湿润亚热带典型白云岩流域不同土地利用下的试片溶蚀速率及岩溶碳汇

土地利用对石灰岩溶蚀速率的影响已有较多研究报道,但白云岩溶蚀速率对于土地利用的响应研究却罕见相关报道。因此,探究不同土地利用对白云岩溶蚀速率的影响具有一定的意义,并可为评估白云岩地区的岩溶碳汇效应积累基础数据。本文以湿润亚热带典型白云岩小流域——贵州施秉黄洲河白云岩小流域为研究区,利用白云岩溶蚀试片对流域内不同土地利用下的白云岩溶蚀速率及其影响因素进行了研究。结果表明：不同土地利用条件下白云岩试片溶蚀速率的大小为旱地（4.25 mg/（cm²·a））>林地（1.01 mg/（cm²·a））>水田（0.14 mg/（cm²·a））;白云岩试片溶蚀速率随土壤有机质含量增加、土壤pH值减少而增大;但其与土壤CO₂浓度呈相反的变化趋势;土壤含水量、容重对溶蚀速率的影响不大。由白云岩试片的溶蚀速率估算该白云岩流域的岩溶碳汇总量为351.70 tCO₂/a,岩溶碳汇通量为7.31 tCO₂/（km²·a）,与前人利用水化学径流法计算相比明显较小。与以往在石灰岩区使用溶蚀试片法和水化学径流法计算的岩溶碳汇强度差异大致相同。     

桂林盘龙洞土壤CO_2释放速率的分布状况和变化规律

以桂林盘龙洞岩溶实验场为例,选择岩溶洼地里的坡地灌木丛和洼地灌木丛2个样地,通过长期定时监测土壤CO2释放速率的季节变化、空间分布规律以及日动态变化。得知：⑴无论是坡地还是洼地,春季和夏季时土壤CO2释放速率表层土大于深层土,秋季和冬季时深层土大于表层土,且坡地大于洼地;⑵土壤CO2的释放速率具有明显的季节性变化特征,...     

岩溶区与非岩溶区土壤微生物活性的对比研究

通过野外采样和室内实验,研究了不同地质背景、不同土地利用方式对土壤微生物活性的影响。研究表明,土壤微生物数量、微生物量碳在林地、灌木丛、草丛三种不同的土地利用方式下均表现为岩溶区>非岩溶区;岩溶区土壤微生物数量、微生物量碳表现为林地>灌木丛>草丛;非岩溶区土壤微生物数量表现为草丛>林地>灌木丛,微生物碳表现为林地>草丛>灌木丛。对于同一种土地利用方式,脲酶和蔗糖酶活性均表现为非岩溶区>岩溶区,过氧化氢酶活性表现为岩溶区>非岩溶区;除非岩溶区土壤脲酶活性表现为林地>草丛>灌木丛外,非岩溶区土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性及岩溶区土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性均表现为林地>灌木丛>草丛。岩溶区土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性和非岩溶区土壤蔗糖酶活性能作为土壤较理想的肥力指标。     

不同岩性试片溶蚀速率差异及意义

评价岩性对溶蚀速率的影响有助于提高岩溶碳汇强度估算精度,对当前全球气候变化研究意义重大。本文通过在山西晋中盆地西南,吕梁山东侧的半干旱岩溶区典型小流域开展标准试片与当地试片的对比溶蚀试验研究,结果显示当地试片的溶蚀速率(0.122 3~0.532 8mg/(cm2·a)和岩溶碳汇强度(1.713tCO2/(km2·a))明显小于标准试片(0.254 7~0.551 1mg/(cm2·a)和1.821tCO2/(km2·a)),表明使用标准溶蚀试片法会使岩溶碳汇强度被高估。当地试片的溶蚀速率与酸不溶物含量呈负相关关系,进一步表明当地试片酸不溶物含量(2.58%~10.86%)大于标准试片(3%)是造成其溶蚀速率和岩溶碳汇强度小于标准试片的重要原因。也就是说,由于埋放地地层岩性与标准溶蚀试片岩性特征存在差异,不同地区均采用埋放标准试片的溶蚀实验方法来研究岩溶碳汇效应会产生较大的误差。因此,为了更加精确的计算岩溶碳汇量,后期研究中有必要使用埋放地的岩性试片来替代标准溶蚀试片。     

土壤有机碳地球化学及其与岩溶作用的关系──以桂林丫吉村岩溶试验场为例

岩溶土壤有机碳地球化学研究表明：岩溶土壤是有机碳的巨大储库；土壤有机碳含量以松结态为主，紧结态次之，稳结态最少；土壤表层，鞍部、坡地土壤有机碳较活跃（较多松结态），为岩溶作用CO2的丰富来源。有机碳可氧化性分级分析表明：表层土壤有机碳中易氧化态占60－85％，A层土壤较B层更易被氧化；土壤来源CO2是岩溶驱动CO2的潜在动力。从鞍部－坡地－洼地，B层土壤有机磷可氧化性由弱到强递增。野外监测表明：在干、晴气候下，岩溶土壤CO2含量高且CO2释放速率大，岩溶作用欠发育；在湿雨气候下．岩溶土壤CO2含量及CO2释放速率急剧降低，岩溶作用发育；雨后转晴．岩溶土壤CO2含量及CO2释放速率逐渐增高，岩溶作用减弱。     

基于SWMM模型的岩溶洼地降雨径流转换机制研究——以湖北省宜昌市长阳县大长冲岩溶槽谷为例

岩溶洼地在降雨事件中水文过程转化迅速，但岩溶洼地降雨径流转换机制尚不明确。以湖北省宜昌市长阳县大长冲岩溶槽谷为研究区，基于1∶5万岩溶水文地质调查成果、遥感数据和GIS技术，创新性地将SWMM模型应用于岩溶洼地系统的产汇流过程模拟，量化了子汇水区和研究区的水源转化，并通过对研究区2020年夏季两场降雨事件的产汇流过程进行模拟分析，验证了SWMM模型的适用性。结果表明：SWMM模型适用于岩溶洼地系统的产汇流过程模拟；不透水区面积比例对子汇水区产流的影响较大，洼地在降雨过程中具有蓄水作用；下渗是坡面最主要的水源转化方式，下渗、填洼及作物截留是洼地主要的水源转化方式，而对于研究区整个岩溶洼地系统而言，通过坡面的岩溶裂隙和洼地中的土壤下渗是最主要的水源转化方式；SWMM模型在岩溶洼地系统产汇流过程模拟和初期的水源转化刻画方面比较准确，但对植被截留量和下垫面后期的蒸散发过程的刻画能力不足。     

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。     

渝东黄龙组碳酸盐岩储层的古岩溶特征和岩溶旋回

通过近百口全取芯钻井岩芯的岩石学、矿物学、古生物学和地球化学特征的综合研究 ,认为渝东及相邻川东地区的上石炭统黄龙组碳酸盐岩储层主要为古岩溶作用产物。文中简要介绍了黄龙组古岩溶型储层的主要识别标志和岩溶角砾岩的结构 成分分类方案 ,重点对岩溶相、岩溶地貌分区和微地貌单元、岩溶旋回和溶蚀段划分进行了较为详细的描述。在此基础上 ,建立了渝东黄龙组岩溶相、古岩溶地貌和岩溶旋回与古岩溶储层特征和分布关系的综合模式 ,指出岩溶斜坡和岩溶盆地分区中的坡地与残丘微地貌单元为最有利储层发育的部位 ,发育于C2 h2 白云岩段中的上部溶蚀段和下部溶蚀段为最有利古岩溶储层发育的层位     

典型岩溶区植被恢复对土壤养分的影响

对典型岩溶地区不同植被恢复(草丛、灌草丛、灌丛、乔幼林和成熟林)过程中的土壤养分进行研究,结果表明:土壤养分随着植被的恢复呈波折状上升,但是各恢复阶段过程中的土壤有机质、有效N、P、K、有效Zn、Cu、Mn、Fe含量存在无显著性差异(P0.05),弃耕后2～3年的草丛土壤养分含量可以达到成熟林的养分水平;土壤pH值与有机质、有效N、P、K、有效Zn、Cu、Mn、Fe含量存在不同程度的负相关关系,降低土壤的pH值,可以有效的提高石灰土肥力;土壤养分具有明显的表聚性。在岩溶区,退耕还草、退耕还林、种植牧草和自然恢复是石漠化地区较好的生态重建和植被恢复方式。     

喀斯特岩溶、非岩溶区植被总初级生产力与土壤呼吸的空间差异及其环境因子分析

选取中国两个典型喀斯特石漠化生态系统(研究区Ⅰ广西盘阳河流域峰丛洼地石漠化区、研究区Ⅱ云南荞麦地流域中山山地石漠化区),通过遥感影像反演和广泛的野外验证,开展喀斯特生态系统植被总初级生产力(GPP)和土壤呼吸(Rs)的差异分析及其在地形地貌、海拔坡度、土地利用以及岩性等环境因子上的空间分异分析。结果表明:1)两个研究区雨季和非雨季的GPP均值均要大于Rs均值,峰丛洼地的GPP和Rs均值都要高于中山山地,但中山山地的Rs均值两级分异更为明显; 2) GPP与海拔总体上呈现显著的负相关关系(在平均海拔较低的研究区Ⅰ更为明显),GPP均值在坡度大于25°左右时随着坡度的增加而减少;两个研究区的Rs均随着海拔的升高先降后增,坡度小于40°时呈负相关; 3)不同土地覆盖类型GPP均值总体上呈现林地灌丛草地、耕地的规律,而Rs均值呈现出居住建设用地耕地草地灌丛林地的规律,常绿针叶林有着区域内最高的GPP值,城镇建设用地有着最高的Rs均值; 4)研究区雨季与非雨季的GPP、Rs均值均呈现岩溶区小于非岩溶区的特点(p0.001)。本研究可为西南喀斯特生态系统碳循环特征研究提供参考,为分析喀斯特区域碳汇特点和机制提供应用支撑,为区域制定侧重不同的生态策略提供思路和应用参考。     

黄土丘陵沟壑区小流域植被恢复对土壤稳定入渗的影响

经过20多年的退耕还林还草和封禁措施,纸坊沟流域植被得到良好恢复,并对土壤产生正面影响。流域内11种主要植物群落下以及不同生活型下土壤稳定入渗速率均有显著差异,其中灌木和草本群落下土壤稳定入渗速率较大,乔木林下较小。土壤稳定入渗速率与其影响因子之间存在相关关系,其中土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度及土壤活性孔隙度存在极显著的相关关系;与枯枝落叶层厚度也有一定的相关关系;还与土壤水稳性团聚体重量百分含量、土壤有机质含量有一定的相关关系。结果表明,黄土丘陵沟壑区进行植被建设选择灌草群落较好,天然群落可优先选择铁杆蒿、茭蒿、长芒草和白羊草等,人工灌木群落可优先选择柠条等。由于该区属森林向草原的过渡区,尽管也能种植刺槐等乔木树种,但营造乔木林应考虑林灌草隔带混交和垂直配置,并注意微地形的影响。     

Influence of land use on organic carbon pool and chemical properties of Vertic Cambisols in central and southern Italy

Land use strongly influences soil properties and unsuitable practices lead to degradation of soil and environmental quality. The aim of this study was to assess the impact of different land uses on some chemical properties of soils developed from Pliocene clays, within hilly environments of central and southern Italy. The areas investigated are located in Vicarello di Volterra (Pisa, Tuscany), S. Quirico d’Orcia (Siena, Tuscany) and Soveria Simeri (Catanzaro, Calabria). Within each area different land uses were compared, including a natural ecosystem (Mediterranean bush), a perennial grass or pasture and an intensive crop (wheat, as monoculture or in rotation). The soils were sampled at 0.0–0.1, 0.1–0.2 and 0.2–0.4 m depth and analysed for particle size, pH, bulk density, cation exchange capacity and exchangeable cations, total organic carbon (TOC) and humified carbon (HC) concentrations, organic carbon stock and total N. The stratification ratio of soil organic carbon was calculated to characterize soil organic carbon distribution with depth. At all sites, soil under Mediterranean bush contained the largest amounts of TOC (as both concentration and stock), HC, total N and exchangeable K, together with the highest cation exchange capacity and the lowest pH values. The decrease in soil OC stock with land use change from natural to agricultural ecosystem was 65–85% to 0.1 m depth, 55–82% to 0.2 m depth and 44–76% to 0.4 m depth, with the lowest decrements for perennial grass from S. Quirico and the highest decrement for continuous wheat from Soveria Simeri. Continuous wheat cropping, based on conventional tillage, proved to be the least sustainable land use. At Soveria Simeri, the organic carbon content under pasture was not significantly larger than under wheat cultivation, probably because of grazing mismanagement; however, organic carbon under pasture was more humified. At S. Quirico, the perennial grass resulted in a significant increase in soil organic carbon at the soil surface relative to the wheat cultivation, while at Vicarello no differences were observed between alfalfa/wheat rotation and perennial grass. Our results lead to the questioning of sustainability of intensive cereal farming and uncontrolled grazing in the considered environments, emphasizing the need for greater attention to conservative land managements.     

黑岱沟露天煤矿排土场果园景观生态建设研究

本文通过对黑岱沟露天煤矿开发所形成新的人工环境条件下的气候和土壤等因子分析，应用景观生态学原理，规划建设了以观赏为主的果园观生态建设。通过对所载植果树和其它乔灌木的观测研究，筛选出了适宜于排土场生长的杏树、苹果梨、１２３苹果、山桃等果树品种，以及油松、旱柳、榆树、沙棘、玫瑰和先辈乔灌木品种，完成了排土场的景观生态建设工作，为矿区大面积土地复垦提供了依据。     

不同降雨条件下非点源污染氮负荷入河系数研究

以黑河流域为研究区,利用1998年河道实测径流量、泥沙负荷和非点源污染调查资料,对所建的非点源污染模型进行了参数率定.在此基础上,分析了非点源污染负荷的坡面-入河过程,提出了非点源污染负荷的"流域损失系数-入河系数"的概念;利用研究区的资料,对不同降水条件下农田、城镇、草地、灌木及森林等土地利用类型的各亚流域氮的入河系数进行了研究,对比分析了2种计算方法(SWAT模型方法和输出系数法)所得到的氮的入河系数.结果表明,2种方法所计算的氮的入河系数均较为合理,其计算结果的Pearson相关系数为0.94722(p＜0.05).此外,研究还表明,不同的降水条件和土地利用类型下氮的入河系数存在差异.对于吸附态氮,入河系数的大小排列依次为农田＞城镇＞草地＞灌木＞森林;对于溶解态氮,其入河系数的大小排列次序为农田＞草地＞灌木＞森林＞城镇.     

西南喀斯特土地利用变化对植物凋落物-土壤C、N、P化学计量特征和土壤酶活性的影响

以贵州关岭花江喀斯特峡谷原生林、灌木林、草地和坡耕地这4种典型土地利用方式下的凋落物-土壤为研究对象,研究土地利用变化对西南喀斯特植物凋落物-土壤C、N、P化学计量特征和土壤酶活性的影响及其驱动机制.结果表明,4种不同土地利用方式的凋落物-土壤C、N、P含量和土壤酶活性存在显著差异.与其他区域相比,凋落物和土壤分别具有高C低N高P、低C低N高P的格局.脲酶、蔗糖酶和淀粉酶表现出原生林灌木林草地坡耕地,碱性磷酸酶则是原生林灌木林坡耕地草地.未来的生态建设应重视原生林的保护.土壤养分受凋落物C、N、P及其计量比的显著影响,但土壤酶活性与凋落物无显著联系.冗余分析表明,土壤酶活性与土壤TN、SWC、C∶N极显著相关(P 0. 01),与p H和N∶P显著相关(P 0. 05),重要性大小依次为TN SWC C∶N p H N∶P.     

黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸季节变化特征与影响因素

运用红外气体分析仪测定了黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸,分析了不同土地利用方式下土壤呼吸与土壤温度、水分和土壤养分的关系.结果表明,不同植被下土壤呼吸季节变化特征区别明显,主要受水分和温度的影响.裸地、农地、苜蓿地、柠条地、撂荒地、长芒草地、荒草地、退化苜蓿地、坡地苜蓿地、坡地撂荒地、坡地农地、梯田农地的土壤呼吸季节变化范围分别为0.32～0.82、0.41～2.83、0.74～2.81、0.76～3.07、0.67～2.79、0.51～2.12、0.56～2.05、0.59～1.66、0.42～2.09、0.31～1.86、0.32～1.93和0.41～3.17μmol.(m2.s)-1,土壤呼吸速率的季节变化幅度以农地(167%～203%)最大,依次为撂荒地(117%～154%)、柠条地(134%)、长芒草地(129%)、苜蓿地(119%～120%)、裸地(94%),最小是退化苜蓿地(92%).裸地和退化苜蓿地的土壤呼吸季节变化幅度不大,苜蓿地和柠条地月平均土壤呼吸强度显著高于其他土地利用方式,农地在7、8月土壤呼吸强度显著高于其它土地利用方式,且其温度敏感性(Q10)也最大,达1.86.不同植被下,土壤呼吸和土壤有机质及速效钾含量呈显著正相关关系,有机质和全氮主要在水热条件好的7、8月影响土壤呼吸,而在温度与水分条件不优越的条件下,土壤铵态氮的含量与土壤呼吸强度呈负相关.     

Agricultural land abandonment and natural forest re-growth in the Swiss mountains: A spatially explicit economic analysis

Natural forest re-growth reflects a decline in traditional agricultural practices that can be observed worldwide. Over the last few decades, natural forest re-growth has replaced much of the agricultural land in the Swiss mountains. This is a region where forms of traditional cultivation have preserved unique landscapes and habitats of high ecological value. This study aimed to characterise the locations in the Swiss mountains where agricultural land has been abandoned and overgrown by trees and bushes. Therefore, multivariate statistical models based on geo-physical and socio-economic variables were developed. Land-use change data were taken from two nationwide land-use surveys carried out in the 1980s and 1990s. In order to obtain reliable models, neighbourhood effects and the group structure in our data were accounted for. For the latter a robust estimation technique known as cluster-adjustment was used.Results show that forest re-growth is largely restricted to former alpine pastures, land with grass and scrub vegetation and agricultural land with groups of trees at mid to high altitudes, steep slopes, stony ground and a low temperature sum. Some relationships were not as expected, e.g. many of the new forest areas were found to be relatively close to roads. A new finding from this study was that forest re-growth is largely restricted to regions with immigration, higher proportions of part-time farms as opposed to full-time farms and high farm abandonment rates. By accounting for neighbourhood effects, the model fit was improved. The considerable residual deviance of the models was interpreted as the result of undetected local characteristics, such as poor water availability, small-scaled topographic peculiarities (e.g. small trenches, stonewalls, soil damages by cattle) and the individual's motivation to abandon or maintain cultivation. The conclusion made was that general policy measures for the whole mountain area are not suitable for the prevention of land abandonment and forest re-growth, and that policy measures must pay more attention to local characteristics and needs.     

岩溶区不同母质土壤Cd地球化学特征及玉米籽实Cd含量预测

碳酸盐岩风化形成的Cd自然高背景值区一直以来都备受关注,但由于岩溶区不同母质土壤的理化性质、 Cd含量和生物有效性存在显著差异,导致利用土壤Cd总量对耕地进行环境质量分类存在一定的局限性.通过系统采集典型岩溶区残坡积母质和冲积母质表层土壤及玉米样品,分析玉米Cd、土壤Cd、 pH和氧化物等指标,揭示了不同母质土壤Cd地球化学特征及其生物有效性的影响因素,并基于预测模型提出科学有效的耕地利用区划建议.结果表明,岩溶区不同母质土壤理化性质分异明显,冲积母质土壤Cd含量较低,但生物有效性高,玉米籽实Cd超标率高.玉米籽实Cd生物富集系数与土壤CaO、 pH、 Mn和TC呈极显著负相关关系,相关系数分别-0.385、-0.620、-0.484和-0.384.与多元线性回归预测模型相比,采用随机森林模型预测玉米Cd富集系数的准确度更高.研究结果提出了一种基于土壤Cd和预测农作物籽实Cd含量的地块尺度耕地安全利用新方案,充分利用耕地资源,确保农作物安全.