Cultivated Land Quality Analysis of Karst Mountain Areas Based on GIS: A Case Study of Jingxi County

Agricultural land quality assessment of karst mountain areas is an impor-tant means to protect and manage cultivated land quality of karst mountain areas. With Jingxi County as a case, the data resources included achievements of cultivat-ed land grade, achievements of second land investigation, investigation of local con-ditions and the other data resources. With the overlay tool of MapGIS, attribute data of evaluation index were obtained, which can reflect agricultural land＇ characteris-tics, and agricultural land quality scores were calculated and land quality was grad-ed using the model of comprehensive evaluation of multiple factors to make further analysis on characteristics and spatial distribution. The results showed that used agricultural land is dominated by middle and high-grade lands in Jingxi County mainly, representing 68.58% of Jingxi County’s agricultural lands. On the other hand, the quality of paddy land is general y higher than that of dry land, and quality of agricultural land showed higher in middle and eastern Jingxi, and lower in north-western region, which provides references for national land management.

乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究

岩溶地下水是乌蒙山集中连片贫困区内居民生产生活的主要水源,归纳区内地下水富集特征并探讨岩溶地下水的供水意义对于当地地下水资源勘察和开发利用具有重要的现实意义。文章针对乌蒙山以礼河中上游区域,基于现场水文地质调查,对水样进行采样和测试,并结合地下水天然资源量的计算方法,归纳总结了研究区内岩溶地下水的富集特征,并结合富水程度、供水条件和水质特征三个方面探讨了岩溶水的供水意义。研究得到以下结论:(1)研究区内岩溶地下水的富集特征可归纳为五种类型:断裂导水带、断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷、褶皱溶蚀谷、阻水接触带;(2)富水块段内地下水化学类型以Na-HCO_(3)型和Ca·Mg-HCO_(3)型为主,水质整体较好,Ⅰ~Ⅲ类水占比为79%,超标指标主要为硝酸盐和耗氧量;(3)各富水块段地下水的天然补给量和排泄量分别为329.7~14512.4万m^(3)·a^(−1)和4.6~1308.4万m^(3)·a^(−1),排泄量占补给量比值为0.3%~15.5%,区内地下水资源剩余开发潜力较大;(4)断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷和阻水接触带供水意义显著,其余富水块段在不同程度上受限于水资源时空分配不均、不具备供水条件、水质较差等情况,其供水受到影响。

基于水化学与氮氧同位素的喀斯特山区水体硝酸盐来源示踪与估算——以平寨水库为例

平寨水库地处喀斯特山区,是贵州省重要的灌溉和饮用水库之一,其水环境质量深刻影响着居民生产生活.以平寨水库为研究对象,采用水化学分析方法、氮氧双同位素技术结合稳定同位素混合模型(Bayesian mixing model,MixSIAR),定量识别研究区水体硝酸盐各污染源的贡献率.结果表明:河流及库区水体溶解无机氮主要以硝态氮形态存在,时间上表现为平水期>丰水期>枯水期,空间上呈现出各河流上游浓度差异较大,下游与库区浓度接近,坝前丰水期的硝酸盐浓度较高的特征;研究区水体硝酸盐的转化主要以硝化作用为主,枯水期和平水期其主要来源是生活污水与牲畜粪便和土壤有机氮,丰水期主要为化学肥料;各时期硝酸盐来源中,整体表现为库区的生活污水与牲畜粪便的贡献率高于河流,土壤有机氮与化学肥料的贡献率低于河流.从生活污水与牲畜粪便贡献率来看,其值在河流、库区枯水期分别为59.3%、70.8%,在河流、库区平水期分别为58.3%、72.6%,丰水期值较小.从土壤有机氮贡献率和化学肥料贡献率来看,丰水期贡献率均高于枯水期和平水期.河流、库区丰水期源自土壤有机氮的贡献率分别为35.1%、32.8%,源自化学肥料的贡献率分别为36.4%、30.7%.平寨水库水环境质量保护应重点加强各城镇与农村居民生活污水排放的管控,纳雍河流域要减少生活污水的排放,提高污水集中处理能力.此外,环境保护还要提升各流域农业活动污染的防治,合理处置各流域散户养殖畜禽粪便的排泄和堆放,避免污染物进入水体造成污染,为居民饮用水安全与生态保护提供保障.

青藏高原东北边缘迭山北坡巴山冷杉林火烧迹地天然植物区系特征分析

【目的】对青藏高原东北边缘巴山冷杉林火烧迹地自然演替的植物进行区系统计分析。【方法】基于已有文献资料,进行野外调查,系统整理植物区系信息。【结果】青藏高原东北边缘巴山冷杉林火烧迹地共有天然植物29科53属68种。火烧迹地分布植物的科以世界分布型为主,占总科数的51.72%。优势属相对于世界植物区系其物种所占比例并不高,分布于本区的属多为以寒温带地区,特别是以北温带及其高山区的分布为主。属的分析表明,本区属于以北温带成分,特别是欧亚大陆温、寒地带典型成分为优势,兼具温性、寒温和高寒类型的温带区系性质。区系具有年轻的性质,具体表现在木本类型较少,多年生草本多,缺乏古老和原始的类群。作为青藏高原的边缘地带和过渡区系,本区系在受到我国华北区系和西南高山区系双重影响的同时,保持了其高原、高山类型的区系性质。火烧迹地所处的迭山北坡为我国青藏高原植物区系向黄土高原植物区系过渡的代表区系之一。【结论】在中国种子植物区系分区中,本区属于中国-喜马拉雅植物亚区的洮河-岷山亚地区。

桂西北喀斯特人为干扰区植被自然恢复22年后群落特征

采用全面调查和样方调查的方法,以坡面为尺度,以顶极群落为对照,运用干扰理论和多样性分析方法,研究了桂西北喀斯特4类典型干扰区自然恢复22a之后植被特征及空间分布的变化。结果表明,干扰区的物种多样性丧失严重,共出现维管束植物91科206属241种,仅有自然保护区的26.6%,6种植被类型的顺向演替系列为石漠化稀疏草丛→草丛→灌丛→藤刺灌丛→落叶阔叶林→常绿落叶阔叶混交林片段。随着坡位的上升,群落的高度、盖度、生物量和物种多样性急剧下降,密度则呈少、多、次少的单峰分布状态,各项指标均远低于自然保护区。不同干扰方式对植被自然恢复的影响不同,其中整坡火烧+垦殖的破坏性最大,呈现了石漠化景观,整坡火烧+放牧次之,采樵属选择性干扰,采樵+放牧+坡脚火烧的恢复相对较快,没有放牧干扰的采樵+坡脚火烧恢复更好。此外还针对性地提出了桂西北喀斯特干扰区在不同立地类型上人工与自然相结合的4条植被恢复途径。对因各种人为干扰导致的桂西北喀斯特生态系统处于极度退化状态下的植被恢复建设和生态重建具有重要的理论价值和实际意义。

广西马山岩溶植被年龄序列的群落特征

石漠化地区是我国西南植被恢复和生态重建的重点和难点地区。通过对马山县岩溶植被年龄序列(石漠、草丛、灌丛、小乔林和成熟林)5个演替阶段15个样地(20 m×50 m)的系统取样调查,研究了停止人为干扰后岩溶植被的更新、演替及群落特征的变化。结果表明:沿石漠、草丛、灌丛、小乔林、成熟林的顺向演替发展,群落各层次的覆盖度存在显著差异(P<0.05),乔木层覆盖度以成熟林最大,灌木层覆盖度以小乔林最高,而草本层覆盖度以灌丛最高;重要值≥10.00的科、属、种最大值出现在小乔林;不同演替阶段群落不同层次的结构明显不同,乔木层的植物密度存在显著差异(P<0.05),以小乔林最高;成熟林灌木层的植物密度显著低于小乔林和草丛(P<0.05),与石漠和灌丛差异不显著(P>0.05);森林阶段草本层的植物密度显著低于灌丛、草丛和石漠(P<0.05);群落的物种丰富度随着顺向演替发展而增加,但不同演替阶段不同层次的丰富度变化不同,草本层的物种丰富度以草丛阶段最大,成熟林最小;灌木层的丰富度以小乔林阶段最大,石漠阶段最小;乔木层的丰富度以小乔林最大,成熟林有所下降;不同演替阶段群落草本层的生态优势度无显著差异(P>0.05),而灌木层和乔木层均存在显著差异(P<0.05)。岩溶植被恢复可分为恶劣物理环境阈值和顶极种缺乏的阈值两个阶段,每一个阶段内由不同功能特征的驱动种和关键种决定着群落的演替方向和速度,越接近演替后期,顶极种越丰富,群落驱动种和关键种向高级、大型和长寿植物发展的趋势越明显。

中国西南喀斯特植物群落演替特征及驱动机制

植被恢复是西南喀斯特石漠化治理和生态重建的关键步骤。通过总结已有的结果和分析中国科学院环江喀斯特试验站部分试验数据,研究了西南喀斯特植被演替过程中群落的动态特征,结果发现:西南喀斯特沿北、中、南亚热带至北热带的海拔递减、气温和降雨量升高的梯度格局下,群落的高度、盖度增加,密度、科属种数量和物种多样性呈递减趋势;不同区域沿草丛、灌丛、灌乔丛、乔丛的顺向演替方向上,群落的高度、盖度增加、密度减小,科属种数量及物种多样性除北亚热带持续增加外,其他3个区域的最大值均出现在灌乔丛,乔丛反而有所下降;西南喀斯特植被演替是生物驱动因素与环境阻力相互作用的结果,不同区域不同演替阶段植被演替的建群种和关键种不同,其植物群落的稳定性受多样性和结构性的共同控制,因地质和生态环境恶劣,植被退化容易恢复难,充分理解和认识植被演替规律对西南喀斯特植被恢复和生态重建意义重大。

桂西北喀斯特人为干扰区植被的演替规律与更新策略

采用全面调查和样方调查方法，以木论自然保护区顶级群落为对照，运用群落生态学原理和方法，研究桂西北喀斯特人为干扰区进入环境保护阶段22a后植被自然恢复过程中群落的演替规律及物种多样性变化。结果表明，干扰区的物种多样性丧失严重，有维管束植物91科206属241种，仅为自然保护区的26．6％，6种植被类型的顺向演替系列为石漠化稀疏草丛→草丛→草灌丛→灌丛→藤刺灌丛→乔灌丛。除石漠化稀疏草丛植被极少外，随着干扰区群落的自然恢复，群落的高度（0．49～15．56m）上升而密度（468．50～0．31株／m^2）下降，总盖度呈高（0．85）→低（0．50）→最高（0．90）→次高（0．80）的变化；群落生物量（7．74—131．42t／hm^2）逐渐积累增大，随高度的升高和草本生物量占总生物量百分比的减少而增加；物种数（14—46）、Shannon—Wiener多样性指数（0．89—4．13）升高，生态优势度在演替的前期（0．28）和后期（0．23）较高，中间较低且保持相对稳定（0．10～0．16），均匀度的变化规律正好相反。和顶级群落相比，干扰区最大的群落高度、生物量和多样性指数分别下降了10．82m、42．02t／hm^2和0．29。针对干扰区植被恢复缓慢的现状，分析了喀斯特干扰区形成机理及其对植被的影响，提出了干扰区不同立地类型上人工与自然相结合的3条植被恢复途径，对大面积处于极度退化下的桂西北喀斯特人为干扰区植被的恢复建设和生态重建具有重要的理论价值和实际指导意义。

长白山植被类型特征与演替规律的研究

根据多次对长白山植被调查和长期定位观测资料 ,全面系统地总结了长白山植被类型特征和演替规律 ,详细描述了长白山地带性和非地带性植被类型的性质、组成、结构和分布规律 ,探讨了长白山植被演替与火山爆发的关系。提出长白山植被垂直分布基带应是红白松阔叶混交林 ,也是长白山地带性植被类型。但由于长期受人类活动影响 ,削弱了地带性表现 ,形成大面积的天然次生林和耕地。据此不应该认为 ,人类能消灭客观自然规律的植被分布的地带性 ,为了恢复地带性植被和定向改造自然 ,应引进地带性树种 ,营造结构合理、种类多样和稳定性强的森林群落。

西南岩溶地区植被喀斯特效应

西南岩溶地区是我国主要岩溶带之一 ,也是世界岩溶研究重点地区。区内因人口众多 ,植被破坏严重 ,部分地区因人为作用已经产生一系列的环境问题。本文从岩溶地区植被演替规律出发 ,针对不同植被生态条件 ,通过对比不同表层岩溶泉的水化学特征和表层土壤空气CO2 (g) (表示CO2 以气相形式存在 )的含量 ,分析了植被在岩溶区 ,特别在表层岩溶带的喀斯特效应。由此 ,一方面可以推动岩溶研究的进一步发展 ;另一方面可以提高人们的岩溶环境保护意识 ,从而为西南地区生态恢复提供基础资料。

不同耕作方式对玉米生理特征及产量的影响

以贵州优质高产玉米PZH-15为材料,通过大田试验,研究分析了免耕、秸秆覆盖翻耕和覆膜翻耕3种耕作方式对玉米生理特征及产量的影响。结果表明:在相同的肥料用量条件下,秸秆覆盖和薄膜覆膜对玉米生长发育具有良好的促进作用,能显著增加玉米叶片叶绿素含量和光合势,增强叶片硝酸还原酶活性和根系活力,同时玉米叶片硝酸还原酶活性、叶绿素含量、根系活力等与最终籽粒产量呈正相关;秸秆覆盖比免耕全生育期平均单株干物质积累量增加7.1%,籽粒产量增加15.3%,薄膜覆膜分别比免耕和翻耕残茬覆盖全生育期平均单株干物质积累量增加20.1%和12.1%,最终籽粒产量增加26.8%和10.1%,差异显著。

贵州喀斯特土石山区水土保持生态经济型植被恢复模式

以贵州省喀斯特土石山区为例,通过总结前人的研究成果和中国科学院亚热带农业生态研究所喀斯特生态实验站的部分试验数据,从全局性、紧迫性、高效性、层次性、可持续性、创新性与多样性的角度提出了在贵州喀斯特土石山区的急坡地、陡坡地、缓陡坡地其水土保持生态经济型植被恢复模式分别采用3种典型模式,即:灌草模式,乔灌草模式与林果模式,以期促进该区域的生态、经济与社会的全面协调与可持续发展。

桂西北喀斯特山区4种森林表土土壤有机碳含量及其养分分布特征

研究桂西北喀斯特山区4种森林植被类型表层(0~20 cm)土壤有机碳含量和土壤养分特征,与国内喀斯特土壤有机碳的研究成果进行比较分析,为该区域天然林管护、植被恢复和生态重建提供参考。4种森林植被类型表土SOC含量表现为:常绿阔叶林(151.31 g/kg)>常绿落叶阔叶林(145.33 g/kg)>针阔叶混交林(90.61g/kg)>灌草丛(86.92 g/kg);其中,常绿阔叶林、常绿落叶阔叶林与针阔叶混交林表层SOC含量差异不显著(P>0.05),而与灌草丛之间差异显著(P<0.05)。土壤SOC含量与速效N、速效K和全N呈显著或极显著正相关,表明土壤氮素积累与土壤有机碳的输入关系密切。表土SOC含量明显高于该研究区域内耕地(19.36g/kg)、退耕还草(15.31 g/kg)和退耕还林地(18.89 g/kg)以及受干扰林地(46.14 g/kg)等不同土地利用类型,也高于贵州开阳和贵州关岭等地区森林植被类型,与云南曲靖不同森林群落土壤SOC含量也存在一定的差异。

粤北岩溶山区连江流域植被覆盖度动态变化研究

基于多时相MODIS数据和归一化植被指数的像元二分模型以及GIS技术,分析了2001—2010年连江流域植被覆盖度的时空变化特征。结果表明:连江及其子流域、岩溶区与非岩溶区的植被覆盖度空间分布差异性明显;近10年来连江流域的植被覆盖度总体上呈下降趋势,高植被覆盖度与中度植被覆盖度的面积数量变化剧烈,较高植被覆盖度与较低植被覆盖度的面积相对稳定;岩溶区植被分布以较高植被覆盖度、中植被覆盖度和高植被覆盖度为主,其分布面积分别占整个流域面积的53.84%、25.59%、18.54%,而非岩溶区则以高植被覆盖度、较高植被覆盖度和中植被覆盖度为主,分别占整个流域面积的48.12%、34.10%、15.05%;近10年来流域的植被覆盖度下降明显,且空间分布范围广,植被覆盖度相对稳定的区域占整个流域面积的65%以上,植被覆盖度下降区的面积比上升区增加近20%。

云雾山封育草原对表土持水性的影响

应用离心机法测定土壤水分特征,研究黄土高原典型草原带退耕地植被恢复演替过程中土壤持水性能的变化特点及趋势。结果表明:土壤含水量与土壤水吸力之间符合幂函数θ=aSb,参数a的变化随着植被的演替呈增加趋势;由于植被的影响,在同一吸力范围内的土壤含水量不同,植被为顶级长芒草(Stipabungeana)群落时,土壤在各吸力段的含水量最高,坡耕地最低;其它群落土壤含水量随着水吸力的增加变化趋于一致;退耕地植被在演替过程中通过提高土壤有机质含量改善结构,降低容重并增加毛管孔隙度,对土壤的储水和持水性能产生作用。

桂西南喀斯特山地主要植被类型凋落物累积量及其持水特性

基于野外实地调查与室内浸水法,对桂西南喀斯特山地5种具有代表性的植被类型(灌丛林、灌木林、乔灌过渡林、蚬木林和仪花林)林下凋落物的蓄积量进行了研究,并对各植被类型的持水特性和拦蓄能力进行对比研究。结果表明:不同植被类型的凋落物蓄积量变幅在2.73～4.59 t.hm-2之间,从大到小排列为:蚬木林>乔灌过渡林>仪花林>灌丛林>灌木林,差异显著(P<0.05)。自然含水率和最大持水率的变幅分别为15.47%～36.36%和128.23%～168.36%,差异极为显著(P<0.01)。蚬木林的自然含水量最大,仪花林则最小;灌丛林的最大持水率最大,仪花林最小。各植被类型凋落物的最大持水量之间差异不显著(F=1.540,P=0.211>0.05),蚬木林最大,仪花林最小。最大拦蓄率和有效拦蓄率变化范围分别在95.13%～147.49%和75.41%～122.77%之间,差异极为显著(P<0.01),灌木林最大,蚬木林最小;最大拦蓄量和有效拦蓄量变幅分别在377.55～520.62 t.hm-2和313.54～430.74 t.hm-2之间,差异不显著(P>0.05),乔灌过渡林最大,蚬木林其次,仪花林最小。凋落物的蓄积量、持水特性和拦蓄能力因植被类型不同而存在差异。

喀斯特山地典型植被恢复过程中表土孢粉与植被的关系

喀斯特山地坡耕地、1 a弃耕地、灌草地、15 a疏林地、25 a次生林群落表土孢粉分析和植被样方调查结果表明:(1)研究区植物孢粉共由46科属组成,以草本和蕨类植物占据优势,含量为45.77%—68.35%,其次是乔木(主要为雪松和马尾松),含量为(2.53%—21.31%),灌木植物花粉含量最低,为1.04%—8.88%,显示该区植被退化严重;(2)恢复过程中各阶段的花粉类型丰富度差别不明显,物种多样性主要表现为草本、蕨类和灌木植物种类的变化,乔木基本保持不变;(3)喀斯特山地典型植被恢复过程的表土孢粉组合差别明显,与其相应的实际植被情况大致相同,基本反映了石漠化地区现代植被的基本状况,表明孢粉可以为该区恢复和重建自然生态环境提供参考性依据。

西南岩溶山区生态危机与反贫困的可持续发展文化反思

西南岩溶山区生态环境退化严重、贫困人口集中。文章探讨民族传统文化观念在岩溶山区经济活动中的作用,力图寻找岩溶山区生态恶化和贫困的深层次原因,指出岩溶山区存在的山地文化封闭性和典型的贫困文化特性及不合理的现代性转换导致区域生态恶化和可持续发展的滞后。岩溶山区应通过生态恢复模式示范建设、开展参与式社区资源管理、改善居民聚居点环境来实现文化创新和文化整合,实现传统性与现代性的深层次互动与接纳,拓宽现代性生长的内在精神空间,变外源性的"输血"机制为内源性的"造血"机制,从而使岩溶山区实现可持续发展。

黔中喀斯特山区的生态环境特点及植被恢复技术

长期以来,由于樵采、放牧、生产用火等人为干扰强度大,喀斯特山地的植被多次遭到破坏,致使水土流失不断加剧,土地石漠化,立地生境恶化,造林困难地段的面积逐渐增加;表现出岩石裸露率高,土被不连续,土层浅薄,水土流失潜在危险性大,生态环境脆弱,环境容量小,抗外界干扰保持系统稳定的阈值较低,受破坏后自我修复能力差,植被自然恢复极端困难等特点。喀斯特山地农业生态环境的根本改善,有赖于岩溶地区森林植被的恢复与重建。以黔中地区典型的喀斯特山地为对象,在研究和分析喀斯特地区森林植被退化的成因和生态环境特点的基础上,筛选适于喀斯特山地的造林树种,提出了森林植被恢复、保护的技术措施,以期为西部大开发过程中的生态环境建设提供理论依据和技术支持。

喀斯特山区燃煤型电厂周边农业土壤中重金属的污染特征及评价

以喀斯特山区燃煤型电厂周边不同方向的土壤及农作物为研究对象，探讨了火电厂周边随距电厂水平方向、垂直剖面土壤中8种重金属总量及污染分布特征，并分析了土壤中重金属元素之间及其与pH、有机质的相关性。结果表明，与贵州省土壤背景值相比，土壤样品中除了Cd和Cr之外，其它元素均有不同程度的超标现象，以Hg元素的超标最为严重；土壤中大多数重金属元素主要以残渣态为主，而Cd主要以酸可提取态和可还原态存在，容易发生环境迁移；土壤剖面中重金属含量均表现为20-50 cm土层大于0-20 cm，土壤重金属在次表层出现富集现象。相关分析表明，除了Zn以外，其它元素间的相关关系较高，pH与土壤Hg、As、Cu元素之间存在正相关关系，有机质与As、Ni之间也存在着显著正相关，电厂不同方向上的pH变化与8种重金属含量变化的差异相一致。采用内梅罗综合污染指数法进行环境污染评价，发现电厂周围土壤中的重金属含量具有方向性，不同方向上的污染程度表现为正北〉西南〉东北〉东南〉西北〉正东。对比农业土壤采样点，森林土壤中的Hg、Pb和Ni含量明显较低，推测森林植被可能对电厂重金属的沉降有一定的减缓作用；电厂周边研究区内卷心菜的Hg、Pb、Ni元素的超标最为严重，而卷心菜对Cd元素的富集能力明显高于其它重金属。