基于小流域尺度的黔北喀斯特地区产流产沙特征

目前,中国西南喀斯特地区流域尺度产流产沙长期定位观测试验报道较少,且其相关机制的探讨不足。该文基于小流域尺度,分析典型喀斯特小流域产流产沙特征,定性、定量探讨喀斯特小流域产流产沙的主要影响因子。选取位于贵州北部的典型喀斯特小流域—遵义浒洋水小流域为研究区,采用小流域控制站定位观测法,在4年连续观测的基础上,分析浒洋水小流域月际、年际产流产沙特征,并重点分析了降雨对小流域产流产沙的影响。结果表明:受喀斯特地区特殊的"二元"侵蚀环境等因素影响,浒洋水小流域产流、产沙高峰不同期,产流高峰出现在10月,多年月均值为63.9万m3,而产沙高峰为6月,116.21t。显著性检验则表明,浒洋水小流域月际产流无显著差异(P0.05),但6月产沙则显著高于1、2、3及12月(P0.05),其他月份间产沙无显著差异(P0.05);受年度降雨的影响,2010-2013年,无论是产流还是产沙,2013年均显著高于其他年份(P0.05)。研究期间,小流域多年平均输沙模数为215.32 t/(km2·a),这一结果与贵州省公布的贵州喀斯特区土壤侵蚀模数279.47t/(km2·a)接近;该小流域降雨对产流产沙影响显著,降雨强度(I60)同产流产沙在0.05水平上显著相关,而降雨量同产流产沙则在0.01水平上显著相关。结果可为喀斯特地区的水土流失治理提供参考。     

喀斯特槽谷区土地利用转型过程对生态系统服务价值的影响

揭示当前多因素驱动下喀斯特槽谷区典型地貌单元土地利用转型过程的生态系统服务价值影响具有重要意义。以2005年、2010年、2014年、2017年高清影像为数据源并结合实地调研对解译数据进行了对比验证,借鉴国内外生态系统服务价值最新研究成果,结合研究区实际情况对生态系统服务价值系数进行了修订,通过对土地利用转移矩阵分析和生态系统服务价值指标计算。结果表明:（1）研究区内草地、灌木林地、山地旱地、有林地、农村居民用地、城镇用地变化显著,山地旱地转为草地、城镇、农村居民用地,草地转为有林地、灌木林地。（2）2005—2010年土地利用转型山坡较槽坝显著。2010—2014年土地利用转型主要集中于槽坝,山地旱地转为农村居民用地、城镇用地,水田转为农村居民用地,草地转为山地旱地。2014—2017年土地利用在山坡—槽坝同时发生转型。（3）喀斯特槽谷区生态系统服务价值在2005年、2010年、2014年、2017年分别为129 825.44万元、134 744.99万元、102 592.28万元、102 816.77万元。2005—2010年喀斯特槽谷区（ESV）由129 825.43万元变为134 744.98万元,增幅为1.85%;2010—2014年ESV由134 744.99万元变为102 592.28万元,下降了13.55%;2014—2017年ESV由102 592.28万元变为102 816.77万元,下降了0.11%;2005—2017年喀斯特槽谷区生态系统服务价值（ESV）由129 825.43万元变为102 816.77万元,总体下降了11.61%。     

短历时强降雨对典型喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响

探索短历时强降雨对典型喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响,为喀斯特区坡耕地应对极端天气的水土流失防治提供理论依据。研究采用人工室内模拟降雨试验的方法,对喀斯特坡耕地侵蚀产沙特征在短历时强降雨作用下的影响因素开展研究。结果表明:(1)短历时强降雨导致喀斯特坡耕地地表输沙模数和产沙量随降雨强度的增大而增大,而地下输沙模数和产沙量与降雨强度无明显变化规律,坡耕地土壤侵蚀以地表为主。地表产沙临界雨强为30～50 mm/h。(2)坡度增大时地表产沙比重大于地下产沙比重,地表土壤侵蚀以地表为主。产沙比重发生转折的坡度值为15°～20°。70 mm/h降雨强度和5°坡度下,降雨强度对地下土壤侵蚀可能存在"负效应"。(3)喀斯特坡耕地侵蚀产沙特征与降雨强度和坡度密切相关,但降雨强度因子起主导作用。强降雨主要影响地表土壤侵蚀,因此,对喀斯特坡耕地土壤侵蚀治理应以地表为主。研究结果有助于深入了解短历时强降雨对喀斯特坡耕地土壤侵蚀的影响,为对喀斯特坡耕地应对极端天气和水土流失防治以及维持生态环境健康持续发展提供理论依据。     

喀斯特石漠化区林草恢复对土壤团聚体及其有机碳含量的影响

为研究喀斯特高原峡谷石漠化治理区林草植被恢复对土壤团聚体的粒径分布,土壤结构稳定性及各粒径团聚体有机碳的影响,以期为喀斯特石漠化治理区土壤结构改善,植被重建,土壤碳库的维持与提高提供理论依据。以贵州喀斯特高原峡谷石漠化治理示范区5种常见林草植被(金银花、火龙果、花椒、荒草地和原生灌木林地)为研究对象,通过湿筛法对土壤团聚体粒径进行分组,对比分析5种林草植被模式下0—40 cm土层垂直剖面各土层土壤中团聚体和有机碳含量的分布规律。结果表明:在0—40 cm土层垂直剖面中,5种林草植被的土壤团聚体在5,2～5,0.25～2,0.25 mm 4个粒级中的分布特征,金银花地分别为31.89%,32.85%,28.48%,6.78%;火龙果地为19.11%,32.68%,37.72%,8.49%;花椒地为10.42%,18.39%,57.90%,13.29%;草地为40.38%,20.68%,30.34%,8.61%;原生灌木林为47.04%,17.80%,30.25%,4.91%。水稳性大团聚体(0.25 mm)含量表现为原生灌木林地(95.09%)金银花地(93.22%)火龙果地(91.51%)荒草地(91.39%)花椒地(86.71%)。5种林草植被均以大团聚体(0.25 mm)为主;其中,原生灌木林地大团聚体(0.25 mm)含量最高,花椒地最低。在整个土壤剖面中,土壤团聚体稳定性指标MWD和GMD均以原生灌木林地较高,说明二者土壤结构较好,稳定性较强。在0—40 cm土层剖面中,各粒级团聚体有机碳含量均随着土层深度的增加而降低,表现出表层富集现象;团聚体有机碳以0.25 mm粒级含量最高,5 mm粒级最低。总体而言,原生灌木林地土壤团聚体稳定性较好,原生灌木林地在各层土壤中各粒级团聚体有机碳含量最高。     

喀斯特裸坡地径流对降雨强度与坡度的响应

为探究喀斯特裸坡坡面在不同降雨强度与坡度组合下径流过程及其径流总量特征。将表层岩溶带中孔(裂)隙视为可透水的"筛孔",设定地下"二元"结构中孔(裂)隙度(5%)一致的情况下,探索裸坡地在不同降雨强度与坡度组合下地表/地下径流过程与总径流量的特征,并以此为基础揭示降雨强度、坡度对喀斯特坡面水文特征的影响。结果表明:(1)在较小降雨强度条件下(≤30 mm/h),裸坡地表并未出现产流迹象,以地下所产生的径流为主。在中大雨强(≥50 mm/h)条件下,裸坡地地表产流,且在设计降雨30 min时长内其径流过程并未出现规律性变化,而地下径流过程则在不同坡度与雨强下均呈现出先增加后趋于平缓的趋势,且其转折点多居于9～12 min时段内。(2)30 min内裸坡地地下总径流量在15 mm/h降雨强度且坡度为5°,10°,15°,20°这4个坡度条件下变化并不显著(P0.05),而其余降雨强度下地下/地表径流量均随着坡度增加差异显著(P0.05);同时除地下径流量与坡度呈极显著负相关(P0.01)外,其余地表/地下径流均与降雨强度与坡度均呈现出极显著正相关(P0.01);(3)降雨强度为大雨强(90 mm/h)条件下首次出现了地下径流系数0.5的情况,证明大雨强(90 mm/h)条件下存在着临界坡度使得地表与地下径流量相接近。研究成果能够为喀斯特坡地水土流失防治提供参考和合理意见。     

喀斯特地区不同茎形态植物的水土保持和养分截留效果研究

在坡度为30°的坡地建立12个径流小区,试验设计4个处理,分析了3种不同茎形态植物的水土保持和养分截留效果,并在此基础上进一步探讨水土保持和养分截留之间的定量关系。结果表明:薜荔,马蔺和常青藤的覆盖度分别为53.1%,62.8%和60.0%。薜荔,马蔺和常青藤具有一定的水土保持效果,不同植物的保水固土效应存在显著性差异。薜荔,马蔺和常青藤对TP,DP,TN,NO₃^--N,NH₄⁺-N和K有一定的截留作用。薜荔对TP,DP,TN,NO₃^--N,NH₄⁺-N和K的截留效果分别为0.58,0.64,0.54,0.86,0.64,0.54;马蔺对TP,DP,TN,NO₃^--N,NH₄⁺-N和K的截留效果分别为0.76,0.64,0.68,0.78,0.53,0.56;常青藤对TP,DP,TN,NO₃^--N,NH₄⁺-N和K的截留效果分别为0.72,0.75,0.61,0.83,0.45,0.58。水土保持与养分截留效果之间呈现极显著性相关（Pearson相关性系数 > 0.698^**）,表明水土保持是养分截留的有效途径。     

普者黑岩溶湖滨湿地沉积物与茭草全磷相关性研究

以滇东南岩溶湿地为研究对象,在普者黑湖滨湿地设置典型样地,采用典型样带法布点方式,探讨岩溶湖滨湿地在湖岸—湖心过程中沉积物全磷的空间变化规律以及与湿地挺水植物茭草全磷的关系。结果表明:（1）普者黑湖滨湿地沉积物w（TP）空间变化规律明显,水平方向总体按照湖岸—湖心方向依次递减,且变化范围分别为0.68~0.42 g/kg（0—5 cm）,0.65~0.35 g/kg（5—10 cm）和0.59~0.27 g/kg（10—15 cm）;垂直方向沉积物w（TP）均以表层最高,并依次向下层递减;（2）湿地植物茭草茎中TP含量沿湖岸—湖心方向总体呈现递减的变化规律,茭草叶对TP的吸收量明显高于茎的吸收量,且叶中w（TP）约为茎含量的1.35倍;（3）湿地植物茭草茎w（TP）与沉积物w（TP）均呈现出显著性相关性,茭草叶w（TP）与沉积物w（TP）均呈正相关,但相关性不显著。     

喀斯特石灰岩产状地下生境的土壤质量

为揭示喀斯特石灰岩地下生境的土壤质量差异,选择基于喀斯特石灰岩的3种不同典型地下生境类型样地(石灰岩低倾产状地下生境、石灰岩中倾产状地下生境、石灰岩高倾产状地下生境)的土壤为研究对象,测定不同类型样地土壤的物理、化学及生物学指标,计算土壤质量综合指数,对其土壤质量进行综合评价。结果表明,不同石灰岩地下生境类型及其不同层次的土壤指标值差异显著,层次性明显,土壤质量均表现为表层>中层>下层;不同类型的土壤质量存在差异,石灰岩低倾产状生境最好,中倾生境次之,高倾生境最差。     

喀斯特峰丛洼地4种典型植物蒸腾作用及其影响因素

[目的]对广西壮族自治区喀斯特峰丛洼地4种典型植物(甘蔗、五节芒、灰毛浆果楝和青冈)蒸腾作用及其影响因素进行研究,为进一步开展区域植被生态需水研究提供科学依据。[方法]于2015年4月至2016年1月对4种主要植物群落不同季节蒸腾速率(Tr)、叶面积指数(LAI)和相关环境因子开展现场观测。[结果]4种植物Tr夏季与春、秋、冬3季呈极显著差异(p0.01),不同植物类型其Tr也存在差异,其中,甘蔗Tr的季节变化为96.55~197.42g/(m2·h),五节芒为95.26~169.13g/(m2·h),灰毛浆果楝为97.20~239.11g/(m2·h),青冈四季Tr为81.65~124.42g/(m2·h)。4种植物Tr均与空气温度(Ta)呈极显著(p0.01)或显著正相关关系(p0.05),与土壤含水率(SWC),LAI,土壤容重(ρb),空气相对湿度(RH)呈显著或极显著相关关系。SWC和Ta对甘蔗Tr起主导作用,是主要决策变量;Ta是五节芒Tr的主要决策变量;SWC和ρb是灰毛浆果楝Tr的主要影响因子;LAI,SWC和Ta是青冈Tr的主要影响因子。[结论]研究区域4种典型植物蒸腾作用存在差异,且均呈季节性变化趋势,不同植物Tr影响因素不同,可通过人工诱导水、光、热等环境因子进而合理调控植被生态需水。     

黔中喀斯特区典型土地利用方式及耕作措施的水土流失调控效应

[目的]探讨贵州省中部喀斯特地区坡面几种典型土地利用类型及耕作措施对土壤水分、土壤侵蚀及坡面径流的调控效应,探明其差异显著性,为区域坡面水土流失防治提供参考。[方法]采用野外径流小区定位观测法,以贵州省龙里县羊鸡冲小流域及贵阳修文龙场小流域为研究对象,开展坡面不同土地利用及耕作方式水土流失调控效应的研究。[结果]林地、撂荒地及农耕地对土壤水分的调控效应差异不显著(p0.05),对土壤侵蚀的调控效应差异显著(p0.05)。3种土地利用方式对径流的调控效应相对复杂,具体为撂荒地显著低于林地(p0.05),但林地与农耕地间、撂荒地与农耕地间均无显著差异(p0.05);两种典型耕作措施研究结果显示,蔬菜种植(春甘蓝)对土壤水分、水土流失的调控效应优于玉米种植(单作),但两者对土壤水分及水土流失的调控效应均无显著差异(p0.05)。[结论]黔中喀斯特区3种土地利用方式中,撂荒地水土流失调控效应显著高于林地和耕地;蔬菜种植水土流失调控效应高于玉米单作,但是两者无显著差异(p0.05)。