Analysis and Study on Rock Desertification and Its Rehabilitation Landscapes in Guizhou Province

On the basis of combining landscape planning theories and rock desertification,this study analyzed and sorted out types of rock desertification landscapes,major rehabilitation models for the rock desertification rehabilitation landscapes,landscape representatives,and their socio-economic benefits.

Stable carbon isotopic composition of soil organic carbon in karst area in Central Guizhou, China

THE stable carbon isotopic composition of soil organic carbon is a powerful tool for discussing the source ofsoil CO2 and the relationship of CO2 source and sink between soil CO2 and atmosphere CO2 and has beenwidely studied. However, few similar researches have been done in karst area which comprises 15%global terrestrial area. Preliminary research results about the stable carbon isotopic composition of soil organic carbon in karst area are reported here. In April and August 1998, the samples were collected continuously at 5-cm intervals from 0 to -45cm depth in meadow soil profile described by Zheng and located in the Hongfong Lake area in the central Guizhou Plateau which lies in the central East-Asia karst area. CO2 for δ13 C analysis was prepared

黔中岩溶区地下水水化学来源特征及其影响因素

文章基于区域水文地质、环境地质调查成果,对黔中岩溶区43个地下水点进行了枯水期和丰水期水样采集测试,利用地球化学图解及主成分分析(PCA)法,探讨该区枯水期和丰水期岩溶地下水水化学特征、离子来源及其影响因素。结果表明,该区地下水枯水期和丰水期的水化学特征及影响因素一致,水化学类型均以HCO_(3)(SO4)-Ca(Mg)为主,吉布斯图解分析表明研究区岩溶地下水为岩石风化型,水化学组成主要来源于岩石风化淋滤溶解;[(Ca+Mg)/HCO_(3)]-[SO4/HCO_(3)]图解分析认为研究区可溶性碳酸盐岩主要受碳酸的风化侵蚀作用控制,局部样品受石膏溶解影响显著;丰水期地下水主成分主要受水岩作用过程(PC1)、人类活动(PC2)及工业生产(PC3)等3类因素影响,这三个影响因素能够解释丰水期地下水水化学组分83.7%的特征;枯水期地下水主要受水岩作用过程(PC1*)和人类活动(PC2*)影响,这二类综合因子能够解释枯水期地下水化学组分85.1%的特征。水岩作用过程是该区地下水水化学组分最主要的影响因素。水岩作用主要影响K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)-、TP、F^(-)、SiO_(2)等8项水质指标,人类活动主要影响NH_(4)^(+)、CODMn及Cl^(-)等3项水质指标,而磷矿开采主要影响SO_(4)^(2-)。研究成果深化了对黔中地区岩溶地下水水化学特征的认识,揭示了地下水离子组分来源及影响因素,研究成果对黔中岩溶区地下水资源的合理开发利用与保护具有积极的指导意义。

岩土源热泵在喀斯特地区的应用问题及对策

地源热泵目前的主要形式是岩土源热泵.为厘清系统在喀斯特地区应用时影响运行效果的因素,进行了换热试验和工程调研,认为不利的地层岩性和水文地质条件会在一定程度上制约系统的可持续开发利用,空气潜孔锤钻井技术与施工中存在的问题也会使系统不能正常运行.提出了加强基础地质和水文地质调查、地球物理勘察、钻探技术提升及过程管理等建议和对策.

贵州典型岩溶区不同植被类型下碳酸盐岩溶蚀速率及影响因素

为探究不同岩溶区不同植被类型下碳酸盐岩溶蚀特征及其影响因素。采用溶蚀试片法研究贵州茂兰自然保护区(ML)、镇宁沙子乡(SZ)、兴义郑屯镇(ZT)和施秉干竹槽(GZ)4个典型岩溶区不同植被类型下的溶蚀速率,并分析其主要影响因素。结果表明:不同岩溶区基岩试片、标准试片在一年和一年半的溶蚀速率为2.37~7.42 mg/(cm^(2)·a),溶蚀速率大小表现为SZ>GZ>ML>ZT。4个岩溶区不同植被类型下的试片溶蚀速率存在明显差异,ML和GZ的试片溶蚀速率表现为乔木林>灌木林>草地,SZ和ZT的试片溶蚀速率表现为灌木林大于乔木林和草地,说明不同岩溶区乔木林和灌木林能明显促进碳酸盐岩溶蚀;在土壤0~30 cm,试片溶蚀速率整体随土层增加而增加。ML和ZT的溶蚀速率主要受到土壤CO_(2)含量和土壤pH的影响;SZ主要受到土壤pH和土壤含水量的影响;GZ主要受到土壤CO_(2)含量和土壤有机碳的影响,可见土壤因子对不同岩溶区溶蚀速率的影响存在差异。该研究可为岩溶碳汇精准估算和生态修复与保护提供参考依据。

喀斯特山区城市群耕地时空演变特征及驱动因素分析

厘清城市化背景下喀斯特山区城市群耕地现状及影响因素,对推进区域可持续发展和保障粮食安全具有重要意义。以黔中城市群核心经济区为例,基于2010年、2020年耕地数据,利用变化轨迹分析法、耕地指数、空间自相关和地理探测器等方法,探究喀斯特山区城市群耕地时空演变特征及其驱动因素。结果表明:从整体看,黔中城市群核心经济区耕地分布表现为“中部贵阳市低,周边高”的特点;从县域看,研究期内县域耕地分布均以300~500 km^(2)为主。黔中城市群核心经济区耕地同时具有转出和转入的变化特征,但耕地转出面积明显大于转入,使得研究区耕地减少2 309.37 km^(2)。黔中城市群核心经济区耕地转入、转出具有明显的空间集聚特征,且均以高-高聚类为主。影响黔中城市群耕地时空分布的主要因素为经济因素,但随着社会经济发展,经济因素的影响程度有所降低,影响因素逐渐趋于多元化。为最大程度控制黔中城市群耕地减少,建议在发展经济的同时要合理规划土地利用,保障耕地安全。

The seasonal and daily CO_2 concentration variance in karst meadow soil profile with depth in Central Guizhou, China

THE seasonal variance of soil CO2 concentration with depth in soil profile was widely studied. Few similarresearches on this topic have been done in karst area which comprises 15% global terrestrial area. In thisnote, the research results about the seasonal and daily soil CO2 concentration variance in karst area arereported. The soil gases were collected respectively by the sampling device at 200, 5,0, -5, -10,-15, -25, -35 and -45 cm from the land surface in meadow soil profile described by Zheng andlocated in the Hongfeng lake area in the central Guizhou Plateau which lies in the central East-Asia karstarea. Sampling time is in the morning, midday and at night in April, August and November, 1998 aswell as in January, 1999, respectively. Concentrations （volume percent） of CO2 in soil gas samples

产业结构演变下西南喀斯特地区产业生态效率时空演变——以贵州省为例

运用基于改进的生态足迹模型方法,分析贵州省产业结构演变下产业生态效率时空变化。研究结果显示,随着贵州省产业结构由“一二三”阶段演变到“二一三”“二三一”阶段以及“三二一”阶段,产业生态效率的增长率分别为8.2%、8.1%、14.1%,整体平均增长率为10.1%,与全国相比还有一定的差距。第一产业的生态效率平均增长率为9.4%,第二产业的生态效率平均增长率为8.2%,第三产业生态效率平均增长率为10.6%。在1986—2019年间,贵州省各市(州)产业生态效率不断增加,产业生态效率与产业生态效率增长率存在一定差距,总体差距呈现减少趋势。根据研究结果提出了新时期贵州省经济发展的相应对策。

山地岩溶区生态系统服务时空演变特征分析——以贵州省为例

从水平空间与纵向空间对山地岩溶区开展长时序的生态系统服务演变研究可以增进对山地岩溶区生态系统发展演变规律的理解,为山地岩溶区生态保护政策和石漠化防止措施的制定提供科学参考,对区域可持续发展具有重要意义。基于InVEST模型,实现了2000-2020年研究区陆地生态系统服务产水量、土壤保持与生境质量功能的定量评估,并揭示研究区在水平空间和纵向空间的生态系统服务功能变化特征,更为立体的了解山地岩溶区生态系统服务功能变化特点。研究结果表明,(1)2000-2020年,研究区土地利用类型变化最大的为建设用地,变化最小的为耕地。(2)从水平空间看,不同土地利用类型的产水量、土壤保持及生境质量功能存在显著差异。2000-2020年间,研究区裸地的单位面积产水量最高,林地单位面积产水量最低。土壤保持功能则与之相反,表现出林地单位面积土壤保持量最高而裸地单位面积土壤保持量最低。建设用地与裸地的生境质量均较低。(3)从纵向空间看,产水量、土壤保持和生境质量功能在不同海拔等级具有显著的空间异质性。2000-2020年,研究区产水量与土壤保持功能均表现出随海拔升高而波动式降低的变化特点;生境质量随海拔上升呈现出先下降后上升(浅U型)的分布特征。(4)根据研究结果,研究区生态保护及石漠化防治政策和措施应重点关注裸地、建设用地和林地,同时也应关注不同海拔等级各类生态系统服务功能变化特点,必要时可以对高海拔和低海拔区域实施有差别的生态保护措施。这些发现可为山地岩溶区的生态可持续性提供更切实可行的措施,并为其他类似地区提供参考。

气候变化背景下贵州省典型区域设计暴雨再分析及其潜在风险

极端降水背景下的基础设施安全是当前面临的重要问题,喀斯特区域复杂的水汽来源和下垫面条件导致该区域的时空不确定性更高。研究以典型的喀斯特区域贵州省为例,基于最大24 h暴雨量(1951—2019年),在分析其变化趋势和显著性水平的基础上,按照30 a的最低设计资料年限要求,以1980年为初始时段(1951—1980年),逐年分析(1951—1980,1951—1981,1951—1982,……,1951—2019年)各区域典型频率下设计暴雨的动态变化过程和空间差异,并揭示其产生的偏差和潜在风险水平。结果表明:典型重现期水平下设计暴雨变化的显著性水平均明显高于最大24 h暴雨量,其原因是基于PⅢ型曲线推求设计暴雨量时,要求Cs≥2CV的约束条件导致估算结果更大,同时适线时极端值在曲线拟合过程中占有较大的权重;对于同一站点,设计暴雨量与设计频率(或重现期)呈较好的对数关系,并且在相同频率下设计暴雨的极差平均为10%~20%,最大可达45%。因此,设计暴雨的变化趋势比降水敏感,基于不同时段监测资料的设计暴雨量差异较大。相关部门在开展洪水防治相关规划和应急管理时,需要充分考虑上述问题,不能简单地按区域评估其面临的风险,而是针对具体工程项目逐一深入分析。

喀斯特地区耕地生态系统产品价值核算——以贵州省安顺市为例

以贵州省安顺市为例,探讨喀斯特地区耕地生态系统产品价值的内涵,并参考理论模型,结合安顺市耕地生态系统相关数据,运用数理统计与计量模型进行核算。结果表明,2019年安顺市耕地生态系统产品价值为292.35亿元,占2019年安顺市GDP总量的31.64%;耕地生态系统产品产量价值为166.53亿元,占耕地生态系统产品价值的56.96%;耕地生态系统调节服务功能价值为111.66亿元,占耕地生态系统产品价值的38.20%;耕地生态系统文化服务功能价值为14.16亿元,占耕地生态系统产品价值的4.84%。该成果可为政府部门制定耕地的数量、质量、生态三位一体保护政策和耕地价值核算提供借鉴。

喀斯特山区城乡人类活动强度及其效应时空演变研究

[目的]探究城镇与乡村人类活动强度,以及城镇与乡村地区人类活动的经济效应、生态效应的时空演变,为全面定量评估城乡人类活动机制、生态文明建设与社会经济发展等提供一定理论支撑和决策指引。[方法]通过构建城镇与乡村地区的人类活动强度指数、人类活动强度阈值及人类活动效应等模型方法,对贵州省各地市城乡人类活动强度及阈值演变进行了研究。[结果]2010—2018年,贵州省各地市乡村人类活动强度减弱(降低7.57%~28.57%),城镇人类活动强度增强(增加22.72%~124.83%),城镇人类活动强度大于乡村人类活动强度。各地市乡村人类活动强度最低与最高阈值总体呈降低变化,但多数地市超过最高阈值(1.02~1.62倍),山区土地系统承受较高乡村人类活动强度影响。各地市城镇人类活动强度阈值呈增加变化,2018年城镇人类活动强度趋近最高阈值(0.940~0.997倍),城镇人地系统承受着较大压力。各地市单位城镇人类活动经济效应与单位乡村人类活动生态效应均呈增长变化(年均增长率8.60%~13.53%),单位乡村人类活动生态效应比城镇人类活动经济效应更显著(2.24~14.84倍)。[结论]尽管贵州省乡村人类活动强度呈减弱变化,城镇人类强度及阈值均呈增加变化,但其土地系统承受人类活动强度均较高,单位乡村和城镇人类活动经济与生态效应均增长变化,未来应该继续深入探究城镇与乡村人类活动强度测算方法体系。

贵州省喀斯特地区凋落物分解对气候变暖的响应

采用纬向温度梯度模拟研究了气候变暖对喀斯特地区凋落物分解的影响,以普定原生乔木林叶凋落物为研究对象,将装有普定原生乔木林叶凋落物的分解袋同时分别放置在普定原生乔木林(原地)、茂兰原生乔木林样地(异地模拟气候变暖)进行分解,每月月底回收1次。经过两年的分解,原地分解(CK)和异地模拟气候变暖分解(CM)的质量剩余率分别为28%和24%,异地模拟气候变暖分解的月均失重率总体上大于原地分解。异地模拟气候变暖3.2℃,凋落物分解50%、分解95%所需的时间变短,分解半衰期缩短11.8%。在分解的24个月里,随着分解时间的推进,叶凋落物中C含量呈递减的趋势,N含量呈递增的趋势;从群落水平来看,分解过程中C含量总体上表现为原地分解>异地模拟气候变暖分解,N含量总体上表现为异地模拟气候变暖分解>原地分解。在降水量基本不变、气候变暖3.2℃情景下,叶凋落物在分解过程中的N含量升高,C含量及C/N值降低,其分解速率加快了1.14倍。

喀斯特地区不同植被恢复模式幼林生态系统碳储量及其空间分布

研究喀斯特地区4种植被恢复模式幼林生态系统碳含量、碳储量及其空间分布特征。结果表明:不同树种同一器官中的碳含量存在差异;同一树种不同器官中的碳含量也不同,除楸树外,3种树地上部分各器官的碳含量普遍高于地下部分(根);不同树种各器官碳含量的变异系数为0.88%～7.02%;林下灌木层、草本层、死地被物层的平均碳含量分别为309.70～461.02,335.44～569.61和307.01～400.88g·kg-1,植被恢复初期,柏木林地、楸树林地土壤有机碳含量分别比对照地提高了56.37%和33.49%,而花椒林地下降了2.09%;不同林地土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而逐渐下降;4种林分乔木层的碳储量表现为楸树林>车桑子林>花椒林>柏木林;楸树、花椒和柏木林地0～20cm土层碳储量分别为113.061,82.424和126.841t·hm-2,与对照地相比,楸树和柏木林地土壤碳储量分别提高了31.14%和47.13%,而花椒林地却下降了4.39%,车桑子林地0～10cm土层碳储量为50.517t·hm-2;楸树林、花椒林、柏木林和车桑子林生态系统碳储量分别为117.207,84.117,127.919和53.733t·hm-2,且均表现为土壤层>植被层>死地被物层,4种林分以楸树林乔木层年固碳能力最高,达1.179t·hm-2a-1,其次为车桑子林,为0.686t·hm-2a-1,柏木林最低,为0.080t·hm-2a-1。

岩溶地区坡耕地时空动态变化及其生态服务功能评估

中国西南岩溶地区坡耕地受人类活动强烈作用,生态问题突出,定量评估其时空动态变化与生态服务功能,对于区域石漠化治理、生态建设、扶贫开发都具有重要意义。该研究以贵州省为例,利用2000年、2005年、2010年3 a多时相、多源遥感影像建立土地利用数据,结合坡度、岩性、聚落、交通条件,运用土地利用动态模型、综合热区域模型、生态服务价值模型,对2000年以来贵州岩溶地区坡耕地时空动态变化及生态服务功能进行分析,旨在弄清岩溶地区坡耕地时空动态变化的特征,为坡耕地管理利用提供参考。结果表明：1）10 a来贵州岩溶地区耕地资源减少0.44万km2,80%是坡耕地;坡度6°-15°区域集中分布了最多的耕地资源;随着坡度梯度增加,坡耕地减少幅度增大,分布比例大幅下降;2）岩溶地区坡耕地分布与基质岩性具有明显相关性,灰岩地区坡耕地（尤其陡坡耕地）比例、数量规模明显高于白云岩地区;白云岩地区坡耕地较多地分布在缓坡地带;3）空间上,一方面,10 a来距聚落大于900 m地区成为坡耕地转出的主要区域,但目前这一区域的陡坡耕地仍较多,应加快其退耕步伐;另一方面,坡耕地退耕过程表现出明显的公路指向性,在坡耕地转出土地距公路500 m内集中了近30%的坡耕地转出土地,随着距离增加,坡耕地转出土地的比例降低;4）贵州岩溶地区坡耕地转出形成了2个热点地区：临长江的乌江下游遵义东北和铜仁、黔中高原面的贵阳和安顺市周边;5）2000年以来贵州岩溶地区坡耕地退耕产生了良好的生态效应,坡耕地转出土地生态系统的生态服务价值估算为4399.81万元/a。总之,岩溶地区坡耕地10 a来变化显著,生态效应明显,但现存坡耕地的分类管理、高效利用仍任重道远。

贵州喀斯特山区植物营养元素含量特征

贵州喀斯特山区是我国乃至世界喀斯特分布面积最大的片区之一,由于其生态系统的脆弱性,加之人类活动的干扰,使得该区的植被退化较为严重。文章选择该区的12种主要植物作为研究对象,对其营养元素进行了研究。结果表明:>1000μg·g-1的元素有N、P、K、Ca、Mg、S,100～1000μg·g-1的元素有Fe、Mn、Al,10～100μg·g-1的元素有Zn、Sr,<10μg·g-1的元素为Cu、Mo,其中Mo含量最低,仅为0.17μg·g-1。这些元素中,Ca、P、K元素高于所报道的陆生植物的含量范围。元素含量特点是Ca>K>Mg型。N、P、K、Mg元素的频数分布为正态分布,Ca、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Sr、S元素为对数正态分布。变异系数大于100%的元素有Al、Fe、Mn、Sr,变异系数小于60%的元素有N、P、K、Ca、Mg、S、Cu,其中Ca的变异系数最小,仅为11.8%。不同生境下相同植物的营养元素含量有较大的差异,石灰土上植物的N、P、K、Ca、Mg、Al、Cu、Mo元素含量要高于黄壤上植物的。元素间的相关分析表明:P和K、P和Cu、Al和Fe、Al和Zn、Fe和Zn元素具有显著相关关系;N和P、P和Mg、K和Al、K和Cu、Ca和Sr、S和Mo元素具有一般相关关系。

黔中石漠化地区生态恢复过程中土壤养分变异特征

黔中石漠化地区由于近年来农村经济水平的发展,以及劳动力的大量转移,农村人口对土地的依赖性减小,使得原有部分石漠化地区处于一种自然或半自然的恢复状态。基于这种研究背景下,采集了黔中石漠化地区处于恢复过程中的土壤表层样品,进行室内理化分析。结果显示,土壤有机质、全氮的累积量较多,并以无明显石漠化地区土壤含量最高,中度石漠化地区土壤含量最低。土壤全磷、全钾由于受到土壤母质条件的影响,其变异较土壤有机质和氮素趋于平缓。土壤有效氮、钾含量水平较高,而有效磷含量水平处于极低状态。

贵州喀斯特山区植物土壤C、N、S的分布特征

该文研究了贵州喀斯特山区植物和土壤C、N、S含量特征、垂直变化特征以及植物与土壤C、N、S之间、植物-土壤间C、N、S的相互关系。结果表明:该区植物C、N、S平均含量分别为45.13%、2.02%、0.61%,C、N含量在正常范围内,但S含量明显高于我国其他地区;不同植物种C、N、S含量存在显著差异,不同土壤上植物C、N、S含量差异不显著;石灰土C、N、S含量均高于黄壤C、N、S含量,但两者的C、N、S含量差异未达到显著程度;植物C、N、S随海拔的变化不明显,而土壤C、N、S均明显地随着海拔增加而增加。相关分析表明:植物C、N、S之间、垂直变化上植物与土壤之间C、N、S的相关关系基本不显著,而土壤C、N、S之间存在较显著的相关关系。

喀斯特地区土地利用变化研究——以贵州省为例

分析贵州省1996—2008年土地利用变化情况,揭示土地利用变化差异状况及驱动因子。基于贵州省1996—2008年土地利用变更调查数据,利用土地利用结构信息熵和均衡度、土地利用类型年均变化幅度、年均变化率与相对变化率5个指数,分析土地利用变化情况。结果表明:(1)13年间,贵州省土地利用变化主要以耕地和林地的变化为主,土地利用结构变化表现出林地、园地、居民点及工矿用地、水域、交通用地明显增加,耕地、牧草地和未利用地减少。(2)贵州省土地利用结构信息熵和均衡度呈现"上升—下降—上升"的过程,总体呈增长趋势。(3)8类土地利用类型中,园地的区域变化差异较大,牧草地区域变化差异较小;贵州省西部地区的土地利用类型变化较东部地区显著。贵州省土地利用结构变化的主要驱动力是生态退耕政策的实施和经济社会的发展。

贵州中部喀斯特灌丛群落生物量研究

本文采用收获法对贵州中部喀斯特灌丛群落的生物量进行测定。喀斯特灌丛群落的总生物量在２４．５５９３ｔ／ｈａ至４５．６７４６ｔ／ｈａ之间，其中地上部分约１４．２３６７ｔ／ｈａ，地下部分约１３．３１７７ｔ／ｈａ。不同群落类型其生物量存在一定差异。生物量在群落的垂直空间上，集中分布于近地表空间；在器官分布上则主要集中于根和茎枝。文章还对生物量与环境因子的相关性进行了分析。