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地球化学动力学起源于化学动力学,主要是研究地质反应和物质迁移的动力学。因热力学只能解决化学反应的方向和程度,地球化学动力学不仅研究正演,还着眼于反演问题,常常处理变温条件下的动力学,更多的研究多相反应。由于影响石灰土剖面土壤空气中CO2循环过程的因素较多,且其认识还不是很清楚,尤其是其中一些影响机制还有待进一步剖析,岩溶碳循环急需对石灰土剖面CO2循环过程的地球化学动力学进行分析,为土壤碳库碳循环机制以及岩溶碳汇的估算做参考。本研究分别对普定生态站三个剖面进行了监测和采样分析,得到的主要结论如下:1.本研究在2018年1月到2019年2月,对普定喀斯特系统观测站内三个剖面的土壤空气中CO2浓度及其δ13C值进行了连续采样分析和监测,且对三个剖面土壤的理化性质、土壤有机碳δ13C值、土壤粒度、pH进行了测量。2.季节尺度上,土壤CO2浓度的变化规律的主要驱动力是降水和大气温度。降水和大气温度能够直接的影响土壤呼吸的强弱,直接控制着土壤空气中CO2浓度变化,呈现出夏高冬低的规律。3.垂向空间上,土壤空气CO2浓度总体呈现随土壤深度的加深而增加的趋势,土壤空气CO2浓度在剖面不同层位的分布除其本身的浓度梯度影响外,主要是受土下裂隙与洞穴的影响,其他因素影响次之,如土壤粒度、pH、有机碳和氮含量等。4.植被控制着石灰土剖面CO2浓度的高低。土壤CO2的主要来源是土壤有机质的分解、植物根系呼吸和土壤生物呼吸等,土上植被的多少直接控制着土壤剖面CO2浓度值。同一气候条件下的同一区域的土壤剖面之间土上植被类型和覆盖程度不同会导致土壤空气中的CO2浓度及其碳同位素值不同。5.石灰土剖面CO2循环过程中的动力学机制主要分为三部分:一是土壤呼吸过程中,微生物对土壤有机质的分解、植物根系呼吸和土壤生物呼吸等活动,产生大量CO2在土壤中富集;二是土壤与土下裂隙或洞穴之间的通风效应过程中,土下裂隙或洞穴的通风模式控制土壤CO2的扩散方向,土壤的洞穴和裂隙的通风效应对土壤CO2浓度有较大影响,洞穴和裂隙在夏季吸入土壤中的CO2,冬季则向土壤中输出CO2;三是岩溶作用。岩溶作用的发生对其迁移和扩散产生影响,夏季是岩溶作用发生最强烈的时候,岩溶作用消耗了土壤空气中部分CO2,加上降水引起的水动力将土壤CO2不断向下运移,冬季土壤呼吸与降水减弱,岩溶作用随之减弱,对土壤CO2的影响也随之减小。