旅游活动影响下的岩溶地下水理化特征演化及其概念模型——以世界自然遗产地金佛山水房泉为例

为探究高强度旅游活动影响下岩溶地下水理化参数的演变特征，以重庆金佛山世界自然遗产地核心区水房泉岩溶流域为研究对象，在旅游旺季(冬季)对水房泉中各理化指标进行连续在线监测和分析。研究表明：水房泉在旅游活动高峰期前表现出自然背景条件下的水质特征，各理化指标波动较小；随着旅游高峰期的到来，水中的pH值、电导率(SpC)、溶解氧(DO)、浊度、方解石饱和指数(SIc)、二氧化碳分压(pCO2)、Ca2+、Mg2+、HCO-3等均产生了显著的波动。旅游活动排放的污水中含有微生物所需的有机质，以及硫酸和硝酸等酸类污染物，微生物呼吸作用产生的碳酸与酸类污染物一起会加剧岩溶地下管道的溶蚀，使地下水中富集碳酸盐岩溶蚀物Ca2+、Mg2+、HCO-3等(浓度增幅分别为10%、22%、26%)；同时因污水中的污染物成分不同，导致高峰期间水房泉中的K+、Na+、Cl-、PO3-4、SO2-4的上升幅度均比其余水化学参数大(浓度增幅分别为257%、273%、286%、750%、93%)。大量污水的注入亦导致了地下水中SpC上升，DO下降，水体净化能力变差，水体更容易遭受污染。根据人类活动对岩溶地下水的影响以及其理化指标演变特征建立了相应的概念模型。研究综合表明了水房泉流域地下水对强烈的人类活动响应极其迅速、敏感，易遭受污染。     

平寨水库夏季热分层期间水化学及溶解无机碳变化

为探究喀斯特地质环境下的水库水化学及溶解无机碳的空间特征,选取了典型喀斯特地区贵州省黔中水利枢纽工程水源区平寨水库作为研究区,于夏季热分层期间(2019年7月)对平寨水库进行分层采样,对水体主要理化数据及溶解的无机碳碳同位素进行分析.结果 表明:(1)平寨水库在夏季存在明显的热分层现象:表水层(0～-10 m)、温跃层(-10～-30m)、恒温层(-30～-60 m).水温随着深度的增加呈下降趋势,最后趋于稳定(7(平均):25.62～ 12.43℃),水体pH值、溶解氧(DO)、电导率(EC)、叶绿素a(Chl-a)等物理化学性质在垂向上也出现了明显的分层;(2)平寨水库水化学类型为HCO3+SO4-Ca型,其水体水化学主要受碳酸盐岩平衡体系控制;(3)水体溶解无机碳(DIC)及其同位素组成(δ13 CDIC)变化:DIC浓度随水体深度增加而逐渐升高(DIC(平均): 1.8～3.03mg·L-1),δ13CDIC呈偏轻趋势(δ13CDIC(平均):-6.23‰-11.45‰).分析认为,太阳辐射、水生生物的分布状况及其光合作用和呼吸作用强度、有机质分解程度等在不同深度存在差异,使水体理化性质和DIC出现了显著的分层,进而影响δ13CDIC的分馏.碳酸盐岩的溶解与沉淀对DIC含量及其稳定同位素分馏影响不大.     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。     

大坝拦截对河流水溶解组分化学组成的影响分析——以夏季乌江渡水库为例

以乌江渡水库为主要研究对象，揭示了大坝拦截条件下的夏季水化学特征：阴离子以HCO-3,SO2-4为主，阳离子以Ca2+,Mg2+为主，其余离子含量低于10%，说明了碳酸盐岩的风化对水体化学组成起到了主要控制作用，蒸发盐岩石的风化对水体化学组成影响较小。水库水体存在温度分层现象，形成了不同层位的水体有着不同的水化学组成，即水化学分层。水化学的分层形成了溶解组分在水库垂直深度上的规律分布，比如受藻类的影响，Si和叶绿素随深度成相反的变化特征；HCO-3受光合作用和有机质降解的影响，30 m 以上随着水深的增加而递增，30 m 以下呈现相反趋势；水库泄水方式明显改变了水化学各种参数和离子在水体中的分配。乌江水库两主要支流（息烽河和偏岩河）分别对乌江渡坝前水体中的Ca2+,SO2-4,HCO-3,Mg2+和K+,Na+,Cl-有贡献。网箱养鱼、生活污水、农业施肥、酸性矿山废水以及酸雨沉降都会对水体造成不同程度的污染。     

鄱阳湖流域水化学环境参数的变化特征

分别于2010年2月和7月，对鄱阳湖湖区和入湖河流的pH、TDS以及主要离子浓度进行了测定，分析了主要离子组成的时空变化特征及其影响机制。结果表明，鄱阳湖流域水体属于弱矿化度软水，Ca2+是湖水和河水的主要阳离子，分别占阳离子总数〖JP〗的5935%、4989%；HCO-3是湖水和河水的主要阴离子，分别占阴离子总数的5337%、5937%，水质类型为Ca-HCO-3型水；主要离子组成和TDS浓度具有明显的季节和沿程变化特征，这与降雨季节性变化以及不同水系的地质背景有关；从河流水系上游至湖区的水化学特征依次为HCO-3型、HCO-3-SO2-4和SO2-4型。从水化学控制机制上看，鄱阳湖丰水期受大气降水作用和地质条件影响显著，而枯水期降雨量大大减少，主要受岩石风化、蒸发沉淀作用和人为输入的影响。除此之外，SO2-4型水的增加与长江干流酸化以及丰水期长江顶托倒灌现象有密切关系     

缙云山针阔混交林碳通量变化特征及影响因子研究

基于涡度相关技术,以2016年6月～2017年5月的通量数据为依据,分析了缙云山针阔混交林生态系统碳通量变化特征及其对环境因子的响应。结果表明:各月CO_2通量平均日变化呈"U"字形,最小值出现在7月,为-0.95 mg·m~(-2)·s~(-1),最大值在12月,为0.43 mg·m~(-2)·s~(-1),CO_2通量正负值转换时刻具有明显的季节变化规律,夏季日碳汇时间最长,冬季日碳汇时间最短;净生态系统碳交换量累积量除12月为正值(20.38 gC·m~(-2)·mon~(-1)),表现为碳源外,其他月份均为负值,表现为碳汇,碳积累量最多的是7月(-129.53 gC·m~(-2)·mon~(-1)),净生态系统碳交换、生态系统呼吸、总生态系统碳交换年总量分别为-566.49、1 196.68、-1 761.63 gC·m~(-2)·a~(-1);光合有效辐射是影响日间净碳交换量的主导因子,二者关系符合Michaelis-Menten模型,日间净碳交换量随光合有效辐射增大而降低,光合有效辐射PAR能解释14.1%～58.2%的日间净碳交换量变化,饱和水汽压差是日间净碳交换量限制因子,最适范围是0.5～1.0 kPa,过高和过低均会使日间净碳交换量对光合有效辐射的响应减弱;影响夜间净碳交换量的主导因子是5 cm土温,二者关系符合Van’t Hoff模型,夜间净碳交换量随5 cm土温增大而增加,土壤体积含水率是夜间净碳交换量的限制因子,饱和水汽压差大于或小于0.28 m~(-3)·m~(-3)均会对夜间净碳交换量产生抑制作用,但作用较小。缙云山针阔混交林净生态系统碳交换能力与相近纬度其他森林生态系统基本持平,总生态系统碳交换能力和生态系统呼吸强度则较大。     

生物质炭及过氧化钙对旱地红壤CH4、CO2和N2O排放的影响

采用室内培养实验,在旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙,探究生物质炭和过氧化钙对旱地红壤CH_4、CO_2和N_2O排放及微生物活性的影响。本试验共设置4个处理,即CK(对照)、Ca(过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))、C(生物质炭,21.46 g·kg~(-1))、C+Ca(生物质炭,21.46 g·kg~(-1);过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))。结果表明:生物质炭和过氧化钙单施能够减少CO_2和N_2O通量,配施(C+Ca)对CH_4、CO_2和N_2O气体减排的效果更显著;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出改良剂对温室效应具有明显的减轻作用。生物质炭和过氧化钙在一定程度上增加土壤pH、土壤微生物量碳和可溶性有机碳含量。土壤中添加生物质炭和过氧化钙均可以提高蔗糖酶、淀粉酶以及脲酶活性,其中配施(C+Ca)效果最好。因此,生物质炭和过氧化钙配施能够有效降低旱地红壤温室气体的排放量,对旱地红壤的减排可以起到一定作用。     

人类活动对川东平行岭谷区岩溶地下水化学性质季节变化的影响

以川东平行岭谷区典型岩溶槽谷--北碚槽上为研究区域,通过对8月和11月的岩溶地下水水化学性质研究,发现槽上岩溶地下水的化学性质呈现明显的季节性：电导率、矿化度、SO42-浓度及HCO3-浓度都是8月大于11月,与气温和降水量的变化相对应,也与人类在8月份对土地利用的强度大于在11月份对土地利用的强度相对应。研究区地下水的化学性质与人类活动对土地利用的季节差异具有比较明显的对应关系,为进一步认识岩溶地下水的时间变化规律提供科学数据,也有利于认识人类活动对生态环境产生的影响,从而采取更加合理的措施来治理和保护岩溶地区有限的地下水资源,满足人们的生活和生产需要。     

赣江南昌段水化学特征及城区影响

为探究赣江南昌段水化学时空变化特征及南昌城区对赣江的影响，于2015年4月~2016年3月在赣江南昌段（赣江进入南昌城区前、城区中心及流经城区后的北支、中支和南支）进行月周期采样，分析水体中的化学离子（HCO-3、Cl-、SO2-4、NO-3、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH+4），重金属元素（Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Cd、Sb、Pb）以及溶解性有机碳（DOC）、总磷（TP）的分布特征及影响因素。结果表明：1）赣江南昌段总体水质在地表水源地标准限值内，水化学类型为HCO3-Ca型水，HCO-3、Cl-、SO2-4、NO-3、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH+4、Mn和DOC含量在不同月份间的变化主要受流量影响，Cr、Fe、Ni、Cu、Cd、Sb、Pb和TP受流量影响较小。（2） 赣江南昌段污染程度为：南支污染最重，北支次之，中支、城区中心和入城区前的污染程度相近。TP、Cr、Ni、Cu、Sb、Pb在南支显著偏高，Mn在北支显著偏高。（3）TP、Ni、Cu、Pb受南昌城区影响显著，经城区后含量增加；DOC、Cd经城区后含量减小，但流经城郊农业区后增加；HCO-3、Cl-、NO-3、SO2-4、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH+4、Cr、Fe、Mn、Sb受南昌城区影响不显著。 关键词： 赣江；南昌城区；水化学；时空变化     

鄱阳湖出流水质2004~2014年变化及其对水位变化的响应:对水质监测频率的启示

通过对鄱阳湖湖口2004~2014年以周为单位的水质指标，包括溶解氧（DO），氨氮（NH₄⁺-N）和高锰酸盐指数（COD_Mn）的变化特征及其与水位响应关系进行分析，并对合理的监测频率进行了探讨。结果表明：（1）就DO，NH₄⁺-N和COD_Mn而言，鄱阳湖出湖水质在2004~2014年没有显著恶化的趋势，然而在年内呈现明显的周期性变化，其浓度与湖泊水位波动有较显著的负相关性（p<0.01），相关系数分别达到-0.63，-0.67和-0.36；（2）考虑水质指标在湖相状态与河相状态存在显著的差异（p<0.01），概率密度分布曲线进一步表明，在鄱阳湖呈湖相时，湖口NH₄⁺-N浓度小于0.25 mg/L的概率为93%，而在河相时仅为32.8%。DO与COD_Mn浓度在河湖相的特征与NH₄⁺-N相似。因此，在湖相状态下，鄱阳湖出流水质良好的概率更大，而高水位下的稀释作用可能是影响湖泊年内变化的主要控制因素；（3）时间序列分析表明DO，NH₄⁺-N和COD_Mn存在明显的自相关性，1~2月一次的监测频率基本能够准确的描述NH₄⁺-N和DO的动态变化特征，而COD_Mn仍需要1~2周一次的监测，从而避免过多的损失动态信息。能够为将来更深入的研究湖泊水情与水质定量关系提供基础和思路，从而为湖泊水环境管理和调控提供对策和建议。     

Psychrophilic and Psychrotolerant Heterotrophic Microorganisms of Middle Siberian Karst Cavities

The natural microflora of Middle Siberian karst cavities, which comprises psychrotolerant bacteria and fungi capable of growing at 3–15 and 3...+28°C, respectively, has been studied. Bacteria are ubiquitous in caves, their count varying from 10³ to 10⁷ cells/g ground. The bacteria have been identified as Pseudomonas, Arthrobacter, Bacillus, and coryneform bacteria. Fungi have been found in places exposed to increased anthropogenic impact, their count being as large as 10⁶ to 10⁷ cells/g ground. Mucor, Penicillium, and Chrysosporium were dominant fungal genera.     

两栖动物栖息地保护与构建前沿及其对喀斯特地区的启示

随着石漠化的发生与发展,生境的丧失和破碎化使得喀斯特地区两栖动物的生存环境逐渐恶劣。通过分析国内外各地区的尝试和经验,在原生环境保护、被破坏生境恢复、人工栖息地模拟、区域规划建设、景观生态建设等5个方面,对两栖动物栖息地保护与构建的方法作了总结。综合近年来我国主要喀斯特地貌分布区——贵州、云南、广西3省两栖动物资源调查和监测的数据,最终收集到有关3省的公开发表的两栖动物物种记录共265种,隶属3目12科49属,其中117种两栖动物分布于喀斯特地貌区。通过从生境临时化、生境单一化、生境趋劣化3方面对喀斯特地区两栖动物的生境现状进行了探讨,提出了在该地区进行两栖动物栖息地保护与构建的5点建议:(1)对原生水源、沼泽等湿地进行有效保护;(2)将两栖动物栖息地的保护与建设纳入石漠化治理;(3)对地势条件较好的暂时性坑塘进行防渗处理;(4)在道路、住房等的规划中融入生态建设理念;(5)构建两栖动物生态廊道。     

花江峡谷石漠化土地生态重建及其启示

尽管西南岩溶地区石漠化趋势严重,但真正做到生态、经济、社会三效益统一的岩溶石漠化生态重建模式的实践工作却做得很少。且对于这些实践活动还缺乏理论的总结和思考。花江峡谷顶坛片区,充分利用当地的适生植物资源和干热资源优势在石漠化土地上种植花椒、砂仁等喜热耐旱的经济作物,在恢复和治理生态的前提下成功调整了农业内部结构,形成以花椒规模种植为核心心的特色产业,利用雨水、坡面水、岩溶裂隙水,实行参与式社区管理,使环境、经济与社区文化得以可持续发展。“顶坛”模式是充分利用岩溶环境资源优势,高山地保护于特色农业开发之中的一个成功例子。它启示我们,岩溶石漠化土地恢复重建必须重新认识岩溶环境优势。因地制宜,对过去侧重于水土保持的传统治理模式进行创新。     

广西喀斯特山区贫困化综合评价及空间分布特征

根据贫困的基本内涵,参考国务院扶贫办确定贫豳村的方法,以及国家统计局农村社会经济调查总队、国务院扶贫办测度贫困方法,采用因子分析法,建立由资源、经济、人口、社会4个指标类、42项具体指标,综合评价广西喀斯特地区49个贫困县市贫困化程度和地域分异规律.结粜表明,广西喀斯特山区49个贫困县贫困程度差异较大,各县贫困化程度整体上呈现南北、东西差异;贫困度分布基本与岩溶地貌组合形态相一致,呈现出石山环境区→准石山环境区→全石山环境区递增的规律:贫困度分布与区位相关性大,城镇交通对贫困度辐射带动作用较强.     

岩溶槽谷区山坡-槽坝土地利用变化的对比研究

揭示当前多因素驱动下岩溶槽谷区典型地貌单元土地利用变化的一般规律，对山坡-槽坝土地利用变化的差异性和耦合作用具有重要的意义。以2005、2010、2014、2017年高清影像为数据源并结合实地调研对解译数据进行对比验证，通过对土地利用变化的土地动态度相关指标计算，揭示了岩溶槽谷区山坡-槽坝的土地利用变化的幅度、动态度以及空间分布的共同特征与差异。结果表明：(1)随着时间的发展，在3个连续阶段岩溶槽谷区山坡-槽坝土地利用变化的幅度与动态度为：2014~2017年>2010~2014年>2005~2010年，且西部槽谷>东部槽谷>中部槽谷，槽坝的土地利用变化动态度较山坡快且稳定。(2)岩溶槽谷区山坡-槽坝的土地利用空间分布的共同特征是：城镇用地、居民用地、水田主要分布于槽坝；灌木林地、有林地、草地、山地旱地等主要分布于山坡上。由于山坡-槽坝自然环境的不同与社会经济的影响，从而形成了西中东部槽谷变化出现各自差异以及土地利用受到局限性。     

喀斯特城市地物覆盖率变化对地表水热通量的影响

为了分析中国西南地区桂林喀斯特城市快速扩展所引发的地物覆盖变化对热环境的影响,利用改进METRIC模型和Landsat遥感数据反演喀斯特城市地表水热通量,并使用地面同步观测值进行验证,分析植被、建筑、水体、裸土、裸岩等地物覆盖率变化对地表水热通量的影响.结果 表明:地物覆盖率在取值中段存在对地表水热通量影响的显著范围,植被覆盖率在0.1～0.8、建筑覆盖率在0.2～0.8、裸土率和裸岩率在0.2～0.9的影响明显高于地物覆盖率极低和极高范围.在影响显著范围,植被覆盖率、水体覆盖率增加0.1,使得潜热通量分别升高4.0％～12.0％、2.0％ ～ 5.0％,而显热通量分别降低5.0％～16.0％、3.0％～11.0％;建筑覆盖率、裸土率、裸岩率增加0.1,使得显热通量分别升高5.0％ ～ 17.0％、3.0％ ～ 11.0％、4.0％～ 14.0％,而潜热通量分别降低3.0％～9.0％、2.0％ ～ 8.0％、4.0％～9.0％.植被覆盖率增加使得潜热通量升高、显热通量降低的效果明显高于水体覆盖率,建筑覆盖率增加使得显热通量升高、潜热通量降低的效果明显高于裸土率,略高于裸岩率.     

亚高山旅游景区岩溶地下水水化学动态变化及其影响因素

岩溶地下水是岩溶区重要的水资源，因岩溶水文系统具有敏感性和脆弱性，其一旦遭受污染便很难再恢复。以重庆亚高山金佛山水房泉为例，通过计算2008年和2016年各水化学参数的浓度增降幅度和地球化学敏感性指数，对比分析各水化学参数及其地球化学敏感性变化特征。结果表明：水房泉水化学类型为Ca-HCO₃型，受水 岩作用控制。旅游活动产生的生活污水自2013年起被分成两条管道，住宿排污经过泉域内化粪池的沉淀降解后排入地下，使得2016年水房泉中K⁺、Na⁺、PO₄^3-浓度较2008年降低，显示化粪池对污染物具有有效的调节作用；而餐饮排污未经处理仍直接排入地下，导致流域出口水房泉中Cl^-、NO₃^-浓度呈翻倍增长，水质恶化。污水还加剧了碳酸盐岩的溶蚀，地下水中HCO₃^-、Ca²⁺、Mg²⁺浓度上升。由于旅游高峰期与非高峰期的游客量差距逐渐缩小，2016年各化学组分的敏感性指数多低于2008年，地下水受旅游活动影响的时间变长；分别对比不同水文年各主量组分的敏感性指数大小和离子当量浓度大小，发现2008年两者排序基本一致，而2016年较为混乱，这可能表明研究区地下水系统逐渐从有序转向无序的状态，稳定性被破坏，熵值增大。     

贵州喀斯特土石山区水土保持生态经济型植被恢复模式

以贵州省喀斯特土石山区为例,通过总结前人的研究成果和中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站的部分试验数据,从全局性、紧迫性、高效性、层次性、可持续性、创新性与多样性的角度提出了在贵州喀斯特土石山区的急坡地、陡坡地、缓陡坡地其水土保持生态经济型植被恢复模式分别采用3种典型模式,即:灌草模式,乔灌草模式与林果模式,以期促进该区域的生态、经济与社会的全面协调与可持续发展。     

贵州喀斯特地貌区聚落的垂直分异探讨

喀斯特自然环境的垂直性导致了喀斯特地区的聚落存在垂直空间分布的现象.掌握喀斯特地貌区聚落的垂直分异规律对区域城镇规划和社会主义新农村建设有重要意义.本研究以喀斯特面积分布最广的贵州省为研究区域,选取三个具代表性的典型地貌类型区,运用GIS相关软件和分析方法,通过对等高线数据的空间转换和与居民点数据的叠置等技术得到各个研究区的居民点在不同高程、坡度和坡向上的分布情况,依此分析喀斯特高原盆地区、高原山地区、高原峡谷区聚落的垂直分布特点.研究结果表明,三种地貌类型区的聚落垂直分布有一定的特点和规律可循,且不同喀斯特地貌类型下的聚落有不同的垂直空间分布特点；喀斯特地区聚落垂直分异与区域喀斯特地貌密切相关,表现在地貌垂直空间差异越大,聚落垂直空间差异越大；并且,垂直性加剧了喀斯特聚落空间差异的复杂性.最后得出结论,垂直分异是喀斯特聚落空间分布的主要特点,喀斯特地貌是形成喀斯特地区聚落垂直分异规律的前提条件.     

喀斯特地区城镇化质量与土地利用系统健康协同演化关系研究

在城镇化过程中，城镇化质量与土地利用系统健康存在着相互联系、相互影响的耦合关系，只有当两者协调发展，才能进一步促进城镇化的协调发展。以喀斯特地区贵阳市为研究对象，在构建了城镇化质量和土地利用系统健康的评价指标体系后，分别计算了两者的综合指数，并采用耦合度模型与耦合协调模型以及剪刀差方法对两者的协调关系进行分析。研究表明：（1）城镇化质量和土地利用系统健康的综合〖JP+2〗指数大体上呈逐年上升的趋势，其中土地利用系统健康先后经历了从亚健康到初级健康再到中级健康的状态;（2）城镇化质量与土地利用系统健康的耦合度在研究期内一直处于拮抗水平，耦合协调水平先后经历了从濒临失调到勉强协调再到初级协调的状态;（3）城镇化质量与土地利用系统健康演化速率的剪刀差较为稳定，波动趋势比较平缓，贵阳市城镇化质量与土地利用系统健康这两个系统发展演化速率的差异基本维持在稳定水平。在未来应当采用促进城镇化质量与土地利用系统健康双向提升的优化路径以提高两个系统之间的耦合关系