滇东南峰林湖盆区溶蚀作用影响机制研究

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岩溶生态系统是地球表层系统中不可或缺而又特殊的一部分,本文旨在通过分析滇东南普者黑峰林湖盆区小叶羊蹄甲石灰岩灌丛、清香木次生林、云南松林三种植物群落以及石面、石坑、石沟、土坡四种小生境溶蚀速率差异特征,并结合室内显微镜观察法,揭示影响溶蚀作用的关键因子。通过对菜花箐实验小流域小叶羊蹄甲石灰岩灌丛、清香木次生林、云南松林土壤剖面理化性质和局地小气候的分析,发现植物群落的正向演替有利于溶蚀作用的进行。不同植物群落不同小生境溶蚀速率具有明显差异,云南松人工林<小叶羊蹄甲石灰岩灌丛<清香木次生林;土坡>石沟>石面>石坑。主要结论如下:(1)降水对溶蚀速率具有明显的控制作用。普者黑不同植物群落不同小生境雨季溶蚀速率均高于旱季溶蚀速率,如小叶羊蹄甲灌丛雨季溶蚀速率是73.27mg.m-2.d-1,旱季溶蚀速率16.54mg.m-2.d-1,雨季是旱季的4.4倍,清香木次生林雨季溶蚀速率113.21mg.m-2.d-1,旱季溶蚀速率16.67mg.m-2.d-1,雨季是旱季的6.8倍,云南松林雨季溶蚀速率83.24mg.m-2.d-1,旱季溶蚀速率38.51mg.m-2.d-1,雨季是旱季的2.1倍。综上所述不难发现雨季溶蚀速率均占全年的70以上,这与该研究区旱雨季降水比例具有明显关系,普者黑雨季降雨量占全年的82.3%(雨季为5-10月,旱季为12月-次年3月)。(2)3种典型植物群落土壤理化性质对土下溶蚀速率具有主导作用。在同一季节同种植物群落不同小生境、不同季节同种植物群落不同种小生境、不同季节不同植物群落不同小生境下,岩石溶蚀速率具有明显差异。各植物群落石面、石坑、石沟、土坡溶蚀速率均不相同,土下溶蚀速率均为土面溶蚀速率的2.2倍以上,如小叶羊蹄甲土下全年溶蚀速率43.64mg.m-2.d-1,土面溶蚀速率19.88mg.m-2.d-1,两者之间的比值为2.21。(3)3种典型植物群落土壤理化性质对溶蚀速率有着不同影响。不同植物群落下的土壤水分、土壤孔隙度、土壤SOM、土壤CO2、土壤pH、土壤DOC存在较大差异,各土壤理化性质对溶蚀作用的影响程度也不尽相同。如土壤水分与溶蚀速率的相关性R2=0.94,土壤孔隙度与溶蚀速率的相关性R2=0.98,土壤CO2与溶蚀速率的相关性R2=0.92,土壤SOM与溶蚀速率的相关性R2=0.91,土壤pH与溶蚀速率的相关性R2=0.97,土壤DOC与溶蚀速率的相关性R2=0.92。其中土壤孔隙度和土壤pH与溶蚀速率的相关性明显高于其它指标,土壤pH与溶蚀速率的显著相关性这与甑晓君等为代表的学者研究结论基本符合。(4)植物群落的正向演替有利于溶蚀速率的进行,其中岩石的矿物成分、化学物质,节理、裂隙对溶蚀速率具有一定的影响。清香木次生林的溶痕整体情况明显比小叶羊蹄甲灌丛和云南松林的复杂,小叶羊蹄甲又比云南松林复杂,主要体现在溶痕面积、溶痕深度。小叶羊蹄甲灌丛、清香木次生林、云南松林的溶蚀形态差异刚好与溶蚀速率快慢相符合,此外也证实了植物群落的正向演替有利于溶蚀速率的进行。溶蚀作用微观形态主要是基于岩石的岩性、裂隙、节理三大要素,并受外力条件(气温、降水、土壤理化性质等)作用,在溶蚀初期,岩石先因自身微型裂隙的出现,后在溶蚀作用持续干预下形成小溶孔,再逐渐发育演化,演化基本遵循点到线,线到面,中心向四周辐射的规律,溶蚀形态主要有蜂窝状、斑块状、放射状、弧弯状、条带状、环状、串珠状、分散状。受岩石成分影响比较突出的溶蚀形态有蜂窝状、斑块状、放射状、弧弯状、环状;沿节理、裂隙发育比较明显的有条带状、串珠串、分散状。
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