贵州岩溶区生态环境脆弱性类型的初步划分

岩溶地区作为一个特殊的地理环境单元,具有环境承载量低、地表崎岖破碎、植被生长困难、生态环境脆弱的特点。该文以岩溶地貌发育典型、碳酸盐岩出露面积广的贵州省为例,论述了岩溶区生态环境脆弱性类型划分的主要原则,探讨了脆弱性类型划分的指标并进行了量化。在此基础上,用灰色关联度分析确定了各影响因子(指标)的权重,经过综合评判,笔者把贵州岩溶区生态环境脆弱性类型划分为5类:剧烈脆弱区、强度脆弱区、中度脆弱区、轻度脆弱区和潜在脆弱区,并针对各脆弱性类型区的特点,提出了相应的防治对策。      

受地质条件制约的中国西南岩溶生态系统

岩溶生态系统是受岩溶环境制约的生态系统。中国西南岩溶石山区岩溶发育的地质历史背景,决定其碳酸盐岩主要分布于NE向的构造隆起带上。碳酸盐岩出露面积占土地面积比例≥30%的岩溶县有292个。岩溶生态环境的特殊性和脆弱性主要表现在:(1)西南岩溶生态系统中水、土资源的短缺且不协调。水资源以地下水资源为主,且难开发;土壤资源零星分散,土层薄,易流失;(2)现存广西区植被覆盖特征显示,岩溶石山区森林覆盖率明显低于非岩溶区,同时也暗示着岩溶石山区植被的恢复、演化慢于非岩溶区植被;(3)贵州石漠化分布特征表明岩性对岩溶生态环境的制约;(4)脆弱的岩溶生态环境制约着生态系统的人口承载力。贵州省是西南碳酸盐岩集中分布区的中心,其人均国民生产总值则远比邻省的低。广西、湖南、湖北、重庆碳酸盐岩的分布具有明显的地块性,其岩溶县的人口密度仅分别为非岩溶县的85.05%、83.03%、46.78%、54.43%,岩溶县的人均国民生产总值、农民人均纯收入也不及非岩溶县。根据岩溶生态系统结构特征,在西南岩溶生态重建过程中应关注地表植被覆盖率对表层岩溶带水循环的影响、关注土地利用对地下水的影响、关注岩溶地球化学对特色经济植物可持续发展的影响。     

岩溶生态脆弱性研究

岩溶生态环境作为一种脆弱型的生态系统,不仅由自身特殊的水文地质条件所决定,还由于人们不合理的经济活动而导致生态系统多样性趋向简单化,造成水土不断流失,从而陷入"环境生态脆弱-贫困"这样的恶性循环中.因此,研究岩溶生态脆弱性为生态恢复及重建提出相应的改进措施具有重大的现实意义.本文通过分析各生态因子对岩溶生态的作用来研究其脆弱性.     

重庆市岩溶地区生态系统脆弱性分析

岩溶地区具有独特的地质地貌,在人为干扰作用影响下很容易导致当地生态系统稳定性降低,生态环境恶化,产生水土流失和石漠化等一系列生态问题。重庆市岩溶区面积占全市总面积的51％,同样面临着一系列的生态环境问题。通过分析岩溶地区生态系统的结构脆弱性、过程脆弱性、功能的脆弱性和人为胁迫脆弱的表现,发现导致生态系统脆弱的原因主要是水文、地质、植被等自然因素和人口压力以及不合理利用等人为因素,针对这些原因为生态系统恢复和重建提供合理建议。     

重庆岩溶地区生态退化的研究

岩溶环境属于典型的生态脆弱地带。本文从植被破坏、土壤侵蚀、石漠化等重大生态破坏问题方面阐述了重庆岩溶地区的生态退化现状和特征，并分析了其形成原因。重庆岩溶环境严酷，植被发生逆向演替，种子库的关键种和建群种也已退化，并且由于重庆陡坡耕地比重偏大，土壤侵蚀严重，区域土层处于负增长状态，促使岩体裸露，石漠化程度加剧。文章指出导致这些生态退化现象的发生是由于自然和人为因素共同作用的结果，其中自然因素主要包括地质地貌、土壤、植被、气候和水文因素等；人为因素主要是资源利用不合理、资源利用过度和贫困等因素。最后文章进一步探讨了生态重建的措施。     

滇东南岩溶山区地下水脆弱性评价模型DRIVALE及应用研究

以滇东南岩溶山区的砚山县为研究区,构建地下水脆弱性评价模型(DRIVALE),对研究区的地下水环境脆弱性进行评价。DRIVALE模型选用地下水位埋深、表层岩溶、渗透条件、植被覆盖、含水层介质、土地利用和地下水富水性7个因子作为评价指标,运用层次分析法计算各项因子的权重。研究模型使用矢量数据结合遥感影像,采用栅格数据的加权总和方法,运用Arc GIS软件叠加分析功能中的加权总和对各因子进行加权总和分析,评价出研究区的地下水脆弱性。对评价结果进行分级,将砚山县地下水脆弱性分为高度脆弱区、较高脆弱区、中等脆弱区、一般脆弱区和潜在脆弱区5个等级。研究结果表明:(1)砚山县地下水脆弱性普遍较高,受地下水本身的地质条件与自然环境属性的影响较大;(2)运用栅格数据评价地下水脆弱性,评价结果较为精准,但结果较为离散,不便于分区化管理;(3)DRIVALE模型充分考虑了影响地下水脆弱性的地质与自然环境条件等多方面因素,具有广泛适用于滇东南岩溶山区地下水脆弱性评价的潜在性。     

荒漠区公路建设引起环境退化及对策——以新疆为例

公路是促进社会经济发展的重要基础设施,在公路建设促进荒漠环境改善的同时,由于荒漠区生态环境脆弱,公路建设较湿润区易引起环境退化,且生态恢复十分困难。新疆地域辽阔,自然条件复杂,生态系统结构简单且稳定性差,属中国乃至世界上典型的生态环境脆弱区,是中国荒漠面积最大的省区,荒漠环境复杂和类型齐全。荒漠区公路建设的自然环境具有区域生态脆弱,水源短缺,路域土质复杂,环境保护问题多,道路病害较多等特点。公路建设引起的环境退化主要表现在:致使区域植被覆盖度降低,为灾害发生提供有利地貌条件,引起水、土理化性质变差,对路域大气环境造成污染,荒漠区野生动物生存环境变差等6方面。针对荒漠区自然环境特点与公路建设引起的环境退化及成因,提出在公路规划设计、施工、营运3阶段防治公路路域环境退化的17条措施,以保护荒漠区路域环境和保障交通畅通及区域可持续发展。     

岩溶多重介质环境与岩溶灾害

岩溶多重介质环境涉及到气候、土壤、植被、岩性及水-岩相互作用多项内容。在岩溶多重介质环境中,水-岩相互作用不断地改变岩溶多重介质环境的结构与功能。在岩溶化高度成熟地区,水-岩相互作用强烈,致使岩溶多重介质环境重建。岩溶灾害的时空演变是在岩溶多重介质环境中进行的,研究岩溶多重介质环境,可分析岩溶灾害发生和发展的规律,及其破坏性和预防与治理措施。     

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。     

贵州地区灰场的地下水污染风险评价—以易家寨灰场为例

贵州地区岩溶发育强烈,地下水环境脆弱。实际工作中进行地下水污染风险评价是可持续发展的重要举措。从地下水保护的角度出发,以贵州西南部某煤电一体化电厂灰场的地下水污染风险评价为例,系统收集了该地区地下水位埋深、含水层介质类型、包气带介质类型、植被分布、污染途径和功能用途等资料。针对贵州特殊岩溶地下水特征及灰场灰渣对地下水环境的影响,建立岩溶地区灰场的地下水污染风险评价指标体系,并运用层次分析法确定各指标权重,经权重叠加运算得风险性评价结果,从而确定其风险性。实例结果表明该灰场的风险性评价结果为2.7295,风险性低。将层次分析法应用于灰场地下水风险评价为岩溶发育地区的灰场选址和地下水防渗提供参考。     

喀斯特土壤水分变化研究

土壤含水率的高低与生态变化的关系密切,尤其是在岩溶地区。土壤含水率对生态的影响主要表现在两个方面,其一是含水率的高低可以间接影响岩溶地区的水土流失,对生态的保护有很重要作用;其次是对岩溶地区生态的恢复有重要意义。本文从土壤含水率的实测着手,探索了土壤含水率与植被类型、土壤厚度等方面的关系, 揭示了喀斯特土壤含水率的发育特征与时段变化规律,从而对岩溶地区的生态环境保护提出了建设性意见。     

黔中木本植物叶功能性状对退化喀斯特土壤特性的响应

研究不同退化背景下优势木本植物功能性状的适应机制,有助于从功能生态学的角度来解释喀斯特山区的群落演替过程。本研究以贵州普定不同退化背景样地优势木本为研究对象,测定LT、LA、SLA、LDMC、LTD、Chlc6个叶片功能性状指标,分析土壤特性对区域内植被叶片功能性状的作用及影响,揭示喀斯特山区植物对不同环境的适应策略及其演替过程。结果表明:①喀斯特区退化环境下植被叶片向增大化趋势发展,以退耕地经济林最显著;火烧、火烧砍伐、退耕下植被性状差异显著,以LA、LTD、SLA变化范围最大,在相应样地可分别高达121.9%、118.08%、86.00%。②退化样地内叶片性状在乔木、灌木和藤本物种间差异显著,总体上灌木与藤本物种种间变异高于乔木物种,群落处于演替前中期阶段。③不同退化背景下土壤特性差异较大,与植被叶功能性状间具有显著相关性,其中土层深度、土壤养分与土壤含水率是植被叶功能性状的关键土壤特性因子。④退化区域植被叶性状表现出LA大、LT较小、SLA和LTD低、LDMC高、Chlc较低,趋向于发展贫瘠干旱性状组合。揭示了黔中退化喀斯特次生林内在差异性的演替规律,为喀斯特次生林的管理和生物多样性保护提供科学依据。     

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。     

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.     

喀斯特高原区土壤水分的时空变异分析——以贵州清镇王家寨小流域为例

以贵州喀斯特高原区王家寨峰丛洼地小流域为研究对象,于2005年11月至2006年12月测定了小流域内不同植被的土壤水分年变化,探讨不同植被类型峰丛坡面土壤水分的时空变化规律,并且与同属小流域内的非喀斯特土山进行对比研究。结果表明:各种植被类型的土壤水分年变化趋势大致相同,主要受降雨和蒸散过程的影响,但变化幅度存在差异,次生林和灌木灌丛变化幅度大于非喀斯特土山和稀疏灌草丛。雨后连续晴天各植被土壤水分变化幅度呈相同格局。观测期内土壤水分的动态变化具有明显的季节性,划分为4个阶段:冬季平稳低墒期、春季及夏初蓄水期、夏季及秋初消耗期及秋季及冬初回升期。各植被土壤剖面水分存在差异,次生林、灌木灌丛坡面土壤剖面含水量从表层到深层表现为降低型,稀疏灌草丛、非喀斯特土山则为增加型。同一坡面不同坡位间土壤水分差异不显著,反映了喀斯特地区复杂多变的小生境和其独特的二元结构水文系统。     

喀斯特地区农田土壤重金属污染及其对人体健康的危害

农田土壤重金属污染事件在全国各地频频发生.贵州等喀斯特地区因其特殊的地貌形态、脆弱的生态环境以及不合理的人类活动导致土壤重金属污染严重.本文综述了喀斯特地区农田土壤重金属污染现状,分析了重金属污染对人体健康造成的危害,提出加强立法和执法,强化对各类工矿企业的清洁生产审核力度,以避免和减少污染发生;对重金属污染严重土壤采用生物修复技术等手段来逐步恢复.     

西南喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化通路的影响

氮素是生态系统重要的限制性养分元素之一.研究氮素转化特征对于了解生态系统功能具有重要意义.然而,目前对喀斯特地区氮素转化特征的认识十分有限.同时,喀斯特地区正开展一系列的生态恢复工程措施,生态恢复将对土壤氮素转化过程产生何种影响尚不清楚.为此,本研究在广西环江县喀斯特区域选取3种典型的植被恢复阶段(草地、灌丛、次生林),以农田为参照,采集0~10 cm深度的土壤样品,测定了土壤净氨化速率(净氨化率、真菌氨化和细菌氨化)、净氮矿化速率(净氮矿化、真菌矿化和细菌矿化)、净硝化速率(净硝化、自养硝化、异养硝化、真菌硝化、细菌硝化)及相关土壤理化指标,研究喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化速率的影响.结果表明,总体上喀斯特生态系统硝化速率很高,土壤无机氮主要以硝态氮形式为主,其中自养硝化和异养硝化分别占净硝化速率的80%和20%.添加真菌和细菌抑制剂后,氨化速率增加,而硝化速率下降.另外,随着植被的恢复,土壤氮矿化和硝化速率逐渐增加,而氨化速率逐渐下降.其原因与不同植被恢复阶段的土壤有机碳、总氮、硝态氮、微生物量及氮获取酶的活性有密切关系.这些发现为认识喀斯特生态系统氮素循环特征提供了关键的信息.     

基于主成分分析和熵的喀斯特地区水资源承载力动态变化研究——以贵阳市为例

以贵阳市为例,通过主成分分析法从15个指标中选取出影响喀斯特地区水资源承载力动态变化的3个主成分,并用熵值法对其赋权,计算出1998-2003年贵阳市水资源承载力的综合得分。进而得出,虽然贵阳市水资源承载力的两大主要压力人口和经济发展逐年增长,但除2002年出现小的波动,整体上6年来水资源承载力向良好方向发展。2002年水资源总量比较大,但受喀斯特发育的影响,水资源渗漏严重,反而使得从水资源承载力指标上来看,水资源承载力(尤其是单位水资源承载力)有所降低。随着科技的发展,水资源开发利用率和节水水平的提高,喀斯特地区水资源承载力还会有较大的富余空间。