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。     

岩溶坡地土壤空间异质性的表述与调查方法——以贵州清镇市王家寨坡地为例

讨论了岩溶坡地土壤空间异质性的表述与调查方法,选取了地表石质土地面积比例及空间分布和土壤厚度及空间分布两个方面作为土壤空间异质性的表述内容,引入了地块破碎度、离散度、变异函数等指标;以王家寨为例,研究发现岩溶坡地土石比、破碎度、离散度、土壤厚度等指标从坡顶到坡下逐渐增大;石质地块破碎度在微观地块上表现为值越大地块越完整,是否与研究尺度有关还需要进一步论证;土壤厚度变异系数基本在1~1.5之间,与土壤厚度变程和土壤平均厚度有关;最后用土壤侵蚀的原理解释了岩溶坡地土壤空间异质性。     

便携式XRF对西南喀斯特地区碳酸盐岩风化壳土壤分析适用性评估

应用便携式X射线荧光光谱仪(pXRF)分析了西南喀斯特地区碳酸盐岩风化壳土壤,并与实验室(LAB)分析结果对比,判定了20种元素分析结果的质量等级,探究了检测时长和粒径对精密度的影响,在pXRF中构建了碳酸盐岩风化壳土壤模式,评估了pXRF对该类土壤分析的适用性。主要结果为：1)整体上,pXRF对碳酸盐岩风化壳土壤有较好的分析能力;2)检测时长为120 s时能够兼顾精密度与检测效率;3)粒径从10目减小到200目时,Cu、Nb、Ba、Ce和Th的数据质量等级得到提高,其余15种元素不受影响;4)碳酸盐岩风化壳土壤模式显著提高了pXRF对同类土壤的分析能力,但对碎屑岩和玄武岩的风化壳土壤适用性低。西南喀斯特地区土壤类型丰富,异质性大,单一检测模式难以满足多样化的分析工作,亟需针对特定类型土壤构建检测模式,提高分析精确度,充分发挥pXRF的优越性能,助力西南喀斯特地区土壤地球化学分析工作。同时,本文还为优化pXRF分析能力提供了一种新思路。     

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。     

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。     

西南喀斯特山地的土壤硅酸盐矿物物质平衡与土壤流失

本文阐明了西南喀斯特山地土壤的流失方式,给出了土壤硅酸盐矿物的物质平衡框图。主要利用西南喀斯特山地区地质、土壤、岩溶、地球化学、植物化学、水文、植被、土壤侵蚀等多学科的前人研究成果,以茂兰喀斯特森林自然保护区为例,给出了无人类干扰的纯碳酸盐岩山地的土壤硅酸盐矿物物质平衡;在此基础上分析了岩石组成和人类活动对土壤硅酸盐矿物物质平衡的影响,并进行了粗略计算。     

西南碳酸盐岩石质山地土壤-植被系统中矿质养分不足问题的思考

本文提出了矿质养分不足可能是西南石漠化喀斯特山地植被生产力低和植被修复困难重要原因的观点。桂西北环江喀斯特农业生态站和黔中清镇王家寨小流域碳酸盐岩石灰土坡地的平均土壤质量厚度(<2mm),分别为21.95kg/m2和16.04kg/m2。以地上部分生产力4.8t/ha.a,灰分含量9.5%计,植被每年要从土壤中吸取45.6g/m2.a的矿质养分,相当于两地土壤总量的约千分之二。土壤总量少导致的西南碳酸盐岩石质山地土壤矿质养分不足,可能是植被生产力低下的重要原因。纯碳酸盐岩硅酸盐矿物含量低,成土速率低。长期不断的收获植物,不可避免地要带走矿物质,导致喀斯特山地土壤矿质养分的减少,进而抑制植物生长.施用矿质肥料可能是促进喀斯特石质山地植被修复的重要措施。     

典型岩溶区旱季板栗树下岩溶溶蚀速率的研究

广西是全国板栗树主要种植区之一,研究区的隆安县具有"板栗之乡"之称,并且大部分板栗树种植在岩溶区。为了研究岩溶区种植板栗树后岩溶溶蚀的变化,本文通过野外溶蚀标准试片法,在典型岩溶区测定了相同地质背景下洼地板栗树、洼地草地、坡地灌木丛旱季试片绝对溶蚀量、溶蚀速率和土壤pH值等,并对洼地草地、坡地灌木丛土壤和洼地板栗树进行比较。结果表明:板栗树下土壤pH值偏低,呈弱酸性,低于坡地灌木丛和洼地草地,土地试片的溶蚀率则高于坡地灌木丛和洼地草地,而且土壤试片的溶蚀速率与土壤pH值呈显著负相关关系。因此,岩溶区板栗树的种植可能对岩溶溶蚀作用有促进的作用。     

喀斯特坡地土壤流失监测结果简报

在贵州普定岩溶地质与生态研究综合试验站陈旗小流域内,采用全坡面大型径流场的方法,对6种不同土地利用条件下喀斯特坡地径流场次降雨地表径流量和土壤流失进行了监测。2007年7月到2008年12月期间的监测结果表明:6个径流场土壤流失量均非常小,年土壤流失量和年悬沙产沙量变化范围分别为0.05~62.25 t/km2和0.03~8.68 t/km2,最大的为中度石漠化的稀疏灌丛径流场。喀斯特坡地土壤流失集中发生在降雨量超过60mm的降雨事件中,不同类型坡地间次降雨土壤流失量差异显著,最主要控制因素为地表径流量,同时也受到降雨特征和植被状况的影响。此外,前期降雨对坡地产流和土壤流失的影响也是客观存在的。前期降雨丰沛的条件下,坡耕地、稀疏灌丛径流场的地表径流量、次降雨土壤流失量相对复合植被、火烧迹地、灌草和幼林径流场均出现明显增长。     

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,...     

喀斯特地区典型风化剖面重金属超标程度及元素迁移特征研究

我国西南喀斯特地区是著名的重金属元素地球化学异常区。除了人类活动所导致的土壤污染问题以外,地质背景很可能是造成土壤重金属超标的重要因素。为了弄清岩石风化和成土过程中重金属的释放规律及其环境效应,本次研究以贵州省罗甸县典型的碳酸盐岩和碎屑岩风化剖面为载体,采用实地调查、地球化学测试分析等手段,结合质量平衡系数的计算方法对研究剖面的重金属元素超标程度及元素迁移规律展开调查。研究结果表明:碳酸盐岩比泥质岩具有更高的重金属元素释放潜能,其风化和成土过程向环境中释放重金属的量与风化壳的发育程度有关。研究区石灰土剖面重金属元素超标程度严重,且以Cd和As的超标程度最大。地带性黄壤中Cr、Ni元素的富集很可能与剖面发育过程中铁氧化物的沉淀富集有关。综合分析认为岩性不同所导致的风化速率的差异很可能是造成碳酸盐岩和泥质岩剖面重金属淋失程度差异的主要原因。而且,重金属元素在风化剖面中的迁移规律受元素自身地球化学性质、母岩类型和风化壳发育程度等多重因素控制。     

贵州高原层状地貌与高原抬升

各种层状地貌是地貌演化研究的重要对象，它们记录了区域地貌、地质、环境及气候变化等地球内外动力的演变。深入研究贵州高原的各种层状地貌的形成、变形及时代，可以弥补缺乏沉积记录等代用指标的不足，具有重建贵州新生代地质、环境演化历史的重大意义。文章总结了有关贵州夷平面、河流阶地、洞穴等各种层状地貌等零星的研究情况，对相关问题进行思考和讨论，旨在构筑贵州新生代区域构造抬升、地质环境演化基本轮廓；与此同时。依据贵州喀斯特的特殊性，提出各级地貌面上碳酸盐岩风化壳的综合对比以及年代学研究是深化贵州层状地貌和新生代地质、环境演化研究的重要内容。     

贵州省碳酸盐岩地区土壤允许流失量的空间分布

根据决定上覆土层厚度的碳酸盐岩建造中的泥质含量,贵州碳酸盐岩地区的岩石组合类型可分为连续性碳酸盐岩组合、碳酸盐岩夹碎屑岩组合、碳酸盐岩与碎屑岩互层组合,按贵州碳酸盐岩的风化溶蚀速率平均值49.67 mm/ka计算了碳酸盐岩不同岩石组合类型的成土速率,并以此作为相应岩石类型地区的土壤允许流失量。连续性碳酸盐岩组合地区土壤允许流失量小于6.84 t/(km2.a),为土壤侵蚀极度敏感区;碳酸盐岩夹碎屑岩组合地区土壤允许流失量小于45.53 t/(km2.a),为土壤侵蚀重度敏感区;碳酸盐岩与碎屑岩互层组合地区土壤允许流失量小于103.46 t/(km2.a),为土壤侵蚀中度敏感区。说明贵州碳酸盐岩地区的土壤侵蚀分级标准存在空间分异。强度石漠化主要分布在土壤允许流失量小于6.84 t/(km2.a)的连续性碳酸盐岩地区,尤其是连续性石灰岩地区分布最广。     

碳酸盐岩风化和成土过程的重金属迁移富集机理初探及环境风险评价

为了探究碳酸盐岩在风化和成土过程中重金属元素迁移规律及重金属的富集机理,本次研究以贵州省都匀市及其周边地区寒武纪地层出露的碳酸盐岩风化剖面为研究对象,采用碳酸盐岩酸不溶物的提取试验研究重金属在基岩中的赋存特征,并结合质量平衡法探索重金属的迁移特征,初步讨论了土壤中重金属的富集机制及其环境影响.研究结果表明:碳酸盐岩风化...     

石灰土(碳酸盐岩风化壳)形成地球化学过程研究

以选自贵州遵义官坝、安顺天龙和贵阳龙洞堡三个剖面为例,运用ACNK和ACNKFM三角图解、元素对的协变特征及元素质量迁移系数,对石灰土形成的地球化学过程进行了详细讨论。结果显示:石灰土形成地球化学过程遵循碳酸盐岩风化成土之两阶段模式;官坝剖面的风化程度和过渡性具有碳酸盐岩风化成土初级阶段的特征,天龙和龙洞堡剖面与红色风化壳的基本特征相似,体现出所经历的风化作用过程或所处的阶段不同;龙洞堡剖面与天龙剖面的地球化学特征和演化过程存在一些不同,可能指示灰岩和白云岩风化壳的本质差异。     

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。     

贵州石漠化空间分布与喀斯特地貌、岩性、降水和人口密度的关系

本次研究从地貌发育的角度揭示了贵州省石漠化景观及其等级的空间分布与下垫面的物质组成和气候(降雨量)的空间变化存在着密切的联系,而与现今人类活动强度(人口密度)的空间分布不存在关联性。具体体现为:(1)贵州溶蚀为主地貌类型区和纯碳酸盐岩分布区基本一致,区内的峰丛(林)地貌主要分布于年降水量≥1200mm的威宁-毕节-贵阳-凯里一线以南的溶蚀为主地貌类型区,随着降水量由北向南逐渐增加,塔状峰丘增多;溶丘,峰丛(林)不发育地貌主要分布于年降水量≤1100mm的威宁-毕节以北的黔西北溶蚀为主地貌类型区和毕节-贵阳-凯里一线以北的溶蚀侵蚀地貌类型区,(2)贵州石漠化程度与喀斯特地貌类型空间分布的耦合关系较好,与人口密度空间分布的耦合关系不好。峰丛(林)地貌发育的威宁-毕节-贵阳-凯里一线以南的溶蚀为主地貌区,黔中地区人口密度为300～400/km2,该区一些县的石漠化,远不如黔西南地区人口密度为200～300/km2或黔南地区人口密度为100～200/km2的严重。历史时期森林植被的全面破坏是贵州喀斯特地区石漠化的主要驱动力,除荔波茂兰喀斯特森林保护区等少数地区,贵州喀斯特地区的原始森林无论是现在人口密度高的地区,还是低的地区,历史时期均已遭受全面的破坏。喀斯特坡地次生植被的恢复状况在很大程度上取决于坡地的岩土组成,现代石漠化严重程度的区域差异,主要受下垫面地面物质组成的控制,也就是"石山"的多寡。     

中国南方喀斯特地区碳循环研究进展

中国南方喀斯特地区碳循环路径与过程基本清晰,与其他陆地生态系统明显不同,呈现出鲜明的区域特色:雨热同季、地质构造背景与碳酸盐岩可溶性的耦合,导致碳酸盐岩中大量封存的碳重新进入生态系统碳的循环;二元三维结构中地下空间CO_2具体动态变化性,可视为次级碳库,影响生态系统碳的循环过程;陆生植物、水生植物均有利用HCO_3~-碳源进行光合作用的新途径;发现了碳酸盐岩快速的风化作用与水生植物生物碳泵的耦合机制,喀斯特作用碳汇效应得以确证。但是,中国南方喀斯特地区碳循环的研究还存在明显不足:喀斯特作用碳汇量的估算受到气候变化、土地利用变化的正负机制、外源酸等多因素的挑战,还具有很大的不确定性;植被、土壤与岩石、地下空间次级碳库、大气、大气降水存在复杂的多界面作用过程,碳的通量及迁移转化机制仍不明确。未来研究应重视:针对喀斯特地区特点的新研究方法、技术的研发;喀斯特关键带理念的统领;联网长期观测;模型的集成与创新。