广西弄拉岩溶植被不同演替阶段的主要土壤因子及溶蚀率对比研究

植被是土壤形成过程中最活跃的因素 ,在同样气候条件下又是最重要的因素 ,植被的演替改变了土壤的理化性质 ,促进了成土作用。植被的正向演替可改善土壤 A层的理化性状 ,降低容重 ,增加孔隙度、含水量和有机质含量 ;而 B层理化性状在演替初期得到改善 ,后期 (乔林期 )却明显下降 ,容重增加 ,孔隙度、含水量和有机质含量大大降低。土壤 p H值随演替进展逐渐降低。Mg含量随正向演替而降低 ;Ca因植物的作用而呈现复杂性。土壤 CO2 的变化也很复杂 ,表层 CO2 随正向演替明显增加 ,但当(青冈林土 )孔隙度很大时有利于 CO2 的逸出而大大降低 ;深层 CO2 与土壤孔隙度、含水量一致 ,初期随正向演替增加 ,到乔林期又降低。地表溶蚀率随植被正向演替 ,先降低后增加 ;土壤中岩石的溶蚀率随演替而增加 ,与 Ca、Mg含量 ,p H值成反比 ,与土壤有机碳、CO2 浓度成正比 ;植被进展演替有促进潜蚀的作用 ,演替初期表层溶蚀率较深层高 ,到乔林阶段后深层较高。岩石的溶蚀率还受土壤含水量、孔隙度等多种因素的影响。

不同土地利用方式对岩溶作用的影响——以广西弄拉峰丛洼地岩溶系统为例

土地利用可使土壤理化性质产生一系列的变化,从而影响到岩溶作用的方向和强度。以广西马山县弄拉典型峰丛洼地区为例,通过野外溶蚀试片法探讨了不同土地利用方式对岩溶作用的影响。结果表明不同土地利用类型土下溶蚀量存在显著差异。林地与园地土下溶蚀量极大部分大于20mg/a,明显高于灌丛地及(休)耕地(多小于20mg/a)。总体上,溶蚀量从大到小依次为园地、林地、耕地、休耕地与灌丛。其中至少有两个主要控制因素:土壤有机质和土壤CO2:林地和园地土下溶蚀作用主要受前者控制,土壤有机质含量越高、pH越低,土下溶蚀量越大。在耕地与灌丛条件下由于土壤有机质含量较低,土下溶蚀量主要受土壤CO2控制。

广西弄拉峰丛山区土壤有机质与微量营养元素有效态

以广西弄拉峰丛山区为例探讨岩溶区偏碱性条件下土壤有机质与有效态养分含量之间的相关关系。结果表明土壤有机质可显著影响有效态养分含量。主要微量营养元素的有效态多大于其缺素临界值,但存在潜在缺素的可能性。有机质与有效态锌、铁和硼均存在三种函数类型的正显著水平相关关系,反映出土壤有机质与它们的关系密切且稳定。说明有机质含量的增加,有利于提高有效锌、铁和硼的含量。前两者以指数函数类型建立的回归方程最好,后者以幂函数类型建立的回归方程最好。有效态锰与有机质较符合幂函数方程,呈显著负相关。

广西弄拉岩溶植被的表层水文地球化学效应

岩溶区植被是岩溶生态系统的重要组成部分,具有旱生性、喜钙性、岩生性和对环境变化敏感的特点。为了更好的恢复植被,加速岩溶生态系统的重建,在广西弄拉岩溶动力系统监测站,通过收集并分析大气降雨、土壤水和表层岩溶泉水的物理化学特征,对典型表层岩溶泉——兰电堂泉集水区内的水源林的表层水文地球化学效应进行了研究。结果表明:植被能降低大气降雨的pH值,增加大气降雨中化学物质(HCO3-、K+、Na+、Ca2+、Mg2+和游离CO2)的总含量,尤其是游离CO2的增加能增强岩溶动力系统中的溶蚀动力,有利于岩溶作用;植被能改变土壤的理化性质,减少土壤水的含量,增加土壤的自然含水量,影响土壤水的化学性质;植被不仅通过淋溶等方式增强岩溶动力因子(H2O和CO2)来影响表层岩溶泉水的物理化学性质,还通过自身的生理作用(蒸腾和呼吸)来影响表层岩溶泉水的物理化学性质。因此岩溶区植被不但具有与非岩溶区植被同样的功能,还具有其特有的生态效应。今后岩溶植被的恢复和重建应该从提高当地居民生活质量、可持续发展和岩溶景观等角度来考虑。

广西弄拉兰电堂岩溶泉水化学动态变化

利用多参数自动记录仪对广西弄拉兰电堂泉无降雨时的水化学动态变化监测表明,水中CO2分压、温度和包气带含水状况是驱动泉水水化学动态变化的主要因素。气温变化、降雨及太阳辐射的昼夜更替,影响了植物生命活动的强弱。湿季泉水的溶蚀强度明显大于干季,表现为方解石饱和指数(SIC)和白云石饱和指数(SID)较高。干湿季无降雨气候条件下,温度对植物活动起主要控制作用。

广西弄拉森林植被的喀斯特效应

研究了广西弄拉封山育林40多年后植被对大气降雨、表层岩溶泉水物理化学特征、土壤自然含水量和土壤水的影响。结果表明:弄拉的森林植被能明显酸化大气降雨,增加雨水中碳的含量,促进岩溶生态系统的碳循环,增强岩溶动力系统中的溶蚀动力;增加土壤自然含水量,提高土壤风化程度,改善土壤理化性质,增加土壤水有机碳含量;增加表层岩溶泉水中化学成分的含量,改变水质。研究结果显示弄拉的生态恢复和重建已经取得了一定的成绩,今后的研究应在此基础上从改变水质,提高居民饮水质量出发,造福农民。

不同植被演替阶段的岩溶土壤微生物特征——以广西马山弄拉峰丛洼地为例

岩溶区不同演替阶段的植被通过改变土壤环境从而影响土壤微生物的分布。本文采用稀释平板测数法和土壤常规分析对弄拉峰丛洼地5个不同演替阶段土壤微生物种群分布特征及土壤理化性质进行了研究。结果表明,土壤微生物分布随演替阶段和土壤深度显著变化,细菌约占土壤微生物总数的90%以上,占绝对优势,微生物总量随土壤深度增加而减少,微生物总量在上层表现为顶级林>灌丛>乔幼林>灌草丛>草丛,在中层则表现为灌丛>乔幼林>顶级林>灌草丛>草丛,在下层表现为灌丛>顶级林>乔幼林。此外,文章还探讨了土壤微生物种类、数量与土壤理化性质的关系,发现不同土壤微生物种类和数量与土壤有机碳、有效N、土壤空隙度存在明显的正相关,相关系数分别为0.88,0.74和0.66,与土壤pH值、M gO、A l2O3等含量成负相关,相关系数分别为-0.77,-0.65,-0.65。

自然降雨条件下岩溶区土壤钾、氮流失及其对泉水水化学的影响——以广西马山弄拉为例

为研究自然降雨条件下我国西南脆弱岩溶环境区在未受人类活动干扰时土壤元素流失情况,国土资源部岩溶动力学重点实验室于2003年8月5日至7日在广西弄拉岩溶动力系统观测站以表层岩溶泉为介质,通过利用U-20多离子参数仪和CDTP300雨量自动记录仪监测不同降雨强度下泉水中的钾、氮动态变化,来考察土壤钾、氮流失情况及其对泉水水化学的影响。结果表明:在降雨过程中,泉水中的K+和NO-3含量均出现急剧升高的现象,并且泉水内的K+和NO-3含量与降雨强度密切相关。从而说明降雨是导致岩溶区土壤元素流失的主要原因。而泉水内NO3-含量呈现出持续升高的现象,可能是由于岩溶区土壤中氮主要以硝态氮(NO-3-N)形式存在,在降雨停止后的一段时间内仍能通过淋滤作用进入水体。

表层岩溶系统水化学成因及植被恢复条件下变化趋势——以广西马山弄拉兰电堂泉为例

常见的碳酸盐岩主要有灰岩和白云岩,两者的岩溶作用机理不同,因而常形成不同的地貌格局。在我国西南地区,若在小范围内有灰岩和白云岩出露时,往往在山体陡峭的部位出露质纯层厚的灰岩,而山间平原多出露白云岩。这种地层组合结构致使表层岩溶带的发育具有独特的双重岩性结构。基于兰电堂表层岩溶系统的研究,发现绝大部分水样的水化学类型均为HCO3-Ca·Mg型,其主要阳离子Ca2+和Mg2+质量浓度的季节动态变化趋势不明显,但对短期降水稀释效应及森林植被CO2效应的响应则非常迅速。将降水量小且比较均匀的8、9、10及12月水样的ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)关系曲线定义为"同比例溶解线",并用其判别不同降水条件下泉水化学成分差异的成因。另外,为了研究次生森林生态功能逐步恢复条件下岩溶作用强度的变化趋势,对近10年来弄拉表层岩溶泉水化学组分进行分析对比,发现岩溶水化学中主要阴、阳离子浓度均有增加趋势,也进一步佐证了森林植被的岩溶效应。

弄拉岩溶区次生林的生态水文效应

于2006年5月至7月对广西弄拉兰电堂泉水源林区各类水样的物理化学特征进行了研究。通过收集弄拉兰电堂泉集水区次生乔木林中的大气降雨、穿透雨、树干径流雨和表层岩溶泉水,对其中的化学成分含量和pH值进行了分析测定。结果表明:大气降雨经过森林层后,化学成分的总含量增加了;各种养分元素表现出不同的变化,Cl-和Na+减少,其余各离子以及TC、TIC和TOC都表现出增加,对应于每场降雨后的泉水中各成分的变化不是很显著;穿透雨和树干径流雨的pH值表现为下降,泉水的pH值变化幅度较小。经过次生林后的雨水可促进岩溶作用和表层岩溶带的生物地球化学循环,增加土壤中某些碱性元素的有效态。