曹建華， 楊慧， 張春來， 吳夏， 白冰， 黃芬

(中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所 自然資源部/廣西巖溶動力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，桂林 541004；聯(lián)合國教科文組織國際巖溶研究中心，桂林 541004)

0 引言

地球是人類賴以生存與發(fā)展的物質(zhì)源泉和環(huán)境。人類社會的經(jīng)濟(jì)活動，尤其是近幾個世代的時間里，對全球環(huán)境產(chǎn)生了明顯的影響[1]。因此，針對地球整體觀、系統(tǒng)觀和多時空尺度研究的“地球系統(tǒng)科學(xué)”在20世紀(jì)80年代應(yīng)運(yùn)而生[2-3]。地球系統(tǒng)科學(xué)的提出不僅建立了地球科學(xué)的研究理論，更是人類社會可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)。

21世紀(jì)地球系統(tǒng)科學(xué)理論的重大進(jìn)展之一就是提出了“地球關(guān)鍵帶”的研究思路，它為“地球系統(tǒng)科學(xué)”進(jìn)入定量化找到了突破口[4-5]。地球關(guān)鍵帶是指靠近地表的、有滲透性的且介于大氣圈和巖石圈之間的地帶，具體范圍就是從樹冠頂部至地下水深部間的地帶。地球關(guān)鍵帶具有垂向上的分層性、橫向上的異質(zhì)性和系統(tǒng)的完整性3個基本特征[6-7]。地球關(guān)鍵帶的關(guān)鍵科學(xué)問題是闡明巖石圈-生物圈的相互作用過程中的物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)移； 連接巖石圈、生物圈的作用過程是水文過程和生物地球化學(xué)過程[8]； 地球關(guān)鍵帶的中心環(huán)節(jié)是土壤[9-10]。地球關(guān)鍵帶調(diào)查研究方法體系的建立和不斷完善[11]，為“地球系統(tǒng)科學(xué)”進(jìn)入定量化研究找到了新的突破口。

對照組患者進(jìn)行內(nèi)瘺穿刺的總次數(shù)為1450次,其中共有110次出現(xiàn)穿刺點(diǎn)出血的情況,內(nèi)瘺穿刺點(diǎn)滲血的發(fā)生率為7.58;觀察組患者進(jìn)行內(nèi)瘺穿刺的總次數(shù)為1450次,其中共有51次出現(xiàn)穿刺點(diǎn)滲血的情況,內(nèi)瘺穿刺點(diǎn)滲血發(fā)生率為3.52。經(jīng)比較,觀察組患者的穿刺點(diǎn)滲血發(fā)生率明顯低于對照組,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

碳酸鹽巖是巖溶發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。碳酸鹽巖的可溶性、巖溶作用對氣候環(huán)境變化的敏感性，以及巖溶地球化學(xué)背景的特殊性，使得巖溶關(guān)鍵帶成為揭示地球關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)、功能、服務(wù)等內(nèi)在機(jī)制的典型類型。本文以中國西南巖溶區(qū)為例，總結(jié)了諸多學(xué)者的研究成果，從影響巖溶類型發(fā)育的地質(zhì)、氣候、水文等因素著手，初步分析該區(qū)巖溶關(guān)鍵帶的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)循環(huán)基本特征，并對其未來研究方向進(jìn)行了展望。

1 中國西南巖溶關(guān)鍵帶的結(jié)構(gòu)

1.1 巖溶關(guān)鍵帶垂向上的分層性及發(fā)育厚度

1.1.1 垂向分層性

地球關(guān)鍵帶在垂向上通常分為5層： 即植被層、土壤層、風(fēng)化殼層、包氣帶層和地下含水層。由于碳酸鹽巖的可溶解性，巖溶關(guān)鍵帶在結(jié)構(gòu)分層和特征上具有其特殊性(表1)。

表1 碳酸鹽巖區(qū)地球關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)特征

(2)土壤層淺薄或缺失，大量的植物直接殖居在巖石石峰中，土壤層中通常發(fā)育A層或AB層而缺失C層，坡地土壤層的穩(wěn)定性差；

考慮多直流協(xié)調(diào)恢復(fù)的換相失敗預(yù)測控制啟動值優(yōu)化方法//王玉,侯玉強(qiáng),劉福鎖,曹路,李威,薛峰,等//(22):85

(3)通常缺失風(fēng)化殼層，取而代之的巖溶表層帶發(fā)育，其主要特征表現(xiàn)為溶解裂隙化程度高、透水性與下部包氣帶有顯著的不同，而形成一個獨(dú)特的上部包氣帶層，溶解裂隙中通常有土壤充填；

(4)包氣帶層存在巖溶介質(zhì)的不均一性，存在溶蝕裂隙、孔隙、管道和洞穴，更有連接地表與地下河(地下水)的落水洞、豎井和天坑等特殊地貌；

(5)地下含水層主要存在于有較大地下空間的地下河和地下排水網(wǎng)中，多出現(xiàn)集中排泄的紊流，且?guī)r溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，尤其透水層和隔水層的空間分布格局，對巖溶地下排水網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特征影響很大。

(3)廣西盆地。桂林市發(fā)育了最為典型的峰林平原和峰叢洼地巖溶地貌。峰林平原區(qū)高程140～160 m，石峰平均比平原高出75 m； 峰叢洼地區(qū)，洼地海拔平均301 m，山峰比洼地高出185 m，漓江水面高程在桂林水文站為140～147 m，在陽朔水文站則為102～110 m[16]。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，桂林在高出地面40～60 m的范圍內(nèi)發(fā)育了5層巖溶洞穴，地下水埋深0.5～3.5 m[17]，巖溶關(guān)鍵帶厚度可達(dá)200～300 m。

巖溶表層帶是指在地表(或土壤層)與深層塊狀碳酸鹽巖之間，因碳酸鹽巖的快速溶解，發(fā)育了一層巖溶作用強(qiáng)烈、溶蝕裂隙化程度高、透水性強(qiáng)的過渡帶。巖溶表層帶位于包氣帶的上部，與下部包氣帶有顯著的不同[36-37]，其發(fā)育的厚度實(shí)際上是雨水、外源水與碳酸鹽巖發(fā)生水-巖相互作用的結(jié)果，換言之就是具有侵蝕力的運(yùn)動水流，在失去侵蝕力(達(dá)到飽和)前所流過的路徑(圖8)[38-40]。

地球關(guān)鍵帶發(fā)育厚度就是指從樹冠頂部至地下水深部間的垂向深度。根據(jù)已有資料，中國西南巖溶發(fā)育深度基本與喜馬拉雅運(yùn)動導(dǎo)致的不同地區(qū)地殼抬升的幅度成正相關(guān)。

智慧商圈系統(tǒng)中商圈客流分析的核心是對商圈的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,分析的維度決定分析的價值。客流分析不僅僅是獲取總客流量，還需根據(jù)各區(qū)域、各樓層的客流分布、變化情況和成交率[1]，通過正確的數(shù)據(jù)清洗和分析，利用專業(yè)的可視化分析工具得出對商圈有較高價值的數(shù)據(jù)結(jié)果。

(1)二級階梯。重慶武隆天星—芙蓉洞巖溶系統(tǒng)[12-13]位于烏江下游峽谷兩岸，烏江谷底海拔140～175 m，而最高山峰或山頂殘留夷平面海拔為1 850～2 000 m。天星—芙蓉洞巖溶系統(tǒng)由56處垂向豎井和45個橫向洞穴組成。該系統(tǒng)在400～480 m 區(qū)間標(biāo)高上，洞穴系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的垂向—橫向轉(zhuǎn)換，即該區(qū)間以上為700～800 m 的鉛垂豎井，以下至烏江水面( 175 m) 為4～5 層相互連通的橫向洞穴，在縱剖面上構(gòu)成“ L”圖形。其中最為典型的是氣坑洞上部的垂向豎井，深度達(dá)779 m； 下部橫向通道可分為5層，層間落差在20～110 m之間，其洞穴發(fā)育的總厚度可達(dá)983 m(圖1)。因此，根據(jù)地球關(guān)鍵帶垂向分層的定義，該地區(qū)的巖溶關(guān)鍵帶可達(dá)1 000 m左右。

圖1 重慶武隆天星—芙蓉洞巖溶系統(tǒng)剖面示意圖[12]

在地球關(guān)鍵帶物質(zhì)遷移、循環(huán)研究中，核心的科學(xué)問題是巖石圈-生物圈間的物質(zhì)交換，即地質(zhì)過程與生態(tài)過程的相互作用和相互影響。一方面是生物圈對巖石圈的作用和影響[33]； 另一方面是巖石圈對生物圈的作用和影響[34]。而溝通兩者間的聯(lián)系主要包括水文過程和生物地球化學(xué)過程，難點(diǎn)是如何在時間尺度和空間尺度上實(shí)現(xiàn)地質(zhì)過程與生態(tài)過程的相互融合，成為有機(jī)的統(tǒng)一整體。

圖2 廣西樂業(yè)百朗地下河及天坑分布剖面示意圖[14-15]

陳壽在《三國志》里給何晏立傳，只有短短幾十個字，說他“少以才秀知名，好老莊言，作《道德論》及諸文賦著述凡數(shù)十篇?！碑?dāng)然，陳壽也沒忘記掰扯何晏犯的罪孽：擁戴曹爽，離間司馬懿，侵占公田，謀取高位，挾私報復(fù)朝廷官員。

從冠巖地下河的發(fā)育特征可以看出因地殼抬升導(dǎo)致的地下河溯源侵蝕現(xiàn)象。冠巖地下河全長8.5 km，水位落差125 m，沿縱剖面從上游至下游出現(xiàn)2個水力坡度裂點(diǎn)(圖3)。

圖3 廣西桂林冠巖地下河剖面示意圖[18]

1.2 巖溶關(guān)鍵帶橫向上的異質(zhì)性及主要類型

中國西南巖溶關(guān)鍵帶橫向的異質(zhì)性，首先是受到大地構(gòu)造運(yùn)動的影響。印度板塊、太平洋板塊、西伯利亞板塊的三向擠壓不僅導(dǎo)致青藏高原整體抬升，中國三級階梯形成[19]，同時，形成的地質(zhì)構(gòu)造體在西南巖溶區(qū)制約著巖溶發(fā)育的類型。

巖溶槽谷區(qū)主要位于重慶市、湘西、鄂西和黔東北地區(qū)，自西而東分布著萬縣復(fù)向斜帶、方斗山高陡背斜帶、石柱復(fù)向斜帶、齊岳山高陡背斜帶、利川復(fù)向斜帶、中央背斜帶、花果坪復(fù)向斜帶、宜都—鶴峰背斜帶及桑植—石門復(fù)向斜帶9個地質(zhì)構(gòu)造單元，并以齊岳山高陡背斜帶為界，西邊形成“隔擋式褶皺”，東邊形成“隔槽式褶皺”[20]。因此，巖溶槽谷的形成經(jīng)過了構(gòu)造運(yùn)動與變形和風(fēng)化剝蝕2個階段。當(dāng)碎屑巖被風(fēng)化剝蝕后，出露了可溶性的碳酸鹽巖，巖溶作用發(fā)生，巖溶槽谷地貌形成(圖4)。

圖4 重慶青木關(guān)巖溶槽谷地質(zhì)剖面圖[21]

巖溶斷陷盆地主要分布在滇東、攀西地區(qū)。從板塊運(yùn)動看，該區(qū)處于東亞和南亞板塊活動的交匯區(qū)，其西部是向北漂移的印度板塊，東部是向西運(yùn)動的揚(yáng)子板塊，西北是西藏板塊。三大板塊的碰撞擠壓，使西藏板塊受力變形，向東南方向擠壓出一塊流變斷塊，這就是康滇菱形斷塊[22]。康滇菱形斷塊的邊界由一系列的斜滑活動斷層束組成，這些斷層束可看成是大陸上的轉(zhuǎn)換斷層，斷層帶上發(fā)育的盆地一般具有斜滑拉張的性質(zhì)，在盆地的周圍往往有斷塊隆升的山地，而盆地則是受斷層斜滑錯動下掉的地塹[23]。

中國西南巖溶的發(fā)育始于白堊紀(jì)(1.45～0.66億年前)[24-25]。碳酸鹽巖的風(fēng)化溶解速度是硅酸鹽巖的100倍[26]，中國西南巖溶發(fā)育，在橫向上其類型存在多樣性，除了上文已經(jīng)提及的巖溶槽谷區(qū)、巖溶斷陷盆地區(qū)外，還有峰叢洼地區(qū)、峰林平原區(qū)、丘叢洼地區(qū)，以及在強(qiáng)烈水文地質(zhì)條件下，形成的巖溶峽谷和巖溶天坑(圖5)。

圖5 中國西南巖溶分布和巖溶類型區(qū)分布示意圖

1.3 巖溶關(guān)鍵帶系統(tǒng)的完整性及系統(tǒng)邊界的確定

如桂林毛村巖溶流域中的背地坪巖溶泉，泉水中無機(jī)碳通量為87.36 t /(km2. a) (月碳通量變化為 315.19～18 062.5 kg/km2)。 通過化學(xué)計(jì)量方法，其中來自于巖石溶解或風(fēng)化等作用(月碳通量為167.22～11 375.2 kg/km2)的碳占54.83%～62.95%，平均值58.52%； 來源于大氣或土壤中的碳(月碳通量為141.92～7 690.5 kg/km2) 為38.26%～45.27%，平均值41.48%(圖13(a))。通過巖溶泉水、碳酸鹽巖和土壤CO2的δ13C值檢測和兩端員混合模型計(jì)算，碳酸鹽巖碳庫對背地坪泉水δ13CDIC的貢獻(xiàn)比為32.38%～43.40%，平均值為37.65%，土壤CO2碳庫對泉水δ13CDIC的貢獻(xiàn)比為55.24%～67.61%，平均值為62.35%(圖13(b))。

針對具體的巖溶地下河流域，最為重要的工作就是確定地下河流域的邊界?，F(xiàn)代地球物理探測技術(shù)在該領(lǐng)域有用武之地，如： 在桂林市海洋鄉(xiāng)裸露巖溶區(qū)充電法對具有出口、進(jìn)口或天窗的地下暗河定位追蹤準(zhǔn)確，效果明顯； 可控源音頻大地電磁法探測深度大，橫向分辨率高，對尋找深部構(gòu)造破碎帶具有獨(dú)特的優(yōu)勢[29]； 現(xiàn)代示蹤劑技術(shù)的應(yīng)用，不僅能揭示地下河的連通性，還能揭示不同時相地下水流滯留時間、流速、過水?dāng)嗝婷娣e和等效直徑等參數(shù)，為巖溶地下河流域的邊界確定提供了有效的技術(shù)途徑。

圖6 廣西巖溶區(qū)、非巖溶區(qū)地表河與地下河的空間分布[28]

廣西都安縣地蘇地下河是西南巖溶區(qū)發(fā)育最大的地下河之一，由1個主干流、12個支流組成了巨型羽狀地下河系統(tǒng)(圖7)[31]，具明顯的上、中、下游特征： 上游為單一管道，水力坡度11‰～13‰，管道呈裂隙狀； 中游為羽脈狀，下游為網(wǎng)絡(luò)狀管道，水力坡度1‰左右，形狀呈拱狀、圓筒狀。支流常常以跌水形式匯入主流干道[30-32]。

圖7 廣西都安地蘇地下河平面分布示意圖[30]

地蘇地下河總長241.1 km。主干長57.4 km，流域面積10 004 km2，平均流量38 m3/s，最大達(dá)544.9 m3/s，出口于清水河，集中排入紅水河。

巖溶關(guān)鍵帶的結(jié)構(gòu)研究對大比例尺流域單元邊界的確定至關(guān)重要，是開展巖溶關(guān)鍵帶定量物質(zhì)循環(huán)研究的前提和基礎(chǔ)。

無獨(dú)有偶，廣東清遠(yuǎn)農(nóng)村最近幾年進(jìn)行農(nóng)村綜合改革，其中有兩項(xiàng)特別重要，一項(xiàng)是土地整合，一項(xiàng)是資金整合，兩項(xiàng)改革的重點(diǎn)都是恢復(fù)村莊集體權(quán)力，前者是恢復(fù)村莊集體對土地的權(quán)力，后者試圖將國家轉(zhuǎn)移給農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)綜合補(bǔ)貼通過農(nóng)戶轉(zhuǎn)讓形式集中到村社集體手上辦大事，這個大事就是解決單家獨(dú)戶不好辦、辦不好和辦起來不劃算的公共事業(yè)。清遠(yuǎn)市農(nóng)村綜合改革的試驗(yàn)證實(shí)，土地整合和資金整合可以大幅度提高村社集體的能力，使村社集體有能力對接國家資源，并以此資源來回應(yīng)農(nóng)戶需求。

2 巖溶關(guān)鍵帶物質(zhì)循環(huán)基本特征

(2)斜坡地帶。百朗地下河流域位于云貴高原向廣西盆地過渡的斜坡地帶，廣西樂業(yè)縣境內(nèi), 海拔375～1 554 m。地下河在平面上的投影表明其明顯受“S”型構(gòu)造的控制。地貌屬于高峰叢-深洼地巖溶地貌, 沿途發(fā)育有大石圍天坑群, 其天坑的平均深度56～511 m，并與地下河相連通形成地表和地下雙層結(jié)構(gòu)的立體空間環(huán)境(圖2，表2)。巖溶關(guān)鍵帶厚度可達(dá)500～600 m。

2.1 垂向上巖溶關(guān)鍵帶以土壤-表層帶為中心環(huán)節(jié)

從陸地風(fēng)化角度而言，巖石可分為碳酸鹽巖和硅酸鹽巖兩大類。碳酸鹽巖風(fēng)化溶解的速度是硅酸鹽巖的100倍，但其成土速度僅為硅酸鹽巖的1/10～1/40，土壤覆蓋明顯不足，土層也明顯淺薄[35]，如果把關(guān)鍵帶物質(zhì)循環(huán)最為活躍的部分定義為中心環(huán)節(jié)，那么土壤-巖溶表層帶為巖溶關(guān)鍵帶的中心環(huán)節(jié)。

1.1.2 發(fā)育厚度

圖8 巖溶地表形態(tài)、表層巖溶帶發(fā)育過程示意圖[40]

巖溶表層帶處于巖石圈、大氣圈、生物圈、水圈交匯的地帶[36]，每個圈層均能提供重要的巖溶動力條件。有資料顯示，碳酸鹽巖的水-巖相互作用60%～80%發(fā)生在巖溶表層帶[39]。

巖溶表層帶不僅對巖溶水具有一定的調(diào)蓄功能，形成巖溶表層泉[41-42]，而且碳酸鹽巖風(fēng)化溶解形成的土壤也優(yōu)先富集在表層巖溶帶的溶蝕裂隙中，裂隙中活躍的生物作用可使碳酸鹽巖溶蝕速率提高數(shù)倍，同時也是植物發(fā)育、生長的最佳環(huán)境，這就構(gòu)建了巖溶關(guān)鍵帶特有的土-石結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)是巖溶關(guān)鍵帶物質(zhì)循環(huán)的中心環(huán)節(jié)。

2.2 橫向上巖溶關(guān)鍵帶呈“島嶼狀”鑲嵌

在熱帶、亞熱帶的季風(fēng)氣候區(qū)，巖溶關(guān)鍵帶在橫向上呈現(xiàn)出明顯“島嶼狀”鑲嵌(圖9)。

巖溶關(guān)鍵帶在理化、生態(tài)屬性上同樣存在橫向上“島嶼狀”鑲嵌特征。如廣西巖溶主要分布在桂中、桂西和桂東北地區(qū)。而廣西土壤pH值大于6.0的區(qū)域與巖溶分布存在很好的空間對應(yīng)關(guān)系(圖10)，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因則是因?yàn)樘妓猁}巖所具有的富鈣性。碳酸鹽巖快速溶解并向周邊生態(tài)環(huán)境不斷輸送鈣離子，使得土壤中的鈣含量是非巖溶區(qū)土壤的1.5～2.0倍，巖溶水體中的鈣離子含量是外源水的十幾倍至幾十倍，而生長在巖溶地區(qū)的植被與非巖溶地區(qū)的植被相比，具有高的灰分和鈣鎂含量，以及低的硅鋁含量[35-43]。

圖9 廣西桂林毛村巖溶試驗(yàn)場影像圖

土壤的堿度與鹽基飽和度呈正相關(guān)，土壤鹽基飽和度愈大，土壤堿度愈大，pH值愈高； 鹽基飽和度愈小，土壤堿度愈小，pH值愈低[44]。Ca2+離子是碳酸鹽巖風(fēng)化形成的石灰土中的鹽基，Ca2+在鹽基離子中占據(jù)了90%以上，從而導(dǎo)致石灰土具有高的陽離子交換量和鹽基飽和度(表3)。

表3 廣西石灰土的鈣鎂交換量及鹽基飽和度與地帶性土壤的對比[45]

3 巖溶關(guān)鍵帶碳循環(huán)案例

3.1 碳循環(huán)融合地質(zhì)過程和生態(tài)過程

在桂林毛村流域有2個成對的碳酸鹽巖和硅酸鹽巖的小流域: 一個是中泥盆統(tǒng)東崗嶺組石灰?guī)r、白云巖構(gòu)成的背地坪巖溶泉域，補(bǔ)給面積約1.5 km2； 另一個是相鄰的由中泥盆統(tǒng)應(yīng)堂組砂巖構(gòu)成的小龍背地表溪，補(bǔ)給面積約2 km2。

(1)熱帶、亞熱帶地表巖溶形態(tài)以峰-洼鑲嵌、地形破碎為特征，其植被層厚度在峰地形處較薄，而在洼地形處相對較厚；

背地坪巖溶泉水δ13CDIC值范圍為-13.49‰～-16.14‰，平均值為-14.87‰； 小龍背地表溪流水δ13CDIC值范圍為-4.01‰～-11.67‰，平均值為-8.68‰(圖11)。

圖11 桂林毛村巖溶泉域背地坪巖溶水和硅酸鹽巖小溪流小龍背外源水無機(jī)碳同位素對比

通過巖溶泉水、碳酸鹽巖和土壤CO2的δ13C值檢測和兩端員混合模型[47-48]計(jì)算，碳酸鹽巖碳庫對背地坪泉水δ13CDIC的貢獻(xiàn)比為32.38%～43.40%，平均值為37.65%，土壤CO2碳庫對泉水δ13CDIC的貢獻(xiàn)比為55.24%～67.61%，平均值為62.35%。

化學(xué)計(jì)量方法與碳穩(wěn)定同位素兩端員混合法獲得的結(jié)果雖然存在差異性，內(nèi)在機(jī)理還需要進(jìn)一步探索，但有一點(diǎn)是肯定的，巖溶碳循環(huán)過程融合了地質(zhì)和生態(tài)兩種過程。

3.2 碳匯效應(yīng)

流域尺度巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)已經(jīng)得到國際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可[49-54]。巖溶關(guān)鍵帶碳循環(huán)產(chǎn)生的碳匯效應(yīng)包含植物碳匯、土壤碳匯和巖溶碳匯。

(1)植物碳匯。王冰等[55]利用基于MODIS 數(shù)據(jù)的光能利用率模型估算了貴州省巖溶區(qū)的植被凈初級生產(chǎn)力(net primary producivity,NPP)為407.18 t/(km2·a)，是非巖溶區(qū)(461.53 t/(km2·a))的88.22%。董丹等[56]基于SPOT NDVI遙感數(shù)據(jù)并結(jié)合數(shù)字高程模型、氣象數(shù)據(jù)和植被參數(shù),利用實(shí)測植被生產(chǎn)力計(jì)算和修正最大光能利用率,通過改進(jìn)CASA過程模型,估算了中國西南喀斯特地區(qū)1999—2003年間的NPP平均值，為402.34 t/(km2·a)，變化范圍為381.71～439.91 t/(km2·a)。

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，通過光合作用途徑所固定的碳量稱為植物總初級生產(chǎn)力(gross primary productivity，GPP)； GPP中扣除植物本身呼吸消耗的部分即為NPP，是植物固定和轉(zhuǎn)化光合產(chǎn)物的效率； NPP減去異養(yǎng)生物呼吸消耗(主要是土壤呼吸)后，余下的部分，稱為凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(net ecosystem productivity,NEP)[57]。

植物碳匯通常是指NEP部分，而現(xiàn)代遙感技術(shù)解譯的大多是NPP，這就需要獲取土壤呼吸的數(shù)據(jù)，但這一數(shù)據(jù)的精確性很難保障。從應(yīng)用的文獻(xiàn)看，針對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)，從NPP到NEP的轉(zhuǎn)化率為4.47%[58]和20.95%[59]。

如果取平均值12.71%，則西南巖溶生態(tài)系統(tǒng)的NEP為51.12t/(km2·a)。NEP包括植物碳匯和土壤碳匯。

(2)土壤碳匯。針對土壤碳匯的研究報道很少，主要集中在測算或估算土壤碳庫及土壤碳密度上,且主要針對農(nóng)田土壤。如黃耀和孫文娟[60]對近20 a年間中國耕作土壤有機(jī)碳儲量的變化作了詳細(xì)分析, 認(rèn)為中國耕作土壤的平均碳匯為15～20 Tg/a。該值相當(dāng)于中國年作物總生物量碳庫的2.8%～3.7%。

普定后寨地下河流域，補(bǔ)給面積75 km2，巖溶分布面積91%，是貴州高原上典型巖溶流域。周運(yùn)超等采用150 m×150 m 的網(wǎng)格布點(diǎn)方式，開展了土壤理化性質(zhì)的調(diào)查，共挖2 755 個土壤剖面，采集23 536 個土壤樣品。結(jié)果顯示： 流域范圍內(nèi)有5種不同巖石，覆蓋的土壤厚度依次為砂頁巖厚度(90.78 cm) >第四紀(jì)黃黏土厚度(88.27 cm)>泥灰?guī)r厚度(67.97 cm)>白云巖厚度(53.30 cm)>石灰?guī)r厚度(51.08 cm)[61]； 流域內(nèi)巖石裸露率29.22%～43.34%，土壤有機(jī)碳與巖石裸露率呈極顯著正相關(guān)，而與土層厚度、土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān)，流域土壤有機(jī)碳庫儲量5.39×105t[62]。這一結(jié)果僅為潘根興等[63]采用公式估算結(jié)果(7.33×105t)的73.53%或王紹強(qiáng)等[64]采用公式估算結(jié)果(7.63×105t)的70.64%。

圖5所示為蘇打與鈦渣質(zhì)量比對酸浸產(chǎn)物中TiO2含量的影響，在同一焙燒條件下，隨著蘇打與鈦渣的質(zhì)量比在0～0.7提高, 蘇打焙燒鈦渣酸浸產(chǎn)物中TiO2含量呈線性上升,當(dāng)蘇打配比超過0.7后, 浸出產(chǎn)物的TiO2含量再無明顯增加，說明蘇打用量已過量。

方精云等[65]測算的1981—2000 年間中國陸地植被年均總碳匯為0.096～0.106 Pg/a, 其中森林碳匯年均碳匯為0.075 Pg/a，土壤碳匯為0.04～0.07 Pg/a，即土壤碳匯是陸地植被碳匯的41.67%～66.04%。Pacala 等[66]估算美國的土壤碳匯是植被碳匯的2/3左右。歐洲土壤碳匯約占陸地生態(tài)系統(tǒng)總碳匯的30%[67]。

鑒于以上分析，如果考慮土壤碳匯是植被的50%，巖溶區(qū)土壤碳匯是土壤平均碳匯的70%，則西南巖溶區(qū)土壤碳匯通量估算為11.93 t/(km2·a)。

第二，組織制訂水利發(fā)展“十三五”規(guī)劃?！笆濉睍r期是全面建成小康社會的攻堅(jiān)時期，也是貫徹落實(shí)黨的十八大精神、加快水利改革發(fā)展的重要機(jī)遇期。要準(zhǔn)確把握水利面臨的新形勢和新要求，超前開展重大戰(zhàn)略問題研究，抓緊謀劃“十三五”水利改革發(fā)展的主攻方向和重點(diǎn)目標(biāo)任務(wù)。同時，抓緊完成全國水資源保護(hù)規(guī)劃、水利現(xiàn)代化規(guī)劃綱要等一批重大規(guī)劃編制和協(xié)調(diào)報批工作。

(3)巖溶碳匯。近年來，隨著巖溶碳循環(huán)的路徑及影響因子不斷被發(fā)現(xiàn)，人們對巖溶碳循環(huán)的發(fā)生、碳匯的產(chǎn)生的認(rèn)識不斷深入，有學(xué)者提出了流域尺度巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)概念模型，在模型中巖溶碳循環(huán)過程主要存在3個階段[68]： 水對碳酸鹽巖溶解，將大氣/土壤CO2轉(zhuǎn)移到水中； 富含無機(jī)碳的巖溶水在巖溶含水介質(zhì)中運(yùn)移； 巖溶地下水出露地表成地表河時，水生植物光合作用，將巖溶水體中無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，好氧不產(chǎn)氧光合細(xì)菌(aerobic anoxygenic phototrophic bacteria,AAPB)將溶解有機(jī)碳(dissolved organic carbon,DOC)轉(zhuǎn)化為惰性溶解有機(jī)碳(recalcitrant dissolved organic carbon，RDOC)(圖12)。

從CMF的角度結(jié)合共享經(jīng)濟(jì)的特殊性圍繞共享頭盔進(jìn)行分析研究。本文則從美觀性、安全性、可用性出發(fā)，通過材料、顏色、工藝對本產(chǎn)品進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)分析；從使用感受與情感體驗(yàn)的角度出發(fā)，基于用戶和設(shè)計(jì)師的角度對產(chǎn)品的CMF進(jìn)行有價值的探索，綜上，為日后產(chǎn)品成型提供有價值的參考。

圖12 流域尺度巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)路線圖

與此同時，還提出了4種人為干預(yù)，以增強(qiáng)巖溶碳循環(huán)和碳匯效應(yīng)，即： 選擇和培育適宜的植物品種； 土壤改良，提高土壤碳循環(huán)強(qiáng)度； 外源水的應(yīng)用，增加巖溶碳循環(huán)； 水生植物的選擇和培育，提高巖溶碳匯的穩(wěn)定性。因此，巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)研究已成為應(yīng)對全球氣候變化，努力提高碳匯、緩解氣候變暖的新方向。

根據(jù)流域尺度巖溶碳循環(huán)及碳匯效應(yīng)的模式，覃小群等對珠江流域進(jìn)行了調(diào)查和研究[69-71]：

(1)珠江流域45.26萬km2，巖溶分布面積達(dá)16.44萬km2，占流域總面積的36.32%。其中西江流域35.39萬km2，巖溶分布面積達(dá)15.70萬km2，占流域面積的44.38%，是我國南方典型的巖溶流域，巖溶主要分布在流域的中上游。

信息化時代給高校的思政教育工作帶來了巨大的改變，使思政教育工作變得更加便捷，與此同時也使思想政治教育工作面臨巨大挑戰(zhàn)。

(2)珠江巖石風(fēng)化溶解可將大氣/土壤CO2轉(zhuǎn)移到水體中，形成水體中1 167×104t/a的無機(jī)碳(CO2)，其中碳酸鹽巖的貢獻(xiàn)比例達(dá)80.46%。隨著水流的過程，其中有31%的無機(jī)碳在水生植物光合作用下，轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，15%無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2，經(jīng)過水-氣界面釋放到大氣，5%的有機(jī)碳沉積在河流底部，80%最終流入海洋。

(3)根據(jù)流域尺度的巖溶碳循環(huán)過程，珠江流域巖溶碳匯通量為13.24 t/(km2·a)。

因此，西南巖溶關(guān)鍵帶的碳匯通量為： 植物碳匯+土壤碳匯+巖溶碳匯，合計(jì)64.36 t/(km2·a)，是植物碳匯通量的38.85%、土壤碳匯通量的110.98%。

這一估算值存在一定的不確定性，但可以肯定的是，植物碳匯、土壤碳匯以及巖溶碳匯在同一數(shù)量級上。

4 巖溶關(guān)鍵帶研究展望

4.1 巖溶關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)的調(diào)查與刻畫

巖溶地質(zhì)介質(zhì)所具有的特點(diǎn)，使得巖溶成為認(rèn)識、研究地球關(guān)鍵帶的優(yōu)勢區(qū)域。根據(jù)最新巖溶地下水類型，西南巖溶區(qū)有地下河系統(tǒng)1 179個、巖溶泉系統(tǒng)1 152個、集中排泄帶系統(tǒng)562個，以及分散排泄系統(tǒng)727個，尤以黔、桂、滇東最為發(fā)育[72-73]，急需在不同類型巖溶區(qū)開展典型調(diào)查和典型研究，劃分不同類型巖溶關(guān)鍵帶的地下河流域單元，并確定其邊界。

在巖溶地下河邊界清晰的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)技術(shù)繪制流域尺度三維透視巖溶關(guān)鍵帶立體圖，為揭示物質(zhì)遷移過程、地表-地下相互作用、地質(zhì)-生態(tài)相互作用和影響提供基礎(chǔ)。

4.2 巖溶關(guān)鍵帶元素遷移的來源、去向和相互作用

巖溶關(guān)鍵帶物質(zhì)循環(huán)研究，需要研發(fā)關(guān)鍵帶碳水鈣及生命元素遷移的來源、去向和相互作用監(jiān)測和甄別的技術(shù)方法。

“地球關(guān)鍵帶”是“地球系統(tǒng)科學(xué)”進(jìn)入定量化的突破口和重要技術(shù)途徑。這就要求在具體研究過程中，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的完整性和邊界的可確定性，強(qiáng)調(diào)調(diào)查研究的對象以流域?yàn)榛締卧?。巖溶流域以地下河系的積水系統(tǒng)為基本單元，有時還跨越到硅酸鹽巖地區(qū)，地表、地下共同形成一個流域。如廣西壯族自治區(qū)巖溶分布面積為9.87萬km2，占全區(qū)土地總面積的41.57%[27]，而巖溶區(qū)地表河總長度約2.3萬km，密度為0.23 km/km2，而非巖溶區(qū)總長度達(dá)4.7萬km，密度為0.35 km/km2。據(jù)1∶20萬水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，廣西地下河長度大于2 km且獨(dú)立存在的有435條，總長度超過1萬km，密度0.1 km/km2(圖6)。

(a) 化學(xué)計(jì)量方法計(jì)算結(jié)果 (b) 無機(jī)碳穩(wěn)定同位素計(jì)算結(jié)果

圖13背地坪巖溶泉水中無機(jī)碳來源的比例

Fig.13RatiooftheinorganiccarbonsourcesintheBeidipingkarstspring

化學(xué)計(jì)量方法與碳穩(wěn)定同位素兩端員混合法獲得的結(jié)果存在差異性，內(nèi)在機(jī)理還需要進(jìn)一步探索。但有一點(diǎn)是肯定的，就是在巖溶關(guān)鍵帶碳循環(huán)過程中，地質(zhì)過程、生態(tài)過程提供了比例相當(dāng)?shù)奶紒碓础?/p>

4.3 巖溶關(guān)鍵帶元素遷移對地表陸生、水生生態(tài)系統(tǒng)的影響

巖溶關(guān)鍵帶元素遷移規(guī)律的研究，最終是要回答水分、養(yǎng)分的遷移過程、遷移方式和遷移通量對巖溶關(guān)鍵帶的服務(wù)功能的支撐，回答巖溶關(guān)鍵帶能為人類社會提供哪些服務(wù)、可持續(xù)程度怎樣，如何在合理的人為活動下增強(qiáng)巖溶關(guān)鍵帶的韌性,找到修度受損巖溶關(guān)鍵帶的方法。破解以上科學(xué)問題，建議有兩個途徑：

繽果盒子創(chuàng)始人陳子林曾說過，無人便利店的價值在于，通過各種傳感器，捕捉到客人進(jìn)店后的一舉一動，這些信息通過算法模型，可以得到許多非常有價值的市場結(jié)論。事實(shí)上，無人售貨機(jī)在技術(shù)升級后同樣可以做到這一點(diǎn)。眾所周知，組合式的無人售貨機(jī)在選址上要比便利店更加靈活，成本自然也更低。對比兩者的成本，則不禁讓人懷疑無人便利店的性價比。

蘇維埃文學(xué)的成功，是由于社會主義建設(shè)的成功而成功的。它的成長，就是我們社會主義建設(shè)的成功和成績的反映。我們的文學(xué)是各民族、各國家的文學(xué)中最年青的一種文學(xué)。然而它卻是最有思想、最先進(jìn)和最革命的文學(xué)。這種先進(jìn)的、有思想的而又革命的文學(xué)，能夠成為而且已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)的，這就只有蘇維埃的文學(xué)——這是蘇聯(lián)社會主義建設(shè)所產(chǎn)出來的骨肉。[1]

其一為目標(biāo)導(dǎo)向。如何保障水安全、糧食安全和生態(tài)安全。如在水安全方面，在查明水資源總量的前提下，充分考慮生態(tài)需水量，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對水資源在時間、空間上的需求，實(shí)施地表、地下水的高效利用和優(yōu)化調(diào)控。

其二為問題導(dǎo)向。巖溶關(guān)鍵帶碳水鈣及生命元素遷移規(guī)律、相互作用，及對巖溶關(guān)鍵帶功能發(fā)揮的支撐作用。如巖溶關(guān)鍵帶富鈣、富碳特性，引發(fā)巖溶區(qū)石灰土具高鹽基離子飽和度高，土壤呈偏堿性，同時制約若干重金屬的活潑性，在土壤中累積，形成土壤重金屬地質(zhì)高背景值的出現(xiàn)； 又比如，富鈣、富碳的巖溶水不僅刺激水生植物的光合作用，同時還有利于貝類水生動物的滋生。

現(xiàn)在我是第一代身份證——沒用啦，每天寫寫字，鉆鉆牛角尖，把自己整得像教授一樣。那些年可忙壞啦，縣里鎮(zhèn)里是把我當(dāng)?shù)湫蛠砼囵B(yǎng)的，三四年功夫當(dāng)?shù)叫ｉL。嘿嘿，不過呢，當(dāng)教務(wù)主任時，沒有副校長和校長；當(dāng)副校長時，既沒有校長也沒有教務(wù)主任；當(dāng)校長后，副校長和教務(wù)主任都沒了。村小嘛。

5 結(jié)論

(1) 中國西南碳酸鹽巖地層分布廣泛，地層厚度大，在水熱配套的季風(fēng)氣候及新構(gòu)造抬升運(yùn)動等的影響下，其巖溶關(guān)鍵帶發(fā)育的厚度從桂林幾米至幾十米、云貴高原向廣西盆地傾斜的斜坡的鳳山—樂業(yè)的400～500 m，到高原面重慶武隆一帶的近1 000 m不等。

盡管放療對鼻咽癌治療效果明顯,但由于放療療程長、不良反應(yīng)多,導(dǎo)致部分病人不能忍受而放棄治療[4]。科學(xué)有效的護(hù)理對降低不良反應(yīng)、提高患者治療依從性具有重要意義。優(yōu)質(zhì)護(hù)理是一種新的護(hù)理理念,充分體現(xiàn)了以患者為中心的思想。護(hù)理人員在做好常規(guī)護(hù)理的基礎(chǔ)上,充分評估患者的病情、需求和個性特點(diǎn),制定針對性護(hù)理措施,從心理、健康教育、皮膚護(hù)理的實(shí)施、并發(fā)癥的預(yù)防、對患者自我護(hù)理指導(dǎo)、患者之間的交流等各方面進(jìn)行優(yōu)質(zhì)護(hù)理,注重護(hù)理細(xì)節(jié),使患者感覺到滿意舒適,從而提高戰(zhàn)勝疾病的信心、護(hù)理依從性。

(2) 巖溶關(guān)鍵帶在垂向上以土壤-表層巖溶帶為中心環(huán)節(jié)。表層巖溶帶位于包氣帶淺表層，發(fā)育深度幾米至幾十米； 溶蝕裂隙發(fā)育、通透性好，經(jīng)常充填有土壤，是巖溶區(qū)特殊的土石結(jié)構(gòu)，是巖溶關(guān)鍵帶物質(zhì)循環(huán)最為活躍的部位。

(3) 巖溶關(guān)鍵帶在橫向上呈“島嶼狀”鑲嵌特征，尤其是在熱帶、亞熱帶氣候區(qū)，由于碳酸鹽巖屬性的特殊性，使得巖溶關(guān)鍵帶無論在地表表現(xiàn)形態(tài)上，還是在理化性質(zhì)、生物特性上，均表現(xiàn)出“島嶼狀”分布特征。

(4) 巖溶關(guān)鍵帶的物質(zhì)循環(huán)體現(xiàn)了巖石圈與生物圈活動的相互融合和相互作用。在巖溶碳循環(huán)過程中，其參與循環(huán)碳素大致一半來自生態(tài)，一半來自巖石，但準(zhǔn)確比例不確定。隨著生物作用強(qiáng)度的增強(qiáng)，生態(tài)來源碳的比例不斷增加，產(chǎn)生的碳匯強(qiáng)度有逐漸增大的趨勢。

(5) 西南巖溶關(guān)鍵帶碳匯通量包括植物碳匯、土壤碳匯和巖溶碳匯，初步估算的結(jié)果顯示，其巖溶關(guān)鍵帶的碳匯通量為64.36 t/(km2·a)。

(6) 巖溶關(guān)鍵帶調(diào)查研究的重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注巖溶關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)的調(diào)查與刻畫，巖溶關(guān)鍵帶元素遷移的來源、去向和相互作用，以及巖溶關(guān)鍵帶元素遷移對地表陸生、水生生態(tài)系統(tǒng)的影響。