岩溶脆弱生态区生态恢复、重建的原理与方法

西南岩溶山区又称岩溶脆弱生态区, 该区生态系统功能脆弱、抗干扰能力低, 面临严重的生态危机, 急需修复和重建。针对西南岩溶区的生态恢复重建工程, 从景观、系统、生物群落、种群等层次论述生态学原理与方法及其具体的运用。以生态学的原理与方法为指导, 进行土地利用的优化设计, 调整农村产业结构, 通过全面封育与先锋群落的构建、实行乔灌藤草优化配置、生态防护林体系与特色农林产品基地建设结合, 恢复良好的森林植被, 是岩溶区生态恢复重建的基本步骤。      

石漠化地区的生态危机及菌根桑生物修复潜力研究进展

在简要总结出石漠化地区的生态特征、生态威胁及生态恢复存在的主要障碍的基础上,比较系统地分析了桑树在石漠化生境中已表现出的生态适应能力和生态修复潜力。桑树作为喀斯环境的速生造林树种,根系发达,耐干旱耐贫瘠能力极强,对增加植被覆盖率、促进生态环境改善、实现石漠化地区脆弱生态系统的恢复与平衡产生重要作用。尤其是由于丛枝菌根具有对矿质营养和水分吸收能力强的特殊生理生态功能,刚好与石漠化地区贫瘠和干旱这一主要生态障碍相耦合,接种丛枝菌根真菌后能进一步扩大桑树对矿质营养和水分的吸收与运输,减轻贫瘠干旱胁迫,加快土壤微生物群落构建,提高土壤生物活力,促进植被群落正向演替。种植菌根桑可望成为喀斯特石漠化生态修复一种新途径。      

贵州高原斜坡白云岩裸露区储水构造单元垂向分带特征——以赤水河流域斜坡地带储水构造单元为例

贵州高原北部赤水河深切河谷区的寒武系白云岩大面积裸露,是区内重要供水岩层。以该白云岩分布区域为研究对象,采取地面调查、水文地质钻探、抽水试验、长期动态监测、地球物理勘探和测井等手段,对获取的128个天然水点、7个钻孔、14条地球物理勘探线、2处测井和7处流量动态监测站基础历史数据资料进行分析研究,总结了区内岩溶发育、地下水分布规律和含水岩组富水性的垂向分层性,并结合地形地貌和水系的空间关系,探明含水岩组富水性的分区特征。研究结果认为:岩溶区垂向上岩溶发育、地下水分布和含水岩组富水性具有分层性特征。靠近侵蚀基准面岩溶发育深度浅,多在65 m以内,远离侵蚀基准面地区的岩溶发育深度较大,包气带内的岩溶较发育,潜水面以下的岩溶亦以多在50 m以内;地下水系统的天然出露点高程在垂向上具有4个显著的分层;在地貌、水系的控制下,含水岩组富水性分层特征显著。研究结论可为该类缺水区域的地下水机井靶区的确定提供参考。     

青藏铁路沱沱河段路基边坡植物护坡根系力学强度试验研究

以青藏铁路沱沱河段路基边坡作为试验区,且在试验区路基边坡两侧种植了乡土护坡草本植物垂穗披碱草,通过对种植在试验区路基阴坡、阳坡生长5年的垂穗披碱草,做了野外原位根系拉拔试验,获得了垂穗披碱草根系抗拔力。研究表明:种植在阳坡的垂穗披碱草根系抗拔力为3088N,阴坡抗拔力为2352N,即种植在阳坡的垂穗披碱草根系抗拔力显著大于阴坡,影响其抗拔力大小的主要因素与土壤含水量及其变化有密切关系,试验区阳坡接受光照时间、程度均强于阴坡,试验区阳坡坡面土壤水分蒸发量大于阴坡这种差异形成阴坡、阳坡坡体土壤含水量不同的主要原因;垂穗披碱草根系抗拔力大小与须根数量、根径、根长、株高、根表面积、分蘖数之间均呈线性关系,其中抗拔力与须根数量之间呈显著性线性相关,阳坡垂穗披碱草抗拔力随根系数量增加的幅度显著大于阴坡,即当须根数量为40～60条时,阳坡垂穗披碱草的抗拔力集中分布在11～25N,阴坡抗拔力分布在8～15N;当须根数量为60～140条时,阳坡垂穗披碱草的抗拔力分布在30～70N,阴坡抗拔力为20～50N。根据路基边坡阴坡、阳坡垂穗披碱草根系抗拔力试验结果,评价了阴、阳两种坡向条件下垂穗披碱草根系护坡力学贡献,这对青藏铁路路基边坡种植草本植物实现该边坡与周边自然生态环境之间的协调发展具有理论指导意义。     

中国西南岩溶关键带结构与物质循环特征

岩溶关键带调查研究的目标是揭示岩溶生态系统的动态平衡和演化机制,旨在为经济社会提供资源环境服务的可持续管理对策,指出在合理的人为活动下增强岩溶关键带韧性的办法及修复受损部位的有效途径。碳酸盐岩作为可溶岩,赋予了岩溶关键带在结构上及物质循环过程中的岩石圈-生物圈相互作用等方面的若干特殊性。该文以中国西南岩溶区为例,总结了诸多学者的研究成果,揭示了从桂林岩溶区到重庆武隆岩溶区,岩溶关键带发育厚度由几米逐渐增厚至1 000 m的区域差异; 岩溶关键带的垂向物质循环过程以土壤-表层岩溶带为中心环节,而在横向上则呈现“岛屿状”镶嵌分布特征,地表生态具脆弱性; 岩溶关键带碳循环过程包括岩溶碳循环和生态碳循环两部分,碳汇则由植物碳汇、土壤碳汇和岩溶碳汇组成,初步估算其碳汇通量为64.36 t/(km²·a)。     

深圳岩溶空间发育规律统计分析

粤港澳大湾区建设是国家重大发展战略,而深圳市又是大湾区建设的核心引擎之一。深圳市岩溶地区行政区划上主要发育在龙岗区和坪山区,岩溶地质灾害给地下空间开发利用与城市安全构成极大挑战。通过收集深圳市岩溶勘察钻探数据,从地层岩性、基岩埋深与埋藏类型、地下水主要侵蚀指标、地下水埋深与年变化幅度、溶洞埋深、顶板厚度、洞高、充填情况、线溶率、见洞率、地表岩溶发育密度等方面对深圳市岩溶空间发育特征进行了统计分析。结果表明：深圳市岩溶主要为浅覆盖型,但溶洞空间特征变异性极大。从统计上讲,溶洞平均埋深约为20 m,平均洞高为2.5～4.0 m,以半充填为主,充填物主要为粉质黏土;平均线溶率约为15%,见洞率约为40%,地表岩溶发育密度超过300个/km²,综合上看,深圳场地岩溶发育等级超过90%为强发育。上述主要岩溶特征参数服从对数正态分布和Weibull分布。总体上,灰岩地层溶洞顶板厚度随着岩面埋深而呈现递减的趋势,而大理岩地层溶洞顶板厚度则与岩面埋深无关;已发育的溶洞高度与基岩面埋深、溶洞顶板厚度、地下水主要侵蚀指标及地下水埋深无关或弱正相关。研究成果为深圳市岩溶灾害风险评估提供了重要的先验信息。     

基于GIS重庆岩溶地区生态环境脆弱度评价

重庆岩溶区属典型的生态环境脆弱区,宜耕地资源不足,土地退化严重,承受自然灾害能力低,使岩溶地区的社会经济发展和生态环境的协调性差,可持续发展能力弱。本文以重庆市岩溶地区为例,选择碳酸盐岩出露面积、山地面积、旱坡耕地面积、石漠化程度(包括轻度、中度和高度)、森林覆盖率、水土流失面积、土壤侵蚀模数、滑坡体积密度、垦殖指数、人均耕地面积、农业人口密度等13项生态环境脆弱度影响因子作为评价指标,利用层次分析法赋予指标权重,然后构建模糊数学模型对岩溶地区生态环境脆弱度进行评价研究,基于GIS技术对评价结果进行等级划分。结果表明: 重庆25个岩溶区县中潜在脆弱区县3个,轻度脆弱区县10个,中度脆弱区县6个,重度脆弱区县6个。      

深成古岩溶不整合构造系统构造岩相学与金属成矿

古岩溶风化壳和岩溶构造与生态环境资源和地球演化关系密切,对深成的古岩溶构造系统识别属关键科学问题和技术难题。在滇黔桂地区地表水岩溶作用形成了山顶侵蚀面、岩溶侵蚀相系和砖红壤岩溶风化壳;地下水岩溶作用形成了垂向岩溶构造相带、缓倾斜的侧向岩溶构造相带、隐伏岩溶相带及隐伏岩溶前锋面,它们为表生岩溶构造的物质组成。进行大比例尺构造岩相学填图和解析研究认为云南个旧表生岩溶构造系统具有“顶面红土型岩溶风化壳、上部垂向岩溶构造带、中部缓倾斜的侧向岩溶构造带、底部不透水层(花岗岩和变海相火山岩顶面)”4个构造岩相学垂向分带模型,它们继承了先存多期次岩溶作用和岩浆热液岩溶作用。这种垂向分带模式有助于重建深成的古岩溶不整合构造系统。深成的古岩溶不整合构造系统由古气成热水、古火山热水、古火山喷发-岩浆侵位有关的复合热液岩溶作用等叠加在先存岩溶构造系统上形成,发育上覆岩性封闭层,经历了埋藏成岩、热液叠加成岩和层间滑脱构造叠加改造等,具有显著多期次的热流体叠加改造和再造作用。深成古岩溶不整合构造系统属重要油气储层、(非)金属矿产的储集层。对云南个旧地区中—新生代岩溶构造系统、新疆乌拉根地区古近纪热水岩溶不整合构...     

关中平原500～10ka BP黄土地层岩溶作用研究

根据关中平原黄土地层岩溶作用产物的研究,可将该区500～10ka BP黄土地层岩溶作用分为北亚热带侵蚀-溶蚀型、湿暖湿润带强溶蚀-侵蚀型、温冷半湿润带中溶蚀-侵蚀型和温冷半干旱带弱溶蚀-侵蚀型4种。根据古土壤发育时岩溶作用垂向分带遗迹,可将前人划分的渗流带进一步分为上部非饱和循环强溶蚀亚带、中部过饱和循环沉淀亚带和下部不稳定循环弱溶蚀-弱沉淀亚带。3个亚带的划分对确定CO_2在垂向上的循环有重要指示意义。该区500～10ka BP可分为10个岩溶发育阶段,构成5个岩溶旋回,发展趋势是由强变弱。     

喀斯特石漠化的形成背景、演化与治理

喀斯特石漠化是青藏高原隆升在其东南翼所诱发的重要地质生态灾害问题,是制约中国西南地区社会经济发展的关键因素.它不是一种纯自然过程,而是与人类活动密切相关,不仅造成土地资源丧失,干旱缺水,生态系统退化,而且使该区的贫困问题加剧,具有明显的自然和社会学属性.本文着重从地质和生态的角度,阐述喀斯特石漠化的形成特点和演化方式,及其对综合治理的指导意义.对西南岩溶山地而言,土壤和植被是生态环境中最为敏感的自然环境要素,与非岩溶区相比,具有明显的脆弱特征.它们在干扰下发生迅速演替,诱发地表水文条件的改变,导致石漠化的形成.文中特别强调岩溶山区碳酸盐岩基底岩性的不同、生态环境类型与植被演替的方式和进程的多样性对于岩溶生态系统的影响作用.基于上述认识,对石漠化地区的土地利用方式和生态恢复过程以及可能发展的方向提出了一些建议和看法.     

喀斯特裸坡土壤侵蚀模拟研究

文章通过人工模拟降雨试验,研究不同地下孔（裂）隙度、基岩裸露率和雨强对地表、地下产流、产沙的影响,其结果表明:（1）土壤侵蚀与地下孔（裂）隙度具有较高相关性,地表产流、产沙随地下孔（裂）隙度的增大而减小,而地下则相反;（2）坡面径流刚产生时,雨滴击溅和薄层水流冲刷,土壤细小颗粒堵塞其毛管空隙,渗漏率减小,而地表径流量增大,土壤团聚体被破坏、分散和迁移,降水与土壤渗漏率增大,地表径流量减小,雨滴击溅增强,如此循环,降水与土壤渗漏率呈波动性变化;总体而言,地表、地下悬移质均随降雨历时呈下降趋势,而地表推移质则相反,地表、地下产流量变幅较小,趋于平行;（3）地表产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈下降趋势;而地下产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈增大趋势;（4）在较小雨强30 mm/h时,地表只产生悬移质流失,没有产生推移质流失;地表、地下产流、产沙都是随雨强增大而增大;雨强由30 mm/h增大到150 mm/h,地表累积产流量为538.5 L,累积产沙量为2 393.81 g,地下累积产流量为207.8 L,累积产沙量为687.73 g,累积产沙量的递增速率比累积产流量的递增速率要大,地表产流、产沙的递增速率大于地下产流、产沙的递增速率;（5）各因子与土壤侵蚀间相关程度为:降雨历时>雨强>地下孔（裂）隙度>基岩裸露率。该实验有助于为喀斯特地区的水土流失研究、评价及制订石漠化治理措施提供理论依据。      

云南石林喀斯特露石径流输出及其影响因素探究

喀斯特露石具有重要的生态功能,但关于露石承接降水后的石面径流及其影响因子研究仍然很少.本实验选择云南石林的石漠化、人工林、原生林生态系统,布设露石径流收集装置,收集并测量不同降雨事件后的露石石面径流,测定露石承接降水面积和粗糙度.结果表明:(1)在3.92 mm到72.31 mm的降雨范围内,露石承接降雨量与露石径流量...     

湖南洛塔岩溶山区水土流失影响因素分析

水土流失是一个全球性的灾害问题,严重的水土流失不仅导致侵蚀区土壤退化、土地资源遭到破坏、岩溶石山区石漠化,而且还会通过淤积河道、污染水质等过程来破坏下游地区的生态环境。本文根据湖南洛塔岩溶山区不同生态环境水土流失监测成果,对岩溶山区水土流失影响因素进行分析,为湖南湘西及西南岩溶石山地区石漠化治理与生态建设,有效控制水土流失,实现生态系统可持续发展提供了理论依据。      

西南岩溶石山地区岩溶地下水系统划分及其主要特征值统计

岩溶地下水系统是西南岩溶石山地区最基本的水系统,而岩溶地下水系统划分则是正确评价、合理开发利用西南石山地区岩溶地下水资源的重要基础。本文首先按西南岩溶水出露条件划分出3620个岩溶地下水系统,其中地下河系统1179个、岩溶泉系统1152个、集中排泄带岩溶地下水系统562个、分散排泄岩溶地下水系统727个,然后按岩溶含水岩组的出露条件将岩溶地下水系统划分为裸露型（2324个）、裸露覆盖型（108个）、覆盖型（275个）、裸露-埋藏型（98个）、埋藏型（88个）五种类型。除分散排泄岩溶地下水系统外,汇水面积大于1000km^2的其它岩溶地下水系统有26个。在地下河系统中,汇水面积大于10km^2而小于500km^2的有1049个,占88．97％,汇水面积小于100km^2的有711个,占总数的60．3％;在岩溶泉系统中,汇水面积小于50km^2的有814个,占总数的70．66％;在集中排泄带岩溶地下水系统中,汇水面积大于100km^2而小于500km^2的有303个,占总数的53．91％。流量统计结果显示,流量大于1000L／s的岩溶地下水系统有286个,占总数的11．2％,流量大于50L／s至小于500L／s之间的有630个,点总数的63．73％。[      

中国岩溶研究进展的哲学认知与展望

喀斯特和岩溶科学术语源于欧洲和中国对同一客观实体（碳酸盐岩地形）的认知历史和差异性定位。中国岩溶研究从聚焦岩溶系统溶蚀动力的解构性工程属性和资源利用研究转向全面融合岩溶动力、岩溶生物地球化学、岩溶生态系统生产力的岩溶系统建构属性研究。在服务社会经济发展需要中,中国岩溶研究发现和深化了岩溶系统“解构”和“建构”的矛盾运动机制,而人类活动影响着这对矛盾运动的时空尺度和效应,并将其转化为包括岩溶石漠化治理的区域资源环境管理和可持续发展的理论和技术。深度研究控制小流域岩溶生态系统解构的侵蚀基准面自然演化与人为影响的规律和制约岩溶生态系统建构的植被演替（生物群落生产力提高）间的矛盾对立运动规律,将有助于岩溶山水田林湖草生态共同体建设,服务可持续发展和应对全球变化。      

桂林会仙湿地狮子岩地下河系统水循环对降水的响应

岩溶湿地是西南岩溶生态系统的重要调节器,对该地区的可持续发展有重要意义,而水循环作为维系岩溶湿地健康运转的核心因素,已经成为当前的研究热点。2020年4月15日—5月30日野外监测了桂林会仙湿地狮子岩地下河系统参数,采用水文动态分析与水均衡等方法,开展了地下河系统水循环研究。结果表明:(1)地表径流、土壤水、表层岩溶带水和岩溶地下水均对大气降雨响应敏感,但敏感程度有差异,其中岩溶地下水的敏感性最高,地表径流和表层岩溶带水的敏感性较弱,土壤水的敏感性受深度影响较大。(2)不同等级降雨中地下河系统的各类水变化量的比例有差异。本次研究中,小雨(24 h累计降雨量范围为4.2～10 mm)时系统内土壤水变化量比例最大,约为75.87%;中雨(24 h累计降雨量为17.8 mm)时土壤水变化量和岩溶地下水变化量的比例最大,分别约为43.38%和44.12%,大雨(24 h累计降雨量为24 mm)和大暴雨(24 h累计降雨量范围为110.8～128.2 mm)时岩溶地下水变化量比例最大,约为66.48%。(3)研究区调蓄系数平均值约为0.53,明显高于其他岩溶地区,表现出较强的调蓄能力,且随着降雨...     

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。     

基于模糊综合评价法的小流域喀斯特石漠化治理综合效益评价——以贵州省普定县陈家寨小流域为例

通过建立石漠化综合治理效益的评价指标体系,采集研究区治理前后环境、经济、社会等各项指标数据,运用模糊综合评价法对贵州省普定县陈家寨小流域综合治理效益进行了评价。研究结果表明:经过综合治理,研究区社会、经济得到了发展,生态环境明显改善。由于在洼地沟谷地带发展高效山地农业,种植辣椒、秋葵、何首乌、半夏、丹参等经济作物,人均收入和劳动生产率大幅提升,资金产投比和土地生产率提升明显,农产品商品率有所增加。通过对研究区山地坡面开展林分改造,林草覆盖率有所提高,土壤侵蚀模数和石漠化面积比例减少,贫困发生率、农村恩格尔系数和文盲率有所下降。研究区综合治理之后,经济效益评价等级由“差”变成了“中”,生态效益由“差”变成了“良”,社会效益仍然处于“差”,综合效益评价由“差”到“中”,其中经济效益增幅最大,这主要得益于小流域内利用道路积蓄雨水、修建集水池等抗旱设施,有效地解决了研究区的灌溉问题。      

西南喀斯特区土壤侵蚀研究进展

西南喀斯特区土层浅薄、成土速率低等特点决定了其允许土壤流失量小,土壤一旦流失,极难恢复,土壤侵蚀及其造成的石漠化现象已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。文章首先明晰西南喀斯特区土壤侵蚀特征,从坡面、小流域和区域三个尺度上系统概括西南喀斯特区土壤侵蚀的相关研究进展。针对当前喀斯特区土壤侵蚀研究野外径流小区、小流域及区域空间尺度数据缺少和相关研究模型限制性强等不足,建议从不同尺度深入研究喀斯特区土壤侵蚀发生发展规律及时空演化格局,并结合高新遥感、地球物理探测技术及模型,同步监测坡面—小流域—区域土壤流失,对土壤侵蚀进行定量评估,结合不同空间尺度土壤侵蚀特征构建系统性水土保持生态恢复治理模式和监测系统评价体系。      

长江源区不同植被覆盖下产流产沙效应初步研究

在长江源区北麓河支流左冒西孔曲流域建立了不同植被覆盖下的天然径流观测场,观测天然降水和人工模拟降水在相同坡度不同植被覆盖下降水的产流产沙效应.结果表明:在典型高寒草甸草地30°坡面上,相同降水条件下,30%覆盖度的场地的地表径流产出量明显大于覆盖度92%和68%两个场地,同时产沙量也显著高于两个高盖度场地的,平均单次降水形成的泥沙量是后两种情形的2~4倍,由此造成地表侵蚀量平均为后两种情形的3~10倍;但在相同降水条件下,92%高盖度场地产生的径流量比68%盖度场地产生的径流量大,产沙量刚好相反.不同降水形态对于下垫面产流产沙过程也具有明显影响,无论下垫面状况如何,在几种降水形态中,降雪融水的产流量最大,产沙量最小.人工模拟的结果表明,对于覆盖度<68%的中、强度退化草地,次降水量在3.5 mm时,就形成了较为明显的径流和产沙效应.当次降雨量达到7.2 mm,降雨持续时间30 min,覆盖度为30%、68%和92%的25 m²场地分别形成2885 mL、2450 mL和1030 mL的径流量;覆盖度<30%的退化草地泥沙含量明显高于高覆盖度的,相同降水形成的平均泥沙含明显高于高覆盖度的, 相同降水形成的平均泥沙含量高达2~7倍.