喀斯特峰丛洼地不同适生植物配置模式 固碳能力及效益评价

为将植被的固碳增汇效应纳入到贵州喀斯特山区植被恢复与重建工程中,研究了贵州典型喀斯 特峰丛洼地环境下5 种植物配置模式的碳储量、空间分布特征及其固碳效益。结果表明：不同配置模式植被 各层碳储增量表现为草本层＞藤本层＞灌木层＞乔木层,其中草本层碳储量增量占植被层碳储量比重变化范 围为36.56%~78.07%,在植被层中居主导地位;不同配置模式土壤层碳储量与对照相比没有明显变化,女 贞林、国槐林、任豆林和白蜡林较对照有略微增加,而构树林则稍有下降,且土壤层的碳储量在各配置模 式碳储量中占据主导地位;研究区实施植被恢复后各配置模式碳储量均有所升高,女贞林、国槐林、任 豆林、白蜡林和构树林的碳储量分别增加了0.579、1.813、3.254、1.227、1.349 t/hm2,固碳效益表现为任豆林 （848.97 元/hm2）＞国槐林（473.01 元/hm2）＞构树林（351.95 元/hm2）＞白蜡林（320.12 元/hm2）＞女贞 林（151.06 元/hm2）。     

典型岩溶峰丛洼地土壤温度的空间异质性

应用地统计学方法与GIS技术,将土壤温度室内布点与实地监测相结合,对果化示范区土壤温度空间变异特征进行了研究。结果表明,各层土壤温度均值为26.75~27.24℃,变异系数为6.21%~9.52%,说明果化示范区土壤温度呈低强度变异(CV10%),且随土壤深度的增加土壤温度的变异系数逐渐减小;各深度土壤温度的空间数值呈现一定的变异,主要呈弧状分布和条状分布,其中,南北分异较东西分异更为明显。     

桂北喀斯特峰丛洼地橘园土壤入渗特征

广西(桂)是我国柑橘果园面积和喀斯特峰丛洼地分布最广的省份。目前,对广泛分布的喀斯特峰丛洼地橘园土壤的入渗特征还缺乏了解。为了更好的支撑喀斯特峰丛洼地柑橘产业与生态可持续发展,本文以桂林地区典型白云岩峰丛洼地小流域为研究对象。采用改进的表置式环式入渗仪结合染色(亮蓝)示踪方法开展土壤入渗试验,定量刻画了洼地和梯田橘园土壤基质入渗与优先流入渗特征。结果表明:(1)基质入渗是该地区橘园水分入渗的主要方式;(2)基质稳定入渗速率差异显著且表现为洼地橘园(91.60~145.75 mm/h)大于梯田橘园(35.02~44.78 mm/h),优先流稳定入渗速率差异同样显著且表现为洼地橘园(79.78~118.30 mm/h)大于梯田橘园(12.63~23.18 mm/h);(3)优先流入渗在空间上具有很强的变异性,土壤染色面积并不是随土层的深入而递减;(4)梯田染色深度(17.4 cm)显著小于洼地(25.5 cm),梯田染色区域主要集中在表层土壤,0~5 cm范围内的染色面积占总染色面积的61.23%,洼地相同范围内染色面积仅占38.95%;(5)梯田与洼地相比,优先流路径更少,优先流发育程度更低,潜在的增加了橘树对土壤水分的可利用量。本研究结果有助于了解喀斯特峰丛洼地橘园的水文过程,并为峰丛洼地橘园的土壤水分管理提供借鉴。     

典型喀斯特峰丛洼地生态系统生态服务功能价值评估——以贵州平塘县为例

以平塘县土地利用数据为基础,参考谢高地等制定的中国不同省份农田生态系统生物量因子表和中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量因子,制定了平塘县生态系统单位面积生态服务价值系数,并计算平塘县2000、2005、2013年生态系统服务价值及生态敏感性指数。结果表明:研究时段平塘县生态服务总价值呈上升变化趋势,2000、2005、2013年生态服务总价值分别为560 688.39万、580 534.47万、593 036.20万元;从单项生态服务价值来看,2005~2013年平塘县生态系统在气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、食物生产、娱乐文化等领域的价值呈上升变化趋势,但其食物生产价值呈下降变化趋势;2000、2005、2013年平塘县ESV对VC敏感性指数均小于1,敏感性指数值介于0.003~0.517之间,说明ESV对VC不敏感,缺乏弹性,即结合平塘县区域特征修正后的生态服务价值系统是合理的,研究结果是可信的。     

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。     

典型岩溶生态系统土壤酶活性、微生物数量、有机碳含量及其相关性——以丫吉岩溶试验场为例

研究岩溶区土壤有机碳与微生物区系数量和土壤酶活性之间的关系有助于认识有机碳的积累机制。以丫吉岩溶试验场这一典型岩溶生态系统的洼地、坡地与垭口三种岩溶形态为研究样点,分别采集0～10、10～20 cm与20～30 cm土壤样本,采用浓硫酸-重铬酸钾外加热法测定土壤有机碳质量分数,用平板菌落计数法获取微生物区系数量,采用比色法分析土壤酶活性。结果表明,随着土壤剖面深度加深,土壤有机碳质量分数显著下降,在0～10 cm,洼地的土壤有机碳质量分数为40.10 g·kg-1,显著高于垭口的38.28 g·kg-1和坡地的24.42 g·kg-1;洼地土壤剖面从上至下细菌数量分别为3.26×106、2.73×106CFU·g-1和1.15×106CFU·g-1,均显著高于垭口和坡地;洼地土壤0～10 cm的脲酶活性为1.92 mg·(g·24 h)-1,显著高于垭口和坡地的1.12 mg·(g·24 h)-1和0.77 mg·(g·24 h)-1;碱性磷酸酶活性在洼地土壤剖面均显著高于垭口和洼地剖面。统计分析显示,不同类型的微生物数量和土壤酶活性与有机碳之间的关系在剖面上的表现并不一致,细菌数量、脲酶活性、归一化的微生物数量和归一化的土壤酶活性与土壤有机碳质量分数均呈显著正相关。以上研究结果表明,岩溶生态系统土壤有机碳积累下,土壤细菌数量、总微生物数量与总土壤酶活性相应提高。细菌数量、归一化的微生物数量与归一化的酶活性可以作为岩溶区土壤有机碳质量分数的指示指标。     

利用137Cs示踪和孢粉分析法对喀斯特峰丛草地洼地泥沙沉积及侵蚀环境的研究

在贵州省茂兰喀斯特峰丛草地洼地联合运用137 Cs示踪和孢粉分析的方法,对洼地沉积泥沙剖面进行了研究.草地洼地泥沙剖面的137Cs垂直分布显示了泥沙沉积特征,以地层孢粉为主的孢粉组成显示了洼底泥沙主要来源于由碳酸盐岩石风化成土后随水流侵蚀搬运的坡地土壤颗粒.从沉积泥沙剖面的137Cs含量、土壤颗粒结构、孢粉总浓度的垂直变化说明洼地土壤侵蚀经历了一个相对的轻微侵蚀-剧烈侵蚀-侵蚀显著减缓的变化过程;沉积泥沙剖面样品中的现代孢粉组成出现从蕨类、草本、乔木(松)孢粉占优势到以适应喀斯特石生环境的蕨类孢粉和草本孢粉占优势的变化,指示了洼地环境植被出现从含稀疏常绿落叶松的草丛退化为草丛的变化.喀斯特峰丛草地洼地的泥沙沉积过程与洼地植被演变和洼地侵蚀环境变化具有密切联系.     

桂西北喀斯特峰丛洼地降水氢氧稳定同位素的季节变化特征

喀斯特地区特殊的二元水文地质结构增加了水文过程研究的难度。大气降水是流域水循环的重要输入因子,研究降水氢氧稳定同位素的季节变化规律及其影响因素,有利于探讨该地区水汽来源、径流划分、水分滞留时间等水文过程。该文以桂西北环江地区典型喀斯特峰丛洼地为例,基于2009年4月-2011年8月的降雨、温度资料以及月降水氢氧稳定同位素组成数据,分析了降水分布及其氢氧稳定同位素组成的季节变化规律,并探讨了各种环境因素的影响。结果表明,当地大气水线与全球大气水线存在一定的偏离,表明研究区降水云气形成过程中汽、液两相同位素分馏不平衡的程度偏大。过量氘年平均值为14.21‰,旱雨季不同,反映了水汽来源的差异。降水氢氧稳定同位素季节变化呈现正弦波动的特性,波动周期和振幅受纬度及季节因素的影响明显大于降水量及温度,表明大尺度环境因素的影响占主导地位。该研究为基于氢氧稳定同位素技术的喀斯特地区流域尺度水文过程研究奠定了基础,对深入分析该地区植被恢复与重建的生态水文效应提供参考。     

基于工程措施的喀斯特落水洞土壤及养分流失阻控效果

为揭示前期研发的阻控工程措施对喀斯特峰丛洼地土壤及养分流失的阻控效果,采用室内模拟和原位监测,采集暴雨后经阻控和未阻控的水流样品,分析样品中土壤、总养分及溶解性养分含量变化。结果表明,室内模拟暴雨条件下,生物质炭对土壤和养分流失的阻控效果表现为前期好于后期,且阻控效果与过滤材料粒径相关,以40目效果好于20目。其中,在暴雨初期(0 h),40目生物质炭对总氮、总磷、总钾流失的阻控率分别为31.9%、35.9%和37.2%,显著高于20目生物质炭对相应养分的阻控率(19.1%、16.6%和18.4%)。原位条件下,暴雨后24 h内工程措施(使用混合过滤材料)对总氮、总磷和总钾的阻控率分别达40.0%、92.3%和62.6%,对硝态氮、磷酸盐流失的阻控率分别为35.3%和12.5%,对其它有效态养分流失的阻控效果不明显(0.66%～3.70%)。总体上,采用工程措施对于暴雨后经喀斯特峰丛洼地落水洞流失土壤及总养分的阻控效果明显,但对水溶态养分的阻控效果有限。     

喀斯特典型生态系统土壤有机碳积累特征与稳定机制

土壤有机碳是衡量生态系统稳定性、土壤健康与肥力水平的重要指标。喀斯特峰丛洼地土壤具有土被不连续、土层浅薄、高钙、微碱性等特点,造成其有机碳分布、积累与稳定机制有别于其它岩性发育的土壤。基于此,我们在过去10年研究中,建立了基于探地雷达技术的喀斯特非连续性土壤及其有机碳分布的研究方法,研究了土壤微生物总量及其群落、碳氮循环相关功能微生物群落对喀斯特生态系统退化的响应,探讨了喀斯特土壤丛枝菌根真菌群落分布特征及其对岩性、坡位等立地条件的响应,明确了外源有机碳和无机碳(碳酸钙)输入对喀斯特土壤有机碳矿化和积累的影响,从团聚体稳定性、有机碳矿化、激发效应、微生物生物量碳周转角度明确了土壤有机碳的稳定性以黑色石灰土棕色石灰土红壤,初步阐明了喀斯特土壤有机碳的稳定性机制,并研发了土壤垂直漏失阻控技术、桑枝原位快速腐熟技术等喀斯特区土壤改良的关键技术。其结果对于揭示喀斯特生态系统土壤有机碳积累与稳定机制、评估喀斯特区土壤固碳的效应与潜力、提升喀斯特生态系统的可持续性有重要科学意义。