喀斯特生态系统健康评价方法比较研究

"中国南方喀斯特"生态敏感度高,抗干扰能力弱,遭受破坏后生态系统很难恢复,开展喀斯特生态系统健康评价研究并进行相应调控具有十分重要的意义。文章分别采用模糊数学方法和灰色关联法构建评价模型对喀斯特生态系统健康进行比较研究。评价指标包括:结构功能、可持续利用能力、动态变化,综合反映喀斯特生态系统健康程度。选择桂林、昆明、毕节地区3个喀斯特地区带入评价模型进行实例研究。通过对评价方法比较,结果如下:毕节地区在两种评价结果中均列于最后一位,均处于亚健康状况。桂林和昆明两个地区的排序不定,在第一、二位之间变动,同属于健康状态。由此,了解两种方法的优缺点,找到评价喀斯特生态系统的适合的方法,对进一步进行喀斯特生态系统健康评价方法研究具有重要的参考意义,为喀斯特生态系统的保护提供科学依据。     

基于云模型的富水岩溶隧道涌水风险评价*

为适应风险因素不确定性、随机性及动态反馈性等特点,建立新型富水岩溶隧道涌水风险评价体系,提出1种基于云模型的模糊综合评价方法。选取5个1级指标、29个2级指标构建评价指标体系;综合层次分析、熵权与加权平均计算法合理分配各指标权重;利用云生成算法计算出云数字特征参数并生成足够数量的云滴;将方法应用于贵州省某隧道涌水风险评价。结果表明:隧道综合云模型云滴大部分处于“中度风险”与“高度风险”之间,与实际开挖及地质雷达分析结果一致。所提出的基于云模型的模糊综合评价法对富水岩溶隧道涌水风险评估提供良好的实践参考,为日后隧道质量控制和寿命评估提供参考。     

平果岩溶型铝土矿区苔藓多样性及对金属污染的监测指示

以广西平果岩溶型铝土矿区苔藓为研究对象,采集苔藓样品140份。采用经典形态分类法,发现苔藓属于13科25属44种,其中藓类10科22属41种,苔类3科3属3种,其中丛藓科(Pottiaceae)石灰藓属(Hydrogonium)疣叶石灰藓(Hydrogonium gangeticum)为主要优势种。丰富度指数从大到小的样地依次为原矿区、矿区农田、矿石堆、开采区、香蕉地、浓缩池、废矿区,Shannon-Wiener指数从大到小的样地依次为原矿区、矿区农田、矿石堆、浓缩池、香蕉地、开采区、废矿区。利用ICP-OES测定了该矿区土壤和苔藓的Al、Fe、Mn、Mg和Cr质量比,其中土壤Al质量比从大到小的样地依次为废矿区、浓缩池、矿石堆、原矿区、开采区、矿区农田、香蕉地,苔藓Al质量比从大到小的样地依次为开采区、废矿区、浓缩池、矿石堆、原矿区、矿区农田、香蕉地。冗余分析(RDA)表明,细叶石灰藓(Hydrogonium gracilentum)、疣叶石灰藓(Hydrogonium gangeticum)和卷叶毛口藓(Trichostomum involutum)对Al有一定耐受作用;相关性分析表明,丰富度指数与ShannonWiener指数呈极显著正相关(p0.01),丰富度指数与苔藓Al质量比呈极显著负相关(p0.01),土壤Al与苔藓Al质量比、苔藓Al与苔藓Fe质量比呈显著正相关(p0.05)。研究表明,苔藓可作为该矿区金属污染的监测指示植物。     

中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素

喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。     

植物利用碳酸氢根离子的特征分析

以构树、椿树、金银花、盆肤木等植物为材料,分析植物的碳酸酐酶活力与δ13 C的关系,结果表明,碳酸酐酶的活力与δ13C值呈显著的正相关.以甘蓝型油菜、诸葛菜、构树、桑树为实验材料,通过测定植物叶片稳定碳同位素组成以及光合速率来获得植物利用碳酸氢根离子的信息,结果表明,构树和诸葛菜碳酸氢根离子的利用能力明显地大于桑树和甘...     

会仙岩溶湿地地下水主要离子特征及成因分析

以我国最大的低海拔岩溶湿地会仙岩溶湿地为研究区,对该区丰水期、平水期和枯水期共采集的27组地下水样品中常规离子进行检测和分析,在分析会仙岩溶湿地地下水主要离子化学特征和不同时期变化基础上,运用单指标污染标准指数法对不同时期地下水进行污染评价,利用多元统计、Gibbs模型和离子比例关系识别地下水主要离子成因.结果表明,研究区内岩溶地下水主要为弱碱性淡水,Ca²⁺和HCO₃^-为优势离子.不同时期地下水主要离子总浓度顺序为：平水期 > 丰水期 > 枯水期,枯水期水质优于丰水期和平水期.地下水中K⁺和NO₃^-主要受含水层空间分布差异影响,Mg²⁺、SO₄^2-、NO₂^-、NH₄⁺和TDS受时空尺度综合作用,Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-和Cl^-为水体中较稳定离子.受碳酸盐岩控制,丰水期、平水期和枯水期地下水化学类型具有高度一致性,HCO₃-Ca水占比分别为77.78%、77.78%和88.89%.地下水主要受SO₄^2-、NO₃^-和NO₂^-污染,NO₃^-出现极严重程度污染样点,SO₄^2-在丰水期和平水期出现较重污染样点.地下水化学组分主要受水岩作用控制,Ca²⁺和HCO₃^-主要来源于方解石风化溶解,少量水点受白云岩、白云质灰岩及硫铁矿控制导致Mg²⁺和SO₄^2-浓度偏高,K⁺、Na⁺、SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-部分来源于大气降水,Na⁺和Cl^-部分来源于当地居民生活,K⁺与种植施用的钾肥相关,NO₃^-主要来源是化学肥料.     

广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

基于DPSIRM概念框架模型的岩溶区水资源安全评价

针对目前水资源安全评价中存在的评价指标片面性、单个指标隶属信息遗漏及权重确定主观性问题,以岩溶典型区-贵州省为例,结合岩溶地区水资源的特点,构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应-管理(DPSIRM)概念框架的岩溶区水资源安全DPSIRM评价指标体系,借助灰色-集对模型对贵州省2005~2012年水资源安全进行定量评价,研究结果表明: 2005和2006年整个贵州省水资源安全处于临界安全状态,2007~2012年处于较安全状态,贵州省水资源安全呈现整体转好的态势.水资源的状态和水资源管理是目前影响贵州省水资源安全的重要因素;因此,在继续调整经济结构转变增长方式同时,提高水资源的利用效率,加大水资源基础设施建设的投入,加强水资源管理制度建设和提高水资源管理制度的落实情况,是贵州省水资源安全的根本保障;该评价模型和指标体系适用性较强,评价结果较为客观,为岩溶地区水资源安全评价提供了一个新视角和新方法.     

喀斯特土壤微生物和活性有机碳对生态恢复的快速响应

喀斯特地区普遍面临生态退化的问题,退耕还林作为其重要的生态恢复措施之一而备受关注。土壤活性有机碳通常较总有机碳对环境变化和干扰更加敏感,此外土壤微生物对环境变化和干扰亦十分敏感。然而,关于喀斯特不同时间尺度退耕还林土壤活性有机碳和微生物的系统研究尚少见报导。为了揭示土壤活性有机碳和微生物对喀斯特生态恢复的快速指示作用,为喀斯特生态恢复评价和生态环境治理提供科学依据,以广西古周村典型喀斯特景观为代表,采用空间代替时间的方法,选取不同年限（2 a、4 a、8 a、12 a）退耕还林地和玉米耕地对照样地,研究了表层土壤微生物指标和活性有机碳指标随退耕还林的变化特征。研究结果显示,较耕地对照相比,退耕还林8 a后,土壤总有机碳（TOC）质量分数才发生显著变化,提升24%;而还林2 a后,土壤水溶性有机碳（WSOC）、颗粒有机碳（POC）和易氧化有机碳（KMnO4-C）的绝对含量便分别显著提高62%、36%和38%,相对含量分别显著提升60%、34%和36%,且随还林年限的延长呈升高趋势;退耕还林2 a后,土壤微生物生物量碳（MBC）、基础呼吸（BR）和微生物商（MBC︰TOC）分别显著增加56%、27%和54%,并随还林年限的延长呈逐渐升高趋势;土壤微生物代谢熵（qCO2）在退耕还林2 a后显著降低19%,之后随还林年限延长呈下降趋势。本研究表明,土壤活性有机碳及土壤微生物指标可以作为喀斯特生态恢复的早期指示者。     

某水利枢纽坝区构造特征及其对岩溶发育规律的影响

某水利枢纽区构造基本格局形成于早白垩世的燕山运动,此时构造应力场以NE向为最大主应力方向,形成了规模较大的NE向百兴向斜;渐新世以来,区域表现为大面积的间歇性隆升,构造应力场转变以NW向为最大主应力方向,形成坝区占统治地位的NE向构造,在坚硬的岩层中形成大量节理裂隙,软弱岩层中则表现为塑性变形。这种构造特征对岩溶的发育具有控制性作用:(1)构造发育史控制了岩溶发育演化史,(2)构造运动的间歇性导致岩溶的多层性及继承性,(3)褶皱限制了岩溶呈NE向带状分布,(4)不同岩层内构造特征相异导致岩溶仅在某些岩层内较发育,(5)节理裂隙控制了岩溶发育的部位及形态规模。