西南喀斯特峰丛洼地生态环境效应及其危害

采用岩土样分析法、编制TM遥感数据影像图法和野外调查等方法,研究了西南喀斯特典型峰丛洼地的生态效应。结果表明：与其他喀斯特地貌相比,峰丛洼地具有独特的生态环境特征,主要表现为：峰丛洼地石灰性土壤Ca、Mg的淋溶系数大,酸不溶物含量多,土壤缺乏C层,水土流失严重,植被生长受辐射逆温、日照少、温湿度时空分布不均的限制。在前期工作的基础上,编制了西南喀斯特地区碳酸盐岩分布图、石漠化分布图和峰丛洼地分布图,对这3个图的空间叠加分析发现,石漠化和峰丛洼地分布区是纯灰岩集中出露的地区,峰丛洼地分布区又是石漠化最严重的地区,石漠化是西南喀斯特峰丛洼地生态恶化的典型表现。石漠化已经成为西南喀斯特地区的灾害之源和贫困之源。     

桂北喀斯特峰丛洼地橘园土壤入渗特征

广西(桂)是我国柑橘果园面积和喀斯特峰丛洼地分布最广的省份。目前,对广泛分布的喀斯特峰丛洼地橘园土壤的入渗特征还缺乏了解。为了更好的支撑喀斯特峰丛洼地柑橘产业与生态可持续发展,本文以桂林地区典型白云岩峰丛洼地小流域为研究对象。采用改进的表置式环式入渗仪结合染色(亮蓝)示踪方法开展土壤入渗试验,定量刻画了洼地和梯田橘园土壤基质入渗与优先流入渗特征。结果表明:(1)基质入渗是该地区橘园水分入渗的主要方式;(2)基质稳定入渗速率差异显著且表现为洼地橘园(91.60~145.75 mm/h)大于梯田橘园(35.02~44.78 mm/h),优先流稳定入渗速率差异同样显著且表现为洼地橘园(79.78~118.30 mm/h)大于梯田橘园(12.63~23.18 mm/h);(3)优先流入渗在空间上具有很强的变异性,土壤染色面积并不是随土层的深入而递减;(4)梯田染色深度(17.4 cm)显著小于洼地(25.5 cm),梯田染色区域主要集中在表层土壤,0~5 cm范围内的染色面积占总染色面积的61.23%,洼地相同范围内染色面积仅占38.95%;(5)梯田与洼地相比,优先流路径更少,优先流发育程度更低,潜在的增加了橘树对土壤水分的可利用量。本研究结果有助于了解喀斯特峰丛洼地橘园的水文过程,并为峰丛洼地橘园的土壤水分管理提供借鉴。     

基于探地雷达技术估算喀斯特峰丛洼地不同坡位土壤有机碳密度的方法

在典型喀斯特峰丛洼地区按上、中、下坡位和洼地分别选取四个样方,利用探地雷达技术探测土壤深度,获得各层次土壤体积分数,结合土壤剖面采样获得的土壤有机碳含量、石砾含量和容重等数据,计算土壤有机碳密度。结果表明:该峰丛洼地区上、中、下坡位的土壤主要集中在0~30 cm深度范围内,体积分数范围为72%±16%~78%±6%,洼地的土壤则主要集中在0~70 cm,体积分数为64%±17%;土壤剖面0~30 cm内有机碳含量逐层显着下降(P<0.05),在深度30 cm以下下降趋势变缓,表层土壤有机碳含量从上坡至洼地逐渐降低,符合喀斯特地区特有的“养分倒置”现象;基于探地雷达法测得的0~20 cm土壤有机碳密度由上坡至洼地逐渐减小,上坡与洼地差异显着(P<0.05),而0~100 cm土壤有机碳密度则洼地显着大于坡地(P<0.05);探地雷达法与“平均深度法”相比,后者对前者的相对误差为0.3%~14.5%,未达到显着差异。通过研究建立了基于探地雷达准确获取土壤深度的土壤有机碳密度的估算方法,适用于喀斯特非连续性土壤,为进一步准确估算喀斯特地区土壤有机碳储量提供了更可靠的方法。     

西南喀斯特典型生态系统土壤特征与植被适应性恢复研究

西南喀斯特区域是特殊地质背景制约的脆弱生态带。论文以西南喀斯特地区典型生态系统不同退化/恢复阶段物质循环与植被恢复响应为主线,研究生态系统中的水分和养分过程,包括坡面降雨-入渗-产流-土壤水分再分布过程、土壤水分养分空间分异特征、微生物种群结构及其主要影响因素,初步揭示了"地下过程为主、地表过程为辅"的水土物质迁移规律与峰丛坡地土壤水分养分状况高于洼地的趋势;通过不同演替阶段、石漠化程度植被生态系统监测,初步揭示植被生态适应性与植物多样性的时空格局,提出发展草食畜牧业、构建农牧复合生态系统的替代型喀斯特区域生态重建发展模式。     

喀斯特峰丛洼地小流域表层土壤养分的空间异质性

为研究喀斯特峰丛洼地小流域土壤化学性质的空间变异性,基于规则网格取样(80m×80m),测定了典型喀斯特峰丛洼地木连喀斯特小流域163个表层(0cm~20cm)土壤样点基本养分全氮TN(total nitrogen)、全磷TP(total phosphorus)、全钾TK(total potassium)、有效氮AN(available nitrogen)、速效磷AP(available phosphorus)、速效钾AK(available potassium)、有机质SOM(soil organic matter)含量和pH值,并利用经典统计学和地统计方法进行了空间变异特征分析。结果表明:研究区土壤这8种指标数值的差异及变异系数均较大,各项土壤养分指标的变异程度依次为TK >AP >AN >TN >SOM >AK >TP >pH。不同养分指标具有不同的空间结构和最佳拟合模型,除TK和pH呈现强烈空间自相关、变程较短、空间依赖性较强外,其余6种指标(TN、TP、AN、AP、AK、SOM)均呈中等空间自相关,变程较长,空间连续性较好。Kriging等值线图直观、清晰的反映了研究区土壤养分空间格局。TN、AN、SOM的Kriging等值线图相似并且它们的空间分布趋势与pH正好相反,TP和AP的Kriging等值线图相似,TK和AK的Kriging等值线图相似。除pH外,木连喀斯特小流域养分空间格局可概括为:东边高,西边低,南边高,北边低,洼地高,坡地低。人为干扰和自然条件(地形、地貌、植被、裸岩率、坡度、坡向)是土壤养分空间异质性的主要影响因素。     

基于工程措施的喀斯特落水洞土壤及养分流失阻控效果

为揭示前期研发的阻控工程措施对喀斯特峰丛洼地土壤及养分流失的阻控效果,采用室内模拟和原位监测,采集暴雨后经阻控和未阻控的水流样品,分析样品中土壤、总养分及溶解性养分含量变化。结果表明,室内模拟暴雨条件下,生物质炭对土壤和养分流失的阻控效果表现为前期好于后期,且阻控效果与过滤材料粒径相关,以40目效果好于20目。其中,在暴雨初期(0 h),40目生物质炭对总氮、总磷、总钾流失的阻控率分别为31.9%、35.9%和37.2%,显著高于20目生物质炭对相应养分的阻控率(19.1%、16.6%和18.4%)。原位条件下,暴雨后24 h内工程措施(使用混合过滤材料)对总氮、总磷和总钾的阻控率分别达40.0%、92.3%和62.6%,对硝态氮、磷酸盐流失的阻控率分别为35.3%和12.5%,对其它有效态养分流失的阻控效果不明显(0.66%～3.70%)。总体上,采用工程措施对于暴雨后经喀斯特峰丛洼地落水洞流失土壤及总养分的阻控效果明显,但对水溶态养分的阻控效果有限。     

季节与小生境对喀斯特灌丛土壤丛枝菌根真菌群落的影响

揭示喀斯特灌丛生态系统土壤丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落及其对异质性生境与季节变化的响应规律,对合理利用土壤AMF促进喀斯特退化生境的恢复具有重要的意义。以桂西北喀斯特峰丛洼地1 hm2典型灌丛生态系统为研究对象,采用Illumina测序技术分析喀斯特灌丛两种主要小生境(石土面和土面)土壤AMF群落的季节变化特征及其影响因子。研究共发现AM真菌7科8属,球囊霉属/种为该地区优势属/种;土壤AMF群落组成结构季节差异显著(P0.05),冬季土壤AMF的Shannon多样性和丰富度均高于夏季,但小生境类型及季节与生境类型的交互作用对多样性均无显著影响;冗余分析(Redundancy ananlysis,RDA)表明,速效磷、速效钾和植物丰富度极显著影响喀斯特灌丛土壤AMF群落组成结构(P0.01)。研究结果为喀斯特地区合理利用植物与土壤AMF共生促进退化生境植被恢复提供了理论依据与实践指导。     

喀斯特地区不同退耕类型对土壤碳氮的影响

为探讨不同退耕模式对喀斯特峰丛洼地土壤碳氮特征的影响,选取广西环江典型退耕类型样地进行有机碳、全氮特征研究,结果表明:不同退耕类型之间的土壤有机碳、全氮差异显著;各退耕类型土壤有机碳和全氮都表现出随土层加深而逐渐降低趋势;土壤有机碳和全氮线性拟合呈显著正相关.表明退耕还林(草)显著提高了土壤有机碳、氮,但在植被类型和人为活动的影响下土壤碳氮特征差异明显.     

喀斯特山区县级尺度土壤养分分区初探

土壤养分分区可为作物施肥分区管理提供理论依据。以贵州典型的喀斯特山区县为例,采用GPS定位取1400个样点,利用G IS技术,对喀斯特山区县级尺度土壤养分分区进行了研究,结果表明,根据不同的土壤养分含量特点,将6个土壤养分分为2~4个分区。     

GPS定位对贵州喀斯特山区县级尺度土壤养分变异与空间格局研究--以务川县为例

在贵州选取有代表性的喀斯特区县,根据耕地土壤类型,利用GPS定位,采集300个土壤样品,开展喀斯特山区县级农田土壤养分变异与空间格局研究。结果表明:喀斯特山区县级尺度下,耕地总体有机质与氮、磷、钾养分含量变幅大(分别为3.81~82.65 g/kg、21.84~325.94 mg/kg、0.64~89.72 mg/kg、30.80~481.28 mg/kg),酸碱反应覆盖范围宽。两种类型耕地土壤养分差异明显,养分的高量水平与低量水平差异达显著水平。5种土壤养分中,有效磷含量分布呈现出较高的均质性,其余4种养分分布格局较为复杂,表现出较强的空间异质性特征。     

喀斯特石漠化治理区不同地形土壤养分 与刺梨果实品质相关分析

为揭示石漠化治理区种植刺梨地土壤养分水平与刺梨果实品质间的关系,以中国南方喀斯特石漠化治理区刺梨种植地和其果实为研究对象,研究石漠化治理区不同地形区刺梨种植地土壤养分水平与果实品质的差异性,探讨刺梨种植地土壤养分水平与刺梨果实品质的相关性,并以冗余分析进行土壤养分水平与果实品质的排序。结果表明:石漠化治理区的土壤养分水平、刺梨单果质量、SOD活性在溶蚀洼地、侵蚀洼地和山地坡面具有显著差异(P0.05);相关性分析表明总体上存在弱相关,个别土壤养分因子与刺梨果实品质有显著相关关系(P0.05);冗余分析排序表明,土壤的全磷、碱解氮和速效磷含量为溶蚀洼地区刺梨果实品质的重要影响因子;土壤pH值、全磷含量、全钾含量、有机质含量、碱解氮含量和速效钾含量在侵蚀台地区中可能对刺梨果实维生素C含量和单果质量有影响,山地坡面种植区土壤全氮含量、碱解氮含量、pH值、速效磷含量为影响刺梨果实品质的重要因子。     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物活性的季节动态——以贵州花江喀斯特峡谷地区为例

以贵州花江喀斯特森林土壤为研究对象,采用微生物培养法、生化活性试验法及氯仿熏蒸法分析退化喀斯特植被恢复过程中的土壤微生物数量、土壤生化作用强度、微生物生物量碳及微生物熵（qSMBC）的季节动态特征。结果表明：不同恢复阶段土壤微生物活性具有明显的季节变化。随着退化喀斯特植被的恢复,一年四季中土壤微生物数量、生化作用强度、微生物生物量碳及qSMBC明显上升,即土壤微生物活性明显增强,表现为乔木群落阶段〉灌木群落阶段〉草本群落阶段〉裸地阶段。退化喀斯特植被恢复增加了土壤微生物活性,使土壤质量得以提高;4个恢复阶段土壤微生物活性季节变化表现为夏季最强,冬季最弱,总体上表现为夏季〉秋季〉春季〉冬季的动态特点（P〈0．05）,表明土壤微生物活性的季节动态不仅与温度、降雨等气候因素有关,还受到植被类型的影响。     

不同开垦时间对喀斯特石漠化地区土壤养分的影响

[目的]为喀斯特生态系统的恢复重建、农业生产以及相关政策制定提供参考。[方法]采集贵州普定典型喀斯特山区3个不同开垦时间(1959、1968、1980年)的0~10、10~20、20~40 cm土层的土壤样品,进行室内理化分析。[结果]结果显示,普定县喀斯特山区随着农业用地开垦时间的增加,土壤养分变化总体表现为有机质、全氮、CEC下降;土壤pH值下降;全磷、全钾含量没有明显变化;碱解氮、有效磷、有效钾等有不同的变化规律。[结论]普定县喀斯特山区土壤养分随开垦时间的变化主要是受到施肥和微地形的影响。     

岩溶峰丛洼地土壤养分空间分异特征及影响因子分析

研究了典型岩溶峰丛洼地土壤养分在坡地和洼地的空间分异特征，并探讨了土地利用方式和地形因子对土壤养分空间分布的影响。结果表明：土壤养分在坡地和洼地存在显著差异，受长期耕作影响，有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾在洼地的含量显著低于坡地。而速效磷在洼地的含量显著高于坡地，说明施肥对土壤的有效磷含量具有重要作用；在坡面尺度，土地利用方式是有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷等养分的主要影响因子。地形因子对有机碳等上述养分和速效钾、PH值有显著影响，但其方差贡献均小于土地利用方式（速效钾和PH值除外）；种植制度对洼地土壤有机碳、全磷、全钾、速效钾有显著影响，牧草地在一定程度上有利于有机质的积累；有机碳、全氮、碱解氮等养分整体表现为随着土地利用强度的增加而显著降低，自然坡地和撂荒地的有机碳含量较高，分别为耕地的3.35倍和1.91倍，生态系统表现为“碳汇”趋势。耕地的有机碳含量显著偏低，生态系统表现为“碳源”趋势，不利于农业生态系统的健康发展。木豆-板栗地的有机碳、全氮等养分显著高于耕地，退耕在一定程度上有利于有机质等养分的积累，但是对坡面尺度土壤养分的分析表明木豆-板栗地的有机碳等养分显著低于自然坡地和撂荒地，说明土壤理化性质要恢复到自然水平，还需要较长时间。     

贵州安顺市不同土地利用类型 土壤养分特征研究

研究了贵州安顺区不同土地利用类型(蔬菜地、水田和林果地)土壤养分分布特征,结果表明贵州安顺区土壤pH值偏小,整体上呈酸性;不同土地利用类型土壤养分差异较大,土壤有机碳、全氮、全磷和全钾均呈现出一致性规律,大致表现为水田蔬菜地林果地,而3种不同土地利用类型土壤全磷差异均不显著;土壤有效养分均呈现出一致性规律,均表现为水田蔬菜地林果地,并且土壤有效养分在3种不同土地利用类型均达到显著差异水平;3种不同土地利用类型土壤有效养分空间变异系数高于土壤全量养分;土壤养分均表现出明显的"表聚性"。相关性分析表明,3种不同土地利用类型土壤全量养分之间均具有良好的线性正相关性(P0.01),且土壤全量养分与有效养分均呈现出一定的相关性。     

贵州喀斯特地区土壤重金属污染研究

研究了贵州喀斯特地区土壤的成土过程、土壤的分类与特征、土壤的重金属背景值及对应的环境风险表现;分析了境内喀斯特土壤的理化性质,总结出重金属污染的不同来源途径及行业污染表现。针对土壤重金属污染的基本方式及污染过程表现,基于重金属进入土壤后发生的各类物理化学作用,研究了定量核算重金属污染物进入土壤后最终富集量的各类数学方法。     

西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤水肥关系研究

通过每两月一次的定位监测,对贵州喀斯特不同石漠化阶段的土壤水分含量、蓄持效应和养分动态进行了研究.结果表明:表层土壤含水量随着石漠化的发展而下降;土壤含水量随降雨具有明显的动态变化,但非石漠化土壤蓄持水分最高,达到最高值为589.1 g·kg-1;不同程度石漠化土壤不同深度含水量与土壤的铵态氮和硝态氮含量呈显著的正相关关系,表明有效养分供给与土壤水分有密切的关系.因此,土壤水分的短缺可能成为喀斯特土壤中养分供应的制约因素.     

桂西北喀斯特地区不同土地利用方式土壤的有机碳含量及养分特征

分析喀斯特峰丛洼地次生林(CL)、灌草丛(GC)、牧草地(MC)、玉米地(YM)共4种典型土地利用方式下土壤的有机质含量及养分特征,探讨不同土地利用方式对土壤养分含量的影响。结果表明：0~30 cm土层土壤有机碳、全氮含量随土地利用强度的增加而降低,与YM土壤相比,CL土壤的有机质含量高38.5%~100%,全氮含量高63%~130%(P<0.05);4种土壤的全磷含量间差异和全钾含量间差异均达极显著水平(P<0.01);速效磷含量受土地利用方式影响明显,CL土壤的速效磷含量最低,GC土壤的次之,YM土壤的最高;速效钾含量受植被覆盖和水土流失状况的影响较明显,CL土壤和GC土壤的速效钾含量均高于MC土壤和YM土壤的;土地利用方式是影响土壤有机碳、全氮、全磷、速效钾等养分含量变化的重要因素,不同土地利用方式下,土壤氮、磷、钾养分含量间的差异达显著水平(P<0.05);耕作、施肥等人类活动使土壤养分含量发生变化,从而导致土壤退化,而植被恢复等措施可以培肥土壤。     

朝营小流域石漠化治理区土壤动物群落结构

为了解贵州典型喀斯特石漠化治理区土壤动物群落结构,于2013年4月和8月对撒拉溪示范区朝营小流域不同等级石漠化样地的土壤动物进行了研究。共获得土壤动物976头,分属于3门10纲23目。结果显示,各样地以蜱螨目、弹尾目和双翅目为优势类群。水平结构上,不同季节不同等级石漠化土壤动物优势类群基本一致,而在个体数量表现常见类群和稀有类群的数量变化较大。垂直结构方面,2个季节土壤动物群落在0~10 cm土层均表现出明显的表聚性,个体数的表聚性强于类群数的,且在不同等级石漠化样地表现出较大差异。除个别样地外,土壤动物群落多样性指数、均匀性指数和丰富度指数均表现为春季大于夏季,各样地间土壤动物群落相似性指数在春季和夏季差异不大。     

喀斯特峰丛洼地适生植物碳 储量异质性对比研究

研究了喀斯特峰丛洼地10 种3 年生植物碳储量的异质性。结果表明：（1）不同植物的同一器官 或同一植物的不同器官碳含率存在一定的差异,喀斯特峰丛洼地植被平均碳含率为40.49%,乔木、灌木和藤 本的碳含率依次为灌木＞乔木＞藤本,分别为43.21%、40.25% 和38.11%,碳含率变异系数以欧李最大、为 8.28%,铁籽最小、为 1.66%;（ 2）不同植物同一物种各器官的碳储量除地瓜藤外均以干的碳储量为最高,乔 木和灌木各器官碳储量除枇杷、香椿和石岩枫（干＞叶＞枝）外均表现为干＞枝＞叶,藤本除地瓜藤外各器 官碳储量均表现为干＞叶＞枝＞根,同时不同物种同一器官碳储量也存在差异;（3）乔木、灌木和藤本干的碳 储量占各自总碳储量的比例表现为乔木＞灌木＞藤本。