西南岩溶区石漠化发展进程及治理成效

浅析我国西南岩溶区石漠化的发生发展过程,系统分析了所实施的综合治理工程及其所取得的成效与存在的问题。     

西南喀斯特二元结构下土壤流失研究进展(英文)

系统梳理了西南喀斯特二元结构下土壤流失的研究进展,结果表明喀斯特山区土壤侵蚀研究总体起步晚,基础研究落后,已有研究成果多集中在地表侵蚀现状、成因、治理措施等方面。喀斯特二元结构背景下存在地下土壤流失的观点已经得到多数学者的认可,然而受限于研究技术方法 ,缺乏观测数据,地下流失途径、流失量及其危害仍不清楚。因此,寻求必要的技术手段,从流失途径和过程开展野外观测是今后喀斯特二元结构下土壤流失研究的重点。     

双河洞小流域主要离子化学特征及其来源分析

为探究岩溶地表水和地下水水化学特征及其各种盐类对主要离子的贡献,以喀斯特小流域为研究尺度,对贵州绥阳双河洞区域地表水和地下水水化学进行野外监测、采样和室内实验,并运用SPSS统计软件对水样点进行主成分分析研究。结果表明:(1)双河洞水化学阳离子主要以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主。水化学类型主要为Ca~(2+)·Mg~(2+)—HCO_3~-型水,而石膏洞为Ca~(2+)·Mg~(2+)—SO_4~(2-)型水。大多数离子的含量随采样点、季节和水体类型的不同而呈显著性差异;(2)岩石风化对流域离子组成影响显著,阴离子主要来自碳酸盐、蒸发盐或岩盐的溶解和风化,蒸发盐溶解是阳离子的主要控制机制,硅酸盐风化侵蚀作用对区域离子变化存在一定影响;(3)主成分分析法得出对区域离子化学组成的影响程度按碳酸盐、蒸发盐和硅酸盐递减,其中H_2CO_3风化碳酸盐岩的影响显著,但在个别地下水主要受H_2SO_4风化碳酸盐岩的影响显著,此外农业活动和居民生活也有一定影响。研究结果对双河洞洞区水资源的保护和开发利用及岩溶碳循环研究具有重要意义。     

秸秆覆盖对岩溶区坡耕地产流产沙的影响

通过室内模拟降雨试验,研究秸秆覆盖对西南岩溶区坡耕地产流产沙的影响。试验处理按照2个雨强(63,100mm/h)和5个秸秆覆盖度水平(0,20%,50%,80%和100%)进行。结果表明:在中雨强(63mm/h)条件下,秸秆覆盖减少了地表径流的径流系数和径流强度,增加了壤中流径流系数和径流强度,在较大秸秆覆盖度下(50%,80%和100%),秸秆覆盖能有效减少土壤流失量;但在大雨强(100mm/h)条件下,秸秆覆盖导致地表径流增加并同时显著减少了壤中流,地表径流的增加同时导致土壤流失量的增加。     

土壤CO2与喀斯特洞穴CO2季节变化响应分析

为了揭示土壤CO_2对洞穴内环境的意义,对大风洞和响水洞2016年洞内环境指标和上覆土壤的相关数据进行统计与回归分析。结果表明,洞内CO_2浓度、土壤CO_2浓度具有显著的季节性特征,土壤2#对应的洞内空气CO_2在夏冬两季差值达793~884mg/kg。土壤水PCO_2和滴水PCO_2在夏冬两季的差值最高可分别达1.12和0.41,因此洞内滴水PCO_2、土壤水PCO_2也表现出明显的季节性特征。土壤CO_2、洞内空气CO_2、洞内滴水PCO_2和土壤水PCO_2间均表现出一定的滞后现象,如4#土壤水PCO_2与滴水PCO_2的相关系数,由非滞后条件下的0.123上升至滞后条件下的0.596。同时在滞后条件下,土壤CO_2对洞内CO_2的贡献率的总和最高可达84.6%,高于非滞后条件下的值。     

喀斯特石漠化区不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征

为探究喀斯特土壤有机碳分布特征及其对人为干扰的响应,挖掘了2 854个土壤剖面,采集了22 786个土壤样品,分析了贵州省不同土地利用方式下土壤有机碳分布规律;并结合贵州省石漠化防治规划,初步估算了石漠化防治工程的土壤碳增汇贡献。结果表明:贵州省土壤有机碳呈现含量高、密度小的特征。表层土壤(0-20cm)有机碳平均含量25.07g/kg,平均密度仅为4.27kg/m~2。不同用地类型土壤表层有机碳含量大小为灌木林地乔灌木林地灌草地乔木林地弃耕地与荒地草地水田园地旱地与坡耕地;表层碳密度大小为水田灌木林地乔木林地乔灌木林地弃耕地与荒地灌草地旱地与坡耕地草地园地。0-60cm土层土壤有机碳含量对人为干扰较为敏感,60-100cm土层土壤有机碳含量差异较小。实施退耕还林,人工种草及人工造林等石漠化防治工程会明显促进土壤有机碳的积累,到2050年,贵州省0-10,0-20,0-30,0-100cm土层土壤有机碳将增加1.99×10~(13),3.37×10~(13),4.45×10~(13),6.29×10~(13) g。可见,喀斯特地区土壤有机碳具有含量高、密度低的显著特征,石漠化治理能有效增加喀斯特地区土壤碳汇。     

喀斯特坡地裸露心土层产流产沙模拟研究

通过人工降雨探索表土剥离后喀斯特坡地侵蚀产沙特征及机制,为该地区开展地下水土流失研究及指导水土流失防治工作具有重要的理论和现实意义。试验采用钢槽装填土石模拟喀斯特地区表土剥离后坡地的"二元结构",通过人工模拟降雨揭示了雨强(30、50、80mm h~(-1))、坡度(10°、15°、20°、25°)和地下孔(裂)隙度(1%、2%、3%、4%、5%)对坡地土壤侵蚀的影响,并在此基础上进一步讨论了各因子对剥离表土后的坡地造成的影响。结果表明:(1)表土剥离后地下漏失的隐蔽性增强,小雨强的坡地土壤侵蚀容易被忽视,30、50 mm h~(-1)雨强条件下,仅当坡地坡度≥15°时地表出现径流,坡地侵蚀产沙以地下流失为主,地下产流量、产沙量随雨强先增大后减小。(2)喀斯特地区坡地土壤侵蚀治理不应只重视地表水土流失,更应关注垂直方向上的土壤侵蚀——地下漏失,低坡度(坡度≤15°)条件下,地表近乎无产流产沙,坡地侵蚀产沙集中在地下孔(裂)隙,而坡度为20°、25°的坡地,其地下产沙比重仍分别高达0.85~0.97、0.59~0.84。剥离表土后的坡地水土保持应从地表、地下两个方向进行,避免由地下漏失引起的岩溶塌陷。增大地下孔(裂)隙度能显著提高地下产流量和产流系数,并促进地下孔裂隙产沙量和产沙比重的增加。     

湘西南不同石漠化程度土壤理化性质及相关性分析

以湖南省邵阳县郦家坪镇轻度、中度和重度石漠化程度的土壤为研究对象,分别在3种不同石漠化程度的样地采集土壤(0—15cm,15—30cm,30—45cm 3个土层)样品,并对土壤物理性质、养分含量特征及其之间的相关性进行了分析。结果表明:随着石漠化程度的加深,土壤呈现明显的沙化现象;土壤容重逐渐增大,孔隙度、毛管持水量减小。土壤偏弱酸性;有机质、全N与全P含量变化均表现为中度(弃耕地)轻度重度,Ca、Mg含量随着石漠化程度加深逐渐增加。土壤有机质、全N含量、土壤机械组成、土壤容重、孔隙度等理化因子之间相关性显著(p0.05),其中有机质含量、全N含量与土壤容重之间的相关性极显著(p0.01),Ca含量与pH之间相关性极显著(p0.01)等。随着石漠化程度加深,土壤理化性质逐渐恶化,但整体差异并不显著,表明该地区近年来退化并不强烈。通过施肥和合理的植被恢复模式能够有效的改善石漠化土壤养分含量,间接改善土壤的理化性质,从而提高生产力。     

基于RS/GIS岩溶区的土地利用/覆被变化及驱动力分析:以贵州省息烽县为例

为喀斯特地区土地资源的合理开发利用提供科学依据,以促进喀斯特地区生态环境和经济的可持续发展,以贵州省息烽县为研究对象,利用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术获得2000—2015年土地利用/覆被的现状、动态度、土地利用/覆被类型转移矩阵等数据,结合经济、人口等统计数据进行土地利用/覆被变化及驱动力分析。结果表明:2000—2015年,息烽县草地、建设用地和林地面积保持持续上升,耕地和裸岩地面积持续下降,水域和园地面积先减少后略有增加,且转移面积一直很小;耕地主要转向建设用地、草地和林地,裸岩地转向草地;息烽县土地利用/覆被变化强度处于中等水平。人口增长、城镇化、经济发展和政策的共同推动作用是研究区土地利用/覆被变化的主导因素。提出了喀斯特地区土地可持续发展的建议。     

喀斯特典型坡耕地模拟降雨条件下的土壤侵蚀响应

为了定量研究不同降雨强度、坡度和孔(裂)隙度条件下坡耕地土壤侵蚀响应和空间分布特征,采用人工模拟降雨试验,通过模拟喀斯特典型坡耕地耕作层和微地貌特征以及孔裂隙构造特征,研究土壤侵蚀响应和空间分布特征。结果表明:(1)15,30mm/h降雨强度时地表不产流,水土流失形式为地下漏失;50mm/h降雨强度时地表产流产沙,水土流失也以地下漏失为主,地下径流出现最大值。50mm/h以上降雨强度时,土壤侵蚀逐渐向地表侵蚀转变,地表、地下径流泥沙分配呈负相关;(2)在一定条件下,坡度增大,地表径流泥沙量增加,地下径流量减小,当坡度在10°~15°时地表径流泥沙量急剧增加,25°时坡面产流产沙量达到最大值,其中20°坡面径流泥沙与25°接近;地下泥沙与坡度、孔(裂)隙度间变化规律不明显。(3)径流空间分配特征以地下径流为主,其中90 mm/h降雨强度以地表侵蚀为主。(4)降雨强度、坡度和孔(裂)隙度等因子对地表径流及地下径流的影响程度依次为降雨强度坡度孔(裂)隙度。总之,喀斯特坡耕地以地下漏失为主,地表产流之前随雨强增大而增大,地表径流产生后则反之,极端暴雨(90mm/h)下以地表侵蚀为主;降雨强度对水土流失影响程度最大,其次坡度,再次孔(裂)隙度。