碳同位素(δ^(13)C)在重庆岩溶地区植被-土壤-基岩-洞穴系统运移特征研究

通过对重庆市武隆县芙蓉洞上覆山体植被和土壤中有机质13C的研究,结合洞穴滴水中DIC-δ13C、滴水形成的现代沉积物中δ13C,以及洞穴空气pCO2监测,初步探讨了碳同位素在典型亚热带湿润季风区岩溶洞穴系统的运移规律.本研究地区16个科的27件植物样品的13C平均值为32‰,而样方生物量调查表明地表植物的碳同位素加权平均值为33‰;采自5个土壤剖面的54个土壤样品的总有机碳δ13C平均值为22‰左右;显示在植物分解过程中,轻同位素(δ12C)倾向于进入CO2气体使得残留在土壤中的有机碳同位素变重.2009年7月~2010年6月期间对洞穴滴水中DIC-δ13C的监测中,发现洞穴滴水和池水的DIC-δ13C冬季较夏季偏重,可能反映夏季洞穴水中DIC有较多的有机碳分解来源.所有滴水的DIC-δ13C平均值为11‰,远比土壤有机质的δ13C平均值重,说明在洞穴滴水的DIC中有来自无机碳的影响.采自芙蓉洞内5个观测点的现代碳酸钙沉积物的δ13C相对变化比较均一,与滴水中DIC-δ13C接近于同位素平衡状态.研究结果进一步证实了洞穴沉积物的碳同位素在适当条件下是可以作为反映洞穴上覆植被变化的有效工具.