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为了解岩溶区控制溪流中溶解无机碳(DIC)和NO_3~-昼夜变化的生物地球化学过程以及DIC和NO_3~-日变化量,于2014-07-22~2014-07-24期间,在广西壮族自治区融安县官村溪流中包括地下河出口(CK)和下游雷崖村(LY)设置两个监测点同时对水体物理化学参数以及C、N同位素(δ~(13) CDIC、δ~(15) N-NO_3~-和δ~(18) O-NO_3~-)展开了为期2d的高分辨率昼夜监测采样工作。结果发现CK点各物理化学参数没有表现出昼夜变化,但是LY点Ca2+、DIC以及PCO2表现出明显的昼夜变化规律,即白天下降夜间上升且与DO和pH表现出明显的负相关关系。相对于CK点,在白天水生光合生物光合作用导致LY点DIC下降的同时δ~(13) CDIC上升,而在夜间呼吸作用导致LY点DIC上升的同时δ~(13) CDIC下降且部分时间段要低于CK点δ~(13) CDIC值。溪流中的NH4+在监测期间基本上都在下降而NO_3~-离子在夜间和上午时间段都在上升,δ~(15) N-NO_3~-却表现出下降的趋势,且比较接近δ~(15) N-NO_3~-初始值,而NO_3~-离子在下午时间段出现下降的趋势。结果表明溪流中DIC昼夜变化主要受到水生植物的光合作用和呼吸作用控制,且通过质量平衡方程计算得知溪流中由于光合作用吸收无机碳而转为有机碳的量为0.94kgC/d,这部分有机碳可以形成相对长期稳定的自然C汇。溪流在夜间和上午时间段发生了N的硝化作用,增长量为2.08kgN/d,但在下午时间段(12:00~18:00)发生了N的同化作用,损失量为0.42kgN/d。溪流输出的NO_3~--N的量为1.66kgN/d,表明在富碳、富钙的岩溶溪流中,有利于水生光合生物的生长,促进N的同化作用的发生,从而减少溪流输出NO_3~--N的量,说明岩溶区溪流N的生物地球化学过程可能在昼夜尺度上改变水质。 相似文献
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以云南省蒙自断陷盆地东山山区典型岩溶洼地为研究区,通过野外采集土壤样品与实验室测试分析相结合的方法,运用稳定同位素技术研究旱季不同深度土壤水氢氧同位素组成,揭示区内土壤水氢氧同位素时空变化特征,为进一步研究云南断陷盆地山区土壤水分运移机制和当地农业合理利用和管理水资源提供科学依据。结果表明:(1)土壤水δD、δ18O同位素值的变化范围分别为-128.3‰~-27.6‰和-17.5‰~2.5‰,平均值分别为-96.1‰±20.7‰和-12.3‰±3.7‰,降雨转化为土壤水和水分在土壤中重新分布时发生一定程度的氢氧同位素分馏。(2)旱季两个月份土壤水氢氧同位素组成发生变化,4月份土壤水δD、δ18O同位素平均值分别为-86.3‰±23.83‰和-10.6‰±4.3‰,显著高于2月份(δD:-106.1‰±9.5‰;δ18O:-14.1‰±1.6‰)(p<0.05),主要和4月份土壤水的蒸发作用强烈有关。(3)在空间上,坡地与洼地之间土壤水氢氧同位素组成存在差异,2月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异显著(p<0.05),洼地土壤水δD、δ18O比坡地偏轻;4月份坡地与洼地之间土壤水δD、δ18O值差异不显著(p>0.05)。(4)土壤垂直剖面方向上土壤水δD、δ18O值随着土壤深度的增加而减小,浅层土壤水δ18O和深层土壤水δ18O存在显著差异,2月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正2.8‰,4月份浅层土壤水δ18O比深层土壤水δ18O偏正10.5‰。 相似文献
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重庆丰都雪玉洞水文地球化学指标的时空变化研究 总被引：12，自引：4，他引：8
自2006年11月到2007年12月对重庆丰都雪玉洞地下河水和滴水进行了近1年的观测,结果表明其主要水化学指标均表现出明显的季节变化趋势.地下河水Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度和电导率在雨季升高而旱季降低,pH值在雨季降低而旱季升高.在地下河径流路径上,由于溶蚀效应与沉积效应的相互制约以及受采样点水动力条件和水气CO2交换程度的影响,水化学指标的空间变化较为复杂.位于洞穴顶部的滴水由于受顶板覆盖层厚度的影响,洞穴上层滴水点Ca2+、Mg2+年平均浓度分别为95.1mg/L、7.87mg/L,而下层滴水点分别为110.1mg/L、9.68mg/L,表现出上层高、下层低的空间变化特征.由于[Mg2+]/[Ca2+]值具有雨季低而旱季高的变化特征.所以可用之来指示洞穴所在地区降雨条件的变化. 相似文献
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重庆地区岩溶地下河水溶解无机碳及其稳定同位素特征 总被引：6，自引：3，他引：3
稳定碳同位素是指示岩溶动力系统碳来源及转化的重要指标。为揭示重庆地区岩溶地下水中溶解无机碳基本特征和碳来源,本文对该地区63条岩溶地下河水样进行了水化学和碳同位素分析。研究结果表明,重庆地区地下河水溶解无机碳主要表现形式为HCO3-,雨季由于稀释作用其浓度低于旱季。重庆岩溶地下河水δ13C-DIC（V-PDB）旱季变化范围为-15.34 ‰～-5.89 ‰,雨季变化范围为-17.40 ‰～-4.23 ‰。根据δ13C同位素质量平衡方法,计算得到重庆地下河旱季碳酸盐岩溶蚀对DIC贡献为45.1 % ～79.7 %,雨季平均为34.6 %～82.1 % 。计算结果表明,在人类活动不断增强的情况下,岩溶水体DIC通量中碳酸盐岩溶解来源的DIC和其参与岩溶地下水δ13C值的形成并不一定是岩溶作用理论方程中所计算的50 %,而是有一定的变化范围。因此在计算岩溶作用碳汇时,建议通过δ13C值扣除碳酸盐岩溶蚀形成DIC的通量后再来推算岩溶作用形成的碳汇量。 相似文献
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重庆岩溶地下水氢氧稳定同位素地球化学特征 总被引：8，自引：0，他引：8
重庆地区分布有380条岩溶地下河, 是重庆市重要的水资源。为掌握岩溶地下河水稳定同位素地球化学特征及其环境意义, 研究了重庆市不同地区51条地下河水体的稳定同位素地球化学特征。研究表明, 重庆市岩溶地下河旱、雨季δ18O、δD值均沿大气降水线分布, 表明地下河水均起源于大气降水。受雨季降水云团运动规律(环流效应)和区域地形的影响, 地下河水δ18O、δD值雨季表现出渝东北地区(渝西地区, 渝东地区)<渝东南地区的明显区域分布规律(“<”表示偏负于), 旱季由于地下河水在含水层中运动较慢, δ18O、δD值的区域性规律不明显, 且由于具有较雨季长的滞留时间, 导致其d-excess值明显小于雨季。利用岩溶地下水δ18O值和区域高程建立了二者之间的二元回归模型, 揭示了重庆岩溶地下河水旱季δ18O值随高度的变化率为–0.34‰/100 m, 雨季为–0.31‰/100 m, 这对于区域水循环研究具有重要意义。 相似文献
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岩溶断陷盆地“盆-山”耦合地形影响下的气候特征及其对石漠化生态恢复的影响探讨 总被引：1，自引：1，他引：0
掌握石漠化山区受海拔影响的气候特征的垂直差异,能够对岩溶山地气候及其影响下的水热组合条件有更为科学的认识,对石漠化演变研究和综合治理有重要意义。本文通过在典型石漠化山区（云南蒙自断陷盆地区）沿盆地、坡地到山区设立三个小型气象观测站获取山地垂直剖面的气象数据,从月（季）、日尺度分析石漠化山区“盆-山”耦合地形的气候垂直特征及其对石漠化生态恢复的可能影响,结果表明:（1）观测剖面是当地主导风东南风的背风坡,年降雨量高原面（1 027.4 mm）>盆地（662.6 mm）>坡面（574.4 mm）;且 “山谷风”效应显著,白天吹谷风,降雨比例更大。地形起伏使盆地降雨年变异系数达152.36%,远大于坡面（113.81%）与高原面（99.36%）,地形放大了垂直方向的“干湿”差异,区域干燥指数:盆地（1.74）>坡面（1.70）>高原面（0.88）。（2）垂直方向水汽差异使高原面年太阳辐射量（5 492 MJ·m-2）略小于盆地（5 817 MJ·m-2）。同时盆地与高原面气温垂直梯度达0.74 ℃·100 m-1,因此在光热条上存在明显的垂直差异。（3）垂直气候特征对石漠化生态恢复的影响具体表现在:①年内降雨集中,结合坡度较陡的地形易加速水土流失;②降雨量少,且集中在日间,强烈的蒸发易加剧土壤水分亏缺,不利于植被恢复。③研究区水分缺乏,因此在植被恢复治理中应选择耐旱的作物,同时要考虑垂直方向的光热条件差异,盆地选择喜光热作物,海拔高的地区选择喜温凉的作物。 相似文献
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地球关键带已成为表层地球系统科学的重要研究领域, 代表了未来地球系统科学研究的新理念和发展趋势。岩溶分布面积约占全球陆地面积的15.2%。岩溶关键带是一个独特的关键带类型。目前对岩溶关键带的科学内涵还缺乏统一的认识, 对岩溶关键带的结构、特征和底界等问题还缺少相关的讨论。在回顾地球关键带科学发展的历程和归纳其主要特征的基础上, 梳理了岩溶关键带概念提出的背景、发展的过程, 总结了岩溶关键带的特征, 并对仍存在较大争议的岩溶关键带底界问题进行了分析讨论, 同时对岩溶关键带的进一步发展方向进行了分析。总结表明, 岩溶关键带是在可溶岩地区岩石圈、水圈、大气圈、生物圈、土壤圈界面上物质循环、能量流动所塑造的地球关键带类型。岩溶关键带的范围是可溶岩地区的植被冠层到岩溶含水层底板, 包括了植被层、土壤层、表层岩溶带、包气带、饱水带。岩溶关键带具有典型地表、地下双层地质结构及特殊的以碳水钙耦合循环为主的地球化学过程, 对环境变化敏感。通过对比发现, 岩溶关键带具有以下8个主要特征: ①碳酸盐岩积极参与关键带物质循环过程; ②对环境变化敏感; ③多层次水文地质结构; ④横向空间异质性强; ⑤地下空间网络庞大; ⑥具有大跨度的生物群; ⑦具有基岩-植被-水直接相互作用的独特的生态水文过程; ⑧横向边界受分水岭变迁的控制。岩溶关键带的底界为地表以下一定范围降雨补给来源的水体对碳酸盐矿物(方解石、白云石等)的溶解已没有影响且已没有可能产生进一步溶解碳酸盐矿物能力的深度。根据学科发展趋势和国家需求, 今后应进一步关注以下4个方面的研究: ①我国不同类型岩溶关键带的结构、形成及演化机制; ②退化岩溶生态区关键带服务功能与区域可持续发展; ③工程活动对我国岩溶关键带结构、属性和演化过程的影响; ④气候变化与我国岩溶关键带结构、功能、属性变化的耦合过程。 相似文献
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以来自广西上林县大龙洞岩溶水库中的小球藻为研究对象,探讨了封闭体系中小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体环境中,对Ca2+和HCO3-的利用效率。结果表明:（1）小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体中培养7天后生物量从0.04Abs分别增长到0.56Abs、0.50Abs和0.44Abs,在HCO3-和Ca2+浓度较高的环境中,A组28.26%的Ca2+和B组24.14%的Ca2+被小球藻吸收利用,A组54.95%的HCO3-和B组48.00%的HCO3-被小球藻吸收利用,生成有机碳固定下来,C组HCO3-浓度过低（0.5 mmol·L-1）,小球藻难以对其进行利用,表明岩溶水库中高浓度的HCO3-对小球藻生长起着“施肥作用”,这对岩溶碳汇的稳定性起着重要作用。（2）小球藻光合作用利用HCO3-从而引起Ca2+沉积的量大于小球藻光合作用吸收Ca2+的量;（3）小球藻光合作用使培养基中的δ13CDIC偏正,而呼吸作用使培养基中的δ13CDIC偏负。 相似文献
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亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素 总被引：8，自引：0，他引：8
岩溶水体溶解无机碳(DIC)的转化过程是评价岩溶碳汇稳定性及效应的重要指标之一,为了解其在岩溶地下水补给的地表溪流中的变化特征和影响因素,于2013年7月8~14日对广西融安县官村地下河水补给的地表溪流进行7昼夜定位连续监测,利用高分辨率自动监测仪器每15分钟测定pH、溶解氧(DO)、水温(T)、电导率(SpC)等参数,人工每2小时采集水样用于测定常规离子和δ~(13)C_(DIC)等指标。结果表明溪流水体T,pH,DO,SpC,DIC(以HCO_3~-表示),Ca~(2+),δ~(13)C_(DIC),方解石饱和指数(SIc)以及水体二氧化碳分压(pCO_2)等水化学指标均表现出明显的昼夜变化过程。SpC,DIC,Ca~(2+)和pCO_2等指标白天降低,夜间升高;T,pH,DO,δ~(13)C_(DIC)和SIc等指标白天升高,夜间降低。SIc变化范围为0.70~0.89,表明溪流中可能发生了碳酸盐的沉积。通过热力学参数计算表明水温(昼夜变化幅度为5.8℃)对水体pCO_2的昼夜变化影响率为27.48%~54.88%。反映水体水生植物新陈代谢过程(光合作用和呼吸作用过程)的水体DO指标和水体δ~(13)C_(DIC)均在白天上升,夜间下降,而δ~(13)C_(DIC)和水体DIC呈明显负相关关系(R~2=0.71),这也证明溪流水体DIC的变化过程受到水生植物新陈代谢过程的影响,白天水生植物以光合作用为主,消耗DIC,释放O_2,水体δ~(13)C_(DIC)上升;晚上以呼吸作用为主,消耗O_2,释放CO_2,增加DIC,水体δ~(13)C_(DIC)下降,其对水体pCO_2的昼夜变化影响率为45.12%~72.52%。通过研究表明溪流溶解无机碳变化过程受到物理因素(太阳辐射和水温等)和生物作用(呼吸作用和光合作用)的共同影响,这为进一步了解岩溶地下水出露地表后溶解无机碳转化过程及岩溶碳汇稳定性评价提供了依据。 相似文献