论中国岩溶峰丛洼地的形成

中国的岩溶峰丛洼地，作为世界岩溶的典型模式，主要分布于秦岭以南的湿热岩溶区，这种岩溶峰丛洼地以高度有序的民深洼地配置呈多边形为主要的地貌结构特征，古老坚硬的水平地层，质纯层厚的块状灰岩，相对隆升的地块和弱的外源水作用是峰洼地发育的基本条件。高温多雨，湿热同期的季风气候使峰丛洼地系统远离平衡态，并在系统自身地形结构的影响下产生了不同地貌部位的差异溶蚀作用，因此，我国特殊的气候是其奇特的峰丛洼地形成的     

岩溶峰丛洼地水土漏失及防治研究

中国地质科学院岩溶地质研究所岩溶生态研究团队在国家科技支撑计划和广西科技攻关项目联合资助下,自21世纪以来一直从事西南岩溶山区水土漏失创新性研究。2013年取得了一系列进展,阐明了水土漏失的概念、过程和数学模型;运用野外监测和先进的同位素技术,首次系统揭示了岩溶峰丛洼地不同地貌部位和不同生态环境的水土漏失定量差异和原因,建立了适宜岩溶区特点的水土流失强度分级标准和土壤侵蚀回归模型,创建了生物措施与工程措施有机结合的岩溶峰丛洼地水土保持模式和技术规程,开辟了岩溶石漠化环境生态效益与经济效益俱佳的火龙果生态产业,为西南岩溶地区石漠化综合治理和水土保持提供了技术支撑和示范样板。     

黔南FAST周边典型喀斯特峰丛洼地石漠化生态修复模式研究——以平塘县克度镇刘家湾周边为例

为探讨黔南平塘县及周边喀斯特峰丛洼地石漠化生态治理与农户生计模式,在分析区内水土资源及其空间匹配结构特征,以及石漠化与生态景观垂直分异规律的基础上,提出了：（1）峰丛洼地生物多样性藤冠配置技术模式,包含轻度石漠化藤本+乔木模式、中度石漠化藤本+灌木模式、重度石漠化藤本+草本模式;（2）峰丛坡地“下修复、上保育”的分段治理（垂直分异）模式及其技术体系,包含峰顶生态公益林自然恢复（保育）模式、峰丛中上坡生态经济型林草生态修复与混农林业模式、峰丛下坡高效复合农林经营与水土保持（生态修复）模式;（3）筛选出酥李、西番莲、土人参、旱脆王枣、欧李等耐瘠耐旱适生品种,并对这些品种及其组合模式的经济、社会与生态效益进行了初步分析,得到西番莲+冰脆酥李、西番莲+土人参、西番莲+酥李+土人参等生物多样性配置模式的经济效益最佳,其是就地解决洼地农户生计的有效途径,这在类似地区有重要的推广和应用价值。     

岩溶峰丛洼地不同环境水土流失差异及防治研究——以广西果化岩溶生态研究基地为例

与碎屑岩地区相比,特殊的岩溶水文地质结构,导致岩溶区存在不同的水土流失过程和特点,尤以峰丛洼地区最具代表性。通过广西平果县果化岩溶峰丛洼地土壤地表侵蚀和地下漏失的调查研究显示:洼地不同地貌部位水土流失差异较大,从山峰、垭口、山坡、山麓到洼地底部,土壤地下漏失模数分别为49.09 t/(km2·a)、212.06 t/(km2·a)、727.71 t/(km2·a)、1104.03 t/(km2·a)、909.11 t/(km2·a),分别占该点年均总土壤侵蚀模数的92.43%、96.24%、78.57%、70.88%和38.68%;不同土地利用方式下的土壤侵蚀存在差异,其土壤侵蚀模数大小依次为坡耕地苦丁茶地苏木林地灌草坡牧草地。通过对该地区水土流失防治及石漠化综合治理,山峰主要涵养水源林、山坡主要发展生态产业防治水土漏失、洼地修建排水系统工程得到良好的效果,治理区土壤侵蚀模数从2003年到2010年下降了65%。     

贵州喀斯特峰丛洼地石漠化区土壤物理特征时空分异

喀斯特峰丛洼地在全国8个石漠化治理区中面积（310万hm2）居第二位,贵州是全国石漠化最严重的地区。喀斯特生境的高度异质性、土被不连续性,导致土壤物理特性的差异,使持水保水能力有较大差异。为了弄清喀斯特峰丛地石漠化区土壤物理特征时空分异,利用环刀法对贵州喀斯特峰丛洼地石漠化实验区不同季节、不同地貌部位的土壤取样,用SPSS19.0数学统计方法对样品进行统计分析,结果表明:①土壤物理特征存在较大的时空分异,除了少部分为弱变异外,其它均表现为中等变异程度,这与生境类型复杂多样、生境高度异质性有关。②不同坡度土壤物理特征变化不显著,但土壤物理特征在不同地貌部位（上、中、下坡）随季节（春、夏、秋、冬）变化而变化。③不同植被类型下,除了非毛管孔隙度外,土壤自然含水量等物理特征变化极显著。以灌木林、人工林（经果林）分布区域土壤较为疏松、透气性好,而以针叶林或荒草地分布区,土壤粘重,透气性相对较差。      

峰丛洼地坡面流径流过程——以丫吉试验场为例

选取裸露型和土壤植被覆盖型两种峰丛洼地地貌结构.通过降雨量、pH、电导率(Ec)、CO2分压和流量的过程线来分析降雨中详细的产流过程.裸露性坡地因包气带结构简单仅存在局部的超渗产流和表层岩溶带的回归流.水化学性质较稳定;有土壤植被覆盖的坡地的产流过程可以分为3个阶段:补偿阶段(可出现超渗产流)、饱和径流阶段、稳定阶段,补偿阶段仅在降雨强度大于入渗强度时可产生坡面流,饱和径流阶段坡面流流量与降雨强度成正比.稳定阶段坡面流流量趋于稳定,不随雨强的变化而变化,坡面流的水化学性质变化剧烈,pH、电导率(Ec)、CO2分压基本上同步变化,水漫(T)在降雨前期变化规律不明显.后期与pH、Ec等呈相反变化.     

岩溶峰丛山地脆弱生态系统重建技术研究

2008年,在广西平果果化、马山弄拉、环江古周等典型峰丛山地示范区,实施了土地整理,开发表层岩溶泉5个,兴建调蓄水资源水柜3000多方.采用生物覆盖技术延长了土壤保水期.通过育苗20余万株、采种直播200 kg,人工诱导使育林面积达400 hm2,引进20种牧草种植面积200多亩.构建了果-草-养殖-沼、粮-草-养殖-沼、林-草-养殖、林-粮-养殖等复合模式.形成了火龙果、金银花、苦丁茶、木豆、黄皮、种草养牛等新生态产业,完善了不同环境峰丛洼地的生态重建模式与配套技术.农民年收入增加20%以上,石漠化得到了有效治理.加强了生态环境监测,在岩溶环境与土壤质量变化、水土流失过程、生态系统水分运移与利用、岩溶生态系统脆弱性评价与生态重建服务功能评价等方面取得显著进展,发表论文30多篇,培养研究生12人.     

喀斯特峰丛洼地不同植被类型土壤水分的空间异质性分析——以广西环江毛南族自治县西南峰丛洼地区为例

通过网格(5 m×5 m)取样,用地统计学方法研究了喀斯特峰丛洼地4个典型植被类型表层土壤（0～10 cm）水分的空间异质特征,探讨了其生态学过程和机制。结果表明,随着干扰强度的降低,植被产生了由农作物(Ⅰ)?人工林(Ⅱ)?次生林(Ⅲ)?原生林(Ⅳ)的变化,土壤水分显著提高,空间变异特征明显不同,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别符合指数模型、高斯模型、指数模型和球状模型,块金值与基台值之比(C0/(C0+C))在0.269～0.500之间,具有中等的空间相关性,Ⅰ和Ⅳ土壤水分的空间结构相似,(C0/(C0+C))值较大,随机因素和自相关异质性各占50%,分维数D值较大,空间依赖性较小,Ⅱ和Ⅳ相反;农业耕作区土壤水分的空间延续范围较大,变程达252.9 m,其他3个植被类型的变程均较小(141.2～163.2 m);Kriging等值线图从不同位置和方向上清楚地表明Ⅰ和Ⅳ土壤水分的空间分布均呈凸型分布,Ⅱ呈单峰分布,Ⅲ呈凹型分布;影响土壤水分空间分布的因子很多,其中干扰通过对植被的调控发挥了关键作用,降低干扰是喀斯特峰丛洼地脆弱生态系统水资源改善、合理利用及生态恢复重建的重要举措。      

峰丛洼地自然封育过程岩溶水溶解无机碳的变化——以桂林丫吉试验场为例

以桂林丫吉试验场为例,检验植被恢复对岩溶碳汇的影响作用。上世纪80年代,丫吉试验场峰丛洼地的植被受砍伐干扰,地表以草地居多,此后施行自然封山育林,植被经二十多年的封育后,现在变成为灌木林,土壤中植物根系呼吸和微生物异养呼吸增强,土壤空气中CO2含量上升,岩溶作用增强,泉水输出的无机碳通量增加。通过建立系统的水化学混合模型,将泉水的无机碳通量分解为原水输出和降雨补给引起的新水输出。在一次典型的强降雨过程,S31岩溶泉原水输出量占总量的65%~83%,而降雨补给引起的新水无机碳输出通量较少,且不能反映生态环境的变化,因此应以原水中溶解无机碳的浓度衡量整个生态环境对岩溶作用的影响。长期的观测表明由于植被的改变导致原水输出的无机碳含量提高了27%,而原水在岩溶泉的年流量中所占的比例高达72%~84%,其中由植被演化造成岩溶碳汇增加的幅度为19%~23%。      

桂西北喀斯特石山区石漠化产生的地质背景及治理措施研究

通过对桂西北的都安、东兰、巴马、凤山、乐业等县的地质、地貌、土壤和植被野外调查研究以及对岩石和土壤的采样、分析表明,桂西北喀斯特石山区的碳酸盐岩类总体上可分为可溶性较强的石灰岩类和可溶性较弱的灰质白云岩类。石漠化程度与地质背景条件的差异有关。石灰岩类的酸不溶物含量( 1. 7% )比白云岩类的( 2. 2% )低,对成土不利; 前者的p H值为8. 4,而后者的p H值为7. 36,这种差别导致前者的植物种类和生长高度都不如后者;穹隆状背斜构造以及断裂裂隙发育地带不利于水土保持和植被生长;峰丛地貌的锥峰地段以及地形坡度大于45°的陡坡地段的土壤和植被盖度一般均低于坡度小于45°的地段,坡度与土壤盖度和植被盖度通常为负相关关系。根据这些差异性,针对性地提出了在不同地质背景条件下防止石漠化发生的治理措施。      

峰丛洼地区石漠化治理的碳汇研究进展

根据峰丛洼地区石漠化治理碳汇的现有研究文献,系统总结了峰丛洼地区石漠化治理过程中的碳储量空间格局及其动态过程、不同模式下的碳汇评价与定量化等方面的研究进展与不足,提出了峰丛洼地区二期石漠化治理应关注碳汇稳定性、受气候变化制约等问题,从而优化资源配置的思路;展望了峰丛洼地区二期石漠化治理工程中碳汇研究的趋势：一方面,将土壤分布格局、碳汇耦合机理研究和增加当地经济效益相结合,提高当地农民参与石漠化治理的积极性,推广和发展第一期石漠化治理工程的成果和经验; 另一方面,将遥感技术与石漠化治理碳汇研究相结合,构建更多碳汇估算模型,为二期石漠化治理碳汇定量化服务。     

从古地理学角度探讨广西石漠化分布特征*

岩溶石漠化是指碳酸盐岩发育地区,由于人类不合理活动造成的土壤严重侵蚀,基岩大面积出露,地表出现类似荒漠景观的现象。石漠化的产生取决于基底岩石结构特点和酸不溶物含量。目前对于究竟哪种类型的岩石易于形成石漠化,利于形成石漠化的岩性在空间分布上有无规律性等问题,单纯利用传统的遥感解译方法显得力不从心。作者从古地理学角度对广西石漠化的形成及分布情况进行了研究,将广西石漠化区域划分为7个分区,包括桂林—贺州分区（Ⅰ）、柳州—来宾分区（Ⅱ）、都安—马山分区（Ⅲ）、平果台地分区（Ⅳ）、靖西台地分区（Ⅴ）、扬子台地南缘分区（Ⅵ）和西林—乐业—凌云分区（Ⅶ）。从广西石漠化分布情况可以看出,具有较为稳定台地相格局的地区容易发育连续性的碳酸盐岩（并诱发石漠化）,同时重度石漠化一般分布于长时期发育台地边缘礁（滩）相的环境中（例如平果台地相区、靖西台地相区、扬子台地南缘分区）。广西众多的、较为稳定的孤立碳酸盐岩台地建造为石漠化产生提供了“机会”。通过研究容易诱发石漠化岩性的空间分布特征,结合遥感解译和实地调查,对石漠化风险进行评估,对属于不同时代和不同沉积环境下形成的石漠化采用不同的治理模式,这无疑为石漠化研究提供了一个新的角度。     

基于Google Earth的果化示范区石漠化评估

充分挖掘Google Earth(GE)提供的免费数据,可以克服数据缺乏区域无图可用的困难。以典型峰丛洼地果化示范区为例,基于GE和GIS技术,建立了果化示范区数字高程模型。利用植被覆盖度和坡度两个指标对研究区域2003年石漠化进行定量评估。结果表明,2003年示范区石漠化面积为5.63km2,比重高达64.7%;研究区域以轻度石漠化为主,轻度石漠化面积为3.92km2。      

西南岩溶区水土流失与石漠化的变化关系研究——以重庆南川岩溶区为例

以重庆南川区为例,利用TM遥感影像、Arcgis和Erdas软件,运用地图代数原理,采用图像数据转移矩阵计算,结果表明从1988年到2000年水土流失增强面积为9 605.89 hm2,减弱面积为79 947.85 hm2;石漠化强度增强面积为15 078.92 hm2,减弱面积为12 492.53 hm2。石漠化是水土流失长期作用的结果,水土流失是石漠化形成过程的阶段性表现,二者在成因上存在因果关系,但在生态治理恢复的过程中,水土流失减弱面积与石漠化减弱面积的变化不同步,在时间上存在滞后关系。造成这种滞后的现象,原因是石漠化土地生态的恢复过程较水土流失土地的长。      

碳酸盐岩岩层与石漠化关系分析——以桂西北喀斯特石山区为例

以桂西北碳酸盐岩石山区为例,采用野外地质特征调查和岩石化学分析等技术手段,从碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等方面来分析喀斯特地区石漠化的成因,并结合反映石漠化程度的土壤和植被的盖度等相关数据,对岩层与喀斯特地区石漠化程度进行相关分析,得出喀斯特地区石漠化与碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等具有相关关系的结论,即岩层厚度大的地区石漠化程度更高,岩层厚度小的地区石漠化程度较低;中等岩层倾角岩层分布区有利于雨水的流动和成土,石漠化程度较低;岩石性质的差异对石漠化程度也有相关性,石灰岩类的酸不溶物含量较低,对成土不利,其植被的盖度相对也较低,相应的石漠化程度更高。相反,白云岩类岩层区的石漠化程度较低。     

花江喀斯特峡谷地区石漠化成因初探

花江喀斯特峡谷区地下水埋藏深,地表干旱,存在显著的人为加速土壤侵蚀过程,植被次生性明显,生境干热特征显著,是已石漠化和半石漠化的生态系统。其中地质构造、地貌演化、岩溶形态、可开发利用的水资源、植被群落可能是石漠化过程的主要自然成因,以土地利用为表现形式的强烈人类活动是石漠化的驱动力。基于此,提出了石漠化地区的土地利用方式和生态恢复过程的建议,旨在为石漠化的演化研究及生态重建提供参考。     

广西都安县三只羊地区与贵州罗甸县大关地区岩溶石漠化进程对比分析

基于遥感数据得出贵州罗甸县大关地区和广西都安县三只羊地区三个时期的土地覆盖类型数据。通过对这些不同时期土地覆盖类型数据的分析,发现大关地区从1979年到2001年,植被面积减少,石漠面积增加,土地覆盖类型以灌木林→灌丛→荒草地→石漠的方向变化为主,岩溶生态环境朝着恶劣的方向即典型的石漠化方向发展;而都安三只羊地区则相反,从1976年至2002年,植被面积增加,石漠面积减少,土地覆盖类型的主导变化方向是石漠→荒草地→灌丛→灌木林,即反石漠化方向,岩溶生态环境总的趋势是朝着良性的方向发展。两地的石漠化进程不同的原因主要在于土地利用的方式不同,大关地区采取的是劈山造田的方式来解决紧张的人地关系;而三只羊地区则是采取生态移民的方式。      

喀斯特石漠化演变轨迹的典型案例研究——以贵州盘县为例

本文以1974年MSS、1999年TM、2007年TM影像为基本数据源,辅以实地踏勘,考虑一个完整的峰丛洼地等,扣除其平坝部分后作为评价单元,获得了贵州省盘县3个时期的石漠化数据并计算了石漠化和无石漠化土地的演变轨迹。相应于1974年、1999年、2007年3个时段,研究区土地退化演变轨迹可分为8种,并可进一步归纳为不变型、逆转减弱型、反复型和加重型4种演变过程类型,从1974年、1999年到2007年未发生过变化的不变型轨迹面积占较高的比例。研究区的喀斯特土地可分为石漠化土地、无石漠化土地、石漠化已恢复土地和潜在可恢复石漠化土地。