:较纯碳酸盐岩的溶蚀速率受到CaO、SrO的促进作用和MgO的抑制作用共同控制,而这三者对纯灰岩的溶蚀速率影响较小;碳酸盐岩中的酸不溶物对化学溶蚀过程呈现出抑制的趋势。碳酸盐岩的化学溶蚀速率受到多化学组分的共同影响,综合决定了碳酸盐岩的可溶性。
石膏原岩静水溶蚀时间-温度效应试验初步研究
张玲玲
2019, 38(2): 265-268.
摘要:
文章对石膏原岩在静水溶蚀条件下的时间-温度效应进行了初步研究,并从微观角度对石膏岩溶蚀破坏机理进行分析。试验发现随着溶液温度的升高、溶蚀时间的延长,石膏岩溶蚀破坏加剧。具体表现为:石膏岩失重率随温度升高、时间延长而增大,溶蚀速率均值随温度升高而增大;溶液中Ca2+浓度随温度升高、时间延长而增大,Ca2+浓度增长速率均值随温度升高而增大。Fick扩散及溶胀应力是石膏岩溶蚀破坏的主要原因。静水溶蚀条件下,石膏原岩主要溶蚀破坏形式为:溶胀裂缝、柱状劈裂及片状剥离。
地质遗迹
湘西地质公园岩溶峡谷群成因及其地学意义
蒋忠诚, 张 晶, 黄 超, 容悦冰, 吴亮君
2019, 38(2): 268-275.
摘要:
湘西地质公园岩溶峡谷分布面积约1 162 km2,岩溶峡谷200多条,密如蜘网分布,是世界上最密集的岩溶峡谷群分布区。湘西岩溶峡谷形态上分为线型峡谷、“V”字型峡谷和箱型峡谷,其间分布岩溶台地和峰丛山地,岩溶峡谷两侧岩溶洞穴、瀑布和石柱发育,景观奇特壮观。相间分布的硅质碳酸盐岩和泥质碳酸盐岩、密集分布的地质构造及高角度节理裂隙、地块掀斜式抬升和强的岩溶水动力为岩溶峡谷群的发育提供了有利条件。岩溶峡谷群的形成经历了地质构造抬升、河流峡谷形成、岩溶峡谷发育三个阶段。与世界其他岩溶区峡谷对比,湘西岩溶峡谷群是世界地质公园中分布规模最大、峡谷最密集、岩溶发育最典型的岩溶峡谷区。湘西岩溶峡谷群不但具有重要的岩溶学研究和地质历史价值,而且具有重要的地质景观和地质文化意义。
基于AHP的地质遗迹旅游资源评价:以汉中天坑群为例
洪增林, 徐 通, 薛旭平
2019, 38(2): 276-280.
摘要:
汉中天坑群是在中国32°~33°N湿润热带—亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质遗迹。为了科学地评价汉中天坑群地质遗迹旅游资源,为下一步旅游规划与开发提供科学依据,本文从生态旅游资源条件、生态环境条件、生态旅游开发条件等3个方面选取资源景观价值、资源科学与文化价值、生态环境质量、环境安全条件、区位与交通条件和社会经济条件等作为主要评价指标,建立多层层次结构模型,运用层次分析法对其进行地质遗迹旅游资源综合评价,得出汉中天坑群地质遗迹旅游资源综合评价得分为90.67分。本文研究表明,汉中天坑群具有五级生态旅游资源的禀赋,具有较高的开发利用价值。
陕西汉中天坑群形成条件与分布规律
罗乾周, 张俊良, 李益朝, 尹宗义, 唐 力, 王 鹏, 王 研, 张拴厚
2019, 38(2): 281-291.
摘要:
通过对陕西汉中天坑群岩溶地质遗迹的广泛调查和分析,确定了宁强禅家岩、南郑小南海、西乡骆家坝和镇巴三元四个天坑群集中分布区,从地层岩性、地貌、构造等方面总结了汉中天坑群形成地质条件和分布规律,研究认为二叠纪-三叠纪巨厚的碳酸盐岩地层为天坑(群)发育的物质基础,断裂、褶皱构造是天坑(群)形成的控制条件,特别是次级构造决定了天坑发育的具体位置,新构造抬升及湿热的气候为天坑的形成提供了岩溶动力。汉中天坑群水平上呈带状成群分布,垂向上差异较大,1 000~2 000 m居多的空间分布特征。岩溶天坑的形成经历了四个阶段的演化过程。
汉中天坑群两种植物分布新记录
刘培亮, 郭垚鑫, 李忠虎, 王玛丽, 岳 明, 洪增林
2019, 38(2): 292-294.
摘要:
天坑独特的地质地貌孕育了独特的生物类群,认识这些生物类群对于探究物种进化和天坑地质地貌的形成过程尤为重要。 本文基于陕西汉中天坑群生物多样性的调查数据,报道了天坑内新发2种陕西省植物分布记录,即爵床科(Acanthaceae)马蓝属(Strobilanthes Blume)的城口马蓝(S. flexa Benoist)和小檗科(Berberidaceae)十大功劳属(Mahonia Nutt.)的小果十大功劳(M. bodinieri Gagnep.)。
其它
铜仁石花洞考察简报
张远海
2019, 38(2): 295-299.
摘要: