贵州省典型喀斯特地区地表水系结构特征研究

喀斯特地区地质、地形、地貌的特殊性,导致发育形成的流域水系具有自己的典型特点。为了探讨喀斯特地区地表水系特征,以贵州省息烽县典型喀斯特地区作为研究对象,运用GIS技术与地貌侵蚀循环理论,研究了贵州喀斯特地区的地表水系结构特征。研究结果表明:从水系形态上看,该地区在负地形部位发育了相当数量的星状水系;从整个水系网的特征上看,该区发育的地表水系中低级水道数目较高级水道多,且水道平均长度较短,有大量低级地表水系向下发展汇入地下水系,其中一至四级水道均有部分水道汇入地下,形成地下水系。     

岩石对喀斯特峰丛山体土壤水分布特征的影响

喀斯特峰丛山体土壤水是喀斯特地区水文循环及生态环境重要的影响因素。该地区各类岩体碎石类型较多,对土壤水运移及分布影响各不相同。研究岩石对土壤水的影响,对研究该地区水动力过程及水文生态效应具有重要意义。选取贵州省普定县岩溶区内典型的喀斯特峰丛山体,利用TDR测定不同类型岩石影响下的土壤含水率,分析了岩石对土壤含水率空间分布规律的影响。结果表明,由于对土壤水的阻碍作用,岩层下部土壤含水率较低,岩层上部土壤含水率较高;但岩层上部土层浅薄时,土壤含水率偏低。破碎岩块阻碍土壤水运动,土壤水在土壤与岩块表面溶蚀接触区域得到雨水集中补给,含水率较高。土壤中砾石增加了土壤透水性能,使土壤含水率较高,影响作用随埋深增加而减小。     

毛乌素沙地南缘灌丛沙丘土壤水分与粒度特征研究

土壤水分与土壤粒度是影响灌丛沙丘植被与沙丘演变的重要因子.通过对毛乌素沙地南缘典型灌丛沙丘土壤粒度以及4月、7月的土壤水分的测定.揭示了沙丘各部位土层土壤含水量的时空变化特征与粒度分布规律:由于是降雨1 h后采样,丘间地与丘顶0-10 cm土层7月土壤含水量均随深度变化骤减.丘间地自表层至70 cm深度范围的土层,受植被、降雨、太阳辐射等外界环境因子影响较大.丘顶四月表层被灌木老枝覆盖,从一定程度上抑制丘顶0-30 cm土层土壤水分的蒸发,同时增加粗糙度,降低下垫面起沙起尘率,从而为维持水分平衡、防沙治沙提供手段;30-80 cm间的土层7月土壤含水量较4月土壤含水量丰富,是由于7月正值雨季,雨水下渗土壤含水量较高.风况、植被条件、沙面活动程度决定各部位土壤含水量的变化幅度,根系分布与植被决定沙丘土壤水分的动态变化与拐点出现的土层深度.迎风坡、丘顶、背风坡、丘间地沉积物粒度特征相似,均以细砂为主,垂直结构中细砂、极细砂含量较高,其次为粉砂.黏土、中砂、粗砂、极粗砂含量随土层深度的增加变化不大,极细砂、细砂含量随土层深度增加变化起伏较大.     

贵州典型喀斯特流域土壤氧化铁特征分异及其影响因素

探究亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征及其分异,对认识这类特殊地域综合体上土壤的发生发育及类型演化等具有重要意义。以贵州省普定县后寨河流域内53个典型剖面土壤为研究对象,测定诊断表层和诊断表下层不同形态氧化铁含量并计算其风化度指标,分析土壤氧化铁特征及其分异情况,探讨成土环境和土壤属性对氧化铁特征分异的影响。结果表明：由诊断表层至诊断表下层,全铁、游离铁呈增加趋势,平均增幅分别为25.54%和39.63%,铁氧化物具有在诊断表下层富集的特征;诊断表层铁活化度高于诊断表下层,而铁游离度和铁晶胶率与之相反。大部分诊断表下层土壤游离铁在30 g·kg?1以上,铁游离度≥50%,铁活化度< 30%,土壤处于中期脱硅富铝化阶段。母岩、土地利用、流域部位、有机质、pH、黏粒阳离子交换量和质地等对不同形态土壤氧化铁含量及其风化度指标分异均有显著影响（P<0.05）;地理探测器分析表明,母岩与有机质对各氧化铁特征（除铁游离度）分异的解释力较大,二者交互作用下的q值最大（全铁41.9%、游离铁39.8%、非晶质铁40.1%、铁活化度41%、铁晶胶率52.5%）,因此母岩和有机质为亚热带喀斯特流域土壤氧化铁特征分异的主控因子。     

喀斯特山地典型植被恢复过程中的土壤水分生态效应

研究了喀斯特山区耕地、1年弃耕地、灌草地、15年疏林地、25年次生林(侧柏)地植被演替过程中土壤水分生态效应的变化.结果表明,土壤物理性质并不是简单的"改善"过程:表层粘粒含量由流失逐渐转为积累;容重先升高后降低,弃耕地和灌草地较耕地增加了6.6%和11.57%,疏林地和林地较耕地减少了5.0%和10.0%;总孔隙度变化趋势与容重刚好相反;土壤有效水含量以灌草地最低;各恢复阶段表层>0.25 mm水稳性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,疏林地最高;团聚体破坏率随演替的进行依次降低,较耕地降幅为34.0%～64.7%,且与有机质呈显著负相关;土壤持水能力以林地和弃耕地最好,灌草地最差,耕地接近于疏林地,土壤供水能力强弱依次为耕地>疏林地>林地>灌草地>弃耕地,土壤持水和供水能力并不一致,但都与粘粒含量、孔隙状况和团聚体稳定性等土壤结构指标密切相关.     

喀斯特地区典型峰丛洼地表层土壤水分空间变异及合理取样数研究

在桂西北喀斯特洼地90m×40m地块范围内,用经典统计和地统计分析方法探讨了表层土壤(0~5,5~10,10~20,20~30 cm)水分的空间变异结构及其分布格局,并给出了不同置信水平和精度条件下的合理取样数。结果表明:表层土壤水分总体上具有良好的半方差结构,呈明显的斑块状分布格局。0~5 cm层具有中等的空间相关性,其余各层具有强烈的空间相关性,而且变异程度具有明显层次性;除20~30 cm层土壤水分用球状模型拟合外,其余各层均符合指数模型,且拟合效果较好。等值线图结合半方差分析可以看出,地形、微地貌、降雨和植被等是研究区土壤水分空间变异的重要影响因素。在确定合理取样数的过程中,除考虑土壤水分的统计特征外还要考虑其空间结构性。     

喀斯特地区典型峰丛洼地旱季表层土壤水分空间变异性初探

土壤水分空间变异性研究在喀斯特地区生态环境的恢复和重建过程中具有重要意义。通过网格(5 m×5 m)取样,用地统计学方法研究了喀斯特洼地典型区域(150 m×50 m)表层土壤水分(0~5 cm和5~10 cm)的空间变异特征。结果表明:土壤水分在采样区内呈比较简单的斑块状分布,相同性质斑块与土被连续分布区和石丛集中分布区范围相当;半变异函数在不同性质斑块内呈现出截然不同的变异特征,在整个采样区内表现出各向异性;旱季洼地表层土壤水分主要受石丛和地形两个不同尺度的环境因素影响;土壤水分具有一定的尺度效应,半变异函数的变程随着最小采样间隔增大而增大;当研究区域存在多重尺度的变异结构时,需要根据研究的目的和精度确定合理的采样尺度。     

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。     

喀斯特典型洼地土壤水分的垂直变异研究

利用2005年5月在桂西北喀斯特洼地10 m×10 m地块范围内的网格(2 m× 2 m)采样数据,用地统计学方法分析了两种土地利用类型(耕地和牧草地)0-80 cm土壤水分的垂直变异结构及其分布格局,结果表明,耕地和牧草地土壤水分呈现弱变异特征,两者的垂直变异趋势大致随土层加深先减小后增大,其中牧草地土壤水分的变异程度相对较大;耕地和牧草地土壤水分在垂直层面均具有良好的半方差结构和较强的空间相关性,均可用球状模型拟合,变程分别是66.0 cm和49.1 cm.垂直变异还具有明显的各向异性,均用指数模型拟合;土壤水分的空间相关性及变程与土壤容重具有一定关系.研究显示,洼地退耕还草后土壤总体上朝着有利于水分保蓄和植被恢复的方向转变.     

典型喀斯特地区不同土地利用类型土壤水分性能对植物生长及其生态特征的影响

我国西南喀斯特地区是典型的生态脆弱区,特殊的地质地貌特征使该地区地表存水能力极差,植被可利用的水资源相对不足,季节性干旱严重。本文研究了该区两种土地利用类型土壤水分特征对植被的生长及生态特征的影响。在各自最大持水条件下,两种不同土地利用类型土壤上生长的植物-黑麦草（Lolium perenne L）生物量差异显著,林地土壤生长的植物总生物量是草地土壤的3倍左右;林地土植物的叶片含水量、分蘖数、株高、叶长/叶宽等指标均明显高于草地土植株。可以认为,在西南典型喀斯特地区这一特殊的地质地貌及气候条件下,土壤水分是导致植被生产力差异的主要因素。     

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。     

黔中典型岩溶石漠化地区土壤水分动态变化规律研究

土壤水分动态变化研究在岩溶石漠化地区生态恢复和重建过程中具有重要意义.根据坡位和季节的不同,通过24组样品分析了土壤水分空间分布特征及变异性.结果表明:表层土壤水分沿上坡向下具有不断减小的变化趋势,坡面土壤水分呈中等变异,不同坡位间的差异不大,坡顶和坡底土壤含水量较高,与坡地相比,坡底受外界条件的干扰相对较小;与坡位相比季节对岩溶土壤水的影响相对较大,在雨季来临时土壤水分的变异系数突然变大,随着雨季的延续变异系数逐渐变小,到雨季末期达到最小,其含水量在4-8月之间达到最大,其变化幅度总体与降雨量呈正比.     

中国西南喀斯特土壤水分特征研究进展

喀斯特土壤水分是岩溶植被的生命线、岩溶作用的驱动力和土壤流失的重要影响因子,关系岩溶区生态地质环境安全和社会经济发展。现有研究表明:中国西南喀斯特土壤水分含量差异大,土壤水分含量森林>灌丛>草地,阔叶林>针叶林,天然林>人工林;土壤水分含量空间分布呈斑块状,具有变异性和相关性,坡面分布复杂;含水量随土壤深度增加而增加,随季节演替呈低—升—高—降变化,干湿季差异大,日变化表现为从早到晚先降后升;土石相间分布、土下裂隙发育的小生境差异是喀斯特土壤水分空间差异大、坡位变化异常的重要原因。今后的研究重点是:喀斯特土壤水分的理化性质,土壤储水库的动态特征、适度水分、干季保水补水工程技术和湿季土壤无流失排水工程技术,对全球变化的响应,滇东高原喀斯特区土壤水分的相关研究等。     

贵州省喀斯特峡谷花椒林地土壤水分特征研究

以贵州省花江喀斯特峡谷花椒林地土壤水分全年的动态变化特征为研究对象，分析了土壤含水量与土壤结构、植被间的关系以及不同土壤层次水分动态变化规律，划分出了土壤水分垂直变动带。研究结果表明，表土层土壤蓄水能力大于底土层，土壤实际含水量表现为林地高于休闲地，土壤深层高于表层。表层水分变化最快，影响因素为大气降水与棵间蒸发。中间层次之，主要受蒸腾作用及水分垂直运动特征影响，底层最慢，其持水量受土壤结构的影响。土壤水分垂直变动带划分结果为：0-20cm为强烈变动带，20-50cm为过渡带，50cm以下为稳定带。     

半干旱区不同整地方式与灌草配置对土壤水分的影响

 采用工程与生物措施相结合的方法,在黄土丘陵半干旱区进行柠条灌木林的建设与土壤水分过耗及调控恢复的定位试验研究。结果表明:生物调控最佳立体配置模式水平阶整地为柠条-披碱草、柠条-草木樨、柠条-芨芨草类型;水平沟整地为柠条-芨芨草、柠条-草木樨类型;鱼鳞坑整地为柠条-草木樨、柠条-芨芨草、柠条-本氏针茅类型。水平阶整地0～500cm土层的土壤含水量比对照提高1.6％～5.0％;水平沟整地提高1.5％～3.0％;鱼鳞坑整地提高1.1％～2.7％。工程整地栽植5年、10年、15年的柠条灌木林0～500cm土层的土壤储水量年生长初期分别比对照提高了82.84mm、56.63mm、210.66mm,年生长终期增加了15.96mm、67.64mm。50.36mm。灌、草生物量分别比对照提高97.09％～104.9％和320％～650％。     

干旱、半干旱地区土壤水分研究进展

土壤水分在干旱、半干旱地区生态系统中起着重要的作用。在简要总结土壤水分与植物关系、土壤水分与土壤呼吸关系、生物土壤结皮对降水再分配过程的影响、土壤水分时空动态、土壤水分监测技术五个方面研究进展的基础上,认为未来干旱、半干旱地区土壤水分研究在土壤水分平衡、土壤水分与土壤呼吸作用、土壤水分监测技术的改进等几个领域还有待于深入。