贵州省喀斯特区域土壤水分持续上升时期气象要素对土壤水分的影响

[目的]系统分析气象环境要素对贵州省喀斯特地区土壤水分变化的影响,为该喀斯特区域土壤水分的预报、生态环境恢复以及农业产业化的优化布局提供理论参考。[方法]基于贵州喀斯特区域10个自动土壤水分观测站2011—2015年逐日土壤水分、降水量、气温、地表温度、相对湿度、风速和日照时数资料,针对不同农业气候区逐日土壤水分持续上升且气温持续上升或下降两个不同时段,分析气象要素对土壤水分的影响。[结果](1)气象要素对土壤湿度的影响具有一定的滞后性,其滞后时间为10~30d。(2)降水、气温、地表温度为影响土壤水分变化的最主要因子,与土壤水分相关系数为0.66~0.95;风速对土壤水分变化的影响较弱,相关系数0.40,相对湿度、辐射的相关系数仅在气温下降时期0.60。(3)气温越高、累计降水量越小,则累计降水滞后时间越短,但气温和地表温度滞后时间越长。(4)研究时段内累计降水大于22.4~135mm(气温持续上升)或11.2~54.7mm(气温持续下降)时,其余气象要素的变化不能改变土壤水分的上升趋势。(5)不同农业气候区气象要素与土壤水分关系模型绝大部分5%,误差较小,较准确反映了气象要素对土壤水分的影响。[结论]贵州省喀斯特区域10cm逐日土壤水分对气候要素的响应存在滞后性,而气象要素对土壤水分变化的滞后时间、相关系数的差别,主要原因是农业气候区、气象要素、逐日土壤水分变化阶段不同引起。     

贵州喀斯特地区林草措施对水土流失的影响

贵州喀斯特地区水土流失危害严重,水土保持林草措施是治理水土流失主要的措施之一,但人们对喀斯特地区林草措施与水土流失的关系研究甚少。为此,利用野外定位观测径流小区的手段,初步研究了喀斯特地区林草措施类型对土壤侵蚀量和径流量的影响及它们之间的相互关系。结果表明:在相同降雨条件下,喀斯特地区水保林较经济林拦蓄地表径流、涵养水源的能力更强;就保水保土效果而言,水保林中墨西哥柏>墨西哥柏×杨树,草中白三叶>黑麦草>荒山荒坡,经济林中桃树>板栗>梨树。     

人类活动对贵州喀斯特石漠化地区的影响

贵州喀斯特山区石漠化现象已经成为制约该区经济增长和人民生活水平提高的最重要因素。由于其独特的形成条件导致破坏易而治理难的现象。在综合前人研究的基础上,提出人口的控制和人口素质的提高是解决该区人地矛盾的重点,并提出要充分发挥人的主观能动性,分步骤、有计划的进行石漠化防治工作。     

贵州喀斯特山区土壤物理性质对土壤侵蚀的影响

对贵州喀斯特山区在不同土地利用方式下土壤主要物理性质对土壤侵蚀的影响进行了研究。结果表明:土壤物理性质是影响土壤侵蚀和土壤抗蚀性能的内在因素。贵州喀斯特山区土壤表现出明显的粗骨性土壤特征。不同土地利用方式下土壤物理性质具有明显的差异,林地、草地和台耕地的土壤物理性状良好,缓解了土壤侵蚀的发生发展,能有效地发挥保持水土的作用;大面积农耕坡地和裸坡地的土壤物理性状极差,促进了山区土壤侵蚀的发生发展,是引起土壤侵蚀的主要因素。喀斯特山区不同土地利用类型的土壤抗蚀能力依次为台耕地>林地、草地>坡耕地、裸坡地。     

贵州喀斯特地区降雨强度对土壤侵蚀特征的影响

降雨对坡面产流、侵蚀过程及养分流失有重要的影响,选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,采用人工降雨方法,研究了不同降雨强度对贵州喀斯特地区(裸地和植被覆盖小区)与土壤侵蚀特征的影响。结果表明:(1)在不同降雨强度下,裸地和植被覆盖小区初始产流时间均随降雨强度的增大产流时间提前,并且裸地和植被覆盖小区初始产流时间在不同降雨强度下差异均显著(p0.05)。(2)裸地和植被覆盖小区径流速率在5~6min之后保持稳定,径流速率均随雨强的增大而增大;不同降雨强度下,径流速率均表现为裸地植被覆盖小区。(3)裸地和植被覆盖小区输沙率变化表现为快速增大、迅速减小、缓慢减小和趋于稳定4个阶段,不同降雨强度下,输沙率均表现为裸地植被覆盖小区。(4)裸地和植被覆盖小区总径流量和总侵蚀量随雨强的增大而增大,裸地坡面各降雨强度下坡面总径流量差异均显著(p0.05),25,50mm/h降雨强度下植被覆盖小区坡面总径流量差异不显著(p0.05),相同降雨强度时总径流量表现为裸地植被;25,50mm/h降雨强度下裸地和植被覆盖小区坡面总侵蚀量差异不显著(p0.05),相同降雨强度时总径流量和总侵蚀量均表现为裸地植被覆盖小区。(5)裸地坡面侵蚀养分中DP,K~+,SEP和SEK含量均高于植被覆盖小区,其中裸地坡面侵蚀养分DP,K~+和SEK含量均显著高于植被覆盖小区(p0.05),而SEP含量二者差异不显著(p0.05)。(6)相关性分析表明降雨强度为75,100mm/h时,裸地和植被覆盖小区侵烛泥沙养分含量与泥沙流失量间的相关性明显优于降雨强度为25,50mm/h时,相同降雨条件下裸地侵蚀量与养分含量的相关系数基本高于植被覆盖小区。以上研究结果表明植被覆盖具有减沙减流、减少土壤侵蚀及养分流失等作用。     

贵州乌江流域喀斯特生态系统土壤物理性质研究

分析研究了贵州乌江流域不同喀斯特生态系统的石灰土（岩性均腐土）土壤物理性质。结果表明：喀斯特生态系统（土壤利用方式和土壤侵蚀状况等）是影响土壤物理性质的主要因素。良好生态系统的土壤剖面发育良好,层次分异较明显,土层较深厚;土壤有机质含量较高;以粘壤土和粘土为主;土壤容重适宜,土壤孔隙性和结构性良好,土壤的抗蚀性和抗冲性强。退化生态系统（裸地）的土壤各种物理性状恶化,土壤的抗蚀性和抗冲性减弱。提出评价不同喀斯特生态系统的土壤抗蚀性的主要指标,并得出不同喀斯特生态系统的土壤抗蚀能力依次为：灌丛＋弱度侵蚀、森林＋轻微侵蚀〉荒草＋泥沙淤积、旱地＋中度侵蚀〉裸地＋强度侵蚀。     

森林火灾对贵州喀斯特山区土壤理化性质的影响

通过比较贵州喀斯特山区森林火烧迹地不同坡位表层土壤和未受火灾区域表层土壤的理化性质可以看出,较大森林火灾、重大森林火灾以及特别重大森林火灾下的土壤含水量、田间持水量、毛管孔隙度以及土壤通气度均降低,土壤容重和非毛管孔隙度增加,而火灾后土壤化学性质的改变因火灾等级的不同而有所不同,总体上火烧迹地土壤有机质和全氮含量均显著低于未受火灾区域,而在重大森林火灾和特别重大森林火灾下,火烧迹地的速效磷含量大幅增加。     

贵州喀斯特地区草地开垦对土壤微量元素的影响与评价

为探明生态脆弱区土地利用方式转换对土壤有效态微量元素的影响,以贵州喀斯特地区草地及其相应开垦的农田为对象,采用成对设计的方法研究了草地开垦对土壤微量元素（铜、锰、铁、钼、硼、锌）的影响,并探索基于土壤微量元素密度的区域土壤微量元素丰缺评价指标。结果表明：研究区土壤有效态微量元素在土壤剖面上呈表面富集现象,其含量随土层深度的增加而降低;草地开垦导致土壤有效态铜、铁、硼和钼的含量出现不同程度的降低,降幅为4.97%～79.17%,而土壤有效锌含量则增加,增幅为11.76%～46.06%;开垦导致土壤有效锰含量在剖面上的下降速率加快。建立了研究区6种有效微量元素的丰缺评价指标,该指标以土壤微量元素密度为参数,以参数值的不同范围界定微量元素的丰缺程度,消除了微量元素空间异质性对判定结果的影响。根据该评价指标,研究区土壤有效铁、锰处于极高水平,草地开垦导致土壤有效铜、钼、硼的丰度下降,而有效锌的丰度上升;结合微量元素有效性评价指数,整个研究区土壤有效硼处于低水平,不能够满足植物正常生长发育的需要。该研究结果可为生态脆弱区土地的科学管理和土壤微量元素科学评价体系的建立提供参考。     

贵州喀斯特山区大型土壤动物多样性研究

为了解贵州喀斯特地区土壤动物生物多样性特点,选取贵州4个典型喀斯特山地为研究区进行大型土壤动物多样性和群落特征分析。得出如下结论:（1）4个研究区共获得的大型土壤动物分别隶属于3门8纲21目,共21个类群。优势类群为4类（占总个体数的10%以上）,分别是鞘翅目（占19.7%）、腹足纲（占17.86%）、蚁科（占17.03%）、蜘蛛目（占11.69%）。（2）大型土壤动物的类群数依次是荔波 > 毕节 > 清镇 > 花江;荔波研究区采集到20个类群,该区土壤动物类群组成相对完整,可以作为喀斯特生态系统退化程度的参照标准。土壤动物个体数依次是荔波 > 清镇 > 毕节 > 花江;Shannon-Wiener多样性指数反映出与类群数同样的结果:荔波 > 毕节 > 清镇 > 花江。喀斯特生态环境因子的改变对腹足纲、蜘蛛目、带马陆目等类群的组成结构和数量产生了很大的影响,可以作为喀斯特生态退化程度的指示种。（3）相似性分析表明,毕节研究区大型土壤动物群落与荔波最相似,生态环境较好,清镇次之,花江最差,同时也与其石漠化等级程度相吻合。     

区域尺度喀斯特区石漠化强度对土壤流失的影响

石漠化和水土流失是西南喀斯特区突出的生态问题,制约着社会经济的发展。目前,石漠化与土壤流失的耦合关系尚未系统探明,石漠化强度评价因子植被盖度、土层厚度和基岩裸露率的交互作用如何影响土壤流失知之甚少。基于石漠化现状的调查,采用RUSLE模型、Getis?OrdGi*、地理探测器等方法,测算了贵州喀斯特区土壤侵蚀状况并识别了冷热区分布,量化了石漠化强度评价因子与土壤侵蚀之间的关系,解析了因子组合对土壤流失的交互影响。结果表明：1）贵州喀斯特区土壤侵蚀以中度和微度侵蚀为主,平均土壤流失率17.69 t/(hm2·a),侵蚀热区（重点防治区）主要集中在贵州西部经济相对欠发达区,侵蚀冷区（轻微区）则主要集中在黔北遵义市和黔中贵阳市等经济相对发达区。2）土壤流失随石漠化强度评价指标植被盖度、土层厚度的增加呈降低趋势,随基岩裸露率的增加则呈增加趋势;石漠化与土壤流失之间并非简单的线性关系,而呈复杂的非线性关系,3个评价因子分别以三次曲线函数、指数函数和反正弦函数拟合优度最高。3）石漠化强度评价因子对土壤流失空间分异的解释力依次为植被盖度、基岩裸露率和土层厚度,且因子组合对土壤流失的交互影响均呈非线性增强,其中基岩裸露率与植被盖度的交互作用起主导作用,其次是土层厚度与植被盖度,基岩裸露率与土层厚度的解释力最小。研究结果可为喀斯特区水土流失、石漠化的协同防治提供理论参考。     

贵州喀斯特地区生态经济类型划分研究

运用主成分分析法和聚类分析法,对贵州喀斯特地区的生态经济类型进行了划分。首先建立指标体系,并运用主成分分析法对22个类型划分指标进行筛选,再运用模糊聚类方法,将该地区75个县(市)划分为5个生态经济类型,最后对各类型进行了分析,提出了其生态经济的发展方向,为制定区域可持续发展战略提供了科学依据。     

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。     

贵州喀斯特地区生态经济类型划分研究

运用主成分分析法和聚类分析法，对贵州喀斯特地区的生态经济类型进行了划分。首先建立指标体系，并运用主成分分析法对22个类型划分指标进行筛选。再运用模糊聚类方法，将贵州喀斯特地区75个县（市）划分为5个生态经济类型。最后对各类型进行了分析，提出了其生态经济的发展方向，为制定区域可持续发展战略提供了科学依据。     

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.     

桂西北喀斯特区域土壤水分动态变化研究

于2004年9月至2005年4月，对桂西北喀斯特峰丛洼地中耕地、牧草地和撂荒地3种利用类型的土壤水分进行定位观测，并研究了其受典型降雨过程的影响。结果表明，3种土地类型表层（0-20cm）土壤含水量最低但波动最大，越到底层含水量增加且波动变小，根系吸收和蒸腾耗水等因素使得牧草地表层土壤水分小于耕地。典型降雨对土壤水分的影响十分明显，但各利用类型土壤含水量对降雨的响应时间有所不同，耕地和牧草地表层土壤水分含量均在雨后1d就显著增加，底层在雨后6～8d才达到最高；而撂荒地在雨后3d的剖面（0-30cm）土壤含水量就达到最大值。研究发现3种类型中牧草地表层土壤水分的时间稳定性最差。降水、土地利用（植被）和土壤质地是造成研究区土壤水分变化的主要因素。     

不同植被恢复策略对贵州喀斯特生态系统土壤渗透特性的影响

旨在探讨不同植被恢复策略对土壤入渗特征空间变化的影响,通过对贵州石漠化治理试验区自然草灌木混合林、次生林地、退耕自然生草地、芒果地、坚果地及玉米地的土壤容重、土壤孔隙度、土壤有机质和土壤渗透特性的分析。结果表明：不同植被恢复策略下土壤容重、孔隙度和有机质含量存在显著差异,具体表现为自然植被恢复（草—灌木混合林和次生林地）和秸秆还田种植方式均能有效降低土壤容重,增加土壤孔隙度。随着土层深度增加,土壤容重呈增大趋势,土壤孔隙度和有机质含量变化趋势相反;植被恢复方式和土层深度显著改变了土壤的水分渗透特性,自然植被恢复（草—灌木混合林和次生林地）土壤渗透性能高于人工植被恢复（芒果地和坚果地）,主要是因为自然植被恢复下土壤扰动小,植物根系和凋落物增加,从而改变土壤物理性质,降低土壤容重,提高土壤孔隙度的综合效益。随着土层深度增加,土壤稳渗速率和累积入渗量减小。通过测定不同植被恢复方式的土壤水文特征,为喀斯特地区植被恢复方式及土壤入渗性能评估提供科学依据。     

降雨及土壤湿度对水土流失的影响

水土流失同降雨及降雨前土壤湿度关系密切。坡耕地产生坡面流失的临界雨强约为4mm/10min,降雨量为12.5mm;从中雨至大暴雨,雨型每增加一级,土壤流失量将翻一番;水土流失量同侵蚀雨量呈极显著的线性关系;地表径流量同降雨前0—30cm的土壤湿度因子成正比,冲刷量则与此成反相关。     

黔西北喀斯特区域土地利用/覆盖变化对土壤侵蚀的影响

利用黔西北地区1974,1992和2008年共3期遥感影像解译的土地利用图,结合修正的通用土壤流失方程,分析和模拟了该区土地利用/覆盖变化前后的土壤侵蚀状况,以及主要地类转化类型的土壤侵蚀效应。结果表明,黔西北地区土地利用结构变化显著,1974—2008年灌木林和旱地面积变化剧烈,且呈现相反的变化趋势。1974—1992年,随旱地面积的显著增加,灌木林的显著减少,黔西北土壤侵蚀模数由29.55t/(hm2.a)上升到37.76t/(hm2.a),随旱地面积的显著减少,灌木林、有林地的显著增多,2008年下降到30.39t/(hm2.a);旱地和其他地类发生土壤侵蚀最为剧烈,大面积的灌木林转为旱地是1992年土壤侵蚀加剧的主要原因,而大面积的旱地转为灌木林和有林地使2008年土壤侵蚀状况显著改善,灌木林转为旱地仍是近期土壤侵蚀加剧的主要原因,应加强对灌木林的使用管理。     

贵州喀斯特峡谷水保经济植物花椒土壤特性研究

测定了贵州喀斯特峡谷水保经济植物花椒根际和非根际土壤的理化性质;探讨了适宜花椒生长的土壤特性;提出了发展花椒生产的主要技术措施。     

土壤湿度对冬小麦光合速率的影响

本文通过盆栽及大田试验,对冬小麦开花灌浆期不同土壤湿度的小麦叶片光合速率测定得出:(1)土壤湿度在田间持水量的70%-85%时小麦光合速率最高,光合对土壤湿度的反应低湿较高湿更敏感;(2)土壤干旱可使小麦光合午休加重,适当灌溉可减小光合速率中午降低的程度;(3)土壤干旱后灌水,可明显提高小麦光合速率,以适宜土壤湿度下限时灌水效果最好.