不同土地覆被下岩溶表层系统co2 体积分数研究

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1、李林立等：不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究341不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究李林立1，高波2，蒋勇军1，况明生1，刘玉1，李华11.西南师范大学资源环境科学学院，重庆北碚400715；2.涪陵师范学院，重庆涪陵408000摘要：对重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统CO2体积分数进行了野外监测，揭示了CO2体积分数变化规律，这种变化与土壤温度有密切的关系。林地与裸地各个层次土壤的CO2体积分数与土温呈一致性变化，随着土温的升高或降低而相应的增加或减少。文章进一步揭示了林地植被平抑这种动态效应，而裸地则响应于温度变化；这

2、种不同植被系统下的动态差异在解释岩溶沉积记录和讨论岩溶作用与碳循环的关系时值得充分注意。关键词：表层岩溶生态系统；土壤；二氧化碳体积分数；温度；变化幅度中图分类号：X14文献标识码：A文章编号：1672-2175（2004）03-0338-04李林立等：不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究341近年来关于全球碳循环和大气CO2动态的研究表明大气CO2遗漏汇达(1.8±1.4)×109t/a[1]，而这个汇至今尚未得到证明。袁道先院士[1,2]对表层岩溶作用回收大气CO2量进行了估算，认为表层岩溶系统是“失踪的碳”的一个重要部分；已有的研究

3、表明全球岩溶作用所形成的大气CO2的汇达6.08×108t/a[2~5]。因此，揭示地球表层系统过程中CO2体积分数分布与动态，CO2的吸收及其对大气CO2的汇效应，对于阐明陆地系统碳汇的规模和变化具有十分重要的意义。现代岩溶学研究认为由碳酸盐岩-水-CO2三相构成的岩溶动力学系统敏感地响应和反馈于大气CO2动态。其中CO2是个非常关键的因子，是岩溶作用的重要物质来源，在岩溶动力系统中起着驱动力作用，对全球第四纪尤其是全新世晚期碳循环表现出灵敏的响应。本文以金佛山西坡碧潭幽谷为观测点，进行CO2体积分数及其相关因素的观测，探讨表层岩溶生态系统CO

4、2体积分数变化规律，这对研究表层岩溶生态系统运行机制和全球碳循环有着重要的意义。1研究区概况通气孔BAA：水平插入土层部分；B：引至地面部分图1CO2收集装置示意[7]金佛山位于重庆市南部，地理坐标为北纬28°50¢~29°20¢，东经107°~107°20¢，整座金佛山由金佛、箐坝、柏枝三山108峰组成，总面积1300km2。它位于我国四川盆地东南缘，是大娄山东段支脉的突异山峰，海拔1400~2251m，属典型的喀斯特地质地貌；其最高峰——风吹岭的海拔为2251.1m。金佛山位于亚热带湿润季风气候区，云雾多，日照少，雨量充沛，湿度大。山体上部多

5、年平均气温为8.2℃，年均降雨量约1434.5mm；山体下部平均气温为16.6℃，年均降雨量约1286.5mm；大气降水为地下水唯一补给来源[6]。区内整个山体的上部是由二叠纪栖霞组灰岩构成，形成了海拔2000m左右的较大面积的缓坡和平台，发育着大型的地表、地下岩溶形态；山体中部由志留纪的页岩、粉砂岩组成，出露标高为1500~1000m；山体下部由寒武纪、奥陶纪的石灰岩、白云岩构成，其小型、微型岩溶形态发育。受垂直气候带的影响，土壤分布具有明显的垂直分带性，从山底向山顶依次为黄壤、暗黄壤、黄棕壤、棕壤。此次观测在金佛山西坡碧潭幽谷林地和裸地两种生

6、态系统条件下进行，该地受大气降水的影响，水量动态变化较大。同时受寒武系地层作用，其地下水丰富，为碳酸岩裂隙溶洞水，地表水与地下水交替频繁，但分布不均。该地土壤为地带性黄壤，林地土层厚度50~100cm之间，各层pH值在5.9~6.9之间。裸地紧挨着林地，这片裸地可能是森林砍伐后的迹地，此处土层较为深厚，土体厚度40~60cm之间，各层pH值在6.3~6.7之间[6]。2材料与方法在岩溶作用活跃的夏季（7~8月份）连续每天1次观测。2.1土壤不同层位CO2体积分数的测定准确测定和采集植被和土壤气体是研究岩溶生态系统CO2的前提，对土壤CO2体积分数

7、的测定，前人多采用定位埋植采样瓶的方法收集土壤气体，但该方法存在既破坏土壤原始结构，又不能随时随地测定和采集土壤气体的缺陷。为了真实、准确地测定土壤CO2体积分数，在本次工作中，将本测定装置设计为通气孔、防堵网、硬护管，橡胶塞，如图1[7]。选择林地和裸地，开挖土壤剖面，设立两个土壤剖面，在不同深度（-10cm、-20cm、-30cm、-50cm）安装水银温度计（精度1℃，范围0~50℃）和CO2气体收集装置，每天读取土壤温度和用HWF-1ACO2红外线分析器（江苏金坛）测量土壤各层的CO2体积分数，次数1次，时间为上午10:00。2.2植被系统

8、空气CO2体积分数李林立等：不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究341按不同离地距离用HWF-1ACO2红外线分析器（江苏金坛）