岩溶槽谷石漠化治理区表层泉水化学特征研究:以重庆酉阳泔溪花椒基地老泉为例

背斜型岩溶槽谷区石漠化治理的关键之一是要厘清地下水资源动态变化特征,尤其要开展在线高分辨率连续动态监测。本文以重庆酉阳龙潭岩溶槽谷石漠化治理区老泉监测站为例,采用PONSEL多参数自动记录仪现场测定和样品室内分析相结合的方法,研究老泉2017年完整水文年的季节和强降雨期间的水化学动态特征,利用主成分分析法探究季节尺度和强降雨期间老泉水化学组分的主要来源。结果表明：（1）在季节尺度上,受雨水稀释作用的影响,雨季泉水pH、电导率、Ca²⁺、HCO₃^-、Mg²⁺低于旱季;土壤受淋溶作用的影响,泉水K⁺、Na⁺、全Mn、Al³⁺、全Fe浓度雨季高于旱季;水化学变化主要受4个主成分影响,累计贡献率为85.53%,但主导要素是水岩作用及土壤元素流失;（2）强降雨期间,石漠化背景下泉水水化学指标对降雨响应迅速,但在植被不同生长状态下各指标差异明显;典型的两次强降雨过程中水化学变化都主要受4个主成分影响,累计贡献率分别为85.63%和85.40%,但主导要素是农业活动和土壤元素流失;（3）花椒树种植后泉水中NO₃^-、SO₄^2-质量浓度较高,且硫酸和硝酸参与岩溶作用过程并对老泉水质造成重要影响。因此,背斜型岩溶槽谷表层泉水化学特征的监测研究,对于槽谷石漠化治理区水资源高效利用具有重要现实意义。     

喀斯特槽谷区土壤CO2浓度的短时变化及影响因素研究

龙潭喀斯特槽谷两侧顺、逆倾坡裸岩出露率、植被覆盖率存在较大差异,为探究龙潭槽谷两侧顺、逆倾坡土壤CO_2浓度的短时变化及其影响因素,于2017年6月～2018年5月用固态CO_2传感器法在槽谷两侧顺、逆倾坡土面上开展高分辨率土壤CO_2浓度动态监测,并同时对监测点进行土壤温度、土壤湿度连续自动化监测。结果表明:(1)强降雨事件中,除强降雨初期(1h内),土壤CO_2浓度出现短暂降低外,降雨事件整体上促进了土壤CO_2浓度的上升;(2)昼夜尺度上,白天土壤CO_2浓度大于夜晚,土壤CO_2浓度对气温的响应速度较土温快;一年四季中,土壤CO_2浓度波动幅度大小次序为夏季秋季春季冬季;(3)在短时天气变化下,裸岩出露率越高、植被覆盖率越低,土壤CO_2浓度与土温的相关性越强且在强降雨下的变化幅度越大。     

喀斯特石漠化治理区土壤CH4和CO2排放研究

本研究采用静态密闭箱-气相色谱法,于2016年12月到2017年11月对重庆市南川石漠化治理示范区4个岩溶碳汇试验区(金银花地JYH、人工造林地杨树林YSL、坡改梯PGT、经济作物花椒林地HJ)及3个对照区(荒地HD、非坡改梯FPGT、弃耕地QGD)的土壤甲烷、二氧化碳的浓度及排放通量进行原位观测,探讨我国南方喀斯特石漠化地区甲烷和二氧化碳浓度分布和时空排放规律,及岩溶区土壤温度、土壤含水率等环境因子对甲烷、二氧化碳排放的影响。结果表明:不同植被类型下土壤CO_2的浓度范围为5 003. 64～19 163. 23 mg/m~3,土壤CH_4的浓度范围为5. 35～7. 46 mg/m~3。土壤CO_2的排放通量具有随季节变化土壤CO_2排放通量随季节明显变化,在一定范围内土壤温度及土壤含水率都与CO_2排放通量呈显著正相关关系。土壤CH_4释放速率没有明显的季节变化规律,在个别月份出现显著变化表现为巨大的源与汇,主要是受到土壤温度、土壤含水率及土壤微生物的共同影响。     

云南鹤庆西山岩溶地下水主要离子雨季和旱季对比及来源分析

鹤庆西山岩溶地下水是当地居民的主要生活用水来源,本文综合运用统计学分析方法对地下水主离子的雨季和旱季变化特征及其来源进行了研究。结果表明,研究区岩溶地下水主要补给来源为大气降水,TDS介于113.3~180.76mg/L属弱矿化度水,总硬度(Ca2++Mg2+)介于38~53 mg/L之间属于极软水。HCO-3和(Ca2++Mg2+)分别占主要阴阳离子的79.6%~95.5%和75%~94%,按照O.A.阿列金分类法研究区水质为HCO3-Ca·Mg型水。Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4及HCO-3均未出现季节性变化,Na+与NO-3为丰水期枯水期,K+出现异常为丰水期枯水期。参照我国及世界卫生组织饮用水标准,锰矿黑龙潭泉受人为活动的影响较大,不宜长期饮用;其他地区主要离子浓度不会对人体产生危害。     

岩溶山地土壤氧化铁形态及其与成土环境的关系

土壤氧化铁的数量和形态是成土过程和成土环境的反映.以重庆金佛山为研究对象,采用化学选择溶解法,分析了岩溶山地土壤铁氧化物数量与形态,并探讨了氧化铁数量、形态与成土环境、岩溶环境退化和石漠化发生发展的关系.结果表明,山顶区与坡腰区全铁含量差异大,山顶土壤全铁51.49 g.kg-1,坡腰区全铁含量86.29 g.kg-1,土壤全铁主要受母质影响.山顶区气温低,土壤发育程度弱,黏粒游离铁含量低（29.16 g.kg-1）,黏粒部分铁的游离度小（35.40%）;坡腰区气温高,土壤风化程度较深,黏粒游离铁含量高（43.92 g.kg-1）,黏粒铁的游离度高（60.41%）.山顶区低温潮湿,土壤有机质含量高,铁的活化度和络合度高（73.51%和17.21%）,显著高于坡腰区（13.06%和0.41%）.在坡腰区,灌丛马尾松退化或转化为旱地后,土壤有机质含量下降,黏粒流失,游离铁有伴随黏粒迁移的趋势,使土壤全铁和黏粒游离铁减少;灌丛马尾松土壤全铁98.25g.kg-1,坡耕地84.52 g.kg-1;灌丛马尾松黏粒游离铁50.81 g.kg-1,坡耕地47.86 g.kg-1.土壤铁氧化物数量与形态可以表征岩溶环境退化及石漠化发生发展状况.     

岩溶槽谷区农村居民点的时空分布特征及其驱动机制

深入分析岩溶槽谷区农村居民点的时空分布特征及驱动机制,对复杂地形、经济滞后地区建设美丽新农村有重要意义。在GIS技术支持下,基于核密度、网格、重心模型、样带及地形剖面相结合的方法,以2005年、2010年、2014年和2017年槽谷区农村居民点为数据源,对其时空演变特征及其规律进行对比分析。研究表明：（1）槽谷区农村居民点呈“西部集聚组团量少规模大,而中、东部零散错落量多规模小”的空间分布模式。（2）西部槽谷农村居民点垂直和坡度重心均有向槽坝迁移的趋势,而中、东部则相反。（3）西部槽谷农村居民点布局呈槽坝高、山坡两翼低的倒“U”型格局,而中、东部则相反。（4）槽谷区农村居民点分布格局与地形间存在密切的空间响应关系。     

石漠化治理对岩溶地下水水化学和溶解无机碳稳定同位素的影响

以贵州关岭-贞丰花江岩溶石漠化综合治理示范区不同土地利用类型和不同石漠化治理模式的5个泉点为研究对象,分析泉水水化学特征及溶解无机碳(DIC)稳定同位素(δ13CDIC)的分布和变化,揭示石漠化治理的岩溶效应和水质效应.结果表明,研究区地下水水化学类型为重碳酸-钙型(HCO3-Ca),人类活动干预相对较少的水井湾、戈贝和毛家湾泉水的水质较好,而受农业活动影响较多的吊井和谭家寨泉水主要离子浓度和电导率都较高,水质相对较差;泉水p H值、方解石饱和指数(SIc)和二氧化碳分压(p CO2)对土地利用或石漠化治理反应敏感,表现为水井湾、吊井、谭家寨和戈贝泉水中的p H值和SIc小于毛家湾泉水,相反p CO2明显大于毛家湾泉水;水井湾、毛家湾、戈贝泉水中的(Ca2++Mg2+)/HCO-3当量比接近1∶1,以碳酸风化碳酸盐岩为主,吊井和谭家寨泉水中(Ca2++Mg2+)相对HCO-3明显偏高,主要是因为受到农业活动强烈影响,可能有硫酸和硝酸参与了碳酸盐岩的溶蚀;此外,雨季由于生物旺盛,泉水中的δ13CDIC值较旱季偏轻;不同泉水中δ13CDIC平均值大小顺序为吊井(-12.79‰)水井湾(-12.48‰)戈贝(-10.76‰)毛家湾(-10.30‰)谭家寨(-6.70‰),反映了石漠化和农业施肥影响下的地下水的δ13CDIC值偏重,石漠化治理后泉水的δ13CDIC值则偏轻.     

基于双同位素(δ15N-NO3--δ18O-NO3-)和IsoSource模型的岩溶槽谷区地下水硝酸盐来源的定量示踪

由于岩溶水文系统的脆弱性,岩溶地下水的NO~-_3污染成为全球普遍且严峻的环境问题,为保证居民的饮水安全,准确识别地下水中NO~-_3污染来源并量化各来源的贡献具有重要意义.选择重庆市近郊受城市化和农业活动影响显著的中梁山北部的龙凤和龙车两个岩溶槽谷地下河系统为研究对象,于2017年2月～2018年2月采集地下河水水样,分析其水化学和δ~(15)N-NO~-_3-δ~(18)O-NO~-_3,并利用IsoSource模型定量评估地下水中NO~-_3的来源.结果表明:①龙凤和龙车槽谷地下水NO~-_3浓度变化范围为19.31～37.01 mg·L~(-1)和2.15～27.69 mg·L~(-1),平均值分别为28.21 mg·L~(-1)和10.31 mg·L~(-1),季节变化明显;②龙凤和龙车槽谷地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3分别变化于3.29‰～11.03‰、 0.88‰～7.51‰和5.25‰～11.40‰、 2.90‰～19.94‰,平均值分别为6.74‰、 3.18‰和7.95‰、 11.18‰,龙凤槽谷较低的δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3值暗示其地下水NO~-_3主要来源于农业N肥,而龙车槽谷较高的δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3值意味着其地下水NO~-_3主要来源于生活污水,也表明硝化过程是本区地下水N的主要转化过程;同时,两槽谷地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3存在明显的季节差异,龙凤槽谷旱季和雨季地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3的平均值分别为8.83‰、 2.79‰和4.64‰、 3.58‰,龙车槽谷旱季和雨季地下水δ~(15)N-NO~-_3和δ~(18)O-NO~-_3的平均值分别为9.79‰、 14.56‰和5.12‰、 7.8‰,表明两槽谷地下水NO~-_3来源存在显著的季节差异,龙凤槽谷雨季地下水NO~-_3主要来源于降水和化肥中NH~+_4的硝化作用、土壤有机氮,而旱季主要来源于人畜粪便及污水,龙车槽谷旱、雨季地下水NO~-_3都主要来源于人畜粪便及污水;③IsoSource模型解析结果表明,龙凤槽谷地下水NO~-_3污染以降水和化肥中的NH~+_4来源贡献最大(44.63%),其次为人畜粪便及污水(29.5%)和土壤氮矿化(22.38%),大气沉降和化肥贡献率较低,不足10%.其中,雨季主要来源为降水和化肥中的NH~+_4(52.25%),旱季则是人畜粪便及污水(41%);龙车槽谷NO~-_3污染以人畜粪便及污水来源最大(36.17%),其次为降水和化肥中的NH~+_4硝化(23.5%)和土壤氮矿化(22.5%),大气沉降和化肥贡献率皆低于10%,旱、雨季人畜粪便及污水来源的贡献率都较大,分别为47%和25%.     

滦河流域TN浓度时空变化特征与影响因素分析

水体中氮元素浓度过高是影响河流水环境的重要因素之一.为深入了解滦河流域TN浓度时空变化特征,本研究基于2018-2022年滦河流域TN浓度逐月监测数据,通过空间聚类分析将该流域划分为源头区、中上游区和下游区,开展TN浓度时空分布特征及变化规律研究;通过探究TN浓度与降雨量、径流量、地下水埋深的关系,分析TN浓度变化的影响因素.结果表明：(1)滦河流域TN浓度源头区水质状况良好,TN浓度保持在1.86 mg/L左右;中上游区TN浓度较高,浓度最高断面超过10 mg/L,这与该区域人口聚集、畜禽养殖及农业面源污染等问题有关;下游区受到潘大水库对中上游汇水的调节,TN浓度较中上游区有所下降,稳定在5 mg/L左右.(2)滦河流域TN浓度受降雨量影响显著,月降雨量小于250 mm时,TN浓度与降雨量呈较强负相关,呈现TN浓度随降雨量增大而减少的趋势;月降雨量大于250 mm时,土壤中的氮素受到冲刷被释放,河流中TN浓度随降雨量的增大而升高.(3)潘大水库的调蓄作用对水库下游的TN浓度影响显著,水库的大量泄水会极大增加河道径流,使水库底层沉积物中的氮素释放,从而增大河流中的TN浓度.(4)滦河流...     

黔中高原岩溶丘陵坡地土壤中的~(137)Cs分布

黔中岩溶坡地土壤中137Cs的深度分布坡顶和坡底具有相同的趋势,次表层土壤中137Cs的比活度最大;坡中土壤中137Cs的含量先增加后陡然减少。岩溶坡地土壤中137Cs的比活度介于9.1 Bq/kg~56.9 Bq/kg之间,变化趋势顺坡降低,与土层厚度变化趋势相反;平均比活度为26.1 Bq/kg,远远大于本底值。岩溶坡地土壤中137Cs的面积活度介于144.7 Bq/m2~440.2 Bq/m2之间,顺坡变化趋势不明显;与本底值比较,流失比较大;可能的原因一是黔中岩溶坡地早期石漠化较严重,基岩无法吸附137Cs,导致核爆期间沉降的137Cs随水流失;二是岩溶坡地土壤中的137Cs随土壤颗粒发生了地下漏失。基于以上调查和目前的计算模型,认为用于调查均质土壤地区土壤侵蚀的137Cs法暂时不适合直接用于基岩型岩溶坡地土壤侵蚀速率的调查。     

农耕驱动西南喀斯特地区坡地石质化的机制

论文介绍了西南喀斯特地区坡地岩土组构与产流产沙的特点,系统阐明了农耕促进土壤地表、地下流失和生物流失,间接驱动坡地石质化的机制,和犁耕运移土壤,直接驱动坡地石质化的机制。分析了石质坡地和土质坡地的农耕驱动土地石质化的主要方式,并给出了相应的防治对策。坡腰土石质土地是西南喀斯特丘陵坡地加速石质化发生的主要地段,要痛下决心,彻底改变坡腰土石质土地的农业利用方式,尽可能退耕还林、还灌、还草,尽量避免犁耕运移土壤和扰动土壤。     

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。     

喀斯特石漠化生态恢复中的生物多样性研究进展

喀斯特生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,生态恢复是喀斯特石漠化治理的核心任务,研究石漠化生态恢复机理、优化生态系统功能、提升生态系统服务和实现喀斯特生态环境可持续发展是当前石漠化治理的重要议题。通过对遗传、物种、生态系统和景观四个层次生物多样性退化与恢复的关注,生物多样性作为重要的生态系统特征及表征指标,在石漠化生态恢复研究中已取得一定进展,主要集中于石漠化生态恢复中土壤微生物遗传多样性特征及利用潜力、适生物种的筛选及生态恢复功能、不同生态系统中生物群落特征及生态系统恢复、石漠化景观格局的时空演变及优化对策等方面。但是相关研究侧重于物种多样性而对于功能多样性的探讨较为欠缺,物种间以及多营养级生物多样性效应研究仍较薄弱,生物多样性与生态系统功能、生物多样性与生态系统服务之间的协同恢复机制缺乏深入研究。今后,应针对喀斯特石漠化生态恢复中的植物群落构建,多营养级生物多样性纳入生态恢复,生物多样性增强生态系统功能、生物多样性提升生态系统服务等方面加强研究。     

基于DEM的小流域石漠化成因的坡度分析——以贵州连续性石灰岩地区为例

本文选择三个典型的连续性石灰岩为基底、不同地貌区域的小流域为研究对象,通过DEM数据源在GIS软件上提取坡度信息,对其石漠化分布与坡度间的相关性进行分析。结果表明从高原区到峡谷区,石漠化的发生在面积上大体相当,强度上则愈加严重。连续性石灰岩地区各坡度上都存在生态恶化的隐患,但坡度对于其生态的恢复并不是明显的限制因素。轻度石漠化和中度石漠化的面积比在坡度的等级由低到高的过程中存在着中间的高峰值。轻、中度石漠化在高原区和峡谷区中集中于15~35°坡度;斜坡区则集中在35~45°间。强度石漠化在高原区和斜坡区中25°以上的坡度中集中分布、峡谷区则在坡度15~45°内。在喀斯特地区的低坡度上要注意人为活动的合理性。     

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。     

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.     

喀斯特白云岩坡地土壤异质性特征与土壤保育模式研究

在"石漠化"相对较低的白云岩典型坡地上,对石质地块、石土质地块、土石地块和土质地块的土石结构、土壤厚度、土壤颗粒结构等土壤空间异质性特征进行测量分析。随着坡长与坡位的变化,样方内出现受侵蚀后搬移堆积的土壤数量增加,同时土壤厚度的变异系数由1.7降低到0.63,但是>2mm的土壤颗粒比例从13.66%增加到23.48%,土壤侵蚀致使土壤颗粒结构出现"粗粒化"趋势。结合与侵蚀环境因素的相关分析,提出不同土壤异质性特征坡地地段的土壤保育模式。     

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。