土地利用空间差异对典型喀斯特泉域化学风化碳汇的影响

doi:10.13284/j.cnki.rddl.002916

摘要/Abstract

摘要：

为了研究土地利用等人类活动对岩溶作用碳汇的影响规律，采用野外调查和遥感影像相结合的方法，获取2个毗邻的典型喀斯特特小流域土地利用数据特征。利用现场实测水体理化参数，采用径流系数法分别计算其碳汇通量和碳汇强度。对比分析两流域的土地利用类型和岩溶碳汇强度的差异，结果显示：1）陈旗和灯盏河2个喀斯特流域的化学风化碳汇具有显著的季节变化特征，其碳汇强度分别为1.24×10⁶和1.44×10⁶ mol/（km²•a）。2）流域内土地利用类型及其上、下游配置关系，尤其是水田的上、下游配置差异，是导致岩溶作用碳汇强度差异的重要原因。人类活动是调控岩溶作用碳汇的有效途径之一。

关键词: 土地利用, 岩石风化, 碳汇, 喀斯特流域

Abstract:

In order to study the atmospheric carbon sink effects of human activities such as land use of Karst catchments, the land use data of the two adjacent typical Karst basins were carried out by using a combination method of field surveys and remote sensing image analyses. The flux of atmospheric carbon sequestration and its intensity were calculated by the runoff coefficient method with the in situ data on physico-chemical parameters of the spring water of Chenqi and Dengzhanhe in Puding County, Guizhou. According to the comparative analysis of watershed land use types and Karst carbon sequestered intensity differences, we have gotten the following ideas: 1) The two spring watersheds had striking spatial variability of the land-use types with relatively consistent land use scale ratio, in which the land of the forest and bushwood were found in upper mountains, bared rock and grass on hill slope, dry land and paddy fields in highland or at foot of the hills, the paddy fields were distributed in highland of the upper discharging area of the Dengzhanhe spring watershed and at the hill foot of the lower discharging area of the Chenqi spring watershed, respectively. 2) the carbon sequestered intensity of the Chenqi and Dengzhanhe spring catchments were 1.24×10⁶ mol/（km²•a）and 1.44×10⁶ mol/（km²•a）respectively with significant seasonal variation，the rate of the atmospheric carbon sequestration in the larger area (Dengzhanhe spring catchment) was lower than that in the smaller area (Chenqi spring catchment); 3) Watershed land use types and their configuration relation, especially the paddy field configuration differences between the upper and lower reaches, resulted in the differences of carbon sequestration flux between the two adjacent small Karst spring watersheds (Chenqi Karst spring and Dengzhanhe Karst spring). The weathering process and its Karst dissolving intensity had important impact on the atmospheric carbon sequestration during the Karst processes. Human activity would be one of the effective ways to regulate the role of atmospheric carbon sinks during the rock weathering process of the basin.

Key words: land-use, rock weathering, atmospheric carbon sequestration, Karst basin

孙婷，邓飞艳，焦树林. 土地利用空间差异对典型喀斯特泉域化学风化碳汇的影响[J]. 热带地理, 2017, 37(1): 19-24.

SUN Ting，DENG Feiyan，JIAO Shulin. Impact of Land-use Spatial Variability on the Atmospheric Carbon Sequestration of the Rock Weathering Process in Typical Karst Spring Catchments[J]. TROPICAL GEOGRAPHY, 2017, 37(1): 19-24.

参考文献

CHETELAT B，LIU C Q，ZHAO Z Q，WANG Q L，LI S L，LI J，WANG B L，2008．Geochemistry of the dissolved load of the Changjiang Basin rivers：Anthropogenic impacts and chemical weathering．Geochimica et Cosmochimica Acta，72（17）：4254-4277．

陈洪元，陈邦宇，陈波，2005．贵州省普定后寨岩溶小流域水文特性研究．贵州地质，22（4）：284-288．[CHEN Hongyuan，CHEN Bangyu，CHEN Bo，2005．Lithologic Characteristics of Houzhai Karst Small Valley Puding，Guizhou Province．Guizhou Geology，22（4）：284-288．]

GAO Quanzhou，TAO Zhen，HUANG Xiakun，NAN Ling，YU Kefu，WANG Zhengang，2009．Chemical weathering and CO2 consumption in the Xijiang River basin，South China．Geomorphology，106（3/4）：324-332．

高全洲，陶贞．2010．华南滨海花岗岩丘陵的化学风化与化学径流．中国科学（地球科学），40（6）：758-767．[GAO Quanzhou，TAO Zhen．2010．Chemical weathering and chemical runoffs in the seashore granite hills in South China．Science China：Earth Science，40（6）：758-767．]

郭芳，姜光辉，夏青，李科，2007．土地利用影响下的岩溶地下水水化学变化特征．中国岩溶，26（3）：212-218．[GUO Fang，JIANG Guanghui，XIA Qing，LI Ke，2007．Hydro-chemical variation of karst groundwater under the impact of land use in Donghe catchment，Hunan．Carsologica Sinica，26（3）：212-218．]

焦树林，罗福家，梁虹，孙婷，丁蓉，王茂强，田青英，胡松，代正吉，2012a．乌江源区阳长流域化学侵蚀作用的碳汇效应．水土保持学报，26（5）：44-47．[JIAO Shulin，LUO Fujia，LIANG Hong，SUN Ting，DING Rong，WANG Maoqiang，TIAN Qingying，HU Song，2012a．The atmospherical CO2 consumption in the chemical weathering processes of the Yangchang hydrological stations basin in Wujiang river source drainage basins area．Journal of Soil and Water Conservation，26（5）：44-47．]

焦树林，梁虹，丁蓉，2012b．乌江源区白泥河流域化学风化过程及其碳汇效应研究．科技导报，30（28/29）：89-93．[JIAO Shulin，LIANG Hong，DING Rong．2012b．Chemical Weathering Processes and Its Atmospherical CO2 Consumption of the Bainihe Watershed in Wujiang River Source Drainage Basins Area．Science& Technology Review，30（28/29）：89-93．]

焦树林，刘丽，孙婷，田青英，丁蓉，向尚，叶猛，2013．三岔河流域水文特征与化学风化碳汇效应．地理研究，32（6）：1025-1032．[JIAO Shulin，LIU Li，SUN Ting，TIAN Qingying，DING Rong，XIANG Shang，YE Meng，2013．Hydrological characteristics and the atmospheric carbon sink in the chemical weathering processes of the Sanchahe watershed．Geographical Research，32（6）：1025-1032．]

LIU Z，DREYBRODT W，WANG H，2010．A new direction in effective accounting for the atmospheric CO2 budget：Considering the combined action of carbonate dissolution，the global water cycle and photosynthetic uptake of DIC by aquatic organisms．Earth-Science Reviews，99：162-172．

李晶莹，张经，2003．黄河流域化学风化作用与大气CO2的消耗．海洋地质与第四纪地质，23（2）：43-49．[LI Jingying，ZHANG Jing，2003．Chemical weathering processes and atmospheric CO2 consumption in the Yellow river drainage basin．Marine Geology & Quaternary Geology，23（2）：43-49．]

梁虹，杨明德，彭建，程星，王在高，2001．路南石林喀斯特流域水文特征初探．中国岩溶，20（4）：269-273．[LIANG Hong，YANG Mingde，PENG Jian，CHENG Xing，WANG Zaigao，2001．The hydrological characteristics of the karst basin in Lunan stone forest．Carsologica Sinica，20（4）：269-273．]

刘文，张强，贾亚男，2012．夏季不同土地利用方式下的溶蚀作用研究——以重庆青木关岩溶槽谷区为例．中国岩溶，30（1）：1-6．[LIU Wen，ZHANG Qiang，JIA Yanan，2012．Karstification under different land-use patterns in summer：A case study in the Qingmuguan karst valley，Chongqing．Carsologica Sinica，30（1）：1-6．]

蒙海花，王腊春，2009．岩溶地区土地利用变化的水文响应研究——以贵州后寨河流域为例．中国岩溶，28（3）：227-234．[MENG Haihua，WANG Lachun，2009．Hydrological responses to land-use changes in karst area-A case study in Houzhai river，Guizhou province．Carsologica Sinica，28（3）：227-234．]

彭韬，王世杰，张信宝，容丽，杨涛，陈波，汪进阳，2008．喀斯特坡地地表径流系数监测初报．地球与环境，36（2）：125-129．[PENG Tao，WANG Shijie，ZHANG Xinbao．RONG Li，YANG Tao，CHEN Bo，WANG Jinyang，2008．Results of preliminary monitoring of surface runoff coefficients for karst slopes．Earth and Environment，36（2）：125-129．]

TAO Zhen，GAO Quanzhou，WANG Zhengang，ZHANG ShengHua，XIE ChenJi，LIN PeiSong，RUAN XiaoBing，LI ShuHong，MAO HaiRuo，2011．Estimation of carbon sinks in chemical weathering in a humid subtropical mountainous basin．Chinese Science Bulletin，56（35）：3774-3782．DOI：10.1007/s11434-010-4318-6．

王冬银，章程，谢世友，杨平恒，张文晖．2007．山区岩溶作用对土地利用方式的响应——以金佛山碧潭泉和水房泉两区岩溶系统为例．地学前缘，14（4）：222-230．[WANG Dongyin，ZHANG Cheng，XIE Shiyou，YANG Pingheng，ZHANG Wenhui，2007．Response of karstification to land-use types in mountain area-A case study of the karst areas in Bitan and Shuifang springs in Jinfo Mountain，Chongqing China．Earth Science Frontiers，14（4）：222-230．]

王冬银，谢世友，章程，2009．典型岩溶区不同土地利用方式下雨季、旱季岩溶作用研究．生态环境，18（6）：2366-2372．[WANG Dongyin，XIE Shiyou，ZHANG Cheng，2009．Impact of land-use patterns upon karst processes in typical karst regions of Jinfo Mountain．Ecology and Environmental Sciences，18（6）：2366-2372．]

吴卫华，杨杰东，徐士进，2007．青藏高原化学风化和对大气CO2的消耗通量．地质论评，53（4）：515-528．[WU Weihua，YANG Jiedong，XU Shijin，2007．Chemical weathering and atmospheric CO2 consumption of Qinghai-Xizang（Tibet）plateau．Geological Review，53（4）：515-528．]

XU Z，LIU C．2007．Chemical weathering in the upper reaches of Xijiang River draining the Yunnan-Guizhou Plateau，Southwest China．Chemical Geology，239：83-95．

俞锦标，章海生，1988．贵州普定岩溶地貌．中国岩溶，7（2）：163-171．[YU Jinbiao，ZHANG Haisheng，1988．Karst landform of Puding county in Guizhou province．Carsologica Sinica，7（2）：163-171．]

张兆干，杨剑明，王祥，申屏，1997．喀斯特地块空间结构研究——以普定后寨地下河流域为例．地理学报，52（4）：345-352．[ZHANG Zhaogan，YANG Jianming，WANG Xiang，SHEN Ping，1997．A study on spatial structures of karst mass in the case of Houzhai underground river basin，Puding County，Guizhou．Acta Geographica Sinica，52（4）：345-352．]

章程，2011．不同土地利用下的岩溶作用强度及其碳汇效应．科学通报，56（26）：2174-2180．[ZHANG C，2011．Carbonate rock dissolution rates in different landuses and their carbon sink effect．Chinese Sci. Bull.，56（26）：2174-2180．]

赵敏，曾成，刘再华，2009．土地利用变化对岩溶地下水溶解无机碳及其稳定同位素组成的影响．地球化学，38（6）：568-572．[ZHAO Min，ZENG Cheng，LIU Zaihua，2009．Influence of land use change on dissolved inorganic carbon and stable isotopic compositions of karst groundwater．Geochimica，38（6）：568-572．]

[1]	黄滢冰，徐启恒，吴颖斌，林灼仁. 珠三角快速城镇化地区国土调查典型试点探索与实证——面向第三次全国国土调查[J]. 热带地理, 2019, 39(3): 387-396.
[2]	刘晓娟，黎夏，梁迅，石洪，欧金沛. 基于FLUS-InVEST模型的中国未来土地利用变化及其对碳储量影响的模拟[J]. 热带地理, 2019, 39(3): 397-409.
[3]	刘毅华，陈绮娴，林华荣. 产权变化视角下的珠江三角洲土地利用时空变化及其机制——以佛山市南海区为例 [J]. 热带地理, 2019, 39(2): 206-217.
[4]	赵志忠，李燕，赵泽阳，邢瑶丽，刘玉燕. 海南岛东部地区土地利用方式对土壤有机碳与易氧化有机碳的影响 [J]. 热带地理, 2019, 39(1): 144-152.
[5]	侯婉，侯西勇. 考虑湿地精细分类的全球海岸带土地利用/ 覆盖遥感分类系统[J]. 热带地理, 2018, 38(6): 866-873.
[6]	赵国帅. 福建东山岛海岸沙地利用变化及其驱动力分析[J]. 热带地理, 2018, 38(5): 678-688.
[7]	胡应龙，陈颖彪，郑子豪，吴志峰，李娟娟，杨智威. 广州市生态系统服务价值空间异质性变化[J]. 热带地理, 2018, 38(4): 475-486.
[8]	李家会，董玉祥. 大都市区不同土地利用系统转换时空分异特征——以广州市为例[J]. 热带地理, 2018, 38(2): 264-273.
[9]	李保杰，顾和和，纪亚洲. 基于CLUE_S模型的矿区土地利用变化情景模拟——以徐州市贾汪矿区为例[J]. 热带地理, 2018, 38(2): 274-281.
[10]	邹金慧，徐飞雄，邹滨，李沈鑫，杨忠霖. 中国重要旅游城市雾霾时空特征[J]. 热带地理, 2018, 38(1): 143-150.
[11]	朱孟珏，傅晓婷. 粤港澳大湾区土地利用效率的时空特征及其影响机制[J]. 热带地理, 2017, 37(6): 814-823.
[12]	叶晓琪，宋小青，谭子安，吴志峰. 大都市镇域耕地功能格局及其成因 ——以广州市为例[J]. 热带地理, 2017, 37(6): 862-873.
[13]	田贺，梁迅，黎夏，刘小平，欧金沛，洪晔，何执兼. 基于SD模型的中国2010―2050年土地利用变化情景模拟 [J]. 热带地理, 2017, 37(4): 547-561.
[14]	刘旭拢，邓孺孺，秦雁，梁业恒，熊龙海. 东江流域地表水功能区水质对土地利用的响应[J]. 热带地理, 2016, 36(2): 296-302.
[15]	许联芳，张建新，陈坤，肖莉，邢旭东. 基于SD模型的湖南省土地利用变化情景模拟[J]. 热带地理, 2014, 34(6): 859-867.