西南喀斯特典型生态系统土壤特征与植被适应性恢复研究

西南喀斯特区域是特殊地质背景制约的脆弱生态带。论文以西南喀斯特地区典型生态系统不同退化/恢复阶段物质循环与植被恢复响应为主线,研究生态系统中的水分和养分过程,包括坡面降雨-入渗-产流-土壤水分再分布过程、土壤水分养分空间分异特征、微生物种群结构及其主要影响因素,初步揭示了"地下过程为主、地表过程为辅"的水土物质迁移规律与峰丛坡地土壤水分养分状况高于洼地的趋势;通过不同演替阶段、石漠化程度植被生态系统监测,初步揭示植被生态适应性与植物多样性的时空格局,提出发展草食畜牧业、构建农牧复合生态系统的替代型喀斯特区域生态重建发展模式。     

中国西南喀斯特土壤水分研究进展

中国西南喀斯特地区是典型的生态环境脆弱区,环境压力和巨大的人口数量导致该区生态环境受到严重破坏,石漠化加剧,由此导致区域土壤土层浅薄、侵蚀退化严重、蓄水能力低,进而导致作物产量降低,土壤水分已成为影响该区域植被生长、恢复及土壤侵蚀过程的主控因子。本研究在较为系统的总结水分监测技术发展趋势及现有中国喀斯特地区土壤水分研究成果的基础上,针对该区域环境保护、生态恢复重建及增强区域生态安全保障的需要提出喀斯特土壤水分今后研究的重点和方向,以便更好地为喀斯特地区植被恢复和生态重建提供科学依据。     

西南岩溶地区土壤水分研究进展

岩溶地区土壤水分对植被生长、恢复和土壤侵蚀过程有重要的调控作用,与退化生态系统的恢复、重建和演替息息相关。在介绍西南喀斯特生态地质环境背景的基础上,通过对现有研究成果进行总结,系统阐述岩溶土壤水分监测的常用技术手段、时空变异性、土壤水分特征,分析其主要影响因子及土壤水文过程,发现研究中的不足,提出下一步的研究重点应以岩石-土壤-植被系统为对象,深入研究三者之间的耦合关系,为喀斯特石漠化的恢复与重建提供理论依据。     

贵州喀斯特生态脆弱区植被退化对土壤质量的影响及生态环境评价

[目的]探讨植被系统退化过程中土壤质量的变化及其对生态环境的影响。[方法]在贵州花江喀斯特地区,按照植被退化程度的不同,对森林、灌丛、荒草地3种类型分别进行采样,筛选适合的土壤质量指标对生态环境影响进行评价。[结果]随着喀斯特地区植被的退化,土壤pH值、有机质、氮、磷、钾养分含量出现不同程度的下降,土壤毛管孔度降低,土壤容重增加,土壤水分含量逐渐减少,土壤环境向旱生、贫瘠方向演变。以喀斯特植被演变过程中土壤有机质、有效氮、磷、钾养分、土壤物理性质等指标定量评判土壤质量退化对生态环境的影响程度,聚类分析结果表明,对生态环境的影响大致分为3个等级。[结论]植被退化度越高,土壤质量退化严重,对生态环境的影响越明显。     

喀斯特石漠化环境植被修复与林产业发展关键技术探析

石漠化是制约喀斯特地区生态环境安全、社会经济发展的瓶颈问题,开展植被修复与林产业发展技术探析有助于山区退化生态系统恢复。系统回顾了近30年来喀斯特石漠化地区植被修复与林产业发展阶段、植被群落特征、恢复治理模式及监测评估等研究现状。通过分析相关文献得出,喀斯特石漠化地区植被修复与林产业发展在1985年以前为抑制发展阶段,1985-2001年为初步发展阶段,2001年至今为快速增长阶段。目前喀斯特石漠化地区植被修复与林产业发展的标志性成果主要体现在基础理论、模式构建、监测评价3方面。最后提出喀斯特石漠化地区植被修复与林产业发展应解决的关键科学问题及发展方向,以期为植被修复与林产业发展提供参考依据。     

西南喀斯特峰丛洼地生态环境效应及其危害

采用岩土样分析法、编制TM遥感数据影像图法和野外调查等方法,研究了西南喀斯特典型峰丛洼地的生态效应。结果表明：与其他喀斯特地貌相比,峰丛洼地具有独特的生态环境特征,主要表现为：峰丛洼地石灰性土壤Ca、Mg的淋溶系数大,酸不溶物含量多,土壤缺乏C层,水土流失严重,植被生长受辐射逆温、日照少、温湿度时空分布不均的限制。在前期工作的基础上,编制了西南喀斯特地区碳酸盐岩分布图、石漠化分布图和峰丛洼地分布图,对这3个图的空间叠加分析发现,石漠化和峰丛洼地分布区是纯灰岩集中出露的地区,峰丛洼地分布区又是石漠化最严重的地区,石漠化是西南喀斯特峰丛洼地生态恶化的典型表现。石漠化已经成为西南喀斯特地区的灾害之源和贫困之源。     

中度石漠化植被恢复自然障碍因子分析

中度石漠化是石漠化类型中分布最广的一种。为探求中度石漠化植被恢复的自然障碍因子,以喀斯特中度石漠化的典型分布地——贵州省毕节市鸭池镇和梨树镇作为研究地点,以不同小生境及生境因子作为研究对象,通过对多个生境因子进行多元相关分析及利用偏最小二乘回归进行重要性分析,综合探讨中度石漠化植被恢复的自然障碍因子。结果表明:不同小生境中的各障碍因子及作用机理不同,影响植被恢复的障碍因子在不同的小生境中的主导程度不同。植物群落的物种多样性与土壤容量呈极显著相关,与土壤水分、有机质及氮、磷素含量表现为显著相关,植株的高度主要与土壤容量、土壤水分、有机质含量、氮素含量呈极显著相关。植被恢复的主要自然障碍因子为土壤容量、土壤水分、土壤温度、有机质含量、有效氮含量、全氮含量、全磷含量。其中土壤容量因子和土壤水分因子是中度石漠化地区植被恢复的重要自然障碍因子,土壤容量因子是喀斯特中度石漠化地区植被恢复的主要自然障碍因子。研究结果对探索喀斯特地区石漠化治理机制、促进石漠化地区植被恢复具有重要的理论和现实意义。     

岩溶山区水分时空异质性及植物适应机理研究进展

西南岩溶地区虽然降水充沛,但因具有二元水文结构,地表水大量渗漏、地下水深埋,加上土层浅薄且分布不连续、土壤储水能力低,岩溶干旱严重,水分亏缺仍然是植被恢复重建的关键限制因子.如何有效地进行植被的恢复重建和实现水土资源的协调利用,是该地区石漠化综合治理面临的主要难题.由于地质背景的特殊性、地形地貌的复杂性和生境的高度异质性,岩溶山区水分运移过程与其他类型区显著不同,亟需综合考虑岩性、地形地貌、土壤与岩石分布、植被等因素的影响.在简要介绍岩溶山区土壤-岩石环境特征的基础上,综述了降雨入渗产流规律、水分时空异质性、植物水分来源及适应机理等几个方面的研究进展,探讨了当前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望.今后应以大气-植被-土壤-岩石系统为研究对象,将水分运移过程与植物的水分利用方式有机结合,综合运用土壤物理学、生态水文学、植物生理学、岩溶地质学等多学科研究手段,探讨表层岩溶带的水文调节功能及其主要影响因素,揭示坡面、小流域尺度植被与水文过程的相互作用机理,为西南岩溶山区水源涵养型植物群落的优化配置提供科学依据.     

白枪杆生长特性及光合特性对不同土壤水分的响应

中国西南喀斯特地区石漠化现象日益严重。白枪杆Fraxinus malacophylla作为该地区的乡土物种,被广泛应用于当地的植被恢复工程中,研究白枪杆对不同土壤水分的响应规律,明确白枪杆对西南喀斯特区土壤水分时空分布不均的适应方式,有助于推动西南石漠化地区植被恢复进程。以1年生白枪杆实生苗为材料,通过盆栽控制试验,测定土壤含水量为40%,34%,28%,22%和16%条件下白枪杆生物量、净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳摩尔分数、蒸腾速率等参数,探究白枪杆对不同土壤水分的响应情况。结果表明:①白枪杆在5种土壤水分条件下均能存活,其生长的最适土壤含水量为28%,总生物量为17.16 g。土壤含水量过多或不足都会显著降低白枪杆的净光合速率和生物量积累。②土壤含水量不足28%时,白枪杆将生物量优先分配到根系生长以适应干旱环境,当土壤含水量低至16%时,根生物量比例超过50%。在一定的土壤水分范围内,白枪杆通过关闭一部分气孔保证植物光合作用的正常进行,表现出较强的抗旱能力,但土壤含水量低至16%时,白枪杆受到干旱胁迫影响,总生物量、净光合速率和水分利用效率均显著降低。③土壤含水量高于28%时,白枪杆根系生长受阻,进而导致地上生物量显著降低,净光合速率显著下降。白枪杆的耐涝能力稍逊于其抗旱能力,多雨季节应当注意排水防涝。④除土壤含水量16%处理以外,白枪杆在不同土壤水分条件下的水分利用效率均能保持在2.40 mmol·mol-1以上,能极大适应西南喀斯特地区土壤水分时空分布不均的现状。     

中国西南喀斯特山区土壤侵蚀研究进展

简述了国外近10余年来土壤侵蚀的研究动态以及我国土壤侵蚀预报模型的发展。将20世纪90年代以来国内对西南喀斯特地区土壤侵蚀的研究归纳为5个方面:土壤侵蚀现状、特征以及分级研究;土壤侵蚀成因、对策措施的研究;土壤贫瘠化治理的研究;基于侵蚀线、谷坝等监测方法的侵蚀量研究;计算机模拟研究。对研究进展进行介绍和评述,提出我国西南喀斯特山区土壤侵蚀研究的关键问题,并展望其发展趋势,为深入展开中国西南喀斯特山区土壤侵蚀研究提供参考。     

贵州省岩溶地区水资源利用与石漠化治理

贵州省是西南岩溶区的中心,岩溶区面积占全省总面积的61.9%。由于岩溶山区本身的脆弱性和人为作用,导致土地贫瘠、水源缺乏,水土流失严重,石漠化现象日益加剧。为了尽快推进贵州岩溶区石漠化的综合治理,首先要加强岩溶地区水资源的开发利用,以治水为龙头,因地制宜,开展以岩溶流域为单元的综合治理,以促进贵州省的经济发展和生态环境的改善。     

西南岩溶地区的主要生态环境问题及其防治对策

在介绍西南岩溶地区生态环境基本特征的基础上,分析了该地区的主要生态环境问题,并提出了相应的防治对策。认为西南岩溶地区的主要生态环境问题是以石漠化为特征的土地退化,其日益蔓延的主要原因是人类不合理的土地利用,而导致这一结果的根源则是贫困。如何进行植被的恢复重建和实现水土资源的协调利用,是西南岩溶地区环境治理和消除贫困的关键。在部分水土资源短缺、旱涝灾害频繁、环境极度退化的岩溶地区,环境移民是实现生态重建的一条有效途径。     

桂林会仙实验基地石灰土剖面化学组成分布的研究

西南岩溶地区灰岩风化成土速度慢,石灰土土层浅薄,理化性质分异不明显,但在岩溶动力系统的作用下,石灰土对环境变化有着同样的敏感性,而土壤水恰能反映石灰土的这种敏感性。所以,对石灰土-土壤剖面化学组成的研究应同时将土壤和土壤水加以考虑。为阐述岩溶区石灰土及其土壤水化学组成在剖面的垂直分布特征和地质、环境意义,以及这两个载体之间存在的区别和联系,对广西桂林会仙试验基地的石灰土壤剖面及其土壤水进行了采样分析。结果表明,该地石灰土物理化学性质尚未产生分层分异,成壤改造进行缓慢,土壤成熟度低 土壤水化学组成垂直变异系数远远大于土壤,岩溶作用、生命活动、降水等多变因素对土壤水有着显著的影响 在水的长期作用下,土壤元素分布呈现出和土壤水相同的整体性质。即洼地土壤和土壤水的Ca、Mg含量较坡地低,而K、Na、Fe、Zn、Mn、Cu、B等含量较坡地高,这是地貌条件控制下元素迁移的结果。     

峡谷型喀斯特不同生态系统土壤养分及其生态化学计量特征

结合野外调查与室内分析,对峡谷型喀斯特水田(ST)、旱地(HD)、草地(CD)、灌丛(GC)、人工林(RGL)、次生林(CSL)6类生态系统进行研究,探讨不同生态系统土壤养分及其生态化学计量特征。结果表明:(1)除全钾含量外,6类生态系统土壤养分含量均随土层增加而减少,土壤pH与之相反;(2)与全球不同生态系统土壤的平均水平相比,峡谷型喀斯特不同生态系统的碳氮比、碳磷比、碳钾比、磷钾比和氮磷比均较低;(3)不同生态系统土壤养分含量差异显著,不同生态系统的化学计量差异也显著,土壤肥力的总体趋势为次生林人工林水田旱地灌丛草地。不同发展阶段、不同生态系统土壤养分的限制因子不同,应制定不同的管理和施肥措施,促进峡谷型喀斯特乃至整个西南喀斯特区域植被的迅速恢复和生态重建。     

有效微生物菌群在贵州喀斯特地区农业生产中的应用前景展望

喀斯特石漠化是一种生态系统退化现象,可导致土壤退化、土地养分锐减、土地生产力低下和水体污染等生态环境问题,严重威胁我国喀斯特地区生态环境安全及社会经济发展。以中国西南典型喀斯特地区--贵州喀斯特为例介绍了喀斯特地区农业生产的特点,综述了有效微生物菌群（effective microorganisms,EM）在非常规饲料资源开发、畜牧业、水产养殖及种植业中的应用,并展望了EM在喀斯特地区农业生产中的应用前景,旨在为贵州喀斯特地区生态农业的可持续发展提供一些参考。     

我国西南岩溶地区流域水资源及相关问题分析

以岩溶地区流域水资源为对象,分析了主要岩溶含水岩组,岩溶流域水资源的数量、质量等我国西南岩溶地区流域水资源概况以及与岩溶地区流域水资源有关的生态环境,岩溶地区水资源产业,岩溶分布与社会发展,水资源开发利用的成绩和存在的问题。     

喀斯特生态治理区石漠化过程土壤抗蚀性研究

[目的]为喀斯特山区的水土保持、石漠化生态综合治理,水土资源利用及生态恢复提供科学依据,[方法]采集喀斯特山区不同治理措施下石漠化演化过程土壤样品,进行土壤理化性质分析,研究其抗蚀性。[结果]石漠化土壤抗蚀性大小顺序为原生样地、强度石漠化、轻度石漠化、中度石漠化、潜在石漠化。[结论]研究中选择的各项土壤特征性指标可较好地表征喀斯特山区石漠化土壤抗蚀性。     

降雨强度对西南喀斯特坡地土壤水分及产流特征的影响

降雨强度是水文过程的重要影响因素,为揭示其对喀斯特坡地土壤水分及产流特征的影响,本研究以桂西北典型喀斯特坡地为研究对象,采用野外人工模拟降雨方法,在相同降雨量（200 mm）下,对不同降雨强度下（34.8 mm/h、73.2 mm/h、100.0 mm/h 和136.4 mm/h）坡地土壤水分动态变化及产流过程进行研究。结果表明：1）随着土层深度的增加,土壤水分对降雨的响应趋于迟缓;由于喀斯特坡地土壤导水率较大,在不同坡位和土层深度,土壤水分变化迅速,通常在24 h 内恢复到降雨之前的水平,表明土壤层蓄水能力低,水文过程迅速。2）随着降雨强度的增大,累积地表径流量、壤中流量及表层岩溶带径流量均呈增加的趋势,表明随雨强的增加,喀斯特坡地水分由垂向（深层渗漏为主的慢速流）转为侧向运移（不同径流成分的快速流）。3）地表径流、壤中流及表层岩溶带径流与土壤含水率存在明显的产流阈值关系,且径流产生与消退过程和土壤含水量存在滞后效应,表现为顺时针（壤中流）或逆时针（表层岩溶带径流）的“绳套关系”。本研究表明喀斯特坡地产流主要受控于土壤- 表层岩溶带界面稳定入渗率,表现为受降雨强度的影响较大,研究结果有助于深入了解喀斯特关键带水文循环。