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。     

天津蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质分析

为确定蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质之间的关系,开展土壤萌发试验并测定了土壤理化性质. 结果表明:①土壤物种呈3个聚类组,聚类组1分布在土壤含水率为50%~100%、w(全盐)为0.8~1.4 g/kg的区域,聚类组2分布在土壤含水率为40%~50%、w(全盐)为0.4~0.8 g/kg的区域,聚类组3分布在土壤含水率为25%~40%、w(全盐)为0.2~0.4 g/kg的区域;②土壤w(有机质)、w(全盐)和含水率对土壤种子库物种的分布影响较大,而w(速效K)、w(速效N)、w(速效P)和pH对其影响不大;③随着土壤w(全盐)、含水率的增加及w(有机质)的减少,土壤种子库物种中一年生植物所占比例呈增加趋势,二年生植物比例先减少后增加,多年生植物比例先增加后减少;④随着土壤w(全盐)、含水率的增加以及w(有机质)的减少,消落带土壤种子库的Shannon-Wiener指数和Margalef丰富度指数呈下降趋势,而生态优势度和Pielou均匀度指数随着水位的降低有增大的趋势. 研究得出天津蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质有重要关系,适当地进行人为管理和调控对土壤环境的改善及土壤种子库多样性增加有积极作用.      

岩溶脆弱环境下贵阳盆地土壤和植被的保护

从贵阳市岩溶脆弱环境下的气候条件、地形地貌、地层岩性、水文地质条件等方面,调查分析母岩与土壤及植被的关系,讨论各种因素对植被生长及环境保护的影响,提出了岩溶脆弱环境下不同土层中适宜生长的植被类型及相应保护措施,有利于贵阳市区的生态环境保护和可持续发展。     

有柄石韦和穗枝赤齿藓在岩溶露石生态修复中的应用探讨

岩溶露石是石漠化生态系统要素之一,它对岩溶环境具有积极作用和负面影响,岩溶露石的加热效应成为石漠化治理的一个障碍,开展岩溶露石生态修复对石漠化治理具有重要意义。有柄石韦(Pyrrosia petiolosa)是岩溶环境典型的石生耐旱药用植物,穗枝赤齿藓(Erythrodontium julaceum)是岩溶环境开拓土壤的先锋植物,穗枝赤齿藓结皮的成土、保水、固氮等生态功能改善岩溶露石表层恶劣环境,为有柄石韦殖居提供条件,它们与岩溶露石环境契合程度高,表明穗枝赤齿藓和有柄石韦在岩溶露石生态修复中具有重要的潜在应用价值。梳理了岩溶露石的积极作用和不利影响,归纳了有柄石韦生理耐旱性和穗枝赤齿藓的生理生态功能,在此基础上探讨了有柄石韦和穗枝赤齿藓在岩溶露石生态修复中应用的可能性和途径,旨在为我国西南岩溶地区石漠化治理提供新思路和有效途径。     

岩溶地区土壤二氧化碳运移的数值模型

基于多孔介质流体动力学与多组分分子扩散理论，以菲克定律为物理模型，结合质量守恒定律，建立岩溶地区土壤CO2运移的数值模型。在确定的边界条件下，模拟土壤CO2的运移过程。模拟结果与实测结果一致，表明数值模型基本正确，为进一步探讨岩溶地区土壤CO2与大气CO2的关系打下了良好的基础。     

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。     

保水剂性能及其农用安全性评价研究进展

保水剂能够吸收其自身体积和重量数倍的水分从而增加土壤含水率、改善土壤团粒结构、提高肥料利用效率,促进农作物生长,在节水农业生产等方面具有广泛的潜在应用价值.本文介绍了国内外保水剂的种类、性能、在农业中的应用等方面的最新研究进展,评述了保水剂对土壤的物理性质、作物生长的影响,并指出其中存在的问题.鉴于保水剂使用不当对土壤环境曾造成危害,因此本文提出在保水剂的应用环节中,在注重其保水性能的同时,还应借鉴化学品环境安全评价的方法,系统评估保水剂的使用对土壤生态可能造成的影响,特别是对土壤微生物生态的影响,避免盲目投入造成的土壤板结、土壤肥力下降等不利影响,填补保水剂对环境影响研究的空白.     

土壤功能与环境因素在海拔梯度上的耦合关系：以梅里雪山为例

土壤呼吸和胞外酶活是山地生态系统物质循环的重要组成部分,对维持土壤功能起到关键作用.为了探究土壤功能与环境因素在海拔梯度上的耦合关系,以海拔上气候垂直差异明显的梅里雪山作为研究对象,选取12个海拔高度采集36个土壤样本,通过测定土壤呼吸和胞外酶活等指标,分析土壤功能和环境因素之间的相关关系以及海拔、气候和土壤理化性质等对土壤功能的影响.结果表明,梅里雪山土壤呼吸和酶活在海拔上存在显著差异,整体上高海拔地区具有更高的土壤功能,土壤功能随着海拔升高差异增加.PCA分析显示前3轴分别解释了土壤功能海拔变化56.7%、 17.4%和8.7%的方差,表明在海拔上与碳磷相关的功能变化高于与氮相关的功能变化.环境因素与土壤呼吸和酶活存在显著相关关系,相比于气候因素,土壤理化性质对土壤功能的影响更大.海拔主要通过影响土壤理化性质和气候因素间接影响土壤功能.研究结果对提高梅里雪山山地生态系统的物质循环和生态功能的认识具有重要意义,为深入探讨山地生态系统土壤功能的海拔分布格局及演变特征提供了重要参考.     

重庆岩溶区土壤-植被生态系统探讨

岩溶地区土壤和植被是生态环境中最为敏感的自然环境要素,不同土壤类型塑造了不同的土地利用类型和植被景观。文章分析了重庆岩溶形成的地质背景,土壤类型分布特征及其不同土地利用下石漠化程度,论述了植被演替规律;并在此基础上提出了适生植物树种及其重庆岩溶地区土壤一植被生态系统恢复与建设的可行性措施。     

滇黔桂岩溶区河漫滩土壤重金属含量、来源及潜在生态风险

利用全国地球化学基准计划在滇黔桂岩溶区35个点位采集的70件河漫滩表、深层土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量特征,探究了重金属来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明,8种重金属元素含量大部分均高于全国土壤背景值,在滇东南地区含量最高,桂西北地区最低.表层土壤Cd、Hg明显富集,As、Cr、Cu、Ni与深层土壤含量相当;As、Cd、Hg、Pb、Zn在农田、菜地中明显高于深层土壤,Cr、Cu和Ni在各类土地中与深层土壤相当.因子分析结果显示,表层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni受地质背景控制,As、Pb、Zn既与地质背景有关,也受人为活动影响,Hg受人为活动影响较严重;深层土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Cr、Zn继承了区域母岩特征,As、Hg和Pb受地质背景和人为活动双重影响.地累积指数法和富集因子法污染评价结果表明,研究区河漫滩表层土壤中Cd、Hg污染较重,As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn大部分为轻度污染或无污染.各重金属潜在生态风险指数高低顺序依次为Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn,Cd和Hg的生态风险指数之和占综合指数的82.43%,生态风险最高;滇东南地区重金属潜在风险综合指数最高,具重度生态风险.     

贵州罗甸北部喀斯特地区耕地土壤镉含量特征与风险评价

贵州碳酸盐岩区镉(Cd)呈较高地球化学背景分布.为了解喀斯特地区耕地土壤Cd的含量特征,特选取小尺度区域——罗甸北部喀斯特地区土壤作为研究对象,以非喀斯特地区土壤作为对照组,运用地统计分析和GIS相结合的方法研究土壤Cd含量的空间分布特征,并采用潜在生态风险指数法和健康风险评价法对土壤Cd污染的潜在生态风险程度以及对成人和儿童的健康风险进行评价.结果表明,喀斯特区土壤Cd含量显著高于非喀斯特区(P 0. 05),其中耕地土壤Cd几何平均值分别为1. 33 mg·kg-1和0. 27 mg·kg-1,林地土壤Cd几何平均值分别为1. 57 mg·kg-1和0. 22 mg·kg-1.以GB 15618-2018中Cd的风险筛选值和风险管控值为限定值,喀斯特区耕地土壤Cd样点超标率分别为90%和22%,非喀斯特区耕地土壤Cd样点超标率分别为30%和12%,表现出不同程度的Cd富集.从空间分布来看,耕地土壤Cd含量中值风险区和高值风险区主要分布在喀斯特地区,分别呈现中-强程度的潜在生态风险和极强潜在生态风险;低值风险区分布在交砚乡等部分非喀斯特地区,呈低潜在生态风险;健康风险评价表明耕地土壤Cd虽尚未对人体产生非致癌健康风险和致癌健康风险,但喀斯特区成人和儿童3种暴露途径的非致癌风险值和致癌风险值均高于非喀斯特区.综上,贵州罗甸北部喀斯特地区耕地土壤Cd污染风险问题突出,应进一步加强土壤-植物-人体体系Cd风险评估研究,并针对不同耕地土壤Cd污染风险区采取合理的方案措施加以防控和治理.     

基于网格数据空间分析方法的罗甸县生态环境敏感性评价

喀斯特山区是生态环境相对脆弱的地带,其生态功能受地质环境的影响。以国家重点生态功能区罗甸县为研究区,选取水土流失、石漠化、生境以及气象要素四个评价指标,利用栅格数据GIS空间分析方法对各评价因子进行量化提取,采用层次分析法和综合指标法,对各评价指标进行空间叠加分析,划分出研究区域生态环境敏感性等级,评价和分析了罗甸县域生态环境敏感性程度及其空间分布状况。结果表明:罗甸县生态环境敏感评价以中度以下敏感为主,中度以下敏感区域占县域总面积的98.12%,高度以上敏感区域极少。地质背景、地形地貌以及气候是导致罗甸县生态环境敏感的主导因素。     

羊草和大针茅光合作用午间降低与生态因子关系的研究

本项研究指出,在晴天条件下,由于土壤水分含量不同,羊草和大针茅的光合作用日进程呈现出两种类型:在土壤水分充足时,为午前高峰型;在土壤干旱时,为双峰型。两者均属于光合作用午间降低的类型。 两种植物相比,在土壤干旱时,羊草比大针茅光合午间降低幅度大得多;在土壤水分充足时,其降低程度相近。无论土壤含水量高低,大气湿度降低均是引起光合午间降低的主要大气生态因子。所不同的是,强光只有在土壤干旱时才是引起光合午间降低的直接生态因子;因此,午后光合高峰的出现是光强下降所致。土壤水分亏缺与大气低湿相配合,加剧了光合午间降低的程度,其降低幅度随着土壤水分的减少而增大。因此,增加土壤水分是减缓光合午间降低程度的主要生态途径。     

喀斯特地区丛枝菌根真菌多样性研究进展

丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AM真菌）在喀斯特地区生态修复中具有潜在的可利用性,关于喀斯特地区AM真菌多样性以及生态功能的研究已成为近年来的热点问题。本文归纳了喀斯特地区分离出的AM真菌名录,旨在为喀斯特高效生态修复菌种筛选提供支撑材料。综述了喀斯特地区土壤石灰性、营养物质匮乏、空间异质性强,植被逆向演替、植物种类多样等特点对喀斯特地区AM真菌多样性的影响规律,总结了AM真菌对于喀斯特地区土壤结构、营养元素循环、植物抗旱性、植物个体养分吸收、植被演替方面的生理生态功能及作用机理,以期为喀斯特地区AM真菌适生性研究、AM真菌潜在生态功能有效利用、AM真菌-植物共生体系筛选与培育等环节做出指引,为菌根技术在喀斯特生态修复中的应用提供理论基础。未来的研究应进一步深入探究AM真菌多样性影响机制,探讨AM真菌与植物适生性之间的关系,以及加强AM真菌-植物共生体系筛选与培育。     

我国西南地区喀斯特森林树木年轮对气候变化的响应

利用贵州省2个典型喀斯特地区与1个非喀斯特地区的6个优势树种(化香树Platycarya strobilacea为重复树种)的树轮宽度资料,建立了6个树轮宽度年表,研究了不同地区不同树种的树木年轮对近50年来气候变化的响应异同,探讨了影响6个优势树种生长的气候限制因素。结果表明,季风期前的水热条件是喀斯特地区针叶树和阔叶树径向生长的最主要的气候限制因素。季风期前降水减少、月均温升高,导致土壤水分蒸发加快,加强了水分胁迫,不利于喀斯特地区针叶树和阔叶树的生长。帕尔默干旱指数虽表明喀斯特地区未达到干旱胁迫程度,但实际上水分渗漏加剧了喀斯特地区针叶树和阔叶树生长的水分胁迫。非喀斯特地区采样点的高海拔导致的低温,减少了春冬季节土壤水分蒸发。并且非喀斯特地区土壤和地形有利于水分涵养,同时,较高海拔的地形改变了季风期前的降水格局,消除了季风到来前树木生长的降水限制,因此,降水并不是喀斯特地区树木生长的限制因子;但其针叶树的径向生长受到上一年12月的温度控制,产生正响应信号,阔叶树径向生长仅受到生长季温度、降水增加带来的较小促进。     

贵州喀斯特区域土壤有机质的分布与演化特征

中国西南喀斯特区域是全球最大的喀斯特生态区域之一,该区生态环境脆弱,水土流失严重,石漠化趋势严峻。土壤有机质是极为重要的保持土壤结构与质量的物质,深刻认识喀斯特区域土壤有机质的特征与演化是防治和改善我国西南喀斯特区域石漠化现状的迫切需求。本文以贵州省为例,总结归纳前人的研究成果,阐述了该区土壤有机质的分布规律与演化特征,探讨了影响该区土壤有机质分布的因素,以期提出更好的石漠化防治策略。中国西南喀斯特区域土壤受该区多山地形的限制,具有水平地带性以及垂直地带性特征,同时受到喀斯特地质地貌的控制,发育各种非地带性土壤,本区土壤类型多、成因复杂;土壤有机质的分布、演化特征与土壤类型密切相关,具有明显的区域特点。贵州省分布广泛的主要土壤有黄壤、石灰土、红壤、紫色土、黄棕壤、棕壤以及水稻土等。其中,棕壤有机质含量最高,原因可能是棕壤存在区域海拔高,气温低,抑制微生物活动,土壤有机质分解过程比较缓慢;石灰土有机质含量高,原因可能是土壤中钙的含量较高,有机质的保存可能受益于腐殖酸钙及碳酸盐沉淀的包裹保护;而黄壤和红壤等酸性土壤有机质主要是与R_2O_3结合,有机质的活性高于石灰土;黄棕壤有机质含量介于棕壤和黄壤之间;紫色土由于土壤质地的原因,有机质含量最低。     

喀斯特高镉地质背景区水稻镉的富集、转运特征与机理

西南喀斯特地区土壤镉(Cd)具有"高地质背景、低污染风险"特征,但超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》风险管制值的区域是否仍具有低风险性,是迫切需要回答的问题。本文在罗甸县喀斯特峰丛谷地选择一个高Cd土壤水稻种植区,开展土壤-水稻系统Cd含量特征和土壤Cd赋存形态等方面的研究,评价水稻各部位Cd的富集、转运特征。结果显示:土壤Cd含量平均值高达8.59 mg/kg,以可还原态为主(59%),弱酸提取态次之(22%);水稻糙米Cd平均含量为0.32mg/kg、超标率高达93%,富集系数仅为0.04;水稻根系平均含量为4.54 mg/kg,富集系数仅为0.52。研究区糙米、根系Cd的富集系数,远低于我国水稻主产区工业污染农田土壤及水稻,这种低富集性体现了喀斯特地区土壤Cd污染相对较低的风险性;土壤富钙、偏碱性及还原环境条件所产生多个交织的Cd解吸-吸附、溶解-沉淀作用过程,导致Cd的生物可利用性降低,是水稻根系、糙米低富集性的主导因素。本文建议加强喀斯特土壤Cd生物地球化学行为及机理的研究,探索适宜于喀斯特土壤Cd污染的消减技术与模式。     

五道梁高寒草原土壤水分和植被盖度空间异质性的地统计分析

青藏高原高寒草原区,由于长期冻融和地下冰的存在形成了独特的生态水文结构,土壤水分是控制高寒草原生态过程的关键因子。利用地统计学对多年冻土区高寒草原土壤表层含水量和植被盖度的空间变异性进行研究,结果表明,高寒草原生态系统浅层剖面(0~50 cm)土壤水分和植被盖度均符合正态分布,土壤含水量沿垂直方向逐渐增大,介于19.43%~25.37%之间,变异系数介于23.77%~40.92%;植被盖度具有强变异性,变异系数为47.99%。0~50 cm土壤含水量具有高度的空间异质性,其中91.1%的空间异质性是由空间自相关部分引起的,主要体现在10~190 m的中尺度上;植被盖度在研究尺度上具有中等程度的空间自相关,植被盖度随机部分的空间变异性占总空间变异性的比例为34.2%,主要体现在10 m的尺度内。各向异性分析表明,土壤水分和植被盖度具有明显的各向异性,其空间格局有明显的差异。     

江西九连山常绿阔叶林下土壤的物理性质、水分状况及水源涵养能力的初步研究

我们在江西省九连山自然保护区对山地常绿阔叶林下的土壤进行了土壤物理性质和土壤水分季节动态的测定(一年连续),并据此对其水源涵养能力进行了初步分析。这种土壤具有良好的物理性质,质地主要为壤质粘土和粘壤土,容重小(0.88—1.29),孔隙度大(51.7—65.4％),透水速度快(17.4—142.8ml/min),最大持水量高(占容积50.6—58.2％)。土壤排水良好,水分充足。水分含量一年中绝大部分时间在30％以上。变动范围:0—15cm土层,26—56％;15—30cm土层,26—45％;30—50cm土层,26—45％。我们用透水速度和最大持水量来分析其水源涵养能力,并与丘陵红壤进行比较。结果是:土壤的透水能力为丘陵红壤的3—5倍;贮水能力为丘陵红壤的138—145％;吸收雨水能力为丘陵红壤的219％。