喀斯特石漠化治理模式研究进展

对收集到的124篇相关研究文献和专家建议的4本专著进行科学综述,通过分析发现以下特点:①从时间序列看,文献数量上下波动不太稳定,表明石漠化治理模式研究还有待进一步深入和提高;②文献主要发表在农业类、林业类、高校学报类期刊上,地质类、环境类、畜牧业类、社会类、经济类、水利工程类上发表文献篇数相对较少;③文献中以案例研究为主,理论研究较少,研究区多分布在贵州、广西、重庆、云南;④从模式类型看,关注林草植被恢复模式、综合治理模式、生态农业模式的文献数量较多,研究水土保持模式、草食畜牧业发展模式、生态移民模式、建立生态保护区开发旅游模式的文献相应较少。最后基于本文的综述研究,从治理模式的理论、研究尺度、石漠化治理生态修复基准、评价指标体系等几个方面对石漠化治理模式研究进行了展望。     

近20年贵州喀斯特山区石漠化与气候变化特征分析

利用1990年TM、2000年ETM+、2010年HJ-01A 3期遥感影像数据和1981-2009年气象要素数据分析研究区近20年石漠化变化特征,以及石漠化变化速率(K)与气温和降水之间的响应特征,结果表明:近20年间研究区石漠化面积变化比较剧烈,石漠化强度变化最大的是潜在石漠化,1990-2000年减少了151.96 km2,2000-2010年面积减少了112.22 km2。1981-2009年研究区气温年际变化整体呈波动上升的趋势,降水呈波动减少趋势。石漠化变化速率(K)与气温和降水的相关性较弱。通过分析可以看出,石漠化对气候变化的响应不敏感,存在一定的滞后性,石漠化的产生和演化更多的是受人为因素的影响。     

石漠化山地植被恢复过程土壤团聚体氮分布及与氮素矿化关系研究

为阐明岩溶石漠化区植被恢复对土壤氮素积累与供应的影响,分析了土壤各级团聚体不同形态氮库分配特征以及团聚体氮库与土壤氮素矿化之间的关系.结果表明:1各样地土壤团聚体全氮、轻组氮、碱解氮、矿质氮含量基本上随团聚体粒径减小而升高,峰值出现在0.25 mm粒径.除矿质氮外,各种氮形态在不同样地之间,总体上表现为弃耕地草地灌丛地灌乔林地乔木林地、人工金银花地人工林地.2各粒径团聚体有机氮库容量受团聚体粒径质量分数控制,其中5~10mm、2~5 mm粒径团聚体有机氮库容量较大,土壤氮主要贮存于大团聚体中,大团聚体对土壤碳、氮的贮存有重要意义.3团聚体全氮贮量中,0.25~1 mm、5~10 mm、2~5 mm粒径对土壤净氮矿化量贡献大,其它粒径贡献较小.随植被恢复进程,土壤中5 mm粒径团聚体质量分数逐渐提高,大团聚体氮贮量相应提高,在增强土壤供氮能力的同时,加强了对有机氮的贮存与保护.     

石漠化区生态治理措施对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

探究石漠化环境不同生态恢复措施下土壤团聚体粒径组成、稳定性水平及有机碳变化特征,为石漠化生态治理模式优化配置提供理论依据.以农耕地为对照,选择石漠化治理中具有代表性的人工核桃林、黑麦草地、刺梨地和天然恢复的灌草地为研究对象,分析不同恢复环境中0～20 cm土层土壤团聚体稳定性及其有机碳储量变化.结果 表明:相比农耕地,核桃、黑麦草和天然灌草样地内水稳定性大团聚体含量增加,微团聚体含量减少,灌草地和核桃林地团聚体MWD、GMD分别显著高于农耕地,表明利用方式转变为灌草地和核桃林后团聚体稳定性提高,土壤结构得到改善.农耕地利用方式转变后,人工核桃林、黑麦草地和天然灌草地各级团聚体有机碳含量及储量增加,其中以灌草地尤为明显,同时核桃林、黑麦草地和天然灌草地三者有机碳储量增量主要源于＞5和2～5 mm两个粒级团聚体贡献.总体而言,相比人工林草治理措施,天然灌草地在增强土壤团聚结构稳定性和促进有机碳积累方面更优.     

15N和18O在桂林岩溶水氮污染源示踪中的应用

为确定桂林东区岩溶含水层氮污染特征及其迁移转化过程,选择桂林东区地下水与地表水共27个采样点,分别在雨季和旱季进行取样分析.结果显示:桂林东区地下水NO3--N污染较严重,是最主要的无机氮形态.雨季地下水采样点的NO3--N平均浓度为12.5mg/L,超过了世界卫生组织的地下水饮用标准界限(10mg/L);旱季地下水采样点的NO3--N平均含量为8.8mg/L,虽有明显的降低,但也濒临超标.而少数地表水采样点由于受到直接排污影响,NH4+和NO2-浓度较高,其余离子浓度均较低.该区地下水中硝酸盐的δ15N值范围在5‰~25‰,δ18O值范围在5‰~10‰,表明该区地下水硝酸盐来源为家畜粪便和生活污水,也可能有土壤有机氮和化肥的混合,并发生微生物的硝化作用产生同位素分馏.其中一部分采样点NO3-的N、O同位素比值在1.3~2.1的变化范围内,而另有一部分采样点NO3-的N、O同位素比值不在这个范围之内,表明该区地下水中反硝化作用并不明显,存在空间差异性.     

喀斯特石漠化综合防治空间决策支持系统研究

为了更好地配合喀斯特石漠化的综合治理,结合地理信息系统(GIS)和决策支持系统(DSS)技术,采用Map Object开发方法,开发了喀斯特石漠化综合防治空间决策支持系统。充分利用喀斯特石漠化地区各种空间信息,建立石漠化强度现状分析、石漠化发生率计算、石漠化年变化率分析等决策分析模型以及石漠化综合防治效果监测模块。通过实际应用可知,基于空间决策支持系统(SDSS)建立空间信息系统可以很好的为喀斯特石漠化的防治提供决策分析,可以更好地监测石漠化强度的变化,有助于石漠化的治理工作。     

不同等级石漠化综合治理的植被恢复过程特征——以贵州省花江峡谷为例

通过对石漠化综合治理过程中植被群落结构特征的连续观测,对影响植被结构变化的主要因素以及植被结构随治理时间变化的规律进行了研究。同一等级石漠化中植被盖度、生物量、生物多样性随综合治理年限增加,其结构得到改善和提高,其中植被盖度、生物量增长幅度为50%~360%。受人为扰动及石漠化等级程度的双重影响,植被结构具有异质性,即人为干扰程度加强,生物多样性降低;随着石漠化等级程度的提高,植被盖度、生物量降低;而生物多样性却随着石漠化等级程度的提高而提高,这种反常现象归根于治理初期生态系统的紊乱。在综合治理过程中,应针对人为扰动方式、程度及石漠化等级程度采取相应措施。     

花椒林地土壤动物多样性及其对凋落物分解的作用——以贵州花江峡谷为例

选择贵州花江喀斯特峡谷为研究区,于2009年5月和9月对不同等级石漠化地的土壤动物多样性和花椒凋落物的分解速率进行研究。共获土壤动物3423只,隶属于3门7纲19目,共21个类群,优势类群为弹尾目(Collembola)、甲螨亚目(Oribatida)、中气门亚目(Mesostigmata);常见类群为前气门亚目(Prostigmata)、鞘翅目(Coleoptera)、双翅目(Diptera)、膜翅目(Hymenoptera)、半翅目(Hemiptera)。研究结果表明:(1)减少人为活动、有效保存地面凋落物、提高生境生物多样性可以迅速改良土壤生态环境,有效恢复土壤动物群落;(2)凋落物分解受土壤动物数量的影响最大,尤其是弹尾目和蜱螨目的数量起决定作用;(3)石漠化治理工程对花江石漠化治理和喀斯特生态环境的重建具有重要意义。     

乌江主要支流夏季底栖动物群落组成及其与汞污染的相关性

对贵州省境内乌江流域的16条主要支流进行了底栖动物调查,共获底栖动物78种,分别隶属于4门7纲17目39科,密度为22～21 712 m-2. 瓮安河及其下游各支流底栖动物的种类和数量较丰富,上游各支流的种类和数量则较少. 从群落相似性看,上游支流以节肢动物占优势,群落组成较相似,中下游支流以软体动物占优势,群落组成差别较大. 以HAKANSON的潜在生态危害系数法进行评价,结果表明,流域中底泥汞生态危害程度表现为轻微、中等或强度危害. 底栖动物物种数和密度与底泥汞的潜在生态危害系数均呈负相关关系,但相关性不显著(R分别为-0.32和-0.12,P＞0.01),因此,流域汞污染对底栖动物的影响还有待进一步研究.      

石漠化治理对岩溶地下水水化学和溶解无机碳稳定同位素的影响

以贵州关岭-贞丰花江岩溶石漠化综合治理示范区不同土地利用类型和不同石漠化治理模式的5个泉点为研究对象,分析泉水水化学特征及溶解无机碳(DIC)稳定同位素(δ13CDIC)的分布和变化,揭示石漠化治理的岩溶效应和水质效应.结果表明,研究区地下水水化学类型为重碳酸-钙型(HCO3-Ca),人类活动干预相对较少的水井湾、戈贝和毛家湾泉水的水质较好,而受农业活动影响较多的吊井和谭家寨泉水主要离子浓度和电导率都较高,水质相对较差;泉水p H值、方解石饱和指数(SIc)和二氧化碳分压(p CO2)对土地利用或石漠化治理反应敏感,表现为水井湾、吊井、谭家寨和戈贝泉水中的p H值和SIc小于毛家湾泉水,相反p CO2明显大于毛家湾泉水;水井湾、毛家湾、戈贝泉水中的(Ca2++Mg2+)/HCO-3当量比接近1∶1,以碳酸风化碳酸盐岩为主,吊井和谭家寨泉水中(Ca2++Mg2+)相对HCO-3明显偏高,主要是因为受到农业活动强烈影响,可能有硫酸和硝酸参与了碳酸盐岩的溶蚀;此外,雨季由于生物旺盛,泉水中的δ13CDIC值较旱季偏轻;不同泉水中δ13CDIC平均值大小顺序为吊井(-12.79‰)水井湾(-12.48‰)戈贝(-10.76‰)毛家湾(-10.30‰)谭家寨(-6.70‰),反映了石漠化和农业施肥影响下的地下水的δ13CDIC值偏重,石漠化治理后泉水的δ13CDIC值则偏轻.