西南典型巖溶泉域巖溶地質(zhì)作用的碳匯效應(yīng)研究——以重慶金佛山水房泉流域?yàn)槔?pdf

1、巖溶地質(zhì)作用進(jìn)行過程中依靠巖溶地下水中溶解無機(jī)碳(DIC)的形式消耗大氣當(dāng)中的CO2,并通過水生植物光合作用的形式轉(zhuǎn)化為有機(jī)體,這一過程是比較迅速的,是伴隨著巖溶地下水在表層帶的運(yùn)移和水化學(xué)的變化而進(jìn)行的;地下水流域的巖溶作用要受到表層巖溶帶水文地質(zhì)地質(zhì)背景、氣象氣候和人類活的的影響,具體表現(xiàn)為巖溶地下水水化學(xué)及其碳匯效應(yīng)對表層巖溶帶環(huán)境變化響應(yīng)的敏感性。而流域巖溶作用進(jìn)行的快慢,可以用流域CO2通量的形式進(jìn)行表示。
　　 水房

2、泉是典型的亞高山表層巖溶泉流域類型,所處的地理環(huán)境較為原始。人類活動(dòng)以旅游活動(dòng)為主,泉水水化學(xué)變化在年尺度、季節(jié)尺度和降雨條件下的變化和對環(huán)境的響應(yīng)較為明顯,并受到人類旅游活動(dòng)和水生藻類的影響。這一特定的研究區(qū)域?qū)τ谘芯繋r溶地質(zhì)作用碳匯效應(yīng)對環(huán)境響應(yīng)的敏感性來說較為典型,并且由于流域面積較小和人類影響相對較少,有利于野外試驗(yàn)的進(jìn)行。
　　 本文采用對水房泉水體的取樣、實(shí)時(shí)監(jiān)測、溶蝕試片試驗(yàn)、土壤CO2含量測定和流域碳穩(wěn)定同位素樣

3、品的采集,從不同時(shí)間尺度和影響因素入手,揭示了流域水化學(xué)變化及其巖溶碳匯敏感性特征。主要研究區(qū)間從2010年5月至2011年6月?，F(xiàn)場測定包括水溫(T)、電導(dǎo)(Ec)、pH值、溶解氧(DO)和Ca2+、HCO3-等:野外進(jìn)行溶蝕試片實(shí)驗(yàn)和每月測定土壤CO2含量,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析水體陰陽離子濃度、碳穩(wěn)定同位素值和流域土壤理化性質(zhì)。每月搜集整理的自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)包括CDTP300測定的水溫(T)、電導(dǎo)(Ec)、pH值、水位和氣象站記錄的氣溫和降雨量

4、。
　　 對水房泉水化學(xué)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測還做到了降雨過程的響應(yīng)、以及出口水池藻類影響下的晝夜變化。針對流域三種不同的土地利用類型(林地、草地、灌叢),對三種地類的試片溶蝕量和土壤CO2含量以及土壤理化性質(zhì)都進(jìn)行了研究。
　　 通過以上研究,主要得出以下結(jié)論:水房泉屬于典型的喀斯特表層巖溶泉,水化學(xué)季節(jié)變化,各離子均表現(xiàn)出秋、冬季較高,夏季最低的趨勢,泉水Ca2+、HCO3-和土壤CO2最大值間存任時(shí)間上的滯后。
　　

5、降雨條件下水房泉水化學(xué)參數(shù)響應(yīng)較為迅速,降雨過程中CO2效應(yīng)較為明顯,引起水體PCO2和Ca2+、HCO3-離子的升高,增加了水中無機(jī)碳匯。
　　 利用泉口水化學(xué)和流量以及水房泉泉口2010年6月～2011年5月的自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù),計(jì)算了該水文年泉口排泄流量和泉口CO2吸收量分別為:55778.61m3和2945.11kg。利用標(biāo)準(zhǔn)試片法計(jì)算得到水房泉流域溶蝕速率為146.4mg.m-2.d-1,因巖溶作用所消耗的CO2為29.64

6、t/a,年c02通量為22.8t/a/km2,年碳通量為6.21tC/a/km2。
　　 試片溶蝕量表現(xiàn)為林地>草地>灌叢,夏季溶蝕量>秋季溶蝕量>春季溶蝕量>冬季溶蝕量:試片溶蝕量與土壤理化指標(biāo)和土壤CO2含量有一定的相關(guān)性,土壤CO2變化,不同土地利用類型和土壤不同深度有所差異,從土地利用類型角度來看:林地>灌叢>草地;從季節(jié)角度看:夏季>秋季>春季>冬季:土泉水δ13CDIC變化范圍-9.7‰～-14.65‰受到流域土壤C