石漠化区露石岩-土界面流形成过程模拟试验

岩-土界面是石漠化区露石岩面流和地表径流下渗转化为地下裂隙流的主要路径。作为地下裂隙流的重要组成部分,岩-土界面流对坡面降雨径流转化、水分地下快速渗漏以及土壤侵蚀/漏失具有重要影响。为探究喀斯特石漠化区露石岩-土界面流形成过程与转化机制,通过模拟典型露石岩-土界面,采用人工模拟降雨试验研究露石面-土壤组成的岩-土结构单元下地表径流及地表下壤中流、岩-土界面流及非岩-土界面流的形成过程及输出特征,探究其对岩周径流形成转化的影响。结果表明：岩-土界面流产流量在降雨过程中呈先增加后稳定的变化趋势;相同条件下,有出露岩面流形成的岩-土界面流（岩面倾角45°、60°、75°）产流量远大于仅有土壤水分下渗形成的岩-土界面流（岩面倾角90°）,前者是后者的4.78～16.58倍。岩面倾角是影响岩周径流形成、转化的主要因素,岩面倾角越大则岩-土界面流对水分漏失总量贡献越小,而非岩-土界面流则相反;雨强次之。然而,雨强是影响初始产流时间、稳定产流时间的主要因素,二者均随雨强增大显著减小（P<0.01）;岩面倾角次之。岩-土界面的存在不仅直接形成岩-土界面流,同时对非岩-土界面流表现出较强的补给效应,约有一半的岩-土界面流最终以非岩-土界面流的形式流失。研究结果可为石漠化区产流过程及机制的深度揭示提供理论依据。     

喀斯特区云南鼠刺树干液流及土壤水分动态

[目的]分析喀斯特区树干液流速率与土壤水分之间关系,揭示云南鼠刺的水分动态及对生境的适应机理,为喀斯特区生态环境建设提供理论依据。[方法]2009年7月26日至8月1日期间,利用热扩散式液流探针对喀斯特区的土面和石沟两种不同生境中云南鼠刺的树干液流进行连续测定,同时测定土壤水分含量的变化。[结果]两种不同生境中树干液流日变化呈现出不规则峰形曲线,每天液流速率的最大值均出现在白天,最小值均出现在夜间;同一深度土壤含水量随着时间的推移均逐渐降低,但降低速率不同,其变化与土壤深度的关系不明显;云南鼠刺树干液流速率与土壤含水量存在着不显著的正相关关系。[结论]云南鼠刺在喀斯特区的土面和石沟两种生境中的树干液流速率不同,但规律基本一致,树干液流速率与土壤含水量的相关关系不显著。     

东北低山丘陵区土地适宜性评价与潜力分析——以吉林省西南部黑牛河流域为例

喀斯特地区土地的石漠化与地层岩性、河流切割、土壤侵蚀、坡度及人类活动等有关。主要从岩性方面来分析喀斯特地区石漠化的成因,并以贵州高原的清镇市为例,结合石漠化的相关数据,运用GIS工作平台及计算机数据统计分析系统,分析各岩层组中各岩性石漠化的分布及等级,从而得出石灰岩地区的石漠化面积最大,石漠化程度最高,而泥灰岩地区的石漠化面积最少。因此,喀斯特地区的地层岩性与石漠化的级别和分布有密切关系。     

纸坊沟流域狼牙刺对土壤物理性状的影响

于2002年5月份,在陕北黄土区纸坊沟流域选择狼牙刺典型样地,以柠条、撂荒地作为对照。对各地块0—20cm表层土的容重、饱和导水率、水稳性团聚体含量等进行测定。结果分析表明：在0—20cm土层上,狼牙刺对＞2mm的水稳性团聚体含量有明显增加作用;对容重、孔隙度影响不明显;年水分动态监测表明,狼牙刺耗水作用强烈,生长期总耗水量可达790mm;耗水深度在2．5m左右。     

喀斯特山区退耕地水稳性团聚体演变特征及土壤养分效应

以贵州省六盘水市钟山区喀斯特山区不同年限退耕还林地为研究对象,以中度石漠化样地和自然恢复松林为对照,采用时空替代法,分析探索了其水稳性团聚体演变特征及与土壤养分的协调效应关系.＃结果表明,喀斯特山区坡耕地退耕还林5～8 a后,>0.25 mm水稳性团聚体在土壤中的含量明显提高,最低含量已达60%以上,粒径多集中在5～2 mm,且有向大粒径明显转化的趋势.通过对水稳性团聚体与土壤养分相关性和回归分析显示,>0.25 mm水稳性团聚体与土壤有机质、全氮、全钾及速效钾显著相关,相关系数达0.7～0.97;与碱解氮、全磷相关性不显著.在喀斯特山区退耕还林过程中,适当考虑种植对土壤磷素返还作用明显的植物,避免人为干扰,将有利于退耕地林木的健康生长.     

施用草甘膦除草剂对土壤质量影响的研究进展

草甘膦除草剂是农业生产中不可或缺的物资,过量使用会导致大量草甘膦及其衍生物在土壤中残留,对生态环境安全构成威胁。通过系统阐述草甘膦在环境中的迁移转化过程,以及草甘膦对土壤生物及环境质量的影响,着重分析了草甘膦对土壤蚯蚓、微生物群落的毒理效应,草甘膦与土壤其他污染物的协同效应和草甘膦驱动土壤碳氮磷生物地球循环变化。同时指出当前研究的不足,并提出下一步研究的重点:(1)加强草甘膦的降解机制和影响因素的研究,并筛选更高效降解能力的微生物菌株,提高草甘膦降解效率和修复草甘膦污染环境的能力;(2)定期开展农业环境中草甘膦的检测和风险评估,摸清草甘膦在喀斯特区的迁移路径,探索草甘膦在岩溶地质中的吸附和去除能力,以更好地评估岩溶地质的碳汇稳定性和水生生态系统的安全性;(3)借助酶化学计量学等研究方法,探明草甘膦在土壤中的转化速率、通量以及与微生物代谢和营养需求、环境效应之间的耦合关系。     

多露石石漠化区岩面流对岩-土界面土壤的冲蚀效应

岩面流在基岩出露的喀斯特石漠化区普遍存在,其容易受岩面形状影响以汇聚或分散的方式对岩—土界面处土壤进行冲刷侵蚀,这是喀斯特石漠化区土壤侵蚀/漏失发生的重要物理过程。为分析不同岩面形状下岩面流对岩—土界面土壤颗粒分布的影响,揭示岩面流对岩—土界面土壤的冲蚀效应,选择具有典型石漠化特征的休耕地(1年岩面流冲刷作用),在其中选取3种典型岩面形状(平直型、外凸型和内凹型岩面)为研究对象,采用激光粒度仪分析法,分析距岩—土界面不同水平距离(0～2,2～4,4～6,6～8,8～10,20 cm)及不同土层(0—10,10—20 cm)处土壤的颗粒分布特征。结果表明：(1)不同岩面形状下岩面流对岩—土界面处土壤的冲蚀影响依次为内凹型>平直型>外凸型;内凹型岩—土界面处土壤中黏粒含量最低,外凸型岩—土界面处土壤中黏粒含量最高;(2)岩面流对岩—土界面土壤冲蚀作用主要集中在距岩—土界面水平距离0～2 cm范围内,在其范围内内凹型岩—土界面土壤的砂粒含量均显著高于外凸型和平直型,而在距岩—土界面其他水平距离处土壤颗粒分布情况无显著性差异;(3)在岩面流影响下岩—土界面土壤颗粒分形维数均值排序依...     

黄土丘陵区封禁对侵蚀土壤微生物生物量的影响

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域不同封禁年限的狼牙刺群落和杂灌群落为研究对象,选取放牧地和天然次生林为参照,分析了生态恢复过程中土壤微生物生物量、呼吸强度、代谢商及理化性质的演变特征。结果表明,封禁后土壤理化性质明显改善;微生物生物量随封禁年限的延长变化显著,阳坡随封禁年限增加土壤微生物生物量逐渐增加,25 a后微生物生物量碳、氮、磷较封禁前分别增加252%、161%和174%,但显著低于天然侧柏林,仅为其39.0%、41.8%和53.7%;阴坡封禁前10年微生物生物量迅速增加,随后增加幅度减缓,呈波动式缓慢上升趋势;封禁25 a后微生物生物量碳、氮、磷分别增加108%、93%和102%,但明显低于天然杂灌丛群落和辽东栎林,仅为辽东栎林的54.4%、49.1%和40.1%。土壤呼吸强度在封禁5 a后增大明显,且随着年限增加逐渐上升,阳坡25 a时达到最大值,而阴坡15 a时达到最大值,随后开始有所下降,25 a后降至最低点,但仍显著高于放牧地,相同封禁年限的土壤呼吸强度阴坡明显高于阳坡。qCO2随着封禁进程逐渐降低,25 a后达到最低值。相关性分析显示微生物生物量碳、氮、磷、呼吸强度、qCO2与土壤养分和恢复年限相关性密切,达到显著(p<0.05)或极显著水平(p<0.01)。     

下垫面变化对喀斯特坡地地下产流产沙的影响

通过人工模拟降雨试验,探索表土剥离对喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响。采用钢槽装填土石模拟喀斯特坡地的"二元结构",通过正交试验分析了下垫面类型(坡耕地、裸坡地)、雨强(0.5,0.8,1.3mm/min)和地下孔(裂)隙度(1%,2%,3%,4%,5%)对坡地地下产流、产沙的影响。结果表明:表土剥离导致下垫面土壤物理性质改变,是影响坡地产流、产沙特征变化的主要因素。降雨强度主要影响坡地地下产流量和产沙量,地下孔(裂)隙度主要影响径流和泥沙在地表和地下的分配比例。表土剥离后表层土壤的容重和土壤颗粒分形维数呈显著性增大,导致土壤透水性、孔隙大小等发生改变。相比之下,在0.5mm/min雨强下,裸坡地的地下产流量、产流系数、产沙比重均大于坡耕地,雨强增大至0.8,1.3mm/min后,则是坡耕地大于裸坡地。同时,随着降雨强度的增大,坡耕地产流量和产沙量随雨强的变化顺序为0.5mm/min雨强0.8mm/min雨强1.3mm/min雨强。而裸坡地的产流量大小随雨强的变化顺序为0.8mm/min雨强1.3mm/min雨强0.5 mm/min雨强,产沙量大小随雨强的变化顺序为0.5 mm/min雨强0.8mm/min雨强1.3mm/min雨强。增大地下孔裂隙度能显著(p0.05)的增大两种坡地的地下产流、产沙的贡献量。地下孔裂隙度为1%~3%条件下,2种坡地地下侵蚀产沙比重存在极显著差异(p0.01),随着地下孔(裂)隙度增大至4%和5%,两者间的差异缩小。虽然裸坡地的地下侵蚀产沙量小于坡耕地的,但是其地下产沙比重更大。在喀斯特地区进行开发建设时,应注重地下漏失的防治工作。研究成果能够为喀斯特坡地土壤侵蚀研究和水土流失防治提供重要参考。     

西南喀斯特石漠化与水土流失研究进展

日趋严重的西南喀斯特石漠化问题,已严重威胁该地区的生态环境安全、人民生活和社会经济发展。系统综述了喀斯特石漠化的研究进展,主要针对石漠化概念、石漠化类型界定标准、成因等进行了论述。同时,针对喀斯特地区水土流失的研究动态进行了总结,阐述了石漠化与水土流失的相互关系,重点揭示了当前喀斯特地区地下水土流失研究存在的问题与不足。进而根据当前研究热点和不足进行了展望,提出下阶段的研究重点,即:根据当前工作重心重新制定石漠化类型界定标准,从研究方法和技术上革新,推进喀斯特地下水土流失机理及量化研究,重视喀斯特坡地地下水污染问题,研发科学、有效的地表—地下水土流失防治措施。