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文章采用标准溶蚀试片法对比两种亚热带岩溶森林不同坡位的碳酸盐岩溶蚀速率,并分析其与土壤CO2含量(pCO2)和土壤含水量的对应关系。结果表明：青冈林的平均溶蚀速率(5.22±0.99mg·cm-2·a-1)显著高于化香树林(3.58±2.59 mg·cm-2·a-1);青冈林的土下溶蚀速率在垂直剖面上先增加后递减,峰值位于土下20 cm,而化香树林的随土壤深度增加而增加;青冈林不同坡位的溶蚀速率差异不显著,而化香树林中坡显著高于上坡和下坡;不同森林类型坡位间的溶蚀速率未表现一致规律。森林类型间溶速率差异与土壤含水量有较好的对应而与土壤pCO2相反,森林内坡位间及土壤垂直剖面的溶蚀速率差异与土壤pCO2有更好对应性。亚热带不同岩溶森林类型间溶蚀速率差异显著,可用土壤含水量较好解释;不同坡位间差异没有一致规律,但可用土壤pCO2较好解释。 相似文献
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鄂尔多斯盆地奥陶系不同组构碳酸盐岩埋藏溶蚀实验 总被引：1，自引：0，他引：1
鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储层受埋藏溶蚀作用控制明显,而地层深部复杂的水-岩反应造成埋藏溶蚀研究难度较大,并进而影响了储层的评价与预测。分别利用CO2溶液和乙酸溶液为流体介质进行溶蚀模拟实验,探讨埋藏条件下温度、压力、流体等因素对不同矿物及组构碳酸盐岩溶蚀作用的影响。结果表明:1）随着温度与压力升高,碳酸盐岩样品在乙酸溶液中的溶解速率均相应提高,在CO2溶液中的溶解速率则先增加后减小,且在110℃~130℃区间内溶蚀速率最大;深埋藏环境下,各岩类溶蚀速率差异减小,并趋于一致;2）岩石矿物成分和组构,原岩初始孔隙度的大小及其连通关系,以及晶体的产状对成岩后期的埋藏溶蚀作用也具有重要的影响。不溶组分含量低、颗粒/灰泥比高、矿物成分复杂的碳酸盐岩由于组构选择性溶蚀作用而更易被溶蚀;碳酸盐岩的溶蚀速率随方解石含量的增加而增加,但深埋藏环境下,矿物成分含量差异对溶蚀速率的影响作用减弱;硬石膏与白云岩相伴生时,可优先溶蚀形成膏模孔,并促进白云石的溶解,改善储层效果。不同岩性,总体上灰岩较白云岩及过渡岩类更易发生埋藏溶蚀作用。结合研究区实际地质条件分析,砂屑灰岩、膏质白云岩等埋藏溶蚀强度较大,通过对原岩早期组构选择性溶蚀形成孔隙的继承和调整,叠加埋藏期岩溶作用后,可形成规模优质储层。 相似文献
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由于广泛而强烈的岩浆作用,我国东部的松辽、渤海湾、莺歌海以及西部的塔里木等盆地中都有富CO2深部流体的活动。富CO2深部流体与碳酸盐岩相互作用可用Duan and Li(2008)所建立的CO2-H2O-CaCO3-NaCl体系的热力学模型来进行模拟计算。计算结果表明,富CO2深部流体在自深部向浅部运移过程中对CaCO3的溶解度会逐渐增加,到达一定深度后溶解度达到最大值,再向浅部溶解度开始逐渐降低; 也就是深部流体具有深部溶蚀碳酸盐岩-浅部沉淀碳酸盐矿物的规律。与浅部地层中的流体发生混合会使流体的CO2含量和盐度降低,会导致CaCO3的沉淀充填; 深部流体进入开启性断裂/裂缝体系中时,由于压力的降低,也会发生CaCO3的沉淀充填。深部流体的CO2含量、盐度、温度和压力的变化影响着实际的溶蚀-充填过程。塔中地区钻井也揭示了深部下奥陶统碳酸盐岩中发育有丰富的溶蚀孔隙,而在相对浅部的奥陶系灰岩和志留系砂岩中见有大量方解石的充填,这是富CO2流体深部溶蚀-浅部充填的一个较好的实例。基于理论和实际分析,本文认为在岩浆火山作用广泛发育的塔里木等盆地中下古生界深部优质碳酸盐岩储层存在的可能性。 相似文献
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亚高山表层岩溶泉域土壤溶蚀速率季节变化及碳汇量估算——以重庆金佛山水房泉流域为例 总被引：3，自引：2，他引：1
利用标准溶蚀试片法测定了重庆金佛山水房泉流域林地、草地和灌丛三种土地利用类型不同深度年溶蚀速率。结果表明,不同土地利用类型、不同季节、不同土壤深度的溶蚀速率具有很大的差异。通过对各土地利用类型下不同季节不同深度土壤有机质、土壤CO2浓度和土壤pH分析发现:土壤有机质和pH相互耦合共同对溶蚀速率产生影响,有机质含量越高,则pH值越低,溶蚀速率就越大;三种土地利用方式下土壤CO2浓度与溶蚀速率具有一定的相关性,夏秋季土壤CO2浓度较冬春季高,相对应地,其土下溶蚀速率也比冬春季大。最后利用试片溶蚀数据对泉域内年碳汇量进行了估算,结果约为:25.595t/a。 相似文献
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廖山隧道是峨汉高速的控制性工程之一,隧址区岩溶地质条件复杂,为了深入研究隧址区碳酸盐岩的溶蚀特征,文章以隧址区中生界三叠系中统雷口坡组典型白云质灰岩、灰岩及钙质泥岩试样为研究对象,开展静态溶蚀试验,定量分析了碳酸盐岩溶蚀速率特征及相关影响因素,最后定性探讨了扫描电镜下试样溶蚀过程的微观结构变化。结果表明:（1）试验条件下（20 ℃、1 atm、乙酸溶液、pH=5.30、静态溶蚀）,隧址区雷口坡组灰岩溶蚀速率约3.48 mm/a,白云质灰岩溶蚀速率约1.57 mm/a,钙质泥岩溶蚀速率约0.90 mm/a;（2）碳酸盐岩的溶蚀受矿物组分及溶蚀环境控制,相同溶蚀环境下,溶蚀速率与方解石含量呈正相关,与白云石含量及溶蚀介质PH值呈负相关,总体上具有灰岩>白云质灰岩>钙质泥岩的特征;（3）有机酸与无机酸环境下灰岩溶蚀速率差异不大,总体趋势相同,而中性盐溶液与碱性环境则对灰岩溶蚀起到不同程度的抑制作用;（4）碳酸盐岩具有优先沿矿物成分、岩石微结构选择性溶蚀的特征,主要矿物含量的不同也使得碳酸盐岩的微观溶蚀过程存在一定差异。 相似文献
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综合考虑土下界面过程对溶蚀速率的影响,不仅有助于客观评价不同土地利用下土壤溶蚀速率的差异及其控制因素,也有助于判别特定气候条件下区域或流域尺度的现代岩溶作用与碳循环强度。在云南石林世界地质公园,选择近原生滇青冈林(密枝林地)、云南松林地(人工辅助恢复林)、荒草地、石漠地等4种土地利用类型及不同界面开展为期2年的标准溶蚀试片(试片为圆形,直径40 mm,厚约3 mm)试验研究,同步测定土壤理化性质、水分、土壤CO_2。结果表明石林不同土地利用土下(土壤界面)平均溶蚀量为82.3 mg/a,最大年溶蚀量位于密枝林土下50 cm,达285.7 mg/a,最小年溶蚀量位于石漠地土下10 cm,为17.4 mg/a。总体上,土下年平均溶蚀量从大到小依次为密枝林地(182.6 mg),荒草地(76.4 mg),云南松林地(46.5 mg)与石漠地(23.8 mg)。土岩界面附近土下年溶蚀量为17.7～68.8 mg/a,均值为44.7 mg/a,从小到大依次为灌丛稀疏林(17.7 mg),石漠地(47.6 mg)与荒草地(68.8 mg)。土根界面附近土下溶蚀量为43 mg/a。土下溶蚀量要大于岩面溶蚀量,密枝林土下溶蚀量远远大于其它三种土地利用类型,荒草地和密枝林土下溶蚀量随土壤深度均呈现增加的趋势,尤其是后者的增幅相当显著,说明随着植被的正向演替可极大地促进岩溶作用的进行,提高碳酸盐岩溶蚀速率。石漠地岩土界面溶蚀速率约为岩面或正常土下溶蚀速率的2倍,为石柱水平土蚀凹槽的形成提供了岩溶作用动力学证据。利用密枝林地(原生性植被样本)土下溶蚀速率推断,石林形成鼎盛期的土下溶蚀速率为35.1～46.8 mm/ka。 相似文献
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疏勒河上游多年冻土区植物生长季主要温室气体排放观测 总被引：1，自引：1，他引：0
选取青藏高原东北部疏勒河上游多年冻土区的高寒草甸样地为研究对象, 对2011年植物生长季(6-10月)主要温室气体(CO2、 CH4CH4和CO2)的排放进行了观测. 结果显示: 疏勒河上游多年冻土区高寒草甸地表CO2、 CH4和N2O排放速率范围分别为7.58~418.60 mg·m-2·h-1, -0.20~0.14 mg·m-2·h-1和-27.22~39.98 μg·m-2·h-1. 0~10 cm土壤温度、 含水量和盐分与CO2和CH4排放速率显著相关, 但与N2O排放速率无显著相关. 日均排放速率显示, CO2和N2O在整个观测期均表现为排放; CH4在植物返青期和生长旺盛期表现为排放, 在枯黄期伴随表层土壤发生日冻融循环时为吸收. 从9月30日12:00-10月6日14:40, 表层0~10 cm土壤经历了3次日冻融循环, CO2和N2O日均排放速率分别由冻融前的60.73 mg·m-2·h-1和9.91 μg·m-2·h-1提高到122.33 mg·m-2·h-1和11.70 μg·m-2·h-1. 土壤温度、 含水量和盐分是影响CO2和CH4排放的重要因子, 表层土壤冻融交替作用可提高地表CO2和N2O的排放速率. 相似文献
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研究青藏高原多年冻土区高寒草甸土壤CO2通量有助于准确估算该区域的土壤CO2排放, 对认识高原土壤碳循环及其对全球气候变化的响应具有重要意义. 利用静态箱-气相色谱法和LI-8100土壤CO2通量自动测量系统对疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO2通量进行了定期观测, 结合气象和土壤环境因子进行了分析. 结果表明: 整个观测期高寒草甸土壤表现为CO2的源, 土壤CO2通量的日变化范围为2.52～532.81 mg·m-2·h-1. 土壤CO2年排放总量为1 429.88 g·m-2, 年均通量为163.23 mg·m-2·h-1; 其中, CO2通量与空气温度和相对湿度、活动层表层2 cm、10 cm、20 cm、30 cm 土壤温度、含水量和盐分均显著相关. 2 cm土壤温度、空气温度和总辐射、空气温度、2 cm土壤盐分分别是影响活动层表层2 cm土壤完全融化期、冻结过程期、完全冻结期、融化过程期土壤CO2通量的最重要因子. 在完全融化期、冻结过程期和整个观测期, 拟合最佳的温度因子变化分别能够解释土壤CO2通量变化的72.0%、82.0%和38.0%, 对应的Q10值分别为1.93、6.62和2.09. 冻融期(含融化过程期和冻结过程期)和完全冻结期的土壤CO2排放量分别占年排放总量的15.35%和11.04%, 在年排放总量估算中不容忽视. 相似文献
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应对“双碳”目标,加强岩溶石漠化综合治理工作,地下水是关键。为探究重庆市酉阳县龙潭槽谷石漠化治理区岩溶泉的流量衰减及无机碳通量变化特征,采用流量衰减方程与水化学径流法对研究点老泉进行模拟与分析。结果表明：(1)老泉的流量衰减分为两个亚动态,衰减系数分别为0.089 2、0.019 6,其具有双重性含水介质特征。(2)暴雨期老泉的碳通量随流量变化的特征明显;而伏旱期(7月底-8月底)老泉的碳通量与土壤CO2、泉水CO2均具有明显的昼夜变化特征,表现为夜间低、日间高。(3)老泉夏季的碳通量与降水量呈正相关(R=0.78),与蒸发量呈负相关(R=-0.36),气候的不稳定性变化对碳通量影响显著。老泉的月HCO-3浓度与月土壤CO2浓度的相关系数为0.64,HCO-3敏感地响应土壤CO2的变化;而老泉年碳通量与年土壤CO2浓度的相关系数为0.90,且年均δ13CDIC... 相似文献
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CO2作为岩溶作用的驱动力,在岩溶作用中起着关键作用。岩溶区特有的地上地下二元结构表明,洞穴系统作为地下空间的窗口,对其CO2及δ13CCO2研究是十分必要的。本研究对贵州绥阳麻黄洞上覆土壤空气CO2、洞穴内部和外部大气参数以及CO2浓度和δ13CCO2进行了为期12个月的监测,监测结果表明:（1）麻黄洞洞穴空气和上覆土壤空气CO2与δ13CCO2均呈现出明显的时空变化规律,表现出雨季CO2浓度高、δ13CCO2偏轻,旱季CO2浓度低、δ13CCO2偏重的特征。（2）土壤CO2是内源性CO... 相似文献
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非岩溶流水中碳酸盐岩试块的侵蚀速率及其控制因素: 以湖南郴州礼家洞为例 总被引：9，自引：0，他引：9
2004年2月、9月、12月和2005年3月,利用澳大利亚产的微侵蚀计(M EM,M icroe-rosion m eter)对湖南郴州礼家洞观测点非岩溶流水中的碳酸盐岩(包括石灰岩和白云岩)试块进行了侵蚀速率的精确测定,共取得数据1550个。用SPSS应用软件对数据进行了处理,发现礼家洞非岩溶流水中的碳酸盐岩的侵蚀速率异常的高,最大的达到了13.6mm/a。在每次测量碳酸盐岩侵蚀速率的同时,使用德国WTW公司生产的MultilineP3多参数自动记录仪,对每个碳酸盐岩试块放置点的水温、pH值、电导率进行了现场监测,并取回水样分析了其中的主要阴阳离子浓度。通过对这些水化学资料的分析,发现礼家洞非岩溶流水的侵蚀能力很强,表现在水的CO2分压很高(可达到12882Pa),而方解石和白云石的饱和指数很低(分别达到-4.78和-10.35)。对比发现,非岩溶流水中碳酸盐岩的侵蚀速率与其方解石和白云石的饱和指数呈负相关关系,即水中方解石和白云石的饱和指数愈低,碳酸盐岩的侵蚀速率就愈高。此外,观察发现,碳酸盐岩试块本身的结构特别是本试验中白云岩的粗晶结构对其侵蚀速率有巨大的影响,反映了机械侵蚀(流水的物理搬运)对侵蚀速率的贡献(可达90%以上),这与传统的将碳酸盐岩试片放入土壤中测得的主要是化学溶蚀速率不同。 相似文献
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高温状态下加载速率对石灰岩力学效应研究 总被引：3，自引：0，他引：3
采用美国MTS810电液伺服材料试验机,对200 ℃高温状态下的石灰岩试件进行了5级不同加载速率下的单轴压缩试验,考察了石灰岩的全应力-应变曲线,给出了其峰值强度、峰值应变、弹性模量E随加载速率的变化特征。研究结果表明,(1) 石灰岩的峰值强度、弹性模量在加载速率v = 0.000 5～0.005 mm/s内,随加载速率增大呈急剧上升现象;当v = 0.005 0～0.5 mm/s内,随加载速率增大呈下降趋势;当v >0.5 mm/s后,呈现上升趋势。(2) 石灰岩的峰值应变在v = 0.000 5～0.005 mm/s内,随加载速率增大呈下降趋势;在v = 0.005～5.0 mm/s加载速率区段,峰值应变呈现缓慢上升现象。研究结果可为相关岩体的爆破效应及评价岩石工程的稳定性提供参考。 相似文献
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岩溶生态系统中的土壤 总被引：149，自引：2，他引：149
在偏碱富钙的岩溶生态系统中,其土壤具以下特征：①形成速率十分缓慢,形成1 m厚的土层需要250～7 880 ka,因而对岩溶区土壤侵蚀的评价应有新的认识;②高含量的钙离子使土壤腐殖质中胡敏酸的含量比例较高,且稳定性好,不易分解的腐殖质使石灰土供应营养元素具缓效性;③微量营养元素含量及有效态具有不平衡性,且随钙镁含量的降低,其有效率显著提高;④粘粒含量高,当有机质含量高时,具有良好的团粒结构,有较好的供水、供肥能力,反之其团粒结构就失去稳定性,使土壤有效水含量、抵御水土流失的能力降低;⑤岩溶地貌制约石灰土的类型及分布,并延缓其向地带性土壤演化。因此石灰土资源的有效利用应从岩溶学、土壤学与植物学相互协调的角度进行生态经济规划。 相似文献
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The diversity in landscapes at the Earth’s surface is the result, amongst other things, of the balance (or imbalance) between soil production and erosion. While erosion rates are well constrained, it is only recently that we have been able to quantify rates of soil production. Uranium-series isotopes have been useful to provide such estimates independently of erosion rates. In this study, new U-series isotope are presented data from weathering profiles developed over andesitic parent rock in Puerto Rico, and granitic bedrock in southeastern Australia. The site in Australia is located on a highland plateau, neighbouring a retreating escarpment where soil production rates between 10 and 50 mm/kyr have been determined. The results show that production rates are invariant in these two regions of Australia with values between 15 and 25 mm/kyr for the new site. Andesitic soils show much faster rates, about 200 mm/kyr. Overall, soil production rates determined with U-series isotopes range between 10 and 200 mm/kyr. This is comparable to erosion rates in soil-mantled landscapes, but faster than erosion in cratonic areas and slower than in alpine regions and cultivated areas. This suggests that soil-mantled landscapes maintain soil because they can: there is a balance between production and erosion. Similarly, thick weathering profiles develop in cratonic areas because, despite slow erosion rates, soil production is still significant. Bare landscapes in Alpine regions are probably the result of the inability of soil production to catch up with fast erosion rates, although this needs testing by U-series isotope studies of these regions. Finally, the range of production rates is up to several orders of magnitude lower than erosion rates in cultivated areas, demonstrating quantitatively the fast depletion of soil resources with common agricultural practices. 相似文献
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为了探讨不同暴露时间对利用原地生宇生核素估算地表基岩至大侵蚀速率(maximum erosion rates,指假设样品达到侵蚀平衡状态下的侵蚀速率)的差异,本文选择青藏高原东南部稻城古冰帽区至少暴露年代(minimum exposure ages,指利用宇生核素暴露测年法所估算的在不考虑侵蚀速率影响时的暴露年代)为500 ka、100ka、10 ka的样品进行估算,并对前人的研究结果进行统计.研究表明:①研究区地表基岩在500 ka尺度、100 ka尺度和10 ka尺度的至大侵蚀速率分别约为1 mm/ka、5mm/ka和40 mm/ka,该结果与前人研究结果相一致.②文献统计显示百万年尺度和万年尺度地表岩石侵蚀速率可相差100倍.因此,基于原地生字生核素所估算的侵蚀速率是在某个暴露时间(假设该暴露时间已达到侵蚀平衡状态)内的至大侵蚀速率,而不同的暴露时间尺度所估算的结果相差较大,因此在进行区域至大侵蚀速率对比时一定要注意样品的至少暴露年代尺度是否一致.本研究可为青藏高原地区地表侵蚀速率的研究提供参考. 相似文献
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岩溶石漠化山地不同退耕模式土壤抗蚀性及其与结构体分形关系研究 总被引：6，自引：3，他引：3
通过对岩溶石漠化山地中小尺度范围内的现有三种主要退耕模式及对照地土壤抗蚀性主成分分析及与各级结构体分形维数关系研究,结果表明: ( 1)研究区退耕地在3～ 6年内土壤抗蚀性均发生了比较明显的变化,但都介于传统耕地与马尾松次生灌丛之间,其中以具有复式结构的退耕樟树+ 草被退耕模式的抗蚀效果较理想; ( 2)与传统旱耕地不同,各退耕模式土壤抗蚀性均是A层土壤强于B层土壤,表明退耕有利于A层土壤抗蚀性迅速提高,尤其是草本+ 乔灌模式对A层土壤抗蚀性的提高更为显著; ( 3)> 0. 25mm 水稳性团聚体含量及破坏率、水稳性指数、有机质含量为评价土壤抗蚀性的最佳四指标; ( 4)微团聚体、风干团聚体分形维数表征土壤抗蚀性有一定的局限性,而机械组成、水稳定性团聚体分维数与抗蚀性综合分值相关性较高,尤其是水稳性团聚体分形维数可较好地反映出土壤的抗蚀特性。 相似文献
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龙子祠泉域不同下垫面陆面蒸散量的对比研究 总被引：2，自引：1，他引：1
龙子祠泉域是北方著名的岩溶大泉,目前泉流量衰减严重,评估泉域内涵养水源林工程对岩溶水增补效果成为一项重要研究课题。本文利用NOAA/AVHRR遥感数据,运用地表能量平衡系统（SEBS）模型并结合临汾气象站的实际观测数据(气温、气压、相对湿度和风速),反演了龙子祠泉域2014年4-10月的日均蒸散量和月均蒸散量,通过GIS的空间叠加对比分析了不同岩性和不同植被覆盖率条件下的陆面蒸散量特征。结果表明:碳酸盐岩地区陆面蒸散量与植被覆盖率之间呈正相关关系,而碎屑岩地区中等植被覆盖率的陆面蒸散量最低,在整体上碎屑岩地区的陆面蒸散量要高于碳酸盐岩地区。仅从陆面蒸散量的角度考虑,在碎屑岩地区保持中等的植被覆盖率将有利于增加岩溶水的入渗补给量,而在碳酸盐岩地区开展植树造林将提高陆面蒸散量,不利于降水入渗补给。 相似文献
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Jian Peng Yue Qing Xu Ren Zhang Kang Ning Xiong An Jun Lan 《Environmental Earth Sciences》2013,69(3):831-841
Over the past decades, the vast limestone mountain areas in southwestern China have suffered greatly from karst rocky desertification (KRD), which is a unique type of desertification caused by irrational land-use practices and has drawn increasing attention of international academic community. Characterizing soil erosion in this region is the key to understanding the escalating KRD problem and finding solution to it. The authors applied leveling method to study soil erosion process in the Huajiang Karst Canyon area between 1999 and 2003, and tried to relate it to KRD expansion. The monitoring data indicate that soil in the study area was losing at an alarming rate, which is much higher than soil formation rate and has already resulted in severe KRD problem. Soil loss under different land-use conditions varied greatly during the monitoring period. The highest soil erosion rate occurred in bare and newly abandoned cropland, followed by sparse grass land, forest land, and dense grass land. In addition, soil erosion could be significantly different under different micro-topographic conditions. Because soil erosion rate in the studied karst mountain areas is surprisingly high, it is urgent to take quick actions to fight against the ongoing KRD problems in Southwest China before an irreversible situation occurs. However, the traditional way to combat KRD by abandoning current cropland needs to be carefully reconsidered, since a bare newly abandoned cropland may suffer more from rapid soil loss than before. 相似文献
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The existing traditional methods of assessing the rates of soil loss have many limitations and are difficult to apply in the karst areas of Southwest China. Karst depressions comprise geomorphologically important sources and sinks for sediments and associated pollutants, yet the sedimentology of many depressions is not well understood. In this paper, the 137Cs technique was employed to investigate recent sedimentation rates in a Chinese polygonal karst depression. The results indicated that the sediment deposition rates ranged from 0.91 to 1.97 mm?a?1 in the period from 1963 to 2007, and the average sediment deposition rate and specific deposit yield of the catchment were estimated to be 1.47 mm?a?1 and 20 t?km?2?a?1, respectively. The results obtained were consistent with the local monitoring data of runoff plots, confirming the validity of the overall approach. It was shown that soil loss rates were very low in some karst areas of Southwest China. Above all, the approach appears to offer valuable potential to study surface erosion by estimating sediment deposition rates of karst depressions, rather than the assessment of complicated soil erosion in stony soils of carbonate rock slopes. In addition, the spacial distribution of surface soil and 137Cs inventories was affected remarkably by the inhomogeneous dissolution of limestone under the soil. It may be an important phenomenon which exists widely in the karst areas and is significantly different from other places. 相似文献