云南石林地质公园土岩、土根界面过程和土下溶蚀速率

综合考虑土下界面过程对溶蚀速率的影响,不仅有助于客观评价不同土地利用下土壤溶蚀速率的差异及其控制因素,也有助于判别特定气候条件下区域或流域尺度的现代岩溶作用与碳循环强度。在云南石林世界地质公园,选择近原生滇青冈林(密枝林地)、云南松林地(人工辅助恢复林)、荒草地、石漠地等4种土地利用类型及不同界面开展为期2年的标准溶蚀试片(试片为圆形,直径40 mm,厚约3 mm)试验研究,同步测定土壤理化性质、水分、土壤CO2。结果表明石林不同土地利用土下(土壤界面)平均溶蚀量为82.3 mg/a,最大年溶蚀量位于密枝林土下50 cm,达285.7 mg/a,最小年溶蚀量位于石漠地土下10 cm,为17.4 mg/a。总体上,土下年平均溶蚀量从大到小依次为密枝林地(182.6 mg),荒草地(76.4 mg),云南松林地(46.5 mg)与石漠地(23.8 mg)。土岩界面附近土下年溶蚀量为17.7~68.8 mg/a,均值为44.7 mg/a,从小到大依次为灌丛稀疏林(17.7 mg),石漠地(47.6 mg)与荒草地(68.8 mg)。土根界面附近土下溶蚀量为43 mg/a。土下溶蚀量要大于岩面溶蚀量,密枝林土下溶蚀量远远大于其它三种土地利用类型,荒草地和密枝林土下溶蚀量随土壤深度均呈现增加的趋势,尤其是后者的增幅相当显著,说明随着植被的正向演替可极大地促进岩溶作用的进行,提高碳酸盐岩溶蚀速率。石漠地岩土界面溶蚀速率约为岩面或正常土下溶蚀速率的2倍,为石柱水平土蚀凹槽的形成提供了岩溶作用动力学证据。利用密枝林地(原生性植被样本)土下溶蚀速率推断,石林形成鼎盛期的土下溶蚀速率为35.1~46.8 mm/ka。

泰国热带典型岩溶峰丛谷地区不同土地利用土下的溶蚀速率

岩溶作用对气候、水文与土地利用等环境因子变化十分敏感。对比不同气候区岩溶作用的空间（土地利用的影响）及季节变化，有助于进一步揭示岩溶作用的短时间尺度效应。本文以泰国北碧赛要县普特热带岩溶峰丛谷地小流域为背景，利用标准溶蚀试片法研究不同土地利用区土下溶蚀量，分析了溶蚀速率的差异程度与影响因素，并与中国西南亚热带典型峰丛洼地区进行了对比。结果表明，空中（离地面1.5m高）年平均溶蚀量为27.2~31.7mg，变化较小；土下不同深度年平均溶蚀量为29.2~266.6mg。旱季与雨季土下平均溶蚀量分别为12.1~37.4mg和71.6~173.0mg，雨季最大溶蚀量发生在竹林地土下20cm处（213.6mg），而旱季最大溶蚀量则发生在稀疏乔木林地土下50cm处（57.7mg）。不同土地利用区试片土下平均溶蚀量为83.8~210.4mg/a，雨季土下溶蚀量占全年溶蚀量的57.2%~87.9%，平均为76.5%。年平均溶蚀量从大到小依次发生在竹林地、稀疏乔木林地、荒草地、人工林地与灌木林地。土下溶蚀速率为29.0~72.8t/km2·a，远高于中国西南亚热带典型峰丛洼地岩溶区，与灌木和乔木林地对比，普特热带峰丛洼地区土下溶蚀速率是我国西南亚热带的1.5~2.5倍，说明热带高温与均一化降雨过程配置以土壤有机碳快速分解产生的高CO2浓度是导致强烈岩溶作用发生的重要控制因素。土壤的演化总体上可促进岩溶作用，但过高的土壤无机碳含量和异源母质混入可能对土下溶蚀产生不利影响。