贵州省绥阳县麻黄洞土壤渗透水-洞穴水元素变化特征及气候响应

[目的]探究白云岩洞穴上覆土壤渗透水—洞穴水水化学元素变化特征及相互关系,揭示岩溶水Ca,Mg,Sr元素比值变化与洞外气候的响应关系。[方法]以贵州省绥阳县双河洞洞穴系统中的麻黄洞为研究对象,通过麻黄洞4个洞穴水点和上覆3个土壤点土壤渗透水的定期监测、采样和室内实验,并运用统计分析方法和元素比值法对各监测指标进行比较分析。[结果]①麻黄洞上覆土壤渗透水主要水化学指标表现为旱季雨季、洞穴水主要水化学指标表现为雨季旱季的季节性变化特征。②洞穴水EC,Ca~(2+),Mg~(2+),HCO~-_3,Sr~(2+)离子浓度约为土壤渗透水的2～6倍,表明表层岩溶带岩溶过程对洞穴水水化学元素具有重要影响。③土壤渗透水对地表降雨和温度变化具有积极响应,旱季滞留于土壤中的大量矿质元素是导致4月份土壤渗透水中Ca,Mg,Sr浓度出现高值的主要原因。④洞穴水Mg/Ca、Sr/Ca比值变化及其相关性,反映了洞穴水受到来源、水—岩相互作用、洞穴水脱气沉积和先期方解石沉淀过程(PCP)等机制影响的协同性及洞穴上覆主要岩溶过程差异,因此其比值变化能够间接表现洞外温度和降雨变化。[结论]土壤渗透水、洞穴水水化学元素具有明显的月间波动和季节性变化特征,且监测点间具有显著差异。两种类型水Ca,Mg,Sr比值变化及相关性对地表降雨和温度变化具有积极响应。     

土壤CO2与喀斯特洞穴CO2季节变化响应分析

为了揭示土壤CO_2对洞穴内环境的意义,对大风洞和响水洞2016年洞内环境指标和上覆土壤的相关数据进行统计与回归分析。结果表明,洞内CO_2浓度、土壤CO_2浓度具有显著的季节性特征,土壤2#对应的洞内空气CO_2在夏冬两季差值达793~884mg/kg。土壤水PCO_2和滴水PCO_2在夏冬两季的差值最高可分别达1.12和0.41,因此洞内滴水PCO_2、土壤水PCO_2也表现出明显的季节性特征。土壤CO_2、洞内空气CO_2、洞内滴水PCO_2和土壤水PCO_2间均表现出一定的滞后现象,如4#土壤水PCO_2与滴水PCO_2的相关系数,由非滞后条件下的0.123上升至滞后条件下的0.596。同时在滞后条件下,土壤CO_2对洞内CO_2的贡献率的总和最高可达84.6%,高于非滞后条件下的值。     

岩溶地区主量元素地球化学特征及其迁移规律——以贵州双河洞为例

通过对土壤理化性质的分析以及土壤水和岩石主量元素的测定,同时构建主成分多元回归模型探讨影响岩溶地区主量元素迁移的主要因素,并计算其贡献率。结果表明:Mg和Ca在各土壤点的含量分别可达1 393.98~5 497.42,880.47~3 133.43mg/kg,远高于K和Na的498.58~3 315.42,32.98~186.75mg/kg。土壤CO2浓度和土壤温度具有显著的夏秋高于冬春的季节性特征,土壤孔隙度则随着土层深度的增加不断降低,土壤水中HCO_3~-和Ca~(2+)含量最高。各主量元素迁移能力的强弱为NaCaMgK,且各元素迁移系数总体上在夏季最高。对主量元素迁移贡献率最大的因素主要包括降水量、土壤CO_2浓度、土壤温度和土壤水阴离子含量,这些因素在各土壤点的累积贡献率可达52.84%~79.06%;土壤容重、土壤和土壤水中主量元素含量累积贡献率均值达22.98%,显著低于前述因子。而土壤总孔隙度和土壤充气孔隙度的贡献率较低,仅2.19%~8.76%。     

黔西北不同利用类型土壤全磷及有效磷的分布与残留

在黔西北关门山小流域选取5种主要的土地利用类型,研究不同土地利用类型下土壤全磷及有效磷的分布与残留特征,以期为当地生态环境保护和科学施磷提供一定的理论依据。结果表明,灌木林地坡面表层土壤全磷含量总体高于乔木林地,有效磷含量无明显分布规律。在坡顶、坡中和坡脚3个位置,乔木林地和灌木林地土壤剖面全磷和有效磷含量总体均随着土层深度的增加而减小,以表层最高,坡中和坡脚处0~60 cm土层全磷含量高于坡顶;乔木林地坡中和坡顶处土壤剖面全磷分别在80~100 cm和60~80 cm土层附近出现累积现象,但坡脚没有。5种利用类型土壤剖面全磷和有效磷含量均以表层最高,随着土层深度增加总体呈降低趋势,果园土壤剖面全磷含量远高于其他土地利用类型;表层土壤有效磷含量以玉米地最高,乔木林地最低。在0~80 cm土层中,乔木林全磷残留量最低,仅为1 783.7 kg/hm~2,果园全磷残留量最高,达3 416.0 kg/hm~2,显著高于其他土地利用类型;有效磷残留量以灌木林地最低,撂荒地最高,但不同土地利用类型间差异不显著。