岩溶区不同植被下土壤水溶解无机碳含量及其稳定碳同位素组成特征

自2010年7月至2011年7月对重庆青木关岩溶区典型植被下的土壤水进行了月动态取样,分析了土壤水溶解无机碳含量(DIC浓度)及其稳定碳同位素组成(δ13CDIC值)的时空变化特征,以揭示岩溶土壤系统碳酸盐岩溶蚀作用及其碳汇效应。研究结果表明:草地和针叶林地土壤水的DIC浓度和δ13CDIC值相对较低,分别为59.12 mg/L和-17.22‰,31.47 mg/L和-16.37‰;而旱地、灌丛地、退耕还林地土壤水具有较高的DIC浓度和δ13CDIC值,分别达153.88 mg/L和-12.2‰,221.82 mg/L和-11.9‰,97.30 mg/L和-11.23‰,其中灌丛和退耕还林地的δ13CDIC值与DIC浓度呈正比,且雨季较旱季偏高约4‰—5‰。根据δ13CDIC值,结合各植被类型下土壤水DIC浓度与其相应的土壤碳酸盐含量呈正相关,判断旱地、灌丛地、退耕还林地等岩溶土壤水中的DIC主要来自土壤中碳酸盐岩矿物的碳酸溶蚀,即岩溶土壤中存在着碳酸盐岩碳酸溶蚀作用,从而在一定程度上减少了土壤系统向大气排放的CO2量。

岩溶区不同植被类型下的土壤氮同位素分异特征

利用氮同位素自然丰度(δ15N)法研究了重庆青木关岩溶区不同植被类型下的土壤氮同位素分异特征及其影响因素。研究结果表明区内土壤1δ5N受不同的植被、地质和土地利用等影响而具有明显的横向和垂向分异特征,具体表现为:0—20 cm层土壤1δ5N与植物体1δ5N具有显著相关性,该层土壤1δ5N大小为草地土(4.79‰)>退耕还林土(4.77‰)>稻田土(4.28‰)>旱地土(4.25‰)>灌丛土(3.82‰)>针叶林土(3.81‰)>砂岩区针叶林土(3.40‰);20—40 cm层土壤δ15N大小为砂岩区针叶林土(5.21‰)>退耕还林土(5.10‰)>草地土(5.01‰)>稻田土(4.88‰)>灌丛土(4.70‰)>旱地土(4.55‰)>针叶林土(4.26‰);40 cm以下土壤1δ5N差异较小,灌丛最高,旱地最低。总体上,砂岩区林地土壤除表层贫化15N外,其余各层均富集15N,且分异较小。而岩溶区土壤δ15N具有明显的垂直变异特征,特别是灌丛林,表现为40 cm以上的土壤贫化15N,且变化较大,其中0—10 cm土壤δ15N受植物凋落物影响而较低,10—20 cm土壤δ15N受微生物作用影响稍显偏高,20—30 cm土壤δ15N随微生物活动减弱而有所降低;40 cm以下土壤矿化程度较大而富集15N,且变化较小。除受植被类型影响外,岩溶区土壤1δ5N还受其偏碱、富钙、高粘粒含量的物理化学特性以及农业施肥活动等因素共同影响。

典型岩溶槽谷区地下河水质变化对农业活动的响应——以重庆市青木关地下河为例

为探明人类农业生产活动对岩溶区地下河水质的影响,于2008年5月期间在重庆市青木关地下河上游入口、下游出口以及地下河上游入口附近水田共采集102个水样进行分析。根据监测期间上、下游岩溶地下河与监测水田的阴阳离子变化以及地下河中钠离子、硫酸根离子和硝酸根离子对氯离子的离子摩尔比率关系研究结果,监测期间青木关地下河水质变化与地下河上游的人类农业生产活动密切相关,地下河水中的硫酸根、硝酸根和氯离子对地下河上游的农业施肥活动表现出良好的响应关系。该时期的水质变化研究对以青木关地下河下游泉水为主要生活、生产用水来源的居民用水安全有一定的指导作用。