岩溶洼地泥沙沉积信息对土地石漠化进程的记录与响应

世界上的沉积物研究主要集中在湖泊、水库、三角洲和河口湾等，对岩溶洼地的研究还极少，但它的沉积物同样真实地记载了过去气候、环境变迁的信息，人类活动对洼地环境的影响也保存在该地质记录中。本研究拟以贵州高原典型的岩溶洼地为研究对象，使用137Cs和210Pbex示踪技术为主要手段，对岩溶洼地沉积的泥沙进行断代分析，根据泥沙中赋存的137Cs、210Pbex、TOC、C/N、营养元素、泥沙磁化率等信息，测算流域土壤流失速率与不同泥沙来源的贡献率、推断植被变化过程，反演石漠化发生、发展的动力学过程与机制、评价不同土地利用变化过程中的水土流失效应、探讨石漠化治理工程的对流域侵蚀产沙的影响及生态效益等，重建洼地及其过去变化的历史，以期为喀斯特环境整治与生态修复提供的重要科学依据。

摘要：世界上沉积物研究主要集中在湖泊、水库、三角洲和河口湾等，对岩溶洼地的研究还极少，但它的沉积物同样真实地记载了过去气候、环境变迁的信息，人类活动对洼地环境的影响也保存在该地质记录中。本项目针对岩溶地区土壤侵蚀实际观测资料匮乏、土壤侵蚀与石漠化的耦合关系尚不清晰的问题，以贵州高原典型岩溶洼地为研究对象：（1）使用137Cs为示踪技术为主要手段，测算了3个典型岩溶洼地土壤的沉积速率和流域的侵蚀速率，探讨了137Cs面积活度空间分布特征、差异的及其环境指示意义，发现岩溶坡地土壤下伏基岩表面溶蚀产生大量孔隙，地表土壤往往通过蠕滑方式充填上覆土体，导致了137Cs面积活度空间分布差异。（2）利用137Cs和210Pbex示踪技术，基于岩溶洼地沉积物对人类活动的干扰和破坏环境的记录，提出了岩溶地区土壤侵蚀过程的“三阶段反哑铃形”论；发现原始植被未遭受破坏的山地土壤地面流失轻微，<10t•km-2•yr-1；森林植被遭受破坏后的短期内，由于地面裸露，流域土壤地面流失极其强烈，流失速率可高达数千甚至上万t•km-2•a-1；表层土壤大量流失后，土壤地面流失又急剧减小，地面流失速率重新变得轻微，应在<10-100t•km-2•yr-1左右；（3）在不同岩溶地区的裂隙、管道、地下暗河、溶洞和山体表层进行了取样测试，基于137Cs示踪技术，根据端元混合方程和质量平衡模型，大致测算了地表流失、地下漏失的相对贡献率，发现在地面流失轻微的纯碳酸盐岩区，地下流失相对产沙率可能高达80％；地面流失强烈的不纯碳酸盐岩区，地下流失相对产沙率可能趋近于无穷小。（4）基于岩溶洼地沉积物对石漠化过程的反映特点，测算了贵州岩溶地区的土壤允许流失量及其分布规律和特点，研究了岩溶地区土壤允许流失量与石漠化发生率的关系，发现土壤允许流失量在连续性碳酸盐岩区为20t/km2•a(T=20)，在碳酸盐岩夹碎屑岩区为50t/km2•a，在碳酸盐岩与碎屑岩互层区为100 t/km2•a；（5）基于岩溶洼地沉积物对区域石漠化景观格局变化的响应，探讨了近30年来石漠化时空演变历史过程中的规律和特点，发现研究时段内石漠化总面积变化不明显，但石漠化内部类型之间的相互演变非常显著，各类型之间的演变具有转移、多变、“此消彼长”的特点。（6）共发表论文16篇，其中SCI 6篇，EI论文3篇，中文核心7篇，申报专利3项。