岩溶生态系统的土壤特性及其今后研究方向

岩溶石漠化退化土地是目前西南岩溶地区经济发展、生态恢复与重建工作中严重的问题之一。由于岩溶生态系统的独特性和脆弱性,岩溶生态系统土壤具有不同于其它生态脆弱区土壤的特征,本文将其归纳为成土速率决定的在人类活动尺度下土壤不可再生性即脆弱性、土壤侵蚀(土层丢失)的独特性、土壤退化过程中空间分布的斑块化及其与岩性的相关性、土壤退化过程中有机碳活性成分下降和来源变化、土壤退化导致岩溶生态系统生态过程中断。因此,在退化岩溶生态系统的研究中,要加强对岩溶生态系统土壤特性及退化恢复理论的研究。

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。

喀斯特山区洼地表层土壤水分的时空变异

研究用地统计学方法在桂西北典型喀斯特洼地研究了表层土壤水分(0～15cm)的时空变异特征及其分布格局。结果表明在取样时段内洼地表层土壤水分总体不高(15.0%～27.5%),呈现弱至中等变异特征,并且中等变异一般与含水量较低相对应。洼地表层土壤水分的半变异函数参数及其影响因素产生一定的季节变化;块金值、基台值和变程的变化范围分别是0.01～2.74,2.04～7.52和6.0～36.8。块金值和基台值的变化大致与平均含水量呈相反变化趋势;变程在采样初期和中期与土壤水分的变化趋势相反,在后期变化趋势相同,结果说明平均含水量对表层土壤水分的时空变异具有持续主导作用,结合研究目标可以有效指导后续的土壤采样。在剔除趋势效应后,表层土壤水分呈明显的斑块或条带状分布,样块土壤水分不仅具有空间分布的差异而且具有明显季节变化,其中旱、雨季的土壤水分分布特征明显不同。在喀斯特山区特殊地貌中,土壤平均含水量、地形、微地貌(石丛)和人为管理等因素是造成洼地表层土壤水分时空变异及其分布差异的主要影响因素。

喀斯特石漠化生态系统的恢复与重建模式探索

喀斯特生态系统是一个比较脆弱的生态系统,由于叠加人类不合理的社会经济活动,植被破坏、水土流失、岩石裸露,形成石漠化。文章以不同强度等级喀斯特石漠化生态系统的恢复与重建模式为切入点,并以花江示范区多年的治理成效为例,提出了喀斯特石漠化生态建设的有效途径及保障措施。

昆明地区地铁车站岩溶处理设计研究

岩溶发育地区地铁车站结构受力复杂,工程施工及线路运营风险较大。通过对昆明市轨道交通4号线某车站工程岩溶发育成因、特征机理、支护结构型式等方面的研究分析,提出设计及处理措施,以期为本地区后续城市轨道交通车站岩溶处理设计提供借鉴。

普定水电站观测孔水文水化学特征及其潜在风险评估

在喀斯特地区建设和管理水电站难度较大,不但要考虑水库蓄水、岩溶的发育、以及大坝的安全稳定等因素,还需要考虑水文水化学对大坝和机组安全运行的影响。通过对贵州普定水电站大坝的坝底廊道和左右坝肩廊道水的监测和取样,对水温、水位、电导率、Ca2+、Mg2+和HCO-3进行了对比初步分析。得出以下认识:从水温和水位上看,其对大坝安全运行产生风险的可能性不大;根据对Ca2+、Mg2+和HCO-3的分析结果,发现三个廊道内水对大坝都具有不同程度的侵蚀作用,对帷幕灌浆的砼结构有不同程度的破坏,对冲沙闸附近的混凝土的侵蚀程度比其他位置要大;同时发现所有水的Ca2+浓度都较高,很可能对发动机安全运行造成影响,需要定期维护消除。

构皮滩水电站泄洪隧洞区工程地质研究及洞线选择

构皮滩水电站泄洪洞工程位于碳酸盐岩地区,通过前期大量的工程地质勘察研究,查明了工程区工程地质条件与主要地质问题。在洞线选择过程中,各建筑物最大限度地避开了主要地质缺陷,并对可能出现的问题进行了预处理。泄洪洞工程的成功实践是地质与设计有机结合的典范,对工程建设具有借鉴作用。

中国西南喀斯特地区生态系统服务权衡/协同研究及展望

明晰区域生态系统服务变化及权衡/协同关系,对优化西南喀斯特生态脆弱区生态管理、攻克贫困、维护社会和谐有重要意义。以中国知网、谷歌学术和Science Direct为数据源,共检索整理89篇论文,研究结果说明:(1)从文献年代分布来看,2008—2018年间研究较少,在2019—2023年间激增。从研究区分布来看,贵州省最多,广西壮族自治区最少。(2)生态系统服务评估类型的选择不均衡且评估方法依赖于模型。(3)分析权衡/协同的研究方法机理与应用,主要分为统计分析、制图叠加分析和情景模拟分析法三类。(4)自然地理、社会经济发展和生态工程是影响权衡/协同关系的驱动因素,而自然地理为主导因子。最后,本文针对目前喀斯特区生态服务功能与权衡/协同研究不足进行了归纳总结,并提出未来研究展望。

基于CA-Markov模型的喀斯特地区县域生态系统服务价值动态模拟

【目的】评估贵州喀斯特典型地区土地利用及生态系统服务价值变化趋势,为退耕还林(草)工程的实施提供理论支撑。【方法】在"3S"技术支持下,以贵州省普定县1999年、2003年、2009年和2015年4期Landsat遥感影像为主要数据源,根据CART决策树模型分类结果,提取普定县土地利用/覆被及景观格局信息,对1999—2015年间生态系统服务价值进行动态评估;在此基础上结合CA-Markov模型,预测普定县2021年土地利用景观格局及生态系统服务价值变化趋势。【结果】1999—2015年间,研究区生态系统服务价值平稳增加,其中林地、农田和水域3类景观的生态系统服务价值占总价值的90%以上,是生态系统服务主体。在土地利用生态系统单项服务价值方面,水源涵养、土壤形成与保护和废物处理这3项生态服务功能合计贡献率在50%左右。【结论】贵州普定县域生态系统服务价值变化的主要驱动因素是退耕还林(草)政策的实施。2021年普定县生态系统服务价值总量为9.58亿元,比2015年减少约0.3亿元,说明现有退耕还林政策下,普定县生态系统服务价值在未来5年呈下降趋势。