不同土地利用土下溶蚀速率季节差异及其影响因素

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1、第５６卷第１期Ｖｏｌ．５６Ｎｏ．１地质论评ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷ２０１０年１月Ｊａｎ．２０１０不同土地利用土下溶蚀速率季节差异及其影响因素———以重庆金佛山为例章程中国地质科学院岩溶地质研究所，国土资源部岩溶动力学重点实验室，广西桂林，５４１００４内容提要：不同土地利用土壤往往具有不同的水分和ＣＯ２特征，进而影响到土下岩溶作用的强度和方向。以重庆金佛山为例，选择两个不同高程的岩溶泉流域，研究了流域内典型土地利用土壤水和土壤ＣＯ２的变化，土壤水分特征及土下溶蚀速率，并分析了土下岩溶作用的主要驱动因子。结果表明土下溶蚀作用主要发生在夏季：碧潭泉和水房泉

2、流域不同土地利用土下雨季平均溶蚀量分别占年溶蚀量的６５．５％和７１．９％。进一步证实土壤ＣＯ２和土壤水的滞留时间是驱动岩溶作用的两个关键因子，土壤水传导能力可能是控制旱季土下溶蚀速率的决定性因素。关键词：土地利用；土壤ＣＯ２；土壤水分特征；土下溶蚀作用；重庆金佛山已有文献研究表明，土壤在岩溶作用与岩溶生１研究区概况态系统中扮演着极其重要的角色（ＷａｎｇＳｈｉｊｉｅｅｔａｌ．，１９９９；曹建华等，２００３；李恩香等，２００４），土壤金佛山自然保护区位于四川盆地南缘川黔交接有机质和土壤微生物对石灰岩溶蚀具明显的促进作地带，重庆市东南边缘的南川县境南部，属于大娄山

3、用（陶于祥等，１９９８；ＬｉＷｅｉｅｔａｌ．，２００４）。前人研究东段的一部分（钟章成，１９９７）。金佛山为国家级自然保护区。保护区面积４４１ｋｍ２。山体上部由二叠岩溶作用主要从宏观对比角度，如不同地质背景、气候与水文条件下岩溶作用强度及其差异（Ｐｕｌｉｎａ，纪栖霞组灰岩构成，形成了海拔２０００ｍ左右的较大面积的缓坡与平台，溶蚀洼地、大型溶洞发育；山体１９７４；Ｇａｍｓ，１９８１）；或从碳循环角度研究岩溶作用对大气ＣＯ汇的贡献（Ｓｕｃｈｅｔｅｔａｌ．，１９９３；Ｓｔｒｉｅｇｌ，中部由志留纪的页岩、粉砂岩构成，出露标高为２１０００～１５００ｍ；山体下部由寒武纪

4、、奥陶纪的石灰１９９０；ＹｕａｎＤａｏｘｉａｎ，１９９７；Ｙｏｓｈｉｍｕｒｉ，１９９７）。考岩、白云岩构成，小型、微型岩溶形态发育。虑到岩溶动力系统的不均一性及其对环境变化的敏金佛山属亚热带湿润季风性气候区。全年雨量感性（袁道先，１９９３；ＺｈａｎｇＣｈｅｎｇｅｔａｌ．，２００５），有季节分配不均，集中分布在４－１０月，占全年降雨量必要在流域和短时间尺度上研究岩溶作用的空间的８３．４２％。由于垂直高度的变化，金佛山气候带（土地利用的影响）及季节变化。的垂直分异明显，从山脚到山顶温度差可达８～岩溶区土壤水分亏缺往往具有明显的时空异质９℃。山体上部多年平均气温为

5、８．２℃，降雨量性。同时，岩溶作用与碳循环作为全球变化研究的１４３４．５ｍｍ，山体下部平均气温为１６．６℃，降雨量重要组成部分，为了进一步提高其碳汇的估算精度，１２８６．５ｍｍ。也越来越多地关注土地利用方式和外源水的作用。本文以垂直气候带与不同地质环境为背景，以土地２研究内容与研究方法利用为切入点，研究土壤ＣＯ、土壤水分的时空动态２选择两个不同高度的岩溶泉域：碧潭泉，海拔及其对土下溶蚀作用的影响，有助于把握土地利用７００ｍ和黄草坪水房泉，海拔２０００ｍ。前者代表山方式对岩溶作用的影响程度，为提高岩溶作用碳汇体下部亚热带岩溶生态环境（袁道先等，１９８８），岩的

6、估算精度奠定良好基础。注：本文为中国博士后科学基金（编号２００５０３８４７３）、中国地质科学院岩溶地质研究所所控项目（编号２００７０３），国家自然科学基金资助项目（编号４０７７２１６４）和中国地质调查局地质调查项目（编号１２１２０１０８１３１１１）的成果。收稿日期：２００８０１１１；改回日期：２００８０３２０；责任编辑：章雨旭。作者简介：章程，男，１９６５年生。博士，研究员。主要从事岩溶环境、水文地质与土地利用研究。通讯地址：５４１００４，广西桂林市，岩溶地质研究所；电话：０７７３－５８３７３４３；Ｅｍａｉｌ：ｃｈｚｈａｎｇ＠ｋａｒｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ

7、；ｚｗｚｙ１９＠１６３．ｃｏｍ。２地质论评２０１０年冬季土壤ＣＯ见表２。从表可以看出，土２表１重庆金佛山不同土地利用土壤水分壤ＣＯ存在较大的时空变化，总体上，雨季２犜犪犫犾犲１犛狅犻犾犿狅犻狊狋狌狉犲犪狋犱犻犳犳犲狉犲狀狋犱犲狆狋犺犪狀犱犾犪狀犱狌狊犲狊犻狀犑犻狀犳狅大于旱季，山上大于山下。以２００６年７月犕狅狌狀狋犪犻狀，犆犺狅狀犵狇犻狀犵数据为例，山上水房泉土壤ＣＯ浓度平均泉域与不同深度土壤水分（％）２土地利用－５ｃｍ－１０ｃｍ－２０ｃｍ－４０ｃｍ－５ｃｍ－２０ｃｍ－４０ｃｍ达７０００×１０－６，而山下碧潭泉土壤ＣＯ浓２测定时间２００６年７～９月（两次）

8、２００７年１月度平均为４７００×１０－６，耕地只有３