南洞地下河流域水质分析及灌溉适用性评价

为查明云南南洞地下河流域水质特征和农业灌溉适用性,分别在雨季和旱季共采集32组地表河水样和24组地下河水样,进行12种常规指标和9种金属元素检测。利用内梅罗综合指数法进行水质评价,利用钠含量法(SC)、钠吸附比法(SAR)、残余碳酸钠法(RSC)和渗透指数法(PI)揭示雨季和旱季水体的农业灌溉适用性。结果显示,区内水体主要呈弱碱性,Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)为主导型离子。地表河水,常规指标仅NH4+含量超过我国相关水质标准限值,金属元素Al、Pb、Mn和As含量超标,旱季超标率总体高于雨季。地下河水的金属元素Al、Pb、Zn、Cr、Mn和As含量超标,雨季超标率总体高于旱季。工矿业活动排放和裸露型岩溶水文地质是导致水体金属元素含量超标的重要原因。据水质评价结果,区内水质整体较好,旱季和雨季水质处于良好及以上级别分别占比89.29%和85.71%。灌溉适用性评价结果显示,区内水体灌溉适用性整体较好,仅在旱季地表河水As含量(54.70μg·L^(-1))高于农田灌溉水质标准中蔬菜和水作标准限值,不适合周边蔬菜和稻田的灌溉。

科尔沁沙地小叶锦鸡儿灌丛降雨截留特征研究

本研究于2009年6-9月,在科尔沁沙地选择主要固沙灌木——小叶锦鸡儿为研究对象,通过对该灌丛的穿透雨和树干茎流的观测,确定了截留量、穿透雨量和茎流量在降雨分配中的比例,分析了降雨量和降雨强度对该灌丛的降雨截留量、穿透量的影响。试验期间,完整观测了穿透雨和茎流量的降雨总共为103.1mm,其中的穿透雨量、茎流量和截留量分别为73.1,4.1和25.9mm,分别占降雨的百分比为70.9%,4.0%和25.1%。回归分析表明该灌丛的穿透雨量、树干茎流量和截留量都与降雨量呈正相关关系,而穿透百分比和截留百分比则与降雨量的指数函数拟合较好;穿透百分比与1h最大降雨强度呈指数相关关系,而截留百分比和1h最大降雨强度与幂函数拟合较好。

科尔沁地区不同类型沙地土壤水分变化分析

于2005—2008年5—9月,利用中子水分仪对科尔沁沙地的流动沙丘、固定沙丘和沙质草地的不同深度(0—160cm)的土壤水分进行了为期4a的定期观测。采用方差分析和多重比较等方法,并采用变异系数对土壤水分的时空变异进行了分析。结果表明,可将土壤水分剖面的变化划分为3层:土壤水分剧变层(0—40cm),稳定层(41—130cm),活跃层(131—160cm)。在0—40cm土壤层,3种类型沙地土壤水分表现为随深度增加而增加,在41—130cm土壤层则随深度增加而减小,而在131—160cm土壤层流动沙丘表现为继续减小,但其它两种沙地的土壤水分则随深度增加而增加。同时土壤水分变异系数表现为:流动沙丘>固定沙丘>沙质草地。土壤水分在不同月份的变化表现为:7月>8月>6月>9月>5月,各月之间总体上差异性显著;各类型沙地土壤水分的年变化为:固定沙丘总体表现出逐年减小的趋势,沙质草地有变化但差异不大,而流动沙丘则随降雨的变化而变化。

植被恢复对岩溶石漠化区土壤有机碳及轻组有机碳的影响

[目的]通过分析石漠化治理区不同植被恢复年限对土壤有机碳(SOC)及其组分影响,为该地区石漠化的治理提供一定的基础数据。[方法]以重度石漠化土地作为对照,运用空间代替时间的方法,研究了广西壮族自治区平果县果化岩溶石漠化区植被恢复5,10,15,20a后土壤(0—30cm)SOC和土壤轻组有机碳(LFOC)的变化。[结果]石漠化土地在进行植被恢复后,SOC和LFOC含量明显增加;植被恢复使表层0—10cm的SOC和LFOC储量明显增加,且随着恢复时间的增长逐渐变大,同时植被恢复对表层(0—10cm)SOC和LFOC储量的影响要远高于下层(20—30cm);植被恢复后LFOC储量的增幅远高于SOC储量。[结论]在石漠化区进行植被自然恢复可以有效防止土地石漠化,增加碳的流通。

广西岩溶区灌木林地凋落物——土壤碳、氮、磷化学计量特征

文章对广西7个典型岩溶石山区(隆林各族自治县、凌云县、东兰县、河池市金城江区、罗城仫佬族自治县、融水苗族自治县和桂林市雁山区)、63个灌木林地样方土壤及环境因子进行取样和调查,研究典型岩溶区土壤和凋落物有机碳(C)、全氮(N)和全磷(P)的化学计量特征及其影响因素。结果表明:(1)研究区灌木林地0~40 cm土壤C、N、P平均值分别为31.90 g·kg^(-1)、3.95 g·kg^(-1)和2.65 g·kg^(-1),变异系数分别为40.13%、41.46%、65.24%;C/N、C/P、N/P平均值分别为8.10、14.82、7.80,变异系数分别为14.88%、48.78%和41.33%;0~20 cm土壤C/N、C/P、N/P值略高于20~40 cm土壤;0~20 cm和20~40 cm土壤C/N、C/P和N/P组间均存在显著差异;(2)土壤养分元素含量之间均存在极显著相关性,土壤养分元素生态化学计量特征与凋落物N、P含量显著正相关,与凋落物C/N显著负相关;土壤P含量与海拔显著正相关,土壤C/N与年平均气温呈负相关关系;年平均降水量与土壤C、P呈中等负相关关系;年平均气温与土壤C、C/N、C/P呈负相关关系,与土壤N呈正相关关系。广西岩溶区土壤和凋落物均具有低碳高磷的特征,凋落物氮、磷是影响岩溶灌丛土壤养分化学计量特征的重要因子,年均温升高会促进土壤N增加,降低土壤C/N,年均降水量增加会降低土壤C、P含量。

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。

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%。

南洞流域东部重点区石漠化现状及治理对策

为了探讨南洞流域东部重点区石漠化现状及其治理对策,通过遥感数据分析结果并结合地面实地调查验证,对云南南洞流域东部重点区石漠化分布特征、成因、危害及其区域林地生态环境质量状况进行了分析。结果表明,南洞流域东部重点区石漠化面积占岩溶区面积的17.2%,集中分布于大庄盆地西北部,以轻度石漠化为主,轻度、中度、重度石漠化的面积比例约为7∶3∶1,石漠化与水土流失问题突出,岩溶区林地生态环境质量等级以三级、四级为主,占区域总面积的53.77%,整体水平较低,且明显低于区内的非岩溶地区林地。粗放型畜牧和农耕方式是导致区内石漠化形成和加剧的最重要因素。提出休垦弃焚、恢复次生植被、合理开发利用土地资源、优化农林畜牧产业结构,实施林草建设工程、草食畜牧业工程、水利水保设施工程,建立保障制度和监督机制,开展全面的石漠化综合治理对策,以确保区域生态恢复、农林畜牧经济健康发展及南洞地下河流域生态安全和水资源开发利用。

南洞地下河岩溶管道展布及结构特征的示踪试验解析

运用高精度的示踪试验研究了南洞地下河流域部分岩溶管道的展布状况,并对暗河管道的结构特征进行了分析。试验结果表明:一号暗河有一独立的含水系统,补给区为瓦白白一带,二号暗河主管道总体通往永宁和石洞方向,三号暗河通往城红寨方向,二号暗河和三号暗河在南洞口附近有连通,枯季时二号暗河补给三号暗河。此外,一号暗河和二号暗河分别呈老年期和壮年期地下河形态,较为畅通;三号暗河则发育较晚,出口处有较多的裂隙。最后,结合现有的资料及流域内的水文地质条件,对流域内岩溶管道的大体分布位置进行了推断,绘制了岩溶管道的展布图,以期为南洞地下河流域的岩溶水文地质调查、物探、钻探及地下水开发利用等提供理论依据。

科尔沁沙地玉米叶面蒸腾与棵间蒸发特性

利用Dynamax包裹式茎流测量系统、小型蒸渗仪和LI-6400光合作用系统分别测定了科尔沁沙地玉米(Zeamays)的茎秆液流、棵间土面蒸发和叶面蒸腾速率。结果表明,拔节至成熟期间,科尔沁沙地玉米的逐日平均茎秆液流量为7.3～29.8 g/h,叶面蒸腾量为0.9～3.6 mm,棵间蒸发量约占同期总蒸散量的20%,但灌溉后的蒸发比例在30%以上。上、中、下三层叶片的蒸腾速率均与茎秆液流的日变化趋势显著正相关(P<0.05),表明叶片的瞬时蒸腾速率测定可以代表玉米茎秆液流的动态变化特征。同时与水量平衡法对比验证了茎流计间接法可以较好地测定作物蒸散量。

四川昭觉地区优质偏硅酸地下水的特征、成因及其开发利用建议

【研究目的】近年来,随着生活水平的不断提高,人们对健康饮水的要求也在不断提高,寻找与开发富含H_(2)SiO_(3)等矿物质优质地下水已成为关键。【研究方法】本文以昭觉地区水文地质调查工程、地下水污染调查工程所获取的地下水化学数据为基础,探讨了昭觉地区富H_(2)SiO_(3)地下水的分布特点、元素水文地球化学特征、形成条件及成因。【研究结果】结果显示:(1)全县富H_(2)SiO_(3)(≥25 mg/L)地下水均属于低矿化度偏碱性水,分布在基底岩石为玄武岩的6个片区,H_(2)SiO_(3)含量一般介于25.74~46.04 mg/L,pH含量一般介于7.4~8.58,TDS含量一般介于49.4~333 mg/L;(2)玄武岩地下水存在HCO_(3)-Ca、HCO_(3)-Ca·Mg、HCO_(3)-Ca·Na、HCO_(3)-Ca·Mg·Na、HCO_(3)-Na等5种水化学类型,总体以HCO_(3)-Ca·Mg为主,其次为HCO_(3)-Ca,再次为HCO_(3)-Ca·Na,三者分别占总采样点数的50.00%、25.76%、12.12%;(3)全县富H_(2)SiO_(3)地下水的形成受水岩相互作用、硅酸盐矿物的分布范围及其可溶性、围岩裂隙发育程度、水源涵养及补给条件等四方面因素影响,其中水岩相互作用占据主导作用;(4)在后续开发利用过程中,需进一步揭示影响地下水中H_(2)SiO_(3)分布与迁移的因素。【结论】研究结果可以为昭觉地区矿泉水产业的发展及城乡优质水源地的建设提供依据。

广西不同石漠化程度下典型植物水分来源分析

以广西岩溶地区不同石漠化程度下的典型优势灌木为研究对象,利用氢氧和碳稳定同位素技术,结合叶片水势和土壤水势等,分析广西石漠化地区典型植物的水分利用来源。实验结果表明:随着石漠化的加剧,植物叶片水势和?13C值呈降低的趋势,但并没有呈直线下降,且不同石漠化程度下植物的水势和碳同位素差异性均不显著。在轻度和中度石漠化环境下,灌木主要以吸收土壤水(>70%)为主;重度石漠化环境下,黄荆以夏季早期降雨储存在裂隙孔隙中的水(71.1%)为主要水源,而红背山麻杆则主要吸收土壤水(57.6%)和夏季早期降雨储存在裂隙孔隙中的水(42.4%)。土壤水是石漠化地区植物水分利用的重要来源,在重度石漠化环境下,植物对岩溶裂隙水的利用比例增大。为适应石漠化地区水分不足的现象,植物具有相似的水分利用策略:保持比较低的水势,较高的水分利用效率。植物对不同水源的利用存在转移以适应石漠化环境的加剧。

放牧对峰丛洼地植物-土壤C、N、P化学计量特征的影响

以西南典型岩溶峰丛洼地平果石漠化区为研究区,选取受放牧干扰和未受放牧干扰植被样地,开展放牧干扰对植物-土壤C、N、P元素生态化学计量学特征影响的研究。结果显示,(1)6种受放牧干扰样地土壤(0～20cm)的C、N、P含量均值分别为6.27%、0.57%、0.088%;植物根、茎、叶和凋落物C、N、P含量均值分别为442.15g·kg^(-1)、8.33g·kg^(-1)、0.73g·kg^(-1)。放牧干扰下,植物和土壤C、N、P含量减少,变异系数增大,容易导致石漠化发生和恶化;(2)6种典型样地土壤C∶N、C∶P、N∶P均值分别为10.76、73.94、6.76;植物根、茎、叶和凋落物C∶N、C∶P、N∶P分别为53.62、669.50、12.53。与无放牧干扰样地相比较,受放牧干扰的样地植物和土壤C∶N、C∶P、N∶P化学计量比呈下降趋势,放牧干扰在一定范围内能提高土壤P的有效性,但当N∶P比值减少到一定程度时,植物的生长受N限制。(3)恢复样地的土壤-植被C、N、P及其比值都优于干扰样地,放牧干扰能在短时间内造成环境迅速退化和石漠化的发生和加剧。禁牧后土壤和植物养分能在短时间内得到修复和改善,尤其是草本饲料类植物经短时间自然恢复后得以恢复正常生长发育。(4)在岩溶峰丛洼地石漠化区,土壤和植物的C、N、P、C∶N、C∶P、N∶P关系密切,相互之间具有促进或抑制的作用,共同影响植物的生长发育和石漠化演变方向。

科尔沁沙地沙漠化恢复过程中冷蒿种群的扩散对策研究

在科尔沁沙地冷蒿种群有2种明显形态差异的个体即直立型和匍匐型2种生长表现型植株.为深刻理解冷蒿种群在沙漠化植被恢复过程中的生态学意义,对不同生长型个体的地上和地下部分的形态特征和繁殖特性,及冷蒿种群的扩散现况进行了初步研究.结果表明,2种表现型冷蒿在枝高、枝条分化、花序数、地下根系等个体形态上均表现出差异性;直立型冷蒿地上部分的高度及平均单株地上生物总量均优于匍匐型冷蒿,匍匐型冷蒿生物量主要集中于靠近基部的0～10 cm处;通过对匍匐型冷蒿的克隆能力调查发现,被沙埋后大多数冷蒿产生分株数在10株以下,分株扩散距离主要在10～20 cm以内;冷蒿枝条被沙埋后其生根数量及长度与当季的降雨量有极大关系,而枝条被沙埋后产生分株对冷蒿种群扩散起着重要的作用;直立型冷蒿主要以种子方式进行繁殖,且种群扩散方向与当地风向有关.

滇东断陷盆地南洞岩溶地下水系统地下河水文动态特征与资源量评价

本文对滇东断陷盆地南洞岩溶地下水系统各地下河的水文动态特征进行了分析,推断了南洞岩溶地下水系统的结构特征。根据岩性构造、地下河发育以及补径排关系,将其划分为四个子系统。分别采用降雨入渗系数法和径流模数法对南洞岩溶地下水系统的天然资源量进行计算,计算结果分别为35610.7万m^(3)/a和33460.2万m^(3)/a。用枯季径流模数法对南洞岩溶地下水系统的可采资源量进行了计算,计算结果为23407.3万m^(3)/a,其可开采资源量巨大。南洞地下河在没有天然补给量的情况下,120天消耗的调蓄量为4503.3万m^(3),南洞地下河日允许开采资源量为49.4万m^(3)/d。二号暗河建库蓄水条件下库区上游的日允许开采量为75.9万m^(3)/d,蓄水库容来源于工程设计,资源保证程度高。本次研究可为南洞岩溶地下水资源的开发利用和调配提供科学依据。

乙醇影响下汽油污染物在不同形态土壤有机质上的吸附

为客观评价乙醇对不同形态土壤有机质吸附汽油污染物的影响,本文通过序批实验研究了乙醇影响下苯和甲苯在腐殖酸和黑炭上的吸附,结果表明,腐殖酸以"软碳"为主,苯和甲苯在其上的吸附表现为线性分配,而黑炭以"硬碳"为主,苯和甲苯在其上的吸附为非线性吸附;苯和甲苯在黑炭上的吸附能力要比在腐殖酸上的吸附能力高一至两个数量级.乙醇具有共溶剂效应,随着溶液中乙醇体积分数(fc)的增加,苯和甲苯的溶解度呈线性增加,在有机质上的吸附能力则逐渐减弱.此外,通过共溶剂模型以及对溶液浓度标准化(Ce/Sw)后的数据进行分析,推断乙醇还可能使有机质结构发生了一定程度的溶胀.

广西岩溶区不同植被类型土壤水分特征及影响因素

[目的]了解岩溶区不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线及其影响因素,为岩溶山区土壤水分运动的定量分析提供理论依据。[方法]通过野外调查与室内分析,研究广西平果果化典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线。[结果]van Genuchten模型、Brooks—Corey模型和Gardner 3种模型对土壤水分特征曲线的拟合效果都很好,相关系数均在0.93以上,且残差平方和都小于0.000 5,但van Genuchten模型的拟合效果最好;土壤持水能力与植被的正向演替、饱和含水量、非毛管孔隙度、粉粒含量显著负相关,与土壤容重、黏粒含量、毛管孔隙度、初始含水量和毛管含水量极显著正相关;不同植被类型,相同吸力下,表层和底层土壤的持水能力最强,中间土层的持水能力较差;不同土层深度,相同吸力下,荒地的持水能力最强,林灌的持水能力最差。[结论]同一吸力下的土壤持水能力呈现出随植被的正向演替而不断降低的趋势;研究区影响土壤水分特征曲线的主导因素是非毛管孔隙度。

典型岩溶峰丛洼地水土保持技术研究

岩溶峰丛洼地水土流失以地下漏失为主,水土流失过程特殊、复杂,非岩溶区原有的各项水土保持工程及生物措施不适宜该区。以广西平果县果化示范区为例,在系统分析典型峰丛洼地不同地貌部位、不同环境类型条件下水土流失的主要特点和过程的基础上,通过试验与示范,研发了适宜于峰丛洼地不同地貌部位的水土保持生物技术和工程技术,取得了较好的生态、经济、社会效益,可为我国西南岩溶区水土流失及石漠化的综合防治提供科技支撑。

广西果化岩溶石漠化研究基地建设规划

围绕我国西南岩溶区资源环境领域的重大科学问题和国家目标需求,在系统分析广西果化基地的主要生态环境问题、科学代表性以及科研条件的基础上,对基地进行合理布局和科学规划设计。基地总体布局为科学试验与观测区、石漠化综合治理示范与监测区、科研综合服务区3大功能区,每个大功能区内再细划若干功能小区,并对每个功能小区进行了详细的规划设计,以期建立一个以石漠化综合治理和岩溶地质碳汇研究为主题的综合性科研基地。

岩溶断陷盆地高原面洼地不同坡位土壤抗蚀性研究

为揭示断陷盆地区高原面洼地不同坡位土壤的抗蚀性能,以高原面洼地不同坡位灌草地(上坡、中坡、下坡、坡底)不同土层(0-20 cm、20-40 cm)土壤为研究对象,通过对土壤抗蚀性16个指标的测定与分析,研究了不同坡位对土壤抗蚀性的影响。结果表明:在不同深度土层中,土壤水稳性大团聚体含量都呈现出上坡>下坡>坡底>中坡(P<0.05),且随着土层深度的增加含量减少;各坡位土壤抗蚀性,0-20 cm土层,上坡>下坡>坡底>中坡(P<0.05),20-40 cm土层,下坡>坡底>上坡>中坡(P<0.05),随着土层深度的增加,土壤抗蚀性逐渐降低;粘粒、有机碳、电导、PAD、MWD湿为评价喀斯特断陷盆地坡位土壤抗蚀性的最佳五指标。建议根据各坡位土壤抗蚀性的差异采取不同措施,减小水土漏失同时增强土壤的抗蚀能力,以改善当地生态环境。