岩溶地区主量元素地球化学特征及其迁移规律——以贵州双河洞为例

通过对土壤理化性质的分析以及土壤水和岩石主量元素的测定,同时构建主成分多元回归模型探讨影响岩溶地区主量元素迁移的主要因素,并计算其贡献率。结果表明:Mg和Ca在各土壤点的含量分别可达1 393.98~5 497.42,880.47~3 133.43mg/kg,远高于K和Na的498.58~3 315.42,32.98~186.75mg/kg。土壤CO2浓度和土壤温度具有显著的夏秋高于冬春的季节性特征,土壤孔隙度则随着土层深度的增加不断降低,土壤水中HCO_3~-和Ca~(2+)含量最高。各主量元素迁移能力的强弱为NaCaMgK,且各元素迁移系数总体上在夏季最高。对主量元素迁移贡献率最大的因素主要包括降水量、土壤CO_2浓度、土壤温度和土壤水阴离子含量,这些因素在各土壤点的累积贡献率可达52.84%~79.06%;土壤容重、土壤和土壤水中主量元素含量累积贡献率均值达22.98%,显著低于前述因子。而土壤总孔隙度和土壤充气孔隙度的贡献率较低,仅2.19%~8.76%。     

基于地块级时序遥感的喀斯特石漠化地区撂荒地时空演变

撂荒地在全球呈扩散趋势,传统的调查方法已无法满足及时、精确掌握撂荒情况的需求。针对喀斯特石漠化耕地的撂荒因光学影像的不足和严重的混合像元不易精确识别和提取,以贵州省息烽县为例,运用高精度影像精确识别提取耕地地块,再叠加通过MVC方法计算Landsat数据得到的2003-2018年时序NDVI数据,得到撂荒和复垦时空分布。结果表明:(1)地块和时序NDVI组合能够精准地识别提取撂荒地,该方法对于光学数据缺乏的和耕地破碎的多云雨山区有很好的适用效果;(2)2003-2018年息烽县撂荒地呈随机散点状分布,主要分布在有岩石裸露潜在、轻度、中度石漠化地区,2008年撂荒面积最大2 545.6 hm^2,撂荒率最高7.7%;有7块耕地持续撂荒时间最长12年,有8块地累计撂荒最多15年。(3)2003-2018年息烽县复垦率与撂荒率波动趋势基本一致,复垦率的响应延后1年,较高的石漠化等级负面影响复垦行为。研究结果为喀斯特多云雨山区撂荒地的精准识别提取提供高效、可行的思路和方法,为撂荒地的驱动因子分析、趋势监测和风险评价、效应评估及政策设计提供精确的基础数据。     

喀斯特洞穴滴水水文化学过程的时空变化及其环境指示——以贵州织金洞为例

洞穴水地球化学过程的研究对于洞穴内次生沉积物景观的发育有着重要的意义,2015年1—12月通过现场滴定测量和实验室仪器分析对贵州织金洞洞穴水的水化学指标进行了为期一个完整水文年的动态监测,采样时间均为每月26—28日。结果表明:(1)洞穴滴水滴率和Ca~(2+),Mg~(2+),Sr~(2+)离子浓度均与降水量有很好的响应,但同时都表现出一定的滞后性,其中Mg~(2+),Sr~(2+)离子所携带的气候信号较为持久,Ca~(2+)离子浓度在雨季波动较大。(2)滴水水化学性质在化学计量上总体符合石灰岩喀斯特地区的侵蚀方程,Ca~(2+)/HCO_3~-的比值均在1/2上下波动;(3)滴水中的SIc和SId之间存在显著的正相关关系,滴水中的液相CO_2分压[lgPCO_2(water)]与pH值之间呈现出显著的负相关,体现了上覆土壤层中的高浓度CO_2对洞穴滴水化学过程的重要影响。(4)滴水中的Mg/Ca与Sr/Ca比值在雨季到来后的曲线变化呈现出明显的同增同减性特征,证明CaCO_3在未到达洞穴之前就已经在土壤层和基岩层中发生了优先沉积(PCP),致使运移到洞内的Ca~(2+)离子浓度相对其他离子的升高程度小;(5)滴水中Mg/Ca比值与Sr/Ca比值都有较明显的季节变化,但是Sr/Ca比值季节滞后性明显,而Mg/Ca比值年际变化更具波动性,对外界降水变化响应较敏感。     

喀斯特地区土壤-洞穴CO_2时空迁移变化特征

为研究土壤-洞穴CO_2含量动态变化特征,选择织金洞及其岩溶表层3个样地进行监测。研究表明:土壤CO_2与洞穴CO_2变化规律具有一致性,均表现为春升、夏高、秋降,冬稳定的特征。夏季至秋季土壤-洞穴CO_2均呈上升趋势,土壤CO_2为0.13 mmol mol~(-1),洞穴CO_2为0.44 mmol mol~(-1),存在累积效应。织金洞为多进口洞穴,随着距洞口不断的深入,在灵霄殿至飞鸟觅食CO_2达到高值区为1.51 mmol mol~(-1),两端分别为:1.34 mmol mol~(-1)、1.05 mmol mol~(-1),呈现两端低中间高的分布趋势。织金洞上覆土壤CO_2含量是大气CO_2含量的22~27倍,是洞内CO_2含量的7~9倍。随着大气CO_2进入到土壤,土壤CO_2含量呈直线上升,直到60 cm处开始下降,经过基岩溶管、溶隙等进入洞穴内部。另一部分洞穴空气CO_2由大气降水-土壤水-洞穴水PCO_2转化而来,研究区为重碳酸盐钙型水和硫酸盐钙型水。研究发现:洞穴CO_2高值区自1月随时间变化分布特征为:中部→中部、前半段过渡带→前半段→前半段、中部过渡带→中部的迁移过程。这种新发现对喀斯特地区洞穴气候环境研究与洞穴开发保护具有重要的理论意义和实践指导价值。     

基于Sentinel-2影像的平寨水库水体透明度遥感反演

[目的]研究水体透明度的变化规律及其空间分异驱动因素,为管理湖库及恢复湖库生态系统提供科学依据。[方法]基于2020年5月18日,8月26日,11月14日的Sentinel-2 MSI卫星影像及准同步实测透明度数据构建平寨水库透明度遥感反演模型,利用地理探测器定量分析影响透明度空间分异的驱动因素。[结果](1)平寨水库水体透明度与Sentinel-2 MSI的B₃波段最为敏感,利用波段组合B₃×B₄作为最佳敏感因子构建出的透明度反演模型具有较高的精度(R²=0.81,RMSE=0.11 m, MRE=16.91%)。(2)平寨水库水体透明度呈现出中心库区高而各支流上游低,近水体两岸低的空间分布趋势,且水体透明度11月>8月>5月。[结论]总悬浮物、叶绿素a及总有机碳含量是平寨水库水体透明度空间分异的主要因素。总磷、总氮、水温及风速通过影响水体中的总悬浮物、叶绿素a及总有机碳含量进而影响水体透明度空间分布。     

工业-资源型城市土地利用变化机制分析——以贵州省六盘水市中心城区为例

为揭示工业-资源型城市土地利用变化的一般规律,利用1990、2000、2010年三期遥感影像对贵州省六盘水市中心城区土地利用进行监测,并运用GIS空间分析和数理统计功能,结合社会经济及人口数据对六盘水市土地利用的时空变化情况及机制进行深入分析.结果表明,六盘水市中心城区土地利用变化主要表现为原有水田、旱地、未利用地明显减少,城镇建设用地迅速增加;2000-2010年变化速度明显高于1990-2000年,郊区大部分耕地转变为建设用地;1990-2010年林地、草地变化数量不大,整体呈现先减少后增加的变化趋势;总体看来,2000-2010年土地利用变化幅度较大,其主要驱动因素为快速的人口扩张及产业结构调整.     

“中国南方喀斯特”荔波世界自然遗产地水土流失现状与驱动力分析

荔波世界自然遗产地有着不同强度级别的水土流失现象,局部区域还伴随石漠化的发生.基于GIS与遥感技术,对遗产地内水土流失现状进行了遥感调查,分析了其空间分布与特点,并对其驱动力进行了探讨.结果认为,遗产地主要受生态环境、成土物质与速度、土壤流失难易、环境异质件及人地矛盾关系的历史等因素控制.该研究为荔波遗产地进行水土流失综合防治,合理利用土地资源,完善产业结构调整等方面提供依据,有助于世界自然遗产地生态环境的保护与可持续发展.     

喀斯特石漠化及土地利用变化的地貌分异特征——以贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区为例

[目的]探讨石漠化地区土地利用变化的地貌分异特征,揭示不同地貌条件下的土地利用时空变化的特征和规律,为石漠化地区土地的合理利用提供科学参照。[方法]以贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区为例,运用GIS和RS技术,基于2005,2010和2013年3个时期的土地利用数据、石漠化数据和地貌数据,运用地形分布指数、土地利用程度综合指数,对研究区土地利用变化的地貌分异进行研究。[结果]①在2005—2013年间,喀斯特地区草地、建设用地、林地、未利用地和水域的面积有所增加,耕地、园地的面积在减少;石漠化的面积有所减少,石漠化程度正在逐渐减轻。②不同地貌条件下,每一个土地利用类型都有其存在的优势分布区;各土地利用类型的地貌分异基本稳定。③土地利用程度的地貌分异特征趋于稳定;2005—2013年,土地利用程度大小表现为:侵蚀台地峰丛洼地丘峰台地Ⅴ型峡谷溶蚀—侵蚀陡坡。④不同地貌条件下不同石漠化等级在各土地类型中的分布方面,由侵蚀台地、峰丛洼地、丘峰台地、Ⅴ型峡谷、溶蚀—侵蚀陡坡地貌的石漠化土地类型分布来看,石漠化主要发生在耕地、林地、园地和未利用地4种土地利用上,水域不存在石漠化现象;2005—2013年,石漠化在不同地貌条件的地类中总体呈较好转变。[结论]每一土地利用类型都有其分布的优势地貌区;不同地貌条件下,石漠化在不同土地利用类型上的分布存在差异,主要发生在耕地、林地、园地和未利用地4种土地利用类型区域。     

石漠化地区农户生计资本与生计策略的关系——以贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区为例

[目的]探究喀斯特石漠化地区农户生计资本与生计策略的关系,甄别农户生计策略影响因子,为促进该地区农户生计策略最优选择提供理论依据。[方法]基于可持续生计分析框架计算贵州省关岭贞丰花江石漠化综合示范区(简称花江示范区),农户生计资本,运用多元Logistic回归模型对不同农户生计策略进行分析,探究该地区农户生计资本与生计策略的关系。[结果]①花江示范区农户人力资本指数最高,物质资本和自然资本指数较低。②示范区内农户以非农型生计策略为主,主要集中在查耳岩村和峡谷村。③人力资本是农户生计策略转化的最大影响因子,对于农兼型、兼农型和非农型农户的生计策略转换影响较大。④非农业收入和家庭劳动力人数的增多有助于促进农户选择更为多元的生计活动,耕地面积、退耕还林地面积及牲畜资本对于生计策略的转化为负向影响。[结论]花江示范区内各行政村受自然条件限制,生计资本存量和生计策略选择存在一定差异,提升人力资本可以有效促进示范区内农户生计策略转型。     

喀斯特山区土地利用演变与石漠化分布格局

喀斯特山区石漠化是制约区域社会、经济、生态发展的重要因素之一,人类活动是石漠化形成的主要因素,而土地利用是人类活动的基本载体,探究不同用地类型石漠化响应情况,对喀斯特山区石漠化治理及可持续化发展具有重要意义。基于三期土地利用和石漠化数据,辅以GIS空间分析技术和转移矩阵模型,对黔西南州2000年、2010年、2020年土地利用格局及石漠化景观的时空演变进行综合分析。结果显示:研究期间,黔西南州主要土地利用变化类型是草地转有林地和耕地,耕地转有林地和草地,灌木林地转草地和耕地,依次占全州国土面积的8.79%,5.82%,4.91%,4.08%,4.75%,3.85%。2000—2010年草地、灌木林地、耕地和有林地石漠化等级明显改善,改善面积依次为2 703.7 km²,1 347.8 km²,2 219.1 km²,2 532.8 km²; 2010—2020年草地、灌木林、耕地、有林地、裸地石漠化改善面积分别为557.14 km²,318.78 km²,819.35 km²,665.60 km²,244.48 km²。过去20年间,黔西南州石漠化状况持续恢复改善,但局部区域仍存在不稳定的恶化风险,此部分地区应作为黔西南州后期石漠化土地治理工作中的重点。对黔西南州长时间序列的石漠化演变情况进行研究,分析其在不同土地利用情况下的变化,可对研究区生态恢复以及土地利用规划提供决策依据。