喀斯特生态系统退化诊断特征及风险评价研究——以毕节石漠化为例

对喀斯特退化生态系统进行定量评价,是实现退化生态系统恢复的基础.以“自然—干扰响应”框架为基础,将喀斯特退化生态系统分为系统特征、干扰及状态特征、响应特征.在分析喀斯特退化生态系统诊断特征及喀斯特环境特性的基础上,建立了喀斯特生态系统石漠化评价指标体系.采用分级赋值、综合评价的方法,以毕节地区为例,对生态系统退化(石漠化)的风险程度进行了初步评价,结果显示毕节地区喀斯特生态系统退化风险评价综合得分2.40分,生态系统退化风险较大评定为3等,其中系统特征、干扰及状态、响应分别得分3.1,1.83,2.25分.外界干扰是系统退化的最主要因素,其次是地区社会经济发展落后,导致社会经济等响应力度小.     

洞穴环境替代指标研究现状及其石漠化记录研究问题探究

在总结前人关于运用洞穴指标体系研究地表环境理论的基础上,分析洞穴指标体系在喀斯特石漠化中的应用现状,得出了以下几点认识:(1)喀斯特石漠化环境信息主要在岩溶水溶解阶段输入洞穴系统,同时外界环境信息在降雨阶段的输入及沉积阶段的化学变化影响着石漠化信息在洞穴沉积物中的提取.(2)洞穴沉积物的δ18O、δ13C同位素值与Mg/Ca、Mg/Sr等指标已成功应用于地表环境研究,但目前用于反演喀斯特石漠化信息的指标仅为前者.(3)洞穴滴水作为洞穴沉积物系统的直接来源,进行喀斯特石漠化信息解译必然要在其理论研究基础上进行长期监测、分析,然而,这一过程面临着诸多问题.     

石漠化综合治理对喀斯特高原山地土壤生态系统的影响

为研究石漠化综合治理对喀斯特高原山地土壤生态系统的影响,以贵州省毕节鸭池示范区石桥小流域为例,结合石漠化综合治理工作的开展,对小流域内的土壤侵蚀状况、土壤理化性质和土壤呼吸强度等进行动态监测,探讨土壤生态系统的演变规律。结果表明:通过采取一系列的生物工程措施,小流域内土壤侵蚀得到控制,各种水土保持措施减沙效果明显,从而减少负熵的输出,使系统向"有序"状态发展;通过对不同等级石漠化土壤有机质及C/N比值的研究,得出土壤有机质与全氮含量呈显著相关性(P<0.01),随着石漠化综合治理的开展,土壤肥力结构得到优化;土壤呼吸强度在某种程度上也可以作为反映石漠化综合治理综合效应的间接指标,但这种相关性还有待进一步论证。通过以上研究旨在提高生态监测整体能力,为喀斯特石漠化综合治理提供决策支持。     

应用RS和GIS技术监测石漠化的研究

在介绍石漠化及其危害的基础上,阐述了基于RS和G IS技术监测石漠化的意义、应用RS和G IS技术监测石漠化的研究现状和监测方法,提出目前存在的主要问题:①石漠化调查资料缺乏;②应用RS和G IS技术监测石漠化还没有形成较合理、完善的研究方法,也谈不上信息共享和实际应用;③还没有建立基于RS和G IS技术的石漠化预警预报模型和运行系统。建议加大采用RS和G IS技术对石漠化的研究工作力度,探索石漠化遥感调查监测的实用技术,建立石漠化预警预报模型和运行系统,同时采用新机制,增强石漠化调查与评价的服务意识。     

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。     

喀斯特地区土地石漠化风险及评价指标体系

土地石漠化是西南喀斯特地区一种突出的生态环境问题,是西南喀斯特地区经济发展与生态建设中所面临的特殊的地域性环境问题,也是西南喀斯特地区实现全面可持续发展的主要障碍因素之一。在参考国内外相关研究成果的基础上,根据对石漠化概念的内涵及特点的分析,构建了石漠化概念模型,论述了土地石漠化与基底环境的基本反馈响应机制。根据模型将风险压力分为干扰、累积、演替、破碎这4大类,分析提取土地石漠化风险因子,按"压力—状态—响应"模型对土地石漠化风险因子进行了分级,初步建立了喀斯特地区土地石漠化风险评价指标体系。     

贵州省石漠化地区生态系统健康状况评价综述

石漠化地区生态系统健康是区域生态系统可持续发展的基础,也是区域人类环境可持续发展的基础.基于对石漠化成因机制分析,把可持续发展理论引入生态系统健康评价体系,对石漠化地区生态系统健康状况评价原则、指标筛选、评价方法进行了初探,为进一步研究石漠化提供参考.     

贵州喀斯特山区土壤侵蚀与环境变异的研究

对贵州喀斯特山区的土壤侵蚀所产生的环境变异作了论述。贵州喀斯特山区的土壤侵蚀不仅使土壤质量发生变异，而且对生态环境、农业生产环境都产生了十分严重的影响。自然植被减少、土地退化、石漠化已成为贵州喀斯特山区环境变异的重要特征。贵州喀斯特山区生态系统结构和功能的重建是治理贵州喀斯特环境变异的根本途径。     

基于GIS/RS的桂西北土地石漠化与喀斯特地形空间相关性分析

基于GIS、RS技术,探讨喀斯特地形坡度量算的适宜方法,并提取桂西北喀斯特山区地貌类型、坡度、坡向数据,结合2006年桂西北石漠化数据进行地形要素与石漠化空间相关性分析。结果表明：桂西北喀斯特石漠化与地貌类型、坡度有明显的空间相关性,表现在低山和高丘陵地形区的石漠化发生率较高;在0°-25°坡度地形区中,石漠化发生率随坡度增大而平缓下降,大于25°坡度区的石漠化发生率却大幅上升;各坡向的石漠化发生率基本相近,石漠化与坡向没有明显空间相关性。研究结果可为桂西北喀斯特山区土地利用布局、石漠化治理和生态系统恢复提供决策依据。     

喀斯特山区水土流失监测评价方法分析

主要探索近年来水土流失监测方法、水土流失监测指标体系及评价的方法的研究进展,针对喀斯特山区提出了当前喀斯特山区水土流失监测研究存在的问题,从而科学合理地治理该地区的石漠化问题。     

利用Landsat热红外遥感调查广西平果县石漠化现状和变化特征

喀斯特石漠化是我国西南地区严重的生态问题,通过对喀斯特地区岩石热特性的探究,提出基于热红外遥感的石漠化监测方法.以平果县为研究区,利用2006年Landsat 5和2014年Landsat 8热红外遥感影像计算亮温,参考高分影像建立典型样本区并分析样本区亮温,确定不同石漠化等级的亮温阈值,最后对全县石漠化进行等级划分,并分析平果县石漠化变化.平果县2014年石漠化分级结果显示:非石漠化占18.47％;潜在石漠化32.9％;轻度石漠化占24.8％;中度石漠化占18.94％;重度石漠化占4.89％.平果县2014年石漠化整体情况较2006年有所好转,局部区域石漠化有恶化的趋势.本研究通过确定适当的夏冬季亮温差阈值可以有效地对石漠化程度进行分级划分,该方法与已有方法相比,具有物理意义明确、方法简单有效、结果客观等优点,具有推广应用价值.     

基于Hyperion和ASTER影像的喀斯特石漠化评价指标提取对比研究

中国西南喀斯特地区以石漠化为特征的生态环境退化现象严重,遥感是获取大尺度石漠化评价指标的主要手段.但目前还没有直接从遥感图像快速、客观有效地提取石漠化评价指标的应用.基于植被指数(NDVI)、石漠化综合光谱指数(KRDSI)和木质素—纤维素吸收指数(LCA),对比分析利用Hyperion 高光谱遥感影像及其模拟的ASTER多光谱遥感影像直接提取石漠化评价指标的可行性和精度.研究表明,利用Hyperion高光谱影像能够比较有效地直接反演绿色植被、干枯植被、裸土等的覆盖信息,但由于不同碳酸盐岩及其不同侵蚀程度的光谱特征差异,直接反演基岩裸露的精度较低;而利用ASTER多光谱影像能够直接有效提取直接反演绿色植被、裸土等的覆盖信息,但由于ASTER影像波段设置的局限性,使其直接提取干枯植被盖度和基岩裸露率的效果较差.     

粤北典型岩溶山区土地石漠化程度遥感评价

采用2004年冬季的TM遥感影像,结合遥感技术、GIS技术和主成分分析方法,构建了石漠化现状评价模型,并对粤北典型岩溶山区土地石漠化的发展程度进行了评价。评价结果表明,粤北典型岩溶山区石漠化程度依然严重,74.03%的石漠化土地面积被划分为中度以上石漠化等级,主要分布在阳山县中部和乳源县西北部。评价结果与野外调查情况基本吻合,表明采用遥感技术获取石漠化景观表征因子,在ArcGIS平台中运用主成分分析方法进行石漠化现状评价是可行的。     

贵州土地石漠化变化及社会经济活动的影响分析

分析石漠化与社会经济活动的关系及其动态变化,有利于石漠化状况的改善和治理。以往的驱动因子分析对社会经济因素的研究较少,本文以贵州省为研究区,以县域为研究单元,基于2000年和2011年两期石漠化影像,通过空间分析研究了贵州省2000—2011年的石漠化动态变化,并从人口因素、社会发展状况和经济水平、农业生产活动、地形坡度和生态工程建设等5个方面选取23个影响因子,对石漠化的驱动力进行分析。结果表明:1)2000—2011年贵州省石漠化的治理工作取得了一定的成效,石漠化面积总体减少,但中度和重度石漠化面积呈增加趋势,轻度以上石漠化的治理任务还很艰巨;2)23个影响因子与石漠化呈现不同程度的正负相关关系; 3)农业人口比重、农业总产值、人均粮食、人均耕地、耕地比重、15°～25°耕地(岩溶)比重和25°以上耕地(岩溶)比重均与石漠化呈显著正相关,其他因子均与石漠化呈显著负相关,其中农业活动对石漠化的影响最为显著,农业人口比重、农业总产值、人均耕地、15°～25°耕地比重、25°以上耕地比重、15°～25°岩溶比重和25°以上岩溶比重与石漠化的相关系数分别为0.473、0.425、0.291、0.288、0.430、0.338和0.334。研究社会经济活动对石漠化的影响可为石漠化治理提供借鉴和参考。     

喀斯特石漠化研究现状、问题分析与基本构架

 评述20世纪90年代以来西南岩溶山地石漠化研究的进展、存在的薄弱环节,在此基础上,探讨喀斯特石漠化的内涵,指出石漠化具有成因与分布的地域差异性与人为驱动性、石漠化过程的景观分异与尺度性、石漠化土地生态恢复基准的差异性的特点;进一步认为,石漠化研究应以地球系统科学和生态经济学理论为指导,以人地关系为主线,注重生态系统各圈层耦合和研究尺度转换,从石漠化成因机制研究转向恢复机制研究,重视石漠化土地生态格局与生态过程相互作用,开展生态区(流域)生态经济综合研究。     

四川省石漠化敏感性评价及其空间分布特征

基于石漠化敏感性评价机理,运用GIS技术分别分析了岩溶地貌、坡度、植被覆盖、土壤类型对石漠化敏感性的影响及其空间分布特征。基于此,进行研究区石漠化敏感性的综合评价。结果表明:（1）研究区石漠化中度敏感性区域面积最大,占研究区面积的32.39%,其次为轻度敏感性区域（占26.75%）,高度敏感和极敏感性区域也有较大面积的分布,其比例分别为17.50%和21.51%;（2）石漠化敏感性空间分布具有明显的地域差异,金沙江下游、大渡河中游、四川盆地南部周缘和川东平行岭谷是石漠化高度敏感和极敏感集中分布的地区,川西南山地区域内长江上游重要支流木里河、水洛河、雅砻江两岸、盐源盆地以及四川盆地大部分岩溶地区基本以轻度、中度敏感为主;（3）研究区石漠化现状与石漠化敏感性分布基本一致,数量特征表明这二者具有很好的对应关系,但在局部地区强度特征却表现出一定的差异。     

贵州省喀斯特地区土地石漠化的内动力作用机制

特定的生态地质环境背景对土地石漠化具有明显的控制作用。贵州省土地石漠化集中分布在喀斯特极度发育和构造活动强烈的河流上游及河谷地带。温暖潮湿的季风气候为喀斯特地貌的强烈发育提供了必要的溶蚀条件 ;构造运动塑造了陡峻而破碎的喀斯特地貌景观 ,以及由此而产生的较大地表切割度和地形坡度 ,为石漠化提供了动力潜能 ;古环境演化为石漠化提供了丰富的碳酸盐物质 ,自晚震旦纪到三叠纪晚期 ,贵州省发育了 4套碳酸盐岩沉积建造 ,纯碳酸盐岩构成喀斯特土地石漠化的物质基础     

降雨因子对喀斯特石漠化发生发展的影响研究

石漠化的形成有其深刻的自然背景与社会背景,研究石漠化发生发展的驱动机制是喀斯特脆弱生态系统恢复与重建的必要条件。为了定量研究气候要素对石漠化发生发展的影响,综合选取地理要素、气候要素、人口要素、社会经济要素、人地关系要素中对石漠化具有驱动作用的因子。用这些驱动因子与石漠化指数进行相关性分析,并选取显著相关的部分驱动因子进行偏最小二乘回归分析。利用变量投影重要性指标（VIP）来定量衡量各驱动因子对石漠化影响的重要性,从而定位气候要素对石漠化发生发展影响的作用。分析认为石漠化的发生发展主要是由自然地理因子决定的,自然气候要素特别是暴雨为石漠化的发生发展提供了直接的驱动力,并随着雨量级的增加其对石漠化的驱动作用越强。     

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。     

我国西南喀斯特山区土地石漠化成因及防治

土地石漠化是西南喀斯特山区一种突出的生态环境问题。阐述了西南喀斯特山区土地石漠化的现状分布:土地石漠化面积约10.51万km2,占喀斯特山区总面积的20%,并集中出现在贵州和广西;分析了土地石漠化的危害:导致可耕地面积减少、加剧人畜饮水困难、旱涝灾害频率和强度增加;着重以贵州为例,从岩性、地表结构、特殊的土体剖面、钙性环境、降水和超载的人口压力及落后的生产方式等八个方面详细探讨了喀斯特山区土地石漠化的成因机理,并指出喀斯特地区的自然因素为土地石漠化形成的内因,而不合理的人类活动是土地石漠化形成的诱因和主导因素。在此基础上结合西南喀斯特山区的实际情况,提出了开展西南喀斯特山区土地石漠化地质环境本底调查、制定土地石漠化综合治理规划、建立高标准的土地石漠化治理种苗基地、优化石漠化地区的土地利用结构和就业结构、加强土地石漠化治理关键技术的研究、加大土地石漠化治理试验示范力度等八条对策建议。