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岩溶水库藻源性有机质来源对表层沉积物有机碳矿化过程的影响

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地学前缘 2024年第5期31卷 387-396页

作者：黄思宇蒲俊兵潘谋成李建鸿张陶中国地质科学院岩溶地质研究所岩溶动力学重点实验室重庆师范大学地理与旅游学院广西师范大学环境与资源学院

岩溶水生环境富含HCO3-，有利于内源藻类发生生物碳泵作用，形成大量藻源有机质沉积到库底。丰富的藻源性有机质在沉积物中发生矿化作用，影响有机质埋藏过程，影响岩溶水生环境碳循环过程和碳汇潜力。为探究藻源性有机质对矿化作用的... 详细信息

岩溶水生环境富含HCO3-，有利于内源藻类发生生物碳泵作用，形成大量藻源有机质沉积到库底。丰富的藻源性有机质在沉积物中发生矿化作用，影响有机质埋藏过程，影响岩溶水生环境碳循环过程和碳汇潜力。为探究藻源性有机质对矿化作用的影响和岩溶水生环境碳循环稳定性的影响，本文以岩溶地下水补给型水库(广西大龙洞水库)作为研究对象，初步分析从上游到下游不同区域藻源有机质对表层沉积物有机质矿化过程的影响。结果表明，大龙洞水库有机质主要来源为内源藻类(20.9%-65%)和外源土壤(11.8%-53.4%)且具有一定的空间差异，水库上游以土壤来源为主，下游以藻类来源为主。大龙洞水库表层沉积物矿化过程在空间上呈现上游潜在矿化量高于下游潜在矿化量，产生差异的主要因素是在岩溶高溶解无机碳水环境中，藻源性有机碳对微生物矿化过程具有抑制性，降低矿化强度。在生物碳泵作用和无机碳保护下，以藻源性来源为主的岩溶水库表层沉积物有机碳潜在埋藏总量略高于岩溶区土壤的潜在埋藏总量，表明岩溶水库沉积物有着稳定的有机成分积累。

关键词：岩溶水库藻源性有机质矿化过程无机碳保护碳库稳定性

亚热带季风区边缘坡立谷河流水化学特征及外源水的增汇效应——以广西马山县清波河流域为例

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地学前缘 2024年第5期31卷 377-386页

作者：张春来杨慧黄芬朱同彬中国地质大学(武汉)环境学院中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室联合国教科文组织国际岩溶研究中心/岩溶动力系统与全球变化国际联合研究中心

雨热同期的亚热带季风气候促进了岩溶碳汇的发生，受外源水补给的边缘坡立谷是岩溶区碳酸盐岩溶蚀作用强烈的区域，对该区不同类型水的水化学特征研究有助于加深岩溶固碳作用规律的认识。本文运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图以及主... 详细信息

雨热同期的亚热带季风气候促进了岩溶碳汇的发生，受外源水补给的边缘坡立谷是岩溶区碳酸盐岩溶蚀作用强烈的区域，对该区不同类型水的水化学特征研究有助于加深岩溶固碳作用规律的认识。本文运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图以及主要离子比值等多种方法，对亚热带典型边缘坡立谷的河流水化学特征、成因及其碳汇效应等进行了分析。结果显示：(1)边缘坡立谷的河水类型主要有外源水、外源水补给的地表河、外源水补给岩溶地下河和岩溶地下水等，其总离子浓度呈递增趋势，岩溶地下水的Ca2+浓度平均值为91.06 mg/L，分别是外源水补给地下河水、外源水补给地表水和外源水的2.3、4.3和12.4倍，其中外源水补给的地表河水化学离子浓度变化较大；(2)外源水进入岩溶区后，Ca2+和HCO3-浓度逐渐升高，方解石饱和指数逐渐偏正。在亚热带季风区大量降雨导致的水循环加快的情况下，外源水对碳酸盐岩具有较强的侵蚀性；但外源水无论补给岩溶地下河或以地表水进入岩溶区后，其与碳酸盐岩的反应时间或接触面积不足，影响了岩溶碳汇增汇的提升。

关键词：边缘坡立谷水化学岩溶碳汇外源水增汇

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基于PCA-APCS-MLR模型的滇池流域地下水质量影响因素定量识别

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环境科学研究 2024年第5期37卷 1116-1126页

作者：彭聪梁建宏任坤曾洁唐薇薇潘晓东中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室广西岩溶资源环境工程技术研究中心广西桂林541004

近年来,随着人类活动的加剧,滇池流域地下水质量不断恶化.本研究在评价流域地下水质量及主要影响指标的基础上,利用主成分分析法(PCA)归纳主要影响水质的驱动因子,并结合绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR模型)进一步量化... 详细信息

近年来,随着人类活动的加剧,滇池流域地下水质量不断恶化.本研究在评价流域地下水质量及主要影响指标的基础上,利用主成分分析法(PCA)归纳主要影响水质的驱动因子,并结合绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR模型)进一步量化了人为和天然因素对流域内地下水质量的影响程度.结果表明:①滇池流域约78%的地下水超过GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水标准,其中主要超标指标为铝(Al)、锰(Mn)和总铁(TFe).②通过主成分分析(PCA)提取了5类影响水质的主成分因子,分别为水岩相互作用因子(24.27%)、生活污水漏排因子(17.09%)、农业活动污染因子(12.24%)、地质环境背景因子(10.26%)和工业活动污染因子(9.14%),方差累积贡献率为73.00%.③利用APCS-MLR模型进一步量化了各类人为和天然因素对流域内地下水质量影响的贡献,5项因子对特征指标的平均贡献率分别为45.15%、70.76%、45.54%、54.1%和44.59%.研究显示,人类活动对地下水的过度开采及工农业活动是导致区域地下水质量下降的主要因素.

关键词：滇池流域地下水质量污染源识别 PCA APCS-MLR模型

典型岩溶小流域碳酸盐岩风化过程及其碳汇效应

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地学前缘 2024年第5期31卷 449-459页

作者：陈发家肖琼胡祥云郭永丽孙平安张宁广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室

碳酸盐岩风化过程是一个吸收大气CO2的过程，具有碳汇效应，利用岩溶区水体的水文地球化学特征揭示碳酸盐岩风化过程、计算流域岩溶碳汇通量是全球变化研究的一个重要方面。以广西柳州官村地下河流域(GGW)为例，通过2021年四个季度的监... 详细信息

碳酸盐岩风化过程是一个吸收大气CO2的过程，具有碳汇效应，利用岩溶区水体的水文地球化学特征揭示碳酸盐岩风化过程、计算流域岩溶碳汇通量是全球变化研究的一个重要方面。以广西柳州官村地下河流域(GGW)为例，通过2021年四个季度的监测表明：(1)HCO3-和Ca2+是主要的阴阳离子，阴阳离子当量浓度和TDS反映了碳酸盐岩强烈的风化作用；(2)根据水化学时空分布特征显示，GGW的水化学类型为HCO3-Ca型；水岩作用过程除了H2CO3风化碳酸盐岩外，还有H2SO4和HNO3风化碳酸盐岩；(3)在考虑H2CO3、H2SO4和HNO3共同参与的水岩作用过程，用δ13CDIC计算H2CO3风化碳酸盐岩的CO2消耗量为2.38 mmol·L-1；CO2净消耗量用[HCO3-]mol-[Ca2++Mg2+]mol表示，平均净消耗量为1.98 mmol·L-1；用CO2净消耗量计算GGW的无机碳汇强度Cm为86.37 tCO2·km-2·a-1；(4)不考虑外源酸作用利用水化学径流法计算GGW的无机碳汇强度Cm为94.49 tCO2·km-2·a-1，CO2净消耗量是水化学径流法计算的CO2汇量的91.41%；(5)碳汇强度为2008年的1.91倍，为人工干预增加岩溶碳汇潜力评估提供一定的参考和借鉴。

关键词：碳酸盐岩风化官村地下河流域(GGW) 外源酸 CO 净消耗量无机碳汇强度

喀斯特石漠化治理区钙果种植年限对根内细菌群落的影响

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微生物学报 2024年第6期64卷 2057-2070页

作者：黄雅丹付灿李强桂林医学院智能医学与生物技术学院广西桂林541004 中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室广西桂林541004

存在于健康植物根中的内生细菌不但能够与宿主植物建立共生关系,而且还具有促进植物生长、提升植物对营养元素摄取能力等功能,从而对维持陆地生态平衡、提升喀斯特石漠化综合治理成效具有重要的意义。【目的】探究宿主植物根中的内生细... 详细信息

存在于健康植物根中的内生细菌不但能够与宿主植物建立共生关系,而且还具有促进植物生长、提升植物对营养元素摄取能力等功能,从而对维持陆地生态平衡、提升喀斯特石漠化综合治理成效具有重要的意义。【目的】探究宿主植物根中的内生细菌群落结构,为深入认识宿主植物-内生细菌的互作机制提供理论依据。【方法】以被引种到喀斯特断陷盆地石漠化综合治理区不同种植年限钙果根中的内生细菌和根际土为研究对象,分析根内生细菌群落特征和根际土理化性质。【结果】钙果种植年限对研究区土壤质量整体有着直接、显著的影响,并间接影响根内生细菌群落。根内生细菌群落以共生互作为主,通过共网络结构识别出种植第一年和第三年的前三位优势属为链霉菌属(Streptomyces)、卡氏伯克霍尔德菌属(Burkholderia-CaballeroniaParaburkholderia)和噬几丁质菌属(Chitinophaga),种植第五年的前三位优势属为Streptomyces、Chitinophaga和海无柄孢囊黏细菌属(Haliangium)。根内生细菌群落的形成主要由随机性过程中的生态漂变所主导。【结论】不同生长阶段钙果根内生细菌群落结构的差异是由于随机性过程赋予了微生物物种多样化。内生细菌群落的共生互作关系以及优势菌具有生防功能,可增强钙果定殖能力和生长,进而提升钙果在喀斯特断陷盆地石漠化综合治理区的生态效益和经济效益。

关键词：钙果喀斯特根内生细菌群落结构

湖南典型岩溶土壤CEC、机械组成与矿物类型的响应

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中国岩溶 2024年

作者：邢雨欣袁红吉香潼段承龙蒋军刘单鹏刘鹏湖南农业大学自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室中国地质科学院岩溶地质研究所

为探究岩溶土壤CEC含量、机械组成与土壤矿物类型的关系，在湖南省典型岩溶区通过野外调查、挖掘、描述与采集石灰岩风化物母质发育的32个土壤剖面，室内分析146个样品的土壤理化性状，为岩溶土壤发育类型鉴定及改土培肥、生态修复奠定... 详细信息

为探究岩溶土壤CEC含量、机械组成与土壤矿物类型的关系，在湖南省典型岩溶区通过野外调查、挖掘、描述与采集石灰岩风化物母质发育的32个土壤剖面，室内分析146个样品的土壤理化性状，为岩溶土壤发育类型鉴定及改土培肥、生态修复奠定基础。结果表明:（1）湖南典型岩溶土壤CEC含量介于6.99～36.03 cmol kg-1，土壤保肥能力中等偏强；土壤机械组成以粉粒、黏粒为主，质地黏重，通透性较差。（2）研究区岩溶土壤的主要矿物类型为：硅质混合型、伊利石混合型、高岭石型、高岭石混合型、混合型。五种矿物类型土壤均为酸性土壤，不同矿物类型土壤的pH、容重差异较小，但有机质含量差异较大；混合型土壤砂粒含量最高，硅质混合型土壤粉粒含量最高，高岭石土壤黏粒含量最高；CEC与ECEC含量在伊利石混合型土壤中最多，在混合型土壤中含量最少。（3）土壤CEC与粉粒含量呈极显著负相关关系，与黏粒含量呈极显著正相关关系（p岩溶区不同发育程度的土壤可以通过调节土壤黏粒与粉粒含量的比例来改善土壤质地，增加土壤肥力。

关键词：阳离子交换量土壤颗粒组成石灰岩母质

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长江流域水体稳定同位素分馏特征及碳水循环

地学前缘 2024年第5期31卷 409-420页

作者：原雅琼孙平安于奭何师意中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部广西岩溶动力学重点实验室广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站联合国教科文组织国际岩溶研究中心/岩溶动力系统与全球变化国际联合研究中心

岩溶碳循环具快速的动力学反应过程，对环境变化敏感，水循环可影响岩溶碳循环的两个驱动因子(水和CO2)，是岩溶碳循环的重要影响因素。本文通过2016年6月和10月长江干流、主要支流、水库、湖泊的采样测试，分析了δD、δ18O、无机碳含... 详细信息

岩溶碳循环具快速的动力学反应过程，对环境变化敏感，水循环可影响岩溶碳循环的两个驱动因子(水和CO2)，是岩溶碳循环的重要影响因素。本文通过2016年6月和10月长江干流、主要支流、水库、湖泊的采样测试，分析了δD、δ18O、无机碳含量和同位素分馏特征及控制因素，揭示了长江流域水循环对岩溶碳循环的影响特征。结果表明，长江流域水体δD和δ18O组成的空间变化表现出大陆效应、纬度效应和海拔效应，并随降雨的季节性变化而变化；无机碳主要源自碳酸盐岩风化，δ13CDIC值主要受碳酸风化碳酸盐岩和硫酸/硝酸风化碳酸盐岩对HCO3-的贡献比例控制。长江流域水文过程可显著影响岩溶碳循环，上游冻土区土壤冻结时，幔源和大气源CO2参与碳酸盐岩风化使δ13CDIC值显著增加；夏秋季季风降雨爆发，降水δD和δ18O急剧下降，同时利于土壤CO2累积且碳同位素值下降，使水体δD、δ18O和δ13CDIC值下降；水文过程可影响“生物碳泵”作用，平水期“生物碳泵”作用更强，水库的分层效应也更显著。

关键词： δD和δ O δ C 碳水循环水库长江流域

西南岩溶小流域水体中微量元素地球化学特征及其指示意义

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地学前缘 2024年第5期31卷 397-408页

作者：吴庆黄芬郭永丽肖琼孙平安杨慧白冰中国地质科学院岩溶地质研究所自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室联合国教科文组织国际岩溶研究中心/岩溶动力系统与全球变化国际联合研究中心广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站

微量元素在岩溶区资源环境研究中具有重要的指示意义。本文选择我国典型峰丛洼地区岩溶地下河为例，解译水体中微量元素的地球化学特征及其在岩溶空间结构和岩溶水文等方面的指示意义。毛村地下河流域水体中Sr、Cr、Ni、Co和Mn等微量元... 详细信息

微量元素在岩溶区资源环境研究中具有重要的指示意义。本文选择我国典型峰丛洼地区岩溶地下河为例，解译水体中微量元素的地球化学特征及其在岩溶空间结构和岩溶水文等方面的指示意义。毛村地下河流域水体中Sr、Cr、Ni、Co和Mn等微量元素，主要来源于碳酸盐岩的溶解。强降水条件可驱动深层水，弱降水条件驱动能力差。微量元素ρ(Ni)/ρ(Co)值以及ρ(Sr)/ρ(Ca2+)和ρ(Sr)/ρ(Mg2+)的时空变化，指示LLS和BY子系统内岩溶发育差，SGY至MC岩溶发育程度较高。ρ(Sr)/ρ(Ca2+)比值和ρ(Sr)随ρ(SiO2)的变化斜率值可作为指示岩溶发育程度的指标，均随着岩溶作用强度的增大而增大。ρ(Sr)的时空变化特征与地层岩性特征密切相关，可将岩溶流域按照地质背景分为非岩溶区、非岩溶区-岩溶区过渡带和岩溶区。基于非岩溶区至岩溶区ρ(Sr)的变化特征，利用质量守恒定律，计算出旱季SGY、SWQ、LLS和BY泉水接收岩溶区补给的平均比例分别为51.50%、50.46%、65.48%和22.16%。微量元素可指示岩溶发育程度和定量计算岩溶水源比例，为解决岩溶区复杂的资源环境问题提供科学指导。

关键词：微量元素岩溶地下河岩溶发育岩溶水文

深水阻塞盆地陆源碎屑岩地球化学特征分析——以鄂尔多斯盆地桌子山地区上奥陶统拉什仲组为例

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中国矿业大学学报 2024年第1期53卷 158-175页

作者：李向东魏泽昳陈海燕昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 中国地质科学院地质研究所自然资源部深地动力学重点实验室北京100037 中海石油(中国)有限公司海南分公司海南海口570312

中、晚奥陶世是鄂尔多斯盆地西缘由被动大陆边缘向主动大陆边缘转换时期,发育各种深水重力流和牵引流沉积.浊积砂岩大地构造环境判别指标总体上显示为介于被动、活动大陆边缘和大陆岛弧之间的性质,反映出该时期大地构造环境的非典型性;... 详细信息

中、晚奥陶世是鄂尔多斯盆地西缘由被动大陆边缘向主动大陆边缘转换时期,发育各种深水重力流和牵引流沉积.浊积砂岩大地构造环境判别指标总体上显示为介于被动、活动大陆边缘和大陆岛弧之间的性质,反映出该时期大地构造环境的非典型性;同时深水牵引流沉积构造多发育在高钙质含量的岩石中.本文针对上述2个问题,选取桌子山地区上奥陶统具有阻塞浊流沉积的拉什仲组为研究对象,采用沉积学和沉积地球化学相结合的方法开展研究.结果表明:拉什仲组砂岩和黏土岩普遍存在高CaO和低Na_(2)O的特征,砂岩的CaO和Al_(2)O_(3)含量约是黏土岩的2倍和0.5倍.深水牵引流发育和CaCO_(3)沉淀的有利区均为盆地中的高盐度水体作用区,在空间上重合.在使用含有SiO_(2),Na_(2)O,Al_(2)O_(3)和CaO的指标及与这些元素呈良好线性相关性的指标进行大地构造环境判别时会出现一定的偏差.因此,在深水阻塞盆地中,水下隆起或古陆在向陆方向对陆源碎屑物质和淡水的限制(隔离)作用,导致深水牵引流沉积构造多发育在富含钙质的岩石中;在向海方向对岛弧火山物质的阻挡作用,导致在用砂岩地球化学指标进行大地构造环境判别时出现相互矛盾的现象.

关键词：阻塞浊流深水牵引流地球化学大地构造环境鄂尔多斯盆地