一种石漠区地表岩石裸露率测量方法

岩石裸露率是判定喀斯特石漠化等级最基础指标之一,其精度对判定石漠化分布区、划分等级、制订防治措施十分重要。传统机械布点法测量内容单一,无法满足日益严峻的石漠化治理需求。针对这一问题,本实验设计在小尺度不同粒径岩石裸露条件下,应用照片处理技术(拍照)获取岩石裸露率并分类径级的方法,并与传统机械布点测量方法进行比对。结果发现:拍照测量得到的岩石裸露率低于机械布点测量值,在拍照测量结果未达到石漠化(岩石裸露率<30%)时两种方法之间的差异显著,超过此比例后两种测量结果的差异随着岩石裸露率的增加而逐渐减小;拍照测量岩石裸露率变异系数高于机械布点测量结果,说明拍照方法更能反映喀斯特石漠化岩石高异质性特性;拍照测得石漠化区和治理区的岩石分布密度分别为111个/m2和67. 4个/m2,两个样地岩石优势粒径均为75～250 mm,但综合来看,治理区样地的岩石粒径尺寸要高于石漠化区。机械布点测量简单、快捷,但数据内容单一,拍照测量不仅可以反映岩石裸露率,还可同时测量岩石粒径和分布密度,敏感度较机械布点测量高,能反映喀斯特石漠化地区更多的细节和变异,能更好地服务于石漠化治理。

基岩裸露率与土壤厚度对土壤流失影响的模拟试验

为了研究岩溶地区基岩裸露率与土壤厚度对土壤流失的影响,利用自制的试验设备,开展了浅薄土壤下覆表层岩溶裂隙带水文过程及其驱动的土壤运移过程室内模拟试验研究。综合考虑岩溶二元水文地质结构下存在的土壤地表流失与地下漏失现象,结果表明地表和地下产沙速率随时间的变化先快速上升到峰值之后逐渐减小,地下产沙速率与土壤厚度呈显著正相关关系,地表产沙速率与基岩裸露率呈显著负相关关系,随着基岩裸露率的增大,地表产沙速率随时间的波动越来越明显;地表/地下产沙量与基岩裸露率/土壤厚度的相关性较好,线性相关性系数R2均达到了0.9以上。地表产沙量随着基岩裸露率、土壤厚度的增加而减小;而地下产沙量随着基岩裸露率的增大而减小、随着土壤厚度的增加而增大。

影响气缸套内孔石墨裸露率因素的研究

气缸套是发动机关键零件之一,被称为发动机的心脏,而气缸套内孔表面的珩磨质量的高低直接决定了气缸套的性能。气缸套珩磨质量除了用内孔形位公差、线性化的支承率曲线(Rpk/Rk/Rvk等参数)和概率支承率曲线(Rpq/Rq/Rmq等参数)进行评价外,气缸套内孔珩磨石墨裸露率也是评价珩磨质量的另一个重要特征,目前越来越多的客户开始要求对石墨裸露率进行控制。

喀斯特小流域坡度-土层厚度与岩石裸露率间耦合关系的研究

探讨喀斯特地区不同岩石裸露率等级强度下坡度与土层厚度间的耦合关系,有助于揭示喀斯特地区坡度、土层厚度与岩石裸露率三者之间的内在联系。以喀斯特后寨河小流域为研究对象,从数学角度对不同岩石裸露率等级地区坡度-土层厚度间的耦合关系进行定量研究。并运用主成分分析法和层次分析法求出在不同主成分影响作用下,坡度、土层厚度这两个影响因子的权重,使坡度、土层厚度之间的关系可突破量纲的限制直接进行运算,并最终拟合出方程,得到岩石裸露率、坡度与土层厚度三者之间的数学关系。计算结果表明:(1)流域内,石漠化等级较高的地区,集中分布在坡度为15°~25°,土层厚度为40 cm左右的地区。(2)喀斯特小流域内,岩石裸露程度与坡度-土层厚度的耦合系数值呈正比,即岩石裸露率越大的地区,坡度-土层厚度耦合系数值越大。(3)喀斯特小流域内,坡度、土层厚度和岩石裸露率的关系较为复杂,在0~15°和25°以上地区随坡度增大,土层厚度减小、岩石裸露率增大。15°~25°地区随坡度增大,土层厚度增大、岩石裸露率减小。

桂北典型岩溶区植物alpha和beta多样性特征及影响因素

母岩对景观演化和生物定植起着决定性作用,但母岩对区植物多样性是否产生影响是地学、植物学和生态学共同关注的热点。以桂北冠岩、恭城两个典型岩溶区3种母岩(灰岩、碎屑岩、灰岩夹白云岩)天然次生林为研究对象,基于野外调查数据,分析了岩溶区植物alpha和beta多样性特征及影响因素。结果显示:(1)研究区内物种相对丰富,共记录乔木86种、灌木93种、草本56种,灰岩植物alpha多样性最高,碎屑岩次之,灰岩夹白云岩最低;(2)不同母岩和同一母岩区的植物群落相异性均较高,物种周转组分对beta多样性贡献(82.86%—84.49%)显著高于物种丰富度组分(15.51%—17.14%);(3)Pearson和Mantel分析表明,母岩、基岩裸露率和土壤厚度与桂北岩溶区植物alpha和beta多样性显著相关(P<0.05)。综上所述,桂北岩溶森林林分异质性较高,碳酸岩混合沉积区植物多样性显著低于纯灰岩和碎屑岩。植物组成差异主要取决于物种周转过程,母岩、基岩裸露和土壤厚度是主要影响因素。本研究从母岩的角度评估了岩溶森林的植物多样性特征及主要影响因素,为桂北乃至中国西南岩溶地区植被保护和重建提供科学依据和理论支持。

喀斯特山地石漠化过程中地表地下侵蚀产沙特征

喀斯特地区特殊的地表、地下侵蚀产沙是引发石漠化发生发展的重要物理过程。以喀斯特山地石漠化过程中不同石漠化状况的裸坡面为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下孔(裂)隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究其地表及地下侵蚀产沙特征。结果表明:无石漠化、潜在石漠化和轻度石漠化的裸坡在相同条件下的地表产沙量总体上高于地下产沙量,且10 min降雨时段内地下产沙量在0~100 g之间。不同石漠化强度的裸坡地表、地下侵蚀产沙量均随雨强的增大而增加;小雨强(30~80 mm h^(-1))下,随着石漠化强度加剧其地表越不易发生侵蚀,而石漠化强度达到一定程度时(基岩裸露率40%)土壤流失以地下流失为主;大雨强(150 mm h^(-1))下,地表产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化不明显,而地下产沙量则呈先增加后减小的变化且在基岩裸露率为30%时达到最大。不同石漠化强度的裸坡地表产沙量及其分配比例随地下孔(裂)隙度变化不明显,地下产沙量及其分配比例总体上随地下孔(裂)隙度增加而增加;在不同地下孔(裂)隙度下(1%~5%),地表、地下产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化(10%~50%)差异较大。研究结果对认识喀斯特地区石漠化发生发展机制、揭示土壤侵蚀特征、防治地表地下水土流失具有重要的理论和现实意义。

喀斯特地区不同岩土组构对岩溶碳通量的影响

我国南方喀斯特地区岩石裸露率高、土层浅薄且分布不均,这种特殊的岩土组构如何影响水文过程对于准确估算岩溶碳通量具有重要意义。水化学径流法是计算流域尺度岩溶碳通量的常用方法,其中流域面积和流量作为2个重要参数在喀斯特地区往往难以准确获取。在普定喀斯特生态系统观测研究站设计了一组岩土比(1∶1和4∶1)和一组土层厚度(5,20,100 cm)共计5种岩土组构的模拟试验场。通过一个完整水文年的流量和水化学监测,定量研究了岩石裸露率和土层厚度对水文过程以及岩溶碳通量的影响。研究结果表明,5个模拟试验场岩溶碳通量平均值为(17±3)gC/m^(2)/a,受渗漏量控制,雨季(5-10月)约占95%;岩石裸露率(2组岩土组构之间)对渗漏量的影响可达14%,且随着岩石裸露率增加,入渗系数也相应增加;土层厚度对渗漏量的影响仅在1%~2%之间。此外,对8个野外流域观测数据的分析发现,入渗系数与岩溶碳通量的相关性最为显著,说明入渗系数是喀斯特地区不同岩土组构地质背景影响和控制岩溶碳通量的主要因素,同时这种影响可能随降雨量变化而变化,即入渗系数并非常数。

石漠化对峰丛洼地土壤有机碳储量的影响——以广东英德市岩背镇为例

为掌握石漠化对岩溶地表土壤碳量的影响，选择粤北英德市岩背镇塘边村岩溶峰丛不同石漠化程度样地进行系统调查，采用单位面积土壤有机碳指标分析石漠化过程对土壤有机碳储量影响。结果表明：（1）极重度石漠化使土壤厚度、地表生物量显著减少，使岩石裸露率显著增加，但在潜在、轻度至中度石漠化中，差异不显著；（2）极重度石漠化土壤有机碳含量显著高于其他石漠化，中度石漠化土壤有机碳高于轻度石漠化，轻度高于潜在，但差异不显著；（3）10-20 cm 土层有机碳含量明显低于表层，岩石裸露及土壤主要在溶蚀缝隙中分布和发育是造成极重度和中度石漠化单位重量土壤有机碳增加的主要原因；（4）中度、轻度和潜在石漠化单位面积土壤有机碳分别是极重度的49.23倍、47.9倍和29.4倍；（5）岩石裸露率是影响岩溶地表生态的最主要因素，它和地表生物量之间存在极显著的负相关，与单位面积土壤有机碳总量呈显著的负相关关系，和土壤厚度也存在显著的负相关关系，此外，岩溶植物的高度适应性可以削弱石漠化的影响。

基于NDRI像元二分模型的石漠化信息提取研究

岩溶石漠化是我国当前面临的三大生态灾害之一,以基岩裸露为主要表现特征的土地退化现象突出,岩石裸露率是评价石漠化的关键指标之一。本文选择滇东南地区广南县为研究区,构建归一化岩石指数(NDRI),引入像元二分模型法,提出了基于NDRI像元二分模型提取岩石裸露率,依据岩石裸露率与石漠化相关关系,得到了研究区石漠化面积及其分布状况。根据野外调查结果,对石漠化信息提取结果进行了精度验证,利用短波红外(TM7)与近红外(TM4)波段得到的结果远优于利用中红外(TM5)与红光(TM3)波段得到的结果,为相似岩溶区石漠化信息提取提供了参考。

黔中天龙山典型喀斯特次生林地上生物量与环境因子的关系

为探究喀斯特次生林地上生物量与环境因子的关系,该文以黔中普定县喀斯特天龙山典型次生林样地为研究对象,采取单物种及不同径级组地上生物量模型计算优势种及群落生物量,采用空间分布图描述环境因子与群落地上生物量空间分布状况,利用相关性检验(Pearson)、一般线性模型(GLM)以及冗余分析(RDA)讨论群落、生活型、物种地上生物量与环境因子的关系。结果表明:(1)喀斯特次生林群落地上生物量总量为106.94 t·hm^(-2),优势种地上生物量占整个样地的91.77%,其中常绿植物高于落叶,窄叶柯(Lithocarpus confinis)与化香树(Platycarya strobilacea)地上生物量在群落中占比最高,分别为34.23%和34.37%。(2)岩石裸露率空间分布呈现明显的上下梯度差异,上坡显著大于下坡,坡度与土壤厚度空间分布不连续,无明显规律。(3)群落地上生物量与土壤厚度呈显著正相关,二者空间分布趋于一致,土壤厚度是群落地上生物量的主要影响因子,岩石裸露率与坡度对群落地上生物量的影响较低。(4)对于不同生活型,岩石裸露率对地上生物量的影响程度最高,土壤厚度与坡度对常绿植物的影响大于落叶。(5)对于不同物种,环境因子与地上生物量的相关性复杂,大部分物种与土壤厚度呈正相关,化香树、刺异叶花椒(Zanthoxylum dimorphophyllum var.spinifolium)分别与岩石裸露率、坡度呈正相关。综上认为,该研究区次生林植被恢复缓慢,土壤厚度是群落地上生物量的主要影响因子,但对于不同生活型和物种而言,地上生物量对环境的响应会受到生活型差异、物种生境偏好及种间关系等生物因素的影响。

滇东南岩溶石漠化信息提取研究

文章以云南省马关县为研究区,基于岩溶石漠化与植被覆盖度和岩石裸露率之间的关系,采用像元二分模型计算出研究区的植被覆盖度和岩石裸露率信息,结合碳酸盐岩分布图和土地利用类型图,剔除非岩溶石漠化区域,加权叠加植被覆盖度和岩石裸露率数据,提取出试验区的岩溶石漠化信息,并且计算岩溶石漠化分级断点值,得到五个等级石漠化的分布情况和面积。试验表明,该方法可以快速、准确地提取研究区石漠化分布状况。

典型小流域喀斯特石漠化演变特征及其关键表征因子与驱动因素

中国西南喀斯特区域土地石漠化生态灾难已经严重制约了经济和社会的发展,而对石漠化进行治理,其空间分布信息的准确提取是必不可少的。针对现有石漠化信息提取技术存在不可能发生喀斯特石漠化(Impossible to develop karst rocky desertification,IKRD)范围提取不准确,关于石漠化的时空演变分析较少及其驱动因子、表征因子繁杂等问题,本文以典型喀斯特流域后寨河流域为研究对象,基于高精度影像识别提取IKRD范围,利用植被覆盖度、岩石裸露率对研究区域准确提取石漠化信息,揭示该区域不同石漠化等级的时空演变规律,同时探明石漠化分布与地表反照率、坡度的相关性。研究结果表明:(1)2005年至2010年后寨河流域石漠化程度整体在恶化,在后寨河流域西南部分和中部极少区域石漠化程度有所减轻,其余区域基本未发生变化,而在2010年至2015年后寨河流域石漠化程度大部分区域都呈减轻状态,而且石漠化程度减轻强度较大,在南侧大部分区域石漠化程度都呈减轻状态,且强度较大。(2)2005年至2010年后寨河流域石漠化程度减轻、未发生变化以及加重的面积分别为4.23 km^2、25.736 km^2、20.81 km^2,各部分面积占比分别为8.3%、 50.7%、41%。(3)2010年至2015年后寨河流域石漠化程度减轻、未发生变化以及加重的面积分别为31.87 km^2、16.57 km^2、6.85 km^2,各部分面积占比分别为57.6%、30%、 12.4%。(4)石漠化区域的坡度、地表反照率主要集中在2°-22°、0.12-0.21之间,而且随着坡度值的增加,潜在石漠化、重度石漠化面积占比增高,轻度石漠化和中度石漠化面积占比降低,随着地表反照率增加潜在石漠化、轻度石漠化面积占比增高,重度石漠化面积占比降低。综上所述,在2005年至2015年间,后寨河流域石漠化演变因贵州省2008年至2010年开始实施退耕还林还草等石漠化综合治理工程而呈现先恶化,后减轻的状态,同时通过对该区域石漠化分布与地表反照率、坡度的相关分析发现,地表反照率和坡度可以作为石漠化研究的辅助表征因子和驱动因子。

区域尺度喀斯特区石漠化强度对土壤流失的影响

石漠化和水土流失是西南喀斯特区突出的生态问题,制约着社会经济的发展。目前,石漠化与土壤流失的耦合关系尚未系统探明,石漠化强度评价因子植被盖度、土层厚度和基岩裸露率的交互作用如何影响土壤流失知之甚少。基于石漠化现状的调查,采用RUSLE模型、Getis−OrdG_(i)^(*)、地理探测器等方法,测算了贵州喀斯特区土壤侵蚀状况并识别了冷热区分布,量化了石漠化强度评价因子与土壤侵蚀之间的关系,解析了因子组合对土壤流失的交互影响。结果表明:1)贵州喀斯特区土壤侵蚀以中度和微度侵蚀为主,平均土壤流失率17.69 t/(hm^(2)·a),侵蚀热区(重点防治区)主要集中在贵州西部经济相对欠发达区,侵蚀冷区(轻微区)则主要集中在黔北遵义市和黔中贵阳市等经济相对发达区。2)土壤流失随石漠化强度评价指标植被盖度、土层厚度的增加呈降低趋势,随基岩裸露率的增加则呈增加趋势;石漠化与土壤流失之间并非简单的线性关系,而呈复杂的非线性关系,3个评价因子分别以三次曲线函数、指数函数和反正弦函数拟合优度最高。3)石漠化强度评价因子对土壤流失空间分异的解释力依次为植被盖度、基岩裸露率和土层厚度,且因子组合对土壤流失的交互影响均呈非线性增强,其中基岩裸露率与植被盖度的交互作用起主导作用,其次是土层厚度与植被盖度,基岩裸露率与土层厚度的解释力最小。研究结果可为喀斯特区水土流失、石漠化的协同防治提供理论参考。

茂兰喀斯特森林地上生物量林层格局及驱动因子

以茂兰国家级自然保护区内喀斯特森林作为研究对象,建立森林样地并使用异速生长方程计算森林木本植物的地上生物量,采用配对t检验和线性混合效应模型等统计方法,分析森林地上生物量的林层(上木层和下木层)分布格局及驱动因子(非生物因子和生物因子)。研究发现茂兰喀斯特森林地上生物量主要分布在上木层。非生物因子中,仅岩石裸露率对森林总体地上生物量产生了负向作用,分为不同林层后,进一步发现岩石裸露率仅对上木层地上生物量产生负向作用,而对下木层则无作用;还发现地形生境的重要作用,表现为山腰上木层地上生物量大于山顶的,而山顶下木层地上生物量则大于山腰的。生物因子中,仅植株密度对上木层和下木层地上生物量产生正向作用。结果表明:茂兰喀斯特森林地上生物量受到非生物和生物因子的共同调控;若仅分析森林总体地上生物量,则难以发现不同林层地上生物量分布格局及驱动因子的差异。本研究提示对喀斯特森林地上生物量及驱动因子进行分层分析的必要性,同时也为茂兰喀斯特森林后续的经营管理提供了一定的理论基础。

含砂雾封层路用性能研究

本文通过相关试验研究含砂雾封层封水性能、抗滑性能及耐磨性能,试验结果表明:含砂雾封层类型、用量对沥青路面封水性能、抗滑性能及耐磨性能有很大影响,当含砂雾封层涂刷量较少时,1#含砂雾封层封水性能较好,当含砂雾封层涂刷量较多时,2#含砂雾封层封水性能较好;2#含砂雾封层抗滑性能要好于1#含砂雾封层;1#含砂雾封层裸露率降低比例最大值为47.3%,对应的涂刷量为0.6 kg/m^2,2#含砂雾封层裸露率降低比例最大值为31.8%,对应的涂刷量为0.4 kg/m^2。

气缸套内孔表面珩磨质量评估

本文介绍了气缸套内孔各阶段珩磨的作用及对缸套内孔珩磨质量的评价,重点阐述了珩磨后表面微观质量石墨裸露率的检测,对内孔珩磨加工过程有重大意义。

镍磷复合镀缸套穴蚀原因分析

某发动机的镍磷复合镀层缸套,在使用一段时间后,发生了失效,在水道部位和环带上出现不同程度的穴蚀现象。采用宏观观察、缸套及镀层的化学成分分析、硬度分析、金相分析、扫描电镜分析和能谱分析,结合发动机的工作原理等分析方法对该缸套失效原因进行了分析。结果表明:发动机工作时由于活塞的上下运动,导致缸套的振动,在缸套和冷却液之间形成负压,产生气泡,气泡爆裂冲蚀镀层,镀层冲蚀掉后,在缸套石墨裸露的地方沿着石墨冲蚀缸套造成的。建议规范发动机中活塞与缸套的结合间隙来减少震动,减少缸套外壁石墨裸露率,确保镀层的均匀无缺陷,同时规范冷却液的使用。

石墨对灰铸铁材料抗穴蚀性能影响的研究

制备了石墨形态分别为100%A、70%A+30%D、40%A+60%D和100%D的灰铸铁,同时制备了石墨长度分别为25μm、50μm、80μm和120μm的灰铸铁,通过不同的加工方式获得石墨裸露率为0%、20%、50%和70%,利用金相显微镜检测石墨的形态、长度和裸露情况,并利用气蚀试验机测试了不同石墨情况下样品的抗穴蚀性能。结果表明:石墨形态纯A型石墨的抗穴蚀性能要好于纯D型石墨;石墨较长的抗穴蚀性能要好于石墨较短的;石墨裸露较少的抗穴蚀性能要好于裸露较多的。

一种基于多光谱遥感影像的喀斯特地区裸岩率的计算方法初探

石漠化是我国西南地区广泛分布的一种生态—地质灾害。石漠化地区的提取和等级的划分是石漠化研究的首要前提。裸岩率作为石漠化等级划分的一个重要指标,对其科学快速的运算,是石漠化等级划分和石漠化地区提取的基础。提出了一种基于多光谱遥感影像的裸岩率的计算方法,并选取贵州省普定县后寨河流域1987年的TM影像进行了实验。首先,对影像进行预处理获得影像对象,再通过波段运算提取后寨河流域的归一化植被指数NDVI和裸土指数BI,分别用来计算植被覆盖度和土壤裸露率,最后通过图层算术运算获得实验区的裸岩率。结果表明这种裸岩率的提取方法具有可行性。

喀斯特山地城市生态系统弹性变化分析——以贵阳市区为例

生态系统弹性是衡量区域生态系统健康和承载力的重要指标。基于生态系统弹性强度系数和生态系统弹性限度系数构建了生态系统弹性力综合评价模型,并运用标准差距平法对计算结果进行分级,对贵阳市区2000、2005、2010和2015年的生态系统弹性时空演变进行定量研究。结果表明:(1)贵阳市区的生态系统弹性力分级占比较大的主要为较强、中等和较弱,占总面积的95%左右,其余为很弱和很强的区域,占比约5%;(2)贵阳市区的生态系统弹性力在2000～2015年大体呈波动减弱态势,其中弹性力分级为较弱和很弱的区域分别增长3.24%和1.12%,而较强的区域则减少2.60%;(3)但弹性力很强的地区面积增加0.83%,部分区域的生态系统弹性力有所增强。