基于栅格的喀斯特山区土地系统脆弱性评价:以贵州普定县为例

运用层次分析法和模糊综合评判模型,基于栅格尺度对普定县土地系统脆弱性进行评价,文章旨在分析普定土地系统脆弱性水平及其区域差异。结果表明:(1)普定县土地系统脆弱性以较高、中等和较低脆弱性为主,脆弱性低级和较低级主要分布在南部人口相对稀疏、坡度较小和植被覆盖较好的区域,脆弱性高级和较高级主要分布在中部东北部坡度较大、土壤侵蚀较高的地区;(2)普定县脆弱性分五级43个区,其中脆弱性低区2个,面积9 542.72 hm~2;脆弱性较低区7个,面积33 121.56 hm~2;脆弱性中等区14个,面积37 493.02 hm~2;脆弱性较高区11个,面积24 111.72 hm~2;脆弱性高区9个,面积2 167.28 hm~2;(3)普定县各乡镇土地系统脆弱性由低到高依次为马官镇、龙场乡、白岩乡、坪上苗族彝族布依族乡、化处镇、鸡场坡乡、猴场苗族仡佬族乡、补郎苗族乡、猫洞苗族仡佬族乡、马场镇、城关镇。虽然自然环境条件对喀斯特地区的土地系统脆弱性具有决定性的作用,但是人类生产活动也是重要的影响因素。     

黔西南滥木厂铊矿化区河流沉积物中重金属污染及其潜在生态危害

黔西南滥木厂铊矿化区河流沉积物中重金属元素的含量很高,其环境污染和生态危害值得关注。本文采用地质累积指数(Igeo)和潜在生态危害指数(RI)对重金属污染及其潜在生态危害进行了评价。结果表明,滥木厂河流沉积物中重金属存在较强程度的污染,并具有较强程度的潜在生态危害。主要的污染元素为Tl、As和Cd,而Cr、Zn、Pb、Cu基本上处于无污染或轻微污染的水平。河流沉积物重金属的污染在上游河段较下游河段严重。重金属平均潜在生态危害的排序为:矿山影响区Tl>Cd>As>Pb>Cr>Cu>Zn;矿山未影响区Cd>Tl>Pb>Cr>As>Cu>Zn。     

半干旱山区采矿扰动植被指数时空变化规律

选取潞安矿区7个生产矿井中的8个试验工作面,采用概率积分法预测开采沉陷值;对2004—2007年7个时相(分别为2004年7月8日、11月1日,2005年2月1日、8月26日,2006年5月22日,2007年4月9日和6月1日)的SPOT2/4卫星遥感数据进行大气校正及波段运算,提取工作面开采沉陷前后的NDVI(归一化植被指数)平均值,经离散傅立叶变换得到NDVI时间序列曲线,以研究采矿扰动区植被指数的时空变化规律. 结果表明:①试验工作面地表覆被NDVI变化与采矿扰动区具有空间相关性. 非采矿扰动区(伪不变特征区)森林冠层的NDVI最大值由2004年的0.619451增至2007年的0.739987,平均年净增加6.18%. 在采矿扰动区,虽然开采前地表NDVI最大值呈增加趋势,但开采当年却显著下降,年均降幅达11.91%. ②试验工作面地表NDVI变化与采矿扰动具有时间相关性. NDVI在开采前表现相对稳定,受开采扰动虽出现下降但却滞后4～6个月,并且持续1～2a,其后转入上升期. 常村矿的S1-1#、S3-2#、N1-4#,漳村矿的2101#、2102#、2201#,五阳矿的5100#,王庄矿的5210#等8个试验工作面NDVI最大值年均降幅分别为12.24%、27.81%、15.79%、19.19%、7.19%、21.48%、13.25%和1.66%,平均值为14.83%. 在气候、耕作、采矿扰动等诸多因素影响下,采矿扰动是半干旱山区采矿区地表NDVI变化的主要诱因.      

高原喀斯特土壤有机碳短期稳定的温度作用机制

探明有机碳稳定的温度作用机制,是评估全球变化背景下土壤碳源/汇演变趋势的关键.应用土壤密度分组和酸水解技术,采用红外线辐射增温法,对比研究不同升温情景下高原喀斯特土壤及其物理和生化组分中有机碳密度的短期(4a)变化特征.升温情景包括不升温(对照)、对称升温(全年同步升温2.0℃)和非对称升温(冬春/夏秋季升温幅度为2.5℃/1.5℃、3.0℃/1.0℃、3.5℃/0.5℃和4.0℃/0℃,低度、中度、高度和极端非对称升温),其中中度非对称升温与该区域多年升温情景类似.结果表明,不同升温情景下表层(0~15 cm)土壤有机碳密度在1.95~2.02 kg·m-2之间,其差异不显著,且与对照(1.94 kg·m-2)差异不显著.升温处理间土壤轻组和重组碳密度、重组顽固性碳密度差异不显著,且与对照差异不显著.5个升温处理轻组顽固性碳平均密度是对照的1.18倍,其中对称升温、低度和中度非对称升温处理显著高于对照.轻组顽固性碳密度和轻组顽固性碳指数随升温的非对称性增加而降低,其中对称升温处理均显著高于中度、高度和极端非对称升温.亚表层(15~30 cm)土壤及其物理和生化组分中有机碳密度对短期升温均不敏感.研究揭示:短期内,升温提高了高原喀斯特土壤非保护组分中有机碳顽固性.基于对称升温情景并不一定会误估全球变暖对土壤有机碳数量和土壤碳物理保护能力的影响,但可能会高估表层土壤(0~15 cm)非保护组分有机碳顽固性.     

季节非对称升温对喀斯特土壤CO2释放的影响

全球变暖呈现季节非对称升温特征,若在研究全球变化对生态系统的影响时未充分考虑该特征,很可能导致研究结果失真.基于红外线辐射增温法,野外模拟不同升温情景下喀斯特土壤CO₂释放的短期（4 a）特征.升温情景包括不升温（对照）、对称升温（全年同步升温2.0℃）和非对称升温（冬春/夏秋季升温幅度为2.5℃/1.5℃、3.0℃/1.0℃、3.5℃/0.5℃和4.0℃/0℃）.结果表明,与对照相比,升温样地土壤CO₂通量显著提高,增加了0.26 μmol·（m²·s）^-1,增幅为17.41%,其中冬春季通量增加了0.23 μmol·（m²·s）^-1.在平均升温2.0℃情景下,土壤CO₂释放的温度系数（Q₁₀）变幅为1.53~3.24之间,平均值为2.23.对称升温处理中夏秋季土壤CO₂通量升温贡献率（80%）远高于冬春季（20%）;非对称升温处理夏秋季和冬春季平均升温贡献率相当（46%和54%）.5个升温情景下CO₂通量和Q₁₀呈现随升温的非对称性增加而降低的趋势,其中对称升温处理CO₂通量显著高于中度、高度和极端非对称升温处理.各处理中,夏秋季Q₁₀均大于冬春季,这可能与土壤含水量、土壤微生物、可溶性无机碳和植被生长等有关.研究揭示,基于对称升温情景可能会高估全球变暖对喀斯特土壤CO₂释放的影响.     

广西河池地区土地利用变化与社会经济发展水平关系的典范对应分析

论文以河池地区为例,采用CCA排序方法,研究了喀斯特地区土地利用格局变化与社会经济发展水平之间的相关关系。CCA排序结果清晰展现了河池地区11个县(市、区)的土地利用格局在社会经济发展水平约束下的时空变化。研究结果表明,随着社会经济总量的不断增长和人口的急剧增加,10多年来,河池地区不同县(市、区)发生变化的主导土地利用类型具有显著的差异性。在社会经济发展水平的约束下,经济快速发展的宜州市和金城江区以城乡建设用地的迅猛增加为主要特征,说明城市化的发展是以较为雄厚的经济基础为后盾的;而水域面积近10年来的大量增加主要表现在大化、巴马和东兰3县,体现了政府决策对于土地利用格局变化的重要指导作用,岩滩水电站的建立与扩建,是该3县水域面积快速增加的最直接的原因。因此,通过CCA排序分析可见,经济总量和人口的快速增长是河池地区土地利用变化的最主要驱动因素。     

区域石漠化评价方法研究-以盘县为例

本文通过建立基于面积和权重的石漠化综合评价指数,定量研究了贵州省盘县不同行政单元、不同石漠化分区、不同坡度范围内和不同地貌类型的石漠化严重程度。研究结果发现,石漠化综合指数与石漠化评价单元的划分存在一定关系。以行政区域为单元评价区域石漠化严重程度时,要注意区分该区域碳酸盐岩分布区的石漠化严重程度和该区域整个幅员面积上的石漠化严重程度。而根据石漠化的集中分布程度和自然条件的相似性,以石漠化分区划分、地貌类型和坡度范围作为评价单元,可以克服这一不确定性。     

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.     

有机物料投入对喀斯特地区土壤磷素赋存形态与含phoD基因细菌群落的影响

针对喀斯特地区有机物料盈余、土壤养分贫瘠和易流失的特点,设置长期有机物料还田小区定位试验,试验包括6个处理：不施肥对照（CK）、无机肥（NPK）、无机肥+玉米秸秆（NPKS）、无机肥+农家肥（NPKM）、无机肥+滤泥（NPKL）和无机肥+甘蔗灰（NPKA）.研究不同有机物料投入对土壤磷赋存形态和磷活化功能微生物（含有机磷矿化基因细菌）群落结构的影响.通过3 a断续的观测,结果表明,土壤全磷（TP）、速效磷（Olsen-P）和二钙磷（Ca₂-P）含量呈逐年增加趋势,而氯化钙磷（CaCl₂-P）含量呈先降低再增加的趋势;与不施肥对照相比,有机物料投入尤其是滤泥配施能显著提高土壤全氮（TN）、TP、Olsen-P、CaCl₂-P和Ca₂-P含量,其次是甘蔗灰和农家肥配施处理;相关分析表明,CaCl₂-P、Ca₂-P和Olsen-P均与土壤交换性钙（Ca-ex）含量显著正相关;冗余分析（RDA）表明土壤TN、Ca-ex、有机碳（SOC）和土壤全钾（TK）含量是影响土壤磷组分的关键因子.高通量测序分析含有机磷矿化基因（含phoD基因）细菌群落结果表明,与不施肥对照相比,秸秆还田配施无机肥处理显著增加土壤含phoD基因细菌丰富度,但各处理间含phoD基因细菌群落结构无显著差异.RDA分析结果表明,土壤Ca-ex、TK、Olsen-P、pH和SOC是驱动含phoD基因细菌群落变化的关键因子.总体上看,无机肥配施滤泥、甘蔗灰和农家肥是广西喀斯特地区农田土壤较为合适的养分管理方式.研究可为喀斯特地区有机废弃资源利用与土壤磷素管理提供科学依据.