喀斯特石漠化过程中土壤的空间分布

本文对贵州花江1.2km2小流域内樵采和开垦石漠化过程土壤的空间分布进行了调查研究。结果显示:喀斯特土壤分布极不均匀,土被极度破碎,土壤分布面积分别在5.4%～20.1%和11.1%～48.5%,樵采石漠化过程的土壤分布特点与开垦过程既有相似的方面也存在明显的差异,差异表现在樵采作用下土壤分布面积小、每种小生境的面积也小、土壤块数量少;相似性表现在随着喀斯特石漠化进程的演化,潜在石漠化土壤主要分布在石沟、土面、石土面3种小生境类型,轻度石漠化土壤则主要存在于石沟、土面小生境中,发展到中度和重度石漠化类型时,土壤主要分布在石沟、土面、石坑中;土壤厚薄分布不均,厚土主要分布在潜在石漠化区域,石漠化过程中土壤厚度的变化趋势为随着石漠化的进行土层变薄但并不是完全符合这一规律的变化,土壤分布面积与土壤厚度之间没有关联,对喀斯特土壤厚度的作用需要认真对待;尽管喀斯特土壤土层极薄,但潜在石漠化区域能够生长高大乔木林且植被盖度可达70%以上,说明喀斯特土壤厚度的认识存在一定的缺陷。土壤的空间分布特点表现出石土面小生境土层从有变无,土壤存在的小生境演变为石坑,样地土壤总面积缩小,土层变薄,土块小生境数量增加,而土块的面积缩小,显示出土壤侵蚀以渐进形式进行。樵采石漠化进程中土壤的侵蚀主要在樵采时就已经大量发生,石漠化过程中的侵蚀变化较小;开垦石漠化进程中发生剧烈土壤侵蚀,人为开垦种地过程促进了土壤侵蚀的发生。     

基于冗余分析的典型喀斯特山区土壤-石漠化关系研究

通过对贵州西南部典型喀斯特山区植被调查与土壤样品分析,运用冗余分析（RDA）的手段研究土壤-石漠化关系.结果表明,喀斯特石漠化过程中,除土壤全磷、全钾和交换性钙由于受成土母质的影响变化规律不明显外,土壤有机碳、全氮、微生物生物量碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、基础呼吸及土壤速效养分含量均呈明显下降趋势;RDA分析结果表明,不同石漠化类型与土壤因子相关性差异明显,总体表现为：未石漠化〉潜在石漠化〉轻度石漠化〉中度石漠化〉重度石漠化,且利用土壤有机碳、全氮、碱解氮和容重作为石漠化过程中土壤指示因子,可解释74.4%的土壤-石漠化信息;另外,相关性分析结果表明,土壤养分因子在很大程度上受地上植被的影响,为此综合考虑地表植被的生态功能和土壤质量水平,认为花椒是喀斯特石漠化山区生态恢复较好的植被选择.     

贵州喀斯特地区典型土壤碳酸盐垂直分布特征及其同位素组成研究

以贵州为中心的西南喀斯特地区的石漠化是我国实施西部大开发战略中所面临的根本性地域环境问题之一,喀斯特地区石漠化是一种与脆弱生态背景和人类活动相关联的土地退化过程,而土壤退化是土地退化的核心部分。本研究采集了贵州喀斯特地区的砂岩黄壤剖面和石灰土剖面的土壤样品,测定了剖面样品的土壤有机碳含量、土壤碳酸盐含量和土壤碳酸盐δ~(13)C。结果表明,砂岩黄壤和石灰土碳酸盐含量在剖面上的分布存在差异,黑色石灰土碳酸盐含量在剖面上的总体变化均表现出从上到下逐渐减小的趋势,土壤碳酸盐含量主要集中在表层土壤,而黄色石灰土和砂岩黄壤碳酸盐含量在剖面上的变化不大。而且在砂岩黄壤和石灰土中,土壤碳酸盐δ~(13)C值在剖面深度上的变化情况不同,表明了土壤有机碳向无机碳转化的程度,不同的成土过程及程度和成土环境的差异可能是砂岩黄壤和石灰土中土壤碳酸盐δ~(13)C值组成差异的主要原因。本研究提高了对区域碳库特征的认识,为喀斯特生态系统土壤有机质的生物地球化学循环研究提供了理论支撑。     

氮沉降对陆地生态系统土壤有机碳含量影响的Meta分析

研究已证实大气氮沉降的增加显著影响了土壤有机碳的含量,然而其变化幅度在不同的实验样地具有较大的差异.基于在我国开展的49个模拟氮沉降野外实验的408组数据,利用Meta分析、Meta回归和线性回归等方法系统研究了样地气候、土壤属性以及氮素施用参数对施氮后土壤有机碳含量的影响.结果表明,样地的年均温（MAT）和年均降水量（MAP）与施氮后土壤有机碳含量变化幅度显著正相关（P<0.05）.在MAT或MAP较低（MAT<3℃,MAP<500 mm）的样地中,施氮后土壤有机碳含量显著下降;而在MAT或MAP较高（MAT>3℃,MAP>500 mm）的样地中,施氮后土壤有机碳含量则显著升高.土壤属性方面,在C：N较高（>15）或酸性（pH<6.5）土壤中,施氮后土壤有机碳积累明显（P<0.05）;而在C：N较低（≤15）以及中性或碱性（pH≥6.5）土壤中,施氮后土壤有机碳变化不明显（P >0.05）.此外,施氮后草原生态系统土壤有机碳含量明显下降（-5.34%）;而湿地生态系统土壤有机碳含量变化不明显;森林生态系统土壤有机碳表现出明显积累（10.52%）,特别是阔叶林生态系统（13.10%）.所有的因子中,土壤C：N是影响施氮后土壤有机碳变化幅度的主导因子.在施氮类型方面,施加硝酸铵或尿素后土壤有机碳含量显著升高,而施加硝态氮对其影响不显著.综上所述,在精确评估、预测和分析氮沉降对土壤有机碳含量的影响时,应综合考虑样地的气候、土壤属性以及氮素施用参数等因素对实验结果的影响.     

漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布格局及其驱动因子

喀斯特森林生态系统脆弱,为了探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳储潜力,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳（SOC）的空间分布格局,探寻各驱动因子对土壤有机碳空间分布的驱动作用途径及贡献,为评估该区域喀斯特森林的碳循环功能提供科学依据.以漓江流域喀斯特森林土壤为对象,研究漓江不同流域段（上、中、下游）、不同深度土层的森林土壤有机碳的空间分布特征,通过相关性分析和构建分段结构方程模型,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布的驱动因子及其作用途径,并量化了各类因子的直接或间接作用比例.结果表明,漓江流域喀斯特森林土壤整体土层较浅,土壤有机碳具有表聚性.在不同流域段土壤有机碳含量的分布为：上游>下游>中游,易氧化有机碳（ROC）和可溶性有机碳（DOC）的分布与之相一致,而微生物碳（MBC）的分布为：上游>中游>下游.各类驱动因子对流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布驱动作用途径和贡献不同,其贡献按从大到小排序为：土壤理化因子>土壤有机碳活性组分>样地海拔>样地物种多样性,总效应分别为：1.148、 0.574、 0.284和-0.013.其中,样地海拔对土壤有...     

西南喀斯特石漠化治理植物选择与生态适应性

在概述喀斯特生境特征和主要石漠化治理模式的基础上,对石漠化主要治理植物物种进行了统计分析,从干旱、土壤质量、小生境异质性和地形海拔等方面对石漠化治理植物物种的生态适应性研究进了简要评述。结合现有研究基础和国家对西南喀斯特石漠化区主体生态功能的定位,提出了加强石漠化治理特色植物物种选育研究;治理植物物种生境适应性研究;石漠化治理过程中的植被演替规律研究;不同石漠化治理植被恢复模式的适用性与治理综合效益的监测与评价研究等四个主要研究方向。     

草原土壤的碳氮分布与CO2排放通量的相关性分析

利用静态暗箱法,对内蒙古锡林河流域的贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、克氏针茅(Stipa krylovii)等草原群落样地的CO₂排放通量进行了测定;同时采集各样地的不同层次土壤混合样,分析其中有机碳和全氮的含量,探讨其与CO₂排放的相关性.结果发现:不同样地群落的CO₂排放与其土壤中不同层次的有机碳和全氮含量呈高度正相关,相关系数(R)均0.8以上,说明在环境因子相对稳定的情况下,土壤有机碳和全氮含量直接或间接地决定生态系统CO₂排放通量的变化.另外,土壤不同层次的有机碳和全氮含量随深度增加递减,其中70%以上集中在0～30cm土层中,说明它们主要是来自地表有机质的分解;在0～100cm的土层中,土壤有机碳和全氮的总含量从贝加尔针茅草原、大针茅草原、羊草草原和克氏针茅草原依次减少,表明降水量、蒸发量和干燥度是影响土壤有机碳、全氮分布的重要因子.     

塔里木盆地北缘绿洲不同连作年限棉田土壤有机碳组分特征及其与理化因子的相关性

开展绿洲连作棉田土壤有机碳组分研究,有助于阐明干旱区农田土壤有机碳稳定性机制在人地关系作用下变化特征.以塔里木盆地北缘阿拉尔垦区为研究区,以空间代替时间序列法分析了2、5、12、20和35 a等不同连作年限棉田土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳的含量特征,结合冗余分析探讨了土壤有机碳组分与土壤其它理化因子（含水量、容重、pH值、全盐、全氮、有效磷和速效钾）的相互关系,结果表明：①不同年限的连作对研究区土壤有机碳组分含量具有显著影响,土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳含量整体表现为连作12、20和35 a棉田高于连作2 a、5 a棉田和荒草地,ω（土壤有机碳）在20 a棉田达到峰值（7.06g ·kg^-1）,高出荒草地76.91%,各土壤有机碳组分含量均随着土层的加深而下降.②基于对土壤有机碳组分含量与土壤其它理化因子的冗余分析结果表明,土壤有机碳组分含量与全氮、有效磷和含水量呈正相关关系,与pH值和容重呈负相关关系.土壤其它理化因子对土壤有机碳组分含量解释的重要性排序为：全氮>有效磷>pH值>容重>含水量>速效钾>全盐.     

森林凋落物研究现状及我国西南喀斯特地区研究展望

近几十年来,我国西南喀斯特地区生态环境退化严重,石漠化面积迅速扩大,林地覆盖率急剧下降,成为制约我国西部大开发生态建设中不可回避的重要科学问题,严重影响了西南地区社会、经济的可持续发展。喀斯特地区土层薄且侵蚀严重,土壤中的有机碳和营养盐主要来自地表枯枝落叶层的分解及累积。在气候变暖、陆地生态系统土壤温度升高、土壤有机碳急速流失和土壤质量退化的背景下,分析不同林下凋落物量和降解动态以及土壤有机碳库积累差异,揭示西南喀斯特地区不同林地凋落物归还量及其对土壤碳库积累的贡献具有极其重要的意义,将为喀斯特地区林地恢复重建和石漠化遏制工作提供科研依据。     

施氮强度对不同土壤有机碳水平桉树林温室气体通量的影响

施氮或氮沉降对土壤温室气体通量影响已有比较深入的研究,但施氮对不同有机碳水平的土壤温室气体通量影响及其差异的研究较少.本研究以我国南方广泛种植的桉树人工林为对象,采用野外控制实验和室内分析,比较研究4种施氮处理(对照C:0 kg·hm-2;低氮L:84.2 kg·hm-2;中氮M:166.8 kg·hm-2;高氮H:333.7 kg·hm-2)对土壤有机碳水平存在显著性差异的2块桉树林样地土壤-大气界面温室气体(CO2、N2O和CH4)通量的影响.结果表明:1施氮对CO2和N2O排放通量有明显"激发效应",氮肥施用一个月后各个施氮处理土壤CO2和N2O排放通量出现最大值,随着时间推移至生长季后期CO2和N2O排放通量逐渐降低,差异逐渐缩小.施氮对CH4吸收通量的影响不显著(P>0.05).2施氮强度和土壤有机碳水平均显著促进了CO2和N2O排放(P<0.001),但对CH4吸收没有显著影响(P>0.05);高土壤有机碳水平样地CO2和N2O排放通量显著高于低水平土壤有机碳样地(P<0.01).3施氮和土壤有机碳水平对CO2和N2O排放通量的影响存在显著的交互作用(P<0.05).与低土壤有机碳水平样地比较,高土壤有机碳水平样地CO2和N2O排放通量对施氮更为敏感:低氮水平就能显著促进CO2和N2O的排放.上述结果表明:施氮对桉树林温室气体排放通量的影响既与施氮强度有关,也与土壤有机碳水平密切相关.估算不同施氮水平下的温室气体通量变化时,由土壤有机碳不同带来的温室气体通量差异不可忽视.     

不同地质背景下岩溶生态系统的自然特征差异--以茂兰和花江为例

自然特征是典型岩溶生态系统研究与评价的基础。西南岩溶山区,由于气候、地形、地质构造、岩溶作用、土壤等条件的不同,各圈层发生着地质地貌组合→水文土壤组合→植被和小生境组合结构的作用过程,不同组合结构的岩溶生态系统具有特殊的功能和圈层的耦合作用,其本底稳定性与脆弱性各异,从而形成了不同区域岩溶生态系统及生境类型的多样性。对茂兰岩溶森林区和花江峡谷区两种典型岩溶生态系统———岩溶原生森林系统与石漠化系统的自然特征对比研究表明,两者的差异集中体现在地质构造、地貌演化、岩溶形态、水文结构、土壤侵蚀、植被群落、水文生态效应与生境多样性等方面,其中地质构造、地貌演化、岩溶形态、可开发利用的水资源、植被群落是两种系统存在显著差异的关键因素。因此,有必要探讨不同岩溶地貌单元、不同碳酸盐岩类型区的岩溶生态系统基本生态过程的共性和差异,探索地质环境与生态环境的内在联系和耦合关系,分析地质因素对生态环境的控制和影响程度,为岩溶受损生态环境单元的恢复重建提供理论依据。     

石漠化治理下重庆酉阳典型岩溶槽谷区不同坡向地下水时空变化特征

岩溶槽谷区独特的地质背景制约着地下水的空间分布和赋存规律,探究槽谷区地下水动态变化对石漠化治理具有重要意义。本文以重庆酉阳龙潭槽谷为例,在2017～2019年对槽谷地下水进行动态监测和采样分析,探究石漠化治理下典型岩溶槽谷不同坡向地下水时空变化规律。研究表明,槽谷区地下水对环境变化敏感,石漠化治理过程中不同程度农业活动直接影响着地下水水化学动态特征。强降雨期间,逆层坡坡面流全Fe、Al~(3+)浓度峰值分别为1.3 mg/L、2.0 mg/L,是逆坡岩溶泉全Fe、Al~(3+)浓度的13倍,表明轻度石漠化的逆层坡水土流失严重。逆层坡地表物质和土壤颗粒难以直接进入地下含水层,顺层坡雨水将地表或残留在裂隙、溶隙或管道等含水介质中的土壤颗粒或土壤营养元素迁移至水文系统中,土壤肥力下降。从空间上,顺逆坡石漠化裸岩出露差异所致的汇流机制、土层厚度和植被状况造成了顺逆层坡在"二水"转化上存在差异,对研究区地下水的时空变化有重要影响。     

内蒙古呼伦贝尔南部沙带植被恢复进程中土壤理化特性变化

为了解呼伦贝尔沙漠人工植被恢复进程对土壤理化性状的改善效应,论文选取呼伦贝尔沙地人工和自然状态下植被恢复的2个系列、7种样地类型开展研究。结果显示：1）随植被恢复年份的增加及流动沙丘向固定沙丘的演进,地上植被生物量、盖度显著增加;2）2个系列样地土壤有机C含量均随植被的发展而显著增加,土壤上层显著高于中、下层;3）土壤全N、全P含量表现出与土壤有机C基本一致的同向变化规律,土壤全K含量在各样地间、各土壤层间基本相当;4）土壤速效养分含量一定程度上也出现增加,但总体上表现出较大的波动性。人工植被恢复1~3 a内,土壤养分含量与流动沙丘基本相当,但当恢复到5 a以上后,地上植被的发展对土壤特性的改良呈现出较为显著的正效应,沙漠化逆转程度显著提高。然而,拥有更高植被盖度及生物量的8 a人工植被恢复样地,有机C、全N等含量却显著低于自然状态下的固定沙丘样地,可见,当地人工植被恢复的同时,更应注重自然植被的保护。     

喀斯特石漠化的研究现状与存在的问题

喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要类型之一。喀斯特生态系统的脆弱性决定了喀斯特生态系统的易损性和退化喀斯特生态系统的难恢复性,但它与发生石漠化并没必然的联系,喀斯特石漠化是岩溶生态系统退化的结果,而不是喀斯特生态系统脆弱性的必然表现。故所指的喀斯特石漠化,特指人为加速的石漠化,属于人为荒漠化的一种类型,但强调喀斯特石漠化的人为成因性,并不是否定自然背景对喀斯特生态系统的制约作用。石漠化土地的分类既要能反映出石漠化发生的严重程度,也要能体现石漠化土地的成因和岩性地貌等地质背景对生态学过程的影响,因此,作者提出以“土地利用类型+植被+岩性+地貌+石漠化程度”对人为加速石漠化过程中石漠化土地进行类型划分,以正确评价石漠化土地的生态环境价值。     

基于典范对应分析的喀斯特峰丛洼地土壤-环境关系研究

喀斯特地区是典型的生态脆弱区,环境容量小,抗干扰能力低,不同的土地利用方式、海拔、地貌地形特征等环境因子对土壤性质的空间变异有重要影响,峰丛洼地地貌景观异常破碎,石漠化严重,土壤性质对其环境的变化更加敏感.在野外调查取样、实验室分析的基础上,采用典范对应分析(CCA)研究土壤-环境关系.结果表明,不同的环境条件下土壤性质的空间变异有很大差异,全氮、碱解氮、有机碳、速效磷、速效钾、碳氮比的空间变异要比全磷、全钾和pH值的空间变异大,其中全氮、碱解氮和有机碳的空间变异趋势相似;不同的土壤性质与不同的环境因子之间的关联性不同,土壤有机碳、全氮和碱解氮与裸岩率和坡度有很好的关联性,速效钾主要受植被类型的影响,碳氮比与土壤厚度有很好的相关性,而全钾、全磷和pH值受环境的影响相对较小;不同的环境因子对土壤性质的影响程度大小依次为:土地利用方式>植被类型>裸岩率>坡向>土壤厚度>坡度>海拔高度.除全钾和pH值以外,不同的土地利用方式对土壤性质有显著影响.     

贵州省矿业生产诱发喀斯特石漠化的机理与治理对策探讨

文章对贵州省矿产开发导致的喀斯特石漠化现状及机理进行了调查分析,发现:贵州大宗开采的煤、磷、铝土、金、铅锌、重晶石等矿产主要分布在碳酸盐岩分布区,赋矿层位均在碳酸盐岩所夹的碎屑岩中或碳酸盐岩中。矿产的开发导致水土流失、地下水位下降,排放的废气、废水使植被死亡或抑制其生长,导致了严重的石漠化,是人类强烈经济活动的直接结果。并对此提出了防治对策。     

喀斯特高原区5种常见灌木叶片δ~(13)C值的季节变化及其对石漠化程度的响应

测定了贵州高原喀斯特石漠化小流域内5种灌木叶片δ13C值的季节变化,旨在探讨季节及石漠化等级对植物叶片δ13C值的影响。结果表明:不同季节间植物叶片δ13C值呈显著差异,生长初期(4月)叶片的δ13C值显著高于生长中后期(7月、9月及12月);5种灌木种种间差异显著,火棘的叶片δ13C值最负,荚蒾的叶片δ13C值最正,粉枝莓,鼠李和竹叶椒的叶片δ13C值居中;7月不同石漠化等级间植物叶片δ13C值存在显著差异,而在其余月份(即4月、9月及12月)不同石漠化等级间植物叶片δ13C值不存在显著差异,但基本呈现无、轻度石漠化植物叶片小于中度石漠化植物叶片δ13C值的格局;整个生长季中,叶片δ13C值与土壤含水量的相关关系研究表明大多数种在大多数时间随土壤水分的减少其δ13C值增高。