中文摘要：

贵州省喀斯特占地表面积约70%，生态环境脆弱，土地贫瘠，长期以来是我国重点贫困区之一。改革开放以来，土地开发和利用加剧了自然生态环境的改变，石漠化现象已经到了非治理不可的地步，尤其是人口相对稠密的中西部地区。如何反演古植被的状况？石漠化现象始于何时？石漠化是如何受自然和人为因素影响的呢？这些问题是定制治理石漠化战略所必需要回答的。我们计划利用洞穴沉积物中的碳同位素记录反演古植被，结合氧同位素记录、历史人文资料，分析气候和人类对植被的影响，了解石漠化的演化进程。具体方法是，选择2-3个贵州中西部不同等级石漠化区的洞穴，系统地分析测量水样（DIC）、植被（TOC）、土壤（TOC）、围岩和新生碳酸钙（TIC）的碳氧稳定同位素，了解碳同位素在植被―土壤―水―洞穴沉积物之间的变化，明确温度、降水、植被和土壤风化等环境因子对碳同位素的影响。进而用石笋记录验证并评价气候、人类活动对石漠化的影响。

结论摘要：

洞穴滴水作为洞穴沉积物的直接物质来源，经由“降雨-植被-土壤-上覆基岩”过程，最终反映地表环境特征，通过对贵州不同等级石漠化地区四个洞穴物理、化学等指标的监测，初步得出结论(1) 洞穴滴水对月降雨量响应时间，存在1~3个月差异。洞穴上覆地貌特征对滴水滴率变化具有明显影响。但同一地貌形态下，石漠化等级越高，洞穴空气温度与外界大气越接近、空气CO2浓度变率愈大。(2)雨水Ca2+与Mg2+、Ca2+与Sr2+相关性良好，说明三者来源一致。然而滴水两组相关性远低于雨水，表明三者在上覆顶板中迁移特征存在差异。石漠化等级越高，Mg/Ca值越高且变幅越大，受滞后效应影响，滴水Mg/Ca值与月降雨量相关性较差。(3)不同洞穴滴水点δ13C季节特征不同，这种差异与地表植被信息无直接联系；上覆石漠化等级越强，植物有机碳δ13C越轻；当植被未发生更替或由荒草到林地更替时，土壤层自上而下有机碳δ13C逐渐偏重，而植被发生退化，或水土流失严重时，土壤层有机碳δ13C逐渐偏轻。降雨、植被有机碳、土壤有机碳及基岩δ13C与洞穴滴水δ13C之间相关性与贡献率不一致。洞穴滴水δ13C对上述环境因素指示程度为植被>雨水>土壤>基岩，而贡献率大小为降雨>土壤>基岩>植被，总体上可以认为，洞穴滴水δ13C主要在降雨与土壤背景值基础上形成。 (4) 通过取样筛选，在4个洞穴中都筛选到形成碳酸钙的菌种，说明微生物对洞穴沉积物的影响广泛存在。对比微生物形成碳酸钙的晶体形态结构及培养过程中培养基理化性质的变化，发现洞穴微生物中沉积碳酸钙的不同菌种可能对实验体系的稳定性扰动程度不同。而且这种扰动程度反应在对各理化性质的改变幅度，最终对形成的晶体结构产生作用。(5)通过对洞穴现代沉积菱形方解石的长度与滴水变率的统计发现，滴水变率较小的滴水点，菱形方解石晶体长轴生长速率较快，反之，生长率较慢。现代洞穴沉积量主要受控于温度变化，沉积速率与温度呈正相关关系。滴水速率对沉积速率影响较小。 (6) 利用石笋、鹅管与器测对比， ZJD-21和ZJD-9C 100年来δ18O记录主要反映当地降雨量的变化，δ18O偏轻指示气候湿润。与人口记录对比，100年来δ13C记录反映洞穴地表植被变化，在未受到强烈人类活动影响下，δ18O和δ13C的变化趋势基本一致。随着人类活动的增加，植被退化，水土流失是导致δ13C逐渐变重主要因素。