我国生态环境非常脆弱,森林覆盖率只有18.21%,不到世界平均水平的2/3；全国沙化土地174万平方公里,90%以上的天然草原退化,全国26%的地表水国家重点监控断面劣于水环境V类标准,62%的断面达不到III类标准,而茂兰喀斯特森林是亚热带地区幸存下来的一片面积最大,分布最集中,原生性最强的喀斯特森林,茂兰喀斯特森林水文地质特有的现象——地下水赋存的二元结构,即枯枝落叶垫积层及其土壤层、植根充填的上层岩溶裂隙水和下层岩溶水同时并存,在岩溶透水性极强,地表水强烈渗漏,水文地质条件复杂的岩溶区内,森林的水文效应研究具有重要的意义。同时,岩溶森林环境类型也是对岩溶动力系统结构、功能、运行机制的研究,是探索科学合理地解决岩溶地区资源环境问题,以及研究岩溶作用碳汇效应的重要对比研究的参照。本研究以茂兰自然保护区原始森林区板寨地下河流域为例,研究内容主要包括三个方面：1、探讨在原始森林区水化学变化情况,在有森林条件和无森林条件下水化学的时空变化规律；2、通过对大气降雨、穿透雨、树干流、土壤水、表层岩溶泉水一个系列来进行研究,探讨水中元素的迁移,特别是碳酸组分的迁移特征；3、用两种不同的方法对原始森林区的碳汇进行对比分析。依据水文地质条件、环境条件将板寨地下河流域划分为三个不同的岩溶水子系统,分别为地下河岩溶水子系统(I子系统)、板王溪岩溶水子系统(II子系统)和不纯碳酸盐岩溶隙水子系统(III子系统)。2009年8月-2010年12月,对整个流域的岩溶水、土壤和岩石进行了定期取样和分析,在流域输出端进行了在线监测；在不同的植被类型条件下埋放了碳酸盐岩标准溶蚀试片,根据溶蚀速率,估算了研究区岩溶碳汇及其动态；收集了林冠降雨、林中降雨、树干径流、土壤水样品,并对其水化学进行了分析；调查了流域水文地质条件和边界等；研究得到以下结论和认识：1、岩溶水化学类型方面。流域内岩溶水水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型和HCO3-Ca型。水化学类型主要受区域碳酸岩成分、水文地质条件的控制,只有板寨泉在部分时段为HCO3·SO4-Ca型；板寨地下河I子系统在原始森林核心区,该区植被覆盖率较高,居民较少,但是土壤覆盖面积较小。水中各离子浓度在时空上变化幅度较小,水中二氧化碳分压与区外相比较大。阳离子动态变化规律与降水的稀释效应有关,而阴离子动态变化则与研究区地表森林植被的生物活性有较强的关联;岩溶水中TOC浓度也呈现出明显的季节性变化特征；研究区稳定同位素水文地球化学特征季节性动态变化较为明显。2、岩溶水循环与水化学动态方面。观测结果显示,同地的非森林降雨区是原始森林区的降雨的60%。通过流域降水-流量过程曲线分析,衰减系数较大,说明该区水循环速率较快、含水层调蓄能力较弱。森林植被对流域水循环的迟延作用并不明显。即使在降雨过后,树冠层能截留大部分水资源,但其主要用于森林自身的生态需水的消耗,或向大气蒸散发而形成小范围内的二次水循环。整体上,氢氧碳稳定同位素随着雨季的持续,均表现出变轻趋势,至9月份开始有所回升;在特殊干旱情况下地下水水化学发生了很大的变化,由于降雨极少,蒸发强烈,树木蒸腾作用增强,地下水水化学原始含量较高,不同降雨状况下,水化学响应强度不一样。3、地表径流的水化学指标变化特征。大气降雨→树干径流雨和穿透雨→土壤水→表层岩溶泉水的运移过程中各个层次水的HCO3-、K+、Na+、Ca2+和Mg2+、TOC的含量都增加,说明土壤层能汇集各类雨水中及枯枝落叶分解产生的各种营养元素,供给岩溶生态系统中植被的生长发育,且森林区溶蚀试片的量大于林区外围,向着有利于岩溶发育的方向进行。4、森林对水土流失具有缓冲作用。板寨地下河出口处样品A13+、全Fe、全Mn、Si含量较低或在检测线以下。在核心区林下降雨量为林冠降雨量的85%,大大降低了大气降水对地表的冲刷能力,说明森林能有效的防止水土流失。5、碳酸盐岩溶蚀试片溶蚀率存在空间上的垂向和时间上的季节性变化。通过比较不同土地利用类型土壤的年溶蚀速率,相同土地利用类型不同深度土壤溶蚀速率不同,相同样地不同的季节土壤溶蚀速率也不同。林地土壤的年溶蚀速率都较大。林地较大的土壤溶蚀速率,可以促进碳酸盐岩溶蚀的成土速率,有利于岩溶区土层积累,同时,林地具有较好的涵养水源的功能,因此,在岩溶区提高森林植被覆盖率对缓解或者防止岩溶缓解退化具有重要意义。6、岩溶碳汇估算方法和结果。利用溶蚀试片的方法和水化学-方法,分别计算了碳酸盐岩溶蚀引起的二氧化碳的汇,两者相差并不大,用溶蚀试片方法计算得出的碳酸盐岩风化产生的二氧化碳的汇为328tC/a,用水化学-流量方法计算得出的为397tC/a。说明本次研究中,用溶蚀试片法计算岩溶碳汇是可靠的,所确定的流域边界基本正确。土下20cm的石灰试片溶蚀率与土下50cm的试片溶蚀量相当。