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。

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。

黔中岩溶区不同群落演替阶段植物功能群叶片化学计量特征

采用"空间替代时间"方法,对黔中岩溶区天然次生林灌草阶段、灌木林阶段、乔木林阶段的主要优势植物展开调查,按照植物光适应、生活型及叶习性不同功能类群的划分方法,研究分析了主要优势植物叶片C、N、P、K养分元素及其各组分配比计量特征。结果表明,(1)植物叶片OC、TN、TK、TP含量依次为511.35±34.16mg/g、18.27±4.33mg/g、11.30±3.87mg/g、1.41±0.54mg/g,除TN与TP呈极显著正相关(P<0.01)外,其余各元素间均未达极显著水平;(2)植物叶片OC和TP含量随着灌草丛—灌木林—乔木林正向演替呈逐渐降低趋势,TK和TN含量呈现先增加后减小趋势。除灌草丛阶段的植物叶片OC含量显著高于乔木林(P<0.05)外,其余未达显著水平;(3)不同光合特性功能类群间植物叶片OC、TN、TP、TK具有不同的变化规律,植物叶片OC和TP含量为灌木树种>乔木树种,TK和TN为乔木树种>灌木树种、落叶型>常绿型。研究区植物叶片具有较高有机物含量和C蓄积能力,植物生长受到N、P共同限制,富足的K含量可能是植物适应严酷生境和N、P养分限制的重要机制。

黔中喀斯特次生林主要经营树种冠形特征及模型拟合

经营树种冠层结构调整是次生林经营的重要内容,而树冠结构不同往往表现在冠形特征差异,因此,研究冠形特征并进行模型拟合,对森林经营具有重要的理论和实践意义。以黔中喀斯特次生林封山造林、封山抚育、封山改良3种经营类型为研究对象,针对柳杉、猴樟、厚朴、喜树和光皮桦5个经营树种,使用1 221株实测数据,拟合冠幅、冠长、伸展度、冠长率、圆满度、投影比6个冠形指标与林木胸径和树高因子间关系。研究表明:(1)树种的实测因子与树冠结构特征多呈极显著正相关关系,建立实测林木因子(易获取因子)与树冠结构特征间的回归预估模型可行;(2)建立了黔中喀斯特次生林5种经营目标树的CW∝DBH、CL∝H的最优预估方程,树冠圆满度的拟合度要优于其投影比、树冠伸展度和冠长率;(3)柳杉、猴樟、厚朴、喜树和光皮桦的冠幅拟合解释量依次为0.62、0.69、0.77、0.59、0.77,冠长解释量依次为0.88、0.90、0.78、0.89、0.64。各拟合最优模型的胸径使用范围分别为1.6~18.3cm、0.5~8.5cm、1.8~6.5cm、0.8~13.0cm、0.7~25.8cm,树高适用范围分别为2.0~10.9m、1.5~8.2m、2.6~6.6m、1.5~12.1m、1.6~14.5m。因此,基于胸径、树高对各经营树种的冠幅、冠长预估模型适用于早期,中后期经营还需重建中后期的模型。

生态恢复背景下喀斯特地区植被覆盖的时空变化——以黔中地区为例

为了揭示退耕还林(草)、封山育林和石漠化综合治理等生态恢复工程驱动下喀斯特地区的植被覆盖度的时空变化情况,以黔中为研究区,利用2000年、2005年和2010年三期的MODIS影像数据,通过NDVI像元二分模型法,对研究区植被覆盖进行了动态变化评估。结果表明:2000年到2010年,极高植被覆盖度面积持续增长,高植被覆盖度面积持续减少,极低植被覆盖度、低植被覆盖度和中等植被覆盖度面积先增后减,植被覆盖总体呈现转好趋势;此外,植被覆盖景观斑块数减小,平均斑块面积增大,香农多样性指数减小,表明这一时期内植被覆盖景观的破碎化程度逐渐降低,生态恢复工程取得良好实效。

黔中岩溶山区水稻田间需水量供需平衡研究

研究项目主要对黔中岩溶山区水稻田间需水规律进行探索,研究出水稻(金优77)在不同的生育期的需水定额,为农业节水提供理论依据,建立合理、节水、高产、高效的与生态良性循环的水资源体系。

黔中喀斯特城市新区森林生态系统水土保持及其生态效益

[目的]研究黔中喀斯特城市新区--贵州省贵阳市观山湖区森林生态系统的水土保持及其生态效益,旨在科学评价该区生态建设成效,为喀斯特城市新区资源环境可持续利用,森林高质量发展提供科学依据。[方法]基于多源遥感数据提取2000,2010和2020年观山湖区森林生态系统分布格局,利用土壤保持模型和水量平衡方程计算土壤保持量和调节水量,采用市场价值法和影子工程法计算其生态效益价值量。[结果](1)观山湖区森林生态系统面积2000—2010年从10892.74 hm^(2)增加到15571.90 hm^(2)。随着城市扩张的加快,森林面积持续减小,到2020年减少为13937.54 hm^(2)。由于生态工程和城市扩张的双向长消作用,森林生态系统在过去20 a中的变化幅度很大。(2)森林生态系统的固土保肥和水量调节价值量总体上呈增长趋势,单位面积生态效益有所提高,但因森林生态系统面积减少,固土保肥和水量调节生态效益增势趋缓。(3)单位面积土壤保持量大小顺序表现为:针叶林>针阔混交林>灌木林>阔叶林>其他林;调节水量大小顺序表现为:针叶林>阔叶林>针阔混交林>灌木林>其他林;针叶林固土保肥、水量调节生态效益价值总量最大,灌木林次之。灌木林发挥着十分重要的固土保肥和水量调节生态效益。[结论]观山湖区森林生态系统面积变化幅度大,2000—2010年面积大幅增长,近年来呈现减少趋势,但单位面积生态效益不断提高,在固土保肥和水量调节方面发挥着重要作用。在城市新区开发中,需要十分重视森林生态系统的保护。

贵州中部岩溶山区坡耕地时空演变特征及驱动因素分析

坡耕地是中国西南岩溶山区粮食安全和生态保护的重要保障,深入研究其时空演变特征具有重要意义。该研究选用2004-2020年高精度遥感影像和数字高程模型,从地形位指数、核密度、耕地利用动态指标分析典型岩溶山区普定县坡耕地时空演变在不同地形位等级上的响应,并对坡耕地演变的驱动机制进行探究。结果表明:1)2004-2020年,研究区坡耕地在空间上呈“东南多、东北少、西部较少”的分布特征。坡耕地分3个阶段收缩:急剧收缩阶段(2004-2009年)高地形位坡耕地撂荒收缩速度最快,缓慢收缩阶段(2009-2015年)中地形位坡耕地收缩速度最快,加速收缩阶段(2015-2020年)低地形位坡耕地收缩速度最快;2)第一级、第三级地形位范围内坡耕地变化面积最大,高地形位劣质坡耕地向林草地转型占总体转型面积的69.67%,低地形位坡耕地向园地及建设用地转型占总体转型面积的38.14%;3)坡耕地演变由陡坡向缓坡转移、由高海拔向低海拔转移,聚集度下降,高地形位坡耕地转型提高区域生态效益,中、低地形位坡耕地转型实现区域生态经济双赢效益;4)自然地理环境是坡耕地时空演变的基础支撑,社会经济是主导因素,政策是外在拉力,不同梯度地形位坡耕地影响的主导因素差异明显。研究结果可为西南岩溶山区不同地形土地利用优化及生态保护提供科学参考。

黔中岩溶山区水稻田间需水量供需平衡及灌溉制度研究

本文主要对岩溶山区水稻田间需水规律研究,探索水稻在不同的生育期的需水定额,为农业节水提供理论依据,把传统用水转到现代的高效用水的轨道上来,建立合理、节水、高产、高效的与生态良性循环的水资源体系。

黔中喀斯特地区村庄潜力评价与分类模式研究——基于安顺市西秀区的实例

对喀斯特地区村庄的潜力评价与分类模式研究能有效补充和丰富乡村振兴背景下村庄分类引导体系。研究选择安顺市西秀区所辖的361个行政村作为实证对象,综合应用层次分析法和德尔菲法,确定影响喀斯特地区乡村发展的自然条件、交通区位、社会经济、历史文化等因子的权重,构建针对喀斯特地域特色的村庄发展潜力评价体系和村庄分类识别模型,进而根据识别模型细化分类结果,提出西秀区村庄的发展优化建议。

黔中高原面石漠化演变典型案例研究——以普定后寨河地区为例

定量分析石漠化的演变过程,有助于客观认识石漠化、了解喀斯特石漠化的成因和开展石漠化的综合治理。选取位于黔中高原普定县境内的后寨河地区,基于1963年、1978年、2005年和2010年的高精度影像,研究了石漠化的演变过程和影响因素。结果发现,研究区1963年、1978年、2005年和2010年石漠化综合指数分别为1.5042、1.3311、1.2176和1.2376,说明研究区的退化石漠化总体上在恢复。1963-2010年,一直保持不变的石漠化占2010年石漠化的43.76%,15°~25°、〉25°坡度范围内的强度石漠化比例基本保持不变,距聚落〉900 m范围,强度石漠化的比例从1963年28.6%下降到2010年的10.6%。研究区石漠化广泛分布的中部10个村级单位不同土地利用类型的石漠化发生情况表明,各村陡坡耕地普遍发生严重的石漠化,较多坡耕地的存在仍是土地石漠化的驱动因素。