贵州喀斯特地区土壤石漠化的本质特征研究

喀斯特土壤石漠化是我国西南喀斯特地区诱发重要地质灾害的生态环境问题,是制约区域社会经济发展的关键因素.通过分析贵州喀斯特地区土壤的机械组成、物质成分、理化性质和微生物特性,探讨了土壤石漠化的本质.结果表明土壤侵蚀,细粒物质减少,表层土壤消失,岩土界面缺少风化母质的过渡层,或者被裸露基岩取代;土壤质地出现砂化,颗粒变粗;土壤有机质及养分含量减少,保水保肥性能减弱;土壤微生物功能多样性降低;超载的社会经济压力等是导致喀斯特地区土壤石漠化最重要的驱动力.     

贵州省喀斯特山区不同石漠化等级土壤粒级特征研究

对贵州喀斯特山区不同石漠化等级土壤粒级进行了研究。结果表明,在贵州省喀斯特山区不同石漠化等级土壤垂直断面(A—B—C)<0.001mm黏粒增加;0.01～0.05mm,0.05～0.25mm细砂粒和0.25～1mm粗砂粒减少。随着石漠化程度增强土壤表层(0—20mm)黏粒含量减少,砂粒增加。在贵州省西部地区,<0.005mm的土粒随着石漠化程度的加剧含量减少。不同石漠化等级中<0.005mm土粒与有机质成极显著正相关关系,相关系数为0.95;0.05～1mm土粒与有机质成显著负相关关系,相关系数为0.63。     

贵州喀斯特山区石漠化土壤理化性质及分形特征研究

研究了贵州喀斯特山区石漠化过程中土壤颗粒粗化和理化性质特征,土壤颗粒分形的变化特征,以及分形维数与土壤性状的关系。结果表明:土壤细颗粒含量越少,土壤分形维数越低,表征石漠化程度越高;土壤颗粒分形维数与土壤有机质、容重、粘粉粒含量之间存在显著的线形关系(P<0.01)。分形维数能较好地表征喀斯特石漠化过程中土壤物理性质和养分状况以及石漠化的程度,可作为评价喀斯特地区土壤退化的定量指标之一,对区域生态环境的恢复与重建有着重要的指导意义。     

喀斯特生态系统土壤表面电化学特征及其影响因子

以西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤为研究对象,采用空间替代时间的方法,研究石漠化演替过程中土壤表面电化学特征演变规律及其与土壤理化性质的相关性。采用物质表面联合分析法对不同石漠化等级土壤表面电化学属性及进行测定。结果表明,土壤表面电荷密度、表面电场强度、比表面、表面电荷数量随石漠化强度的增加而下降,其变化范围分别为0.34 C·m-2~0.42 C·m-2、4.85×108 V·m-1~5.86×108 V·m-1、47.11 m2·g-1~53.16 m2·g-1、16.86 cmol·kg-1~22.82 cmol·kg-1,土壤表面电位随石漠化强度的增加而上升,其变化范围为-113.74 mV~ -115.10 mV;研究区黏土矿物组成为伊利石、高岭石、绿泥石、伊蒙混层、绿蒙混层,且以绿蒙混层为主;土壤黏粒、砂粒、非晶质氧化铝、胡敏酸是影响喀斯特石漠化地区土壤表面电化学属性变化的主要因素,解释率分别为48.3%、38.1%、13.0%、12.0%;土壤粒径组成、有机质组分和金属氧化物对土壤表面电化学特征影响由强到弱依次分别为：土壤黏粒>砂粒>粉粒,胡敏酸>有机碳>富里酸,非晶质氧化铝>游离氧化铁>非晶质氧化铁。本研究对中国西南喀斯特石漠化土壤管理与调控、退化植被恢复重建具有重要意义。     

贵州喀斯特山区石漠化治理过程中土壤质量特性研究

通过定位、半定位观测,对贵州喀斯特山区石漠化治理过程中土壤质量特性进行研究,探讨贵州喀斯特山区生态恢复过程中土壤特性以及土壤肥力变化规律。试验结果表明:喀斯特地区石漠化综合治理对土壤物理化学性质的影响较为明显,表现为表层土壤有机质增加,土壤容重降低,孔隙度增加,土壤理化性质改善,保水保肥能力和通道性增加;同时,土壤微生物数量增加,土壤微生物数量增加程度表现为细菌>放线菌>真菌,土壤肥力改善,生产力逐渐提高。     

喀斯特石漠化地区土壤含水量变化影响因素分析——以贵州省普定县为例

主要对普定典型喀斯特石漠化地区土壤含水量变化的影响因素进行了研究和探讨,简要分析了气象、石漠化、坡度、植被、土壤性状等因素对土壤水分的影响.研究结果表明:降水量是土壤含水量的主要控制因子;土壤含水率与湿度呈正相关,与气温呈负相关;不同发育程度的石漠化样地的土壤含水量大小顺序依次为:潜在石漠化>轻度石漠化>中度石漠化;植被覆盖度与土壤含水量呈正相关;土壤含水量随坡度的增加而减小;土壤含水率与土壤厚度呈正相关;土壤质地对土壤水分入渗能力有一定的影响,但土壤化学性质对土壤含水量影响较小.     

喀斯特石漠化过程对土壤活性有机碳的影响

以贵州省花江峡谷区典型喀斯特石漠化小流域为研究区域,对潜在、轻度、中度、强度石漠化等级样地代表性土壤活性有机碳进行了测试分析.分析结果表明,随着石漠化程度的增加,土壤微生物生物量碳(sMBc)、轻组有机碳(LFOC)、可矿化碳(MC)、微生物商(qSMBC)呈下降趋势,微生物呼吸商(qCO2)呈上升趋势,与石漠化过程有一致性,能较好体现石漠化过程中土壤退化的本质.开垦序列土壤活性有机碳库的周转速率和土壤微生物碳库的下降速率大于樵采序列,使得开垦序列土壤即使在高的生物归还量下,形成土壤有机碳的比例相对较小.土壤SMBC,LFOC,MC,易氧化有机碳(LOC),qSMBC,qCO2等生物学性质除了与人为干扰方式有关外,还与植被生物量有关,可以体现土壤质量发展的方向,是石漠化过程土壤退化及恢复评价的敏感指标.     

喀斯特石漠化演替中植物多样性及其与土壤理化性质的关系

为探明西南喀斯特石漠化演替过程中植物多样性演变规律、土壤理化性质的变化趋势以及土壤理化性质对植物多样性演变的影响,选取西南典型石漠化区贵州黔西县猴场为研究区,采用野外样方调查和室内试验分析方法,运用方差分析、多重比较、相关性分析等数理统计手段,研究了喀斯特石漠化不同演替阶段植物群落物种多样性、土壤理化特性以及二者的内在关系。结果显示:石漠化环境植被物种组成简单,植物多样性的4种指数均偏低,均匀度指数、多样性指数变化与石漠化等级演替有明显耦合关系;土壤理化性质在不同等级石漠化环境土壤中也具有显著差异,且随着石漠化等级的增加呈现先退化后逐渐改善的演变趋势;喀斯特石漠化土壤理化性质与植物多样性指数具有明显的相关性,喀斯特石漠化环境土壤理化性质的变化极易影响植物多样性的特征。研究结果对我国西南喀斯特森林生态保护和石漠化生态系统恢复重建具有明显的理论意义和实践指导价值。     

西南喀斯特石漠化过程对土壤水分特性的影响

通过对西南喀斯特不同石漠化过程中典型土壤水力特征的分析,研究了土壤水分参数与土壤水分库容特征及其影响因素。结果表明:(1)喀斯特地区土壤水分特征曲线呈先陡后缓的趋势,当土壤水吸力S<300 KPa时,土壤含水量θm下降很快,且陡直,土壤水分释放快,释放量大;当水吸力S超过300 KPa,直至1.5 MPa吸力段时,θm变化平直,土壤水分释放慢,释放量小。(2)未石漠化的荔波森林黑色石灰土表层土壤田间持水量达587.8 g/kg,有效水含量达435.8 g/kg,明显高于其它受到石漠化影响的土壤。土壤容重、孔隙度和有机质含量是影响土壤水分特征参数的主要因素。(3)喀斯特地区土壤较薄,土壤总库容和有效库容较低,是石灰岩地区土壤易发生侵蚀性退化和干旱的重要原因。通透库容占总库容的比例为:未石漠化的荔波原始森林黑色石灰土>潜在石漠化的普定灌丛黑色石灰土、玉米地棕色石灰土>轻度石漠化的荔波玉米地黄红壤,石漠化的发展减弱了土壤抗侵蚀能力。土层厚度、土壤有机质含量、土壤颗粒组成及0.3~0.03 mm孔隙度是影响土壤水分库容的主要因素。     

贵州西部喀斯特石漠化环境下土壤氮磷变异特征

贵州西部地区是石漠化非常严重的地区,在喀斯特石漠化的大环境下,研究分析土壤氮磷特征对该区域生态恢复与治理石漠化有十分重要的意义.采集了贵州西部地区不同石漠化程度、不同利用方式的土壤样品,进行室内理化分析.结果表明:土壤有机质、全氮、全磷、速效磷含量总体较低,以无明显石漠化地区最高,随石漠化程度的加深而降低,但土壤有机质、全氮在极强度石漠化地区略有提高.在不同利用方式下,以林地土壤含量最高,随植被覆盖率的降低而降低,随垦殖率的提高而降低.     

盆地型喀斯特流域土壤侵蚀模数的沉积量测量法

 为研究盆地型喀斯特石漠化地区的土壤侵蚀模数,运用沉积量测量法计算乌蒙山脉的麻窝山岩溶盆地中沉积区内土壤的沉积量,推算出流域内的土壤侵蚀模数,从而反演其石漠化进程,并探讨人类活动对喀斯特石漠化地区土壤侵蚀模数的影响。结果表明:麻窝山岩溶盆地流域的土壤侵蚀模数较高,为2900.55t/(km2.a),能客观地反映喀斯特石漠化山区土壤的侵蚀状况;沉积量测量法计算的土壤侵蚀模数比较接近现实,且其计算方法简单,数据可靠,容易操作,因此,该方法可作为无资料数据和测站时盆地型喀斯特流域计算土壤侵蚀模数的首选模型。     

西南岩溶石漠化区水土流失现状与综合防治对策

以2005年在滇、黔、桂岩溶石漠化区科学考察活动取得的成果和近年来水土流失与石漠化的遥感解译资料为依据,分析西南岩溶石漠化地区的水土流失现状,揭示了西南岩溶石漠化地区水土流失问题的严重性与过程的特殊性。根据西南岩溶石漠化地区的生态环境特点与当前水土流失防治中存在的问题,提出了水土流失综合防治对策。     

喀斯特山地石漠化过程中地表地下侵蚀产沙特征

喀斯特地区特殊的地表、地下侵蚀产沙是引发石漠化发生发展的重要物理过程。以喀斯特山地石漠化过程中不同石漠化状况的裸坡面为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下孔(裂)隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究其地表及地下侵蚀产沙特征。结果表明:无石漠化、潜在石漠化和轻度石漠化的裸坡在相同条件下的地表产沙量总体上高于地下产沙量,且10 min降雨时段内地下产沙量在0~100 g之间。不同石漠化强度的裸坡地表、地下侵蚀产沙量均随雨强的增大而增加;小雨强(30~80 mm h~(-1))下,随着石漠化强度加剧其地表越不易发生侵蚀,而石漠化强度达到一定程度时(基岩裸露率40%)土壤流失以地下流失为主;大雨强(150 mm h~(-1))下,地表产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化不明显,而地下产沙量则呈先增加后减小的变化且在基岩裸露率为30%时达到最大。不同石漠化强度的裸坡地表产沙量及其分配比例随地下孔(裂)隙度变化不明显,地下产沙量及其分配比例总体上随地下孔(裂)隙度增加而增加;在不同地下孔(裂)隙度下(1%~5%),地表、地下产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化(10%~50%)差异较大。研究结果对认识喀斯特地区石漠化发生发展机制、揭示土壤侵蚀特征、防治地表地下水土流失具有重要的理论和现实意义。     

陕北农牧交错带土地荒漠化本质特性研究

通过分析陕北农牧交错带土壤的机械组成、物质成分和理化性质 ,探讨了土地荒漠化的本质。结果表明 :土壤受风沙作用 ,细粒物质逐渐减少 ,表层消失 ,或者被流沙取代 ,原土壤剖面被覆盖在沙层之下 ;土壤质地出现沙化 ,颗粒组成变粗 ;土壤有机质及养分含量减少 ,保水保肥性能降低 ;土壤形成以现代侵蚀和风沙沉积为主 ,物质淋溶和化学风化微弱 ,进化与退化同时共存。     

喀斯特石漠化过程中植被演替及其对径流水化学的影响

通过对贵州中部喀斯特地区进行植被调查以及土壤和径流样品的分析，探讨石漠化过程中植被演替及其对径流水化学组成的影响。结果表明：喀斯特石漠化后，土壤出现粘质化，有机质含量急剧下降，土壤毛管孔隙度下降，干旱季节表层和次表层土壤的含水量明显减少，改变了生态系统的水分运动规律。喀斯特地表径流中离子浓度的大小排序为HCO3^-＞SO4^2-＞Ca2^2＋＞Mg^2＋＞K^＋、NO3^-、Cl^-＞Na^＋＞NH4^＋＞PO4^3-，地表径流水化学类型以HCO3-Ca型为主；随着石漠化程度的增加，地表径流中PO4^3-输出量明显增加，其次是Ca^2＋、NO3^-，这部分养分的流失造成土壤养分水平下降，同时影响受纳水体的环境质量。地下径流离子组成与地表径流总体相似，但HCO3^-、Ca^2＋、Mg^2＋的含量高于地表径流，而K^＋、NH4^＋的含量低于地表径流；石漠化发生后，地下径流中HCO3^-、Mg^2＋浓度明显减少，岩溶作用减弱，而NH4^＋、NO3^-浓度明显增加，对地下水质产生一定的影响。     

Drivers of soil erosion and subsurface loss by soil leakage during karst rocky desertification in SW China

As an extreme manifestation of environmental degradation, karst rock desertification is caused by soil loss and rock exposure. In some areas with serious rocky desertification, there is no soil to be eroded or leaked. The soil loss in these areas superimposes soil erosion and unique subsurface loss by soil leakage through fissures, pipelines, sinkholes, etc., which directly reduce soil resources and accelerate rocky desertification. However, the factors driving soil erosion and subsurface loss by soil leakage are still unclear. Rainfall experiments were conducted on simulated slopes with surface-exposed bedrock and subsurface fissures based on field investigations in a karst rocky desertification area of Guizhou Province, China. Four factors, including rainfall intensity, slope gradient, bedrock exposure rate and subsurface fissure degree, were considered in the experiment. We found that the amount of soil surface erosion and subsurface leakage loss is driven not only by the runoff volume but also by other influential factors. Rainfall intensity is the driving factor determining the amount of surface erosion and subsurface leakage loss of soil and water and the relationship between them. The slope gradient plays a leading role only in subsurface fissure flow leakage loss. The bedrock exposure rate drives the surface soil erosion rate, shows a critical value (30%), and dominates the fissure flow leakage loss rate. Subsurface fissure density plays an important role in the surface loss of soil and water; however, an increase in the subsurface fissure density does not obviously accelerate the subsurface leakage loss of soil and water. Although this result, obtained from laboratory simulations, may differ at the field scale or larger, it could provide a foundation for systematic studies on soil erosion/leakage and insights into the relations between rocky desertification and soil erosion/leakage and their driving factors in karst rocky desertification.     

喀斯特峡谷地区不同等级石漠化治理的生态效应——以贵州省花江石漠化生态综合治理示范区为例

 选取贵州省花江石漠化生态综合治理示范区为研究区,对比分析石漠化生态治理前后不同等级石漠化的土壤理化性质、小气候特征、植被数量特征和地表水土流失状况等指标。结果表明:石漠化是可以治理的,强度石漠化治理效应优于中度石漠化,轻度石漠化次之,潜在石漠化生态效应速度最慢;治理措施有效地改善了土壤理化性质、增强了土壤肥力,提高了地表生物量和植被覆盖度,生物多样性得到了有效恢复和保护,改善了区域局部小气候。     

喀斯特地区土壤侵蚀风险评价—以贵州省关岭布依族苗族自治县为例

我国西南喀斯特地区土壤侵蚀的严重后果除了土壤肥力损失、质地恶化、淤塞河渠水道等外,还有一个特殊的石漠化问题,因此喀斯特地区的土壤侵蚀风险评价研究必须综合考虑石漠化问题.土壤侵蚀风险评价首先需要确定土壤侵蚀级别,按照年均土壤侵蚀模数确定土壤侵蚀级别的方法在喀斯特地区存在很大的争议.提出一种新方法,通过求取石漠化扩展速度,也就是土壤面积损失速度,从而得到土壤抗蚀年限,对土壤侵蚀风险进行评价.具体过程以贵州省关岭县为例,在对两期TM影像(1987～1999年)进行线性光谱分离的基础上,得出研究区两个时段植被、裸