河西走廊中部沙漠植物δ13C值的特点及其对水分利用效率的指示

通过分析河西走廊中部沙漠中几种木本植物叶片或同化枝的稳定碳同位素比率(δ13C)和碳同位素辨别力(Δ),以其作为水分利用效率(WUE)的指示,研究了本区沙漠植物叶片或同化枝δ13C值的季节变化特点,以及不同生境和不同水分状况下δ13C值的差异,并比较研究了绿洲防护林树种及绿洲作物.结果表明: 梭梭和沙拐枣同化枝的δ13C值分别为-14.31‰和-14.82‰,Δ值在5‰～6‰之间; 柠条、泡泡刺、花棒和红沙叶片的δ13C值分别为-25.75‰、 -25.79‰、 -26.38‰和-28.05‰,Δ值在16‰～20‰之间.几种沙漠植物长期水分利用效率大小的顺序为: 梭梭≈沙拐枣＞柠条≈泡泡刺≈花棒＞红沙.     

云南岩溶断陷盆地植被演替土壤碳氮磷化学计量学特征

岩溶断陷盆地生态环境脆弱,石漠化严重,植被恢复是该地区生态重建、水土保持的有效措施。文章采用空间换时间的方法,以云南省泸西县岩溶断陷盆地5种不同演替阶段（玉米地、人工林、草地、灌木林、原始林）不同土层（0～10、10～20 cm）的土壤为研究对象,对比分析不同植被类型和不同深度条件下土壤C（碳）、N（氮）、P（磷）含量及化学计量比差异,旨在探明研究区土壤养分垂向分布及化学计量学特征,为该地区植被恢复管理及土地合理利用提供科学依据。结果表明：不同演替阶段、不同土壤深度土壤养分含量存在较大差异;随着演替年限的增长,土壤SOC（土壤有机碳）、TN（总氮）含量总体呈增长趋势且主要表现在0～10 cm深度土层上,而TP（总磷）含量存在波动,未表现出明显变化规律;各演替阶段0～10 cm土层的SOC、TN含量数值上均要高于10～20 cm土层,除原始林地以外,其余演替阶段不同土层间TP含量没有显著差异;在0～10 cm土层上,C/N、C/P、N/P均与土壤SOC含量呈显著正相关,C/P、N/P与土壤TN含量呈显著正相关,土壤TP含量与C/N、C/P和N/P无显著相关性;植被类型和土壤深度显著影响研...     

南盘江上游草海断陷盆地岩溶水系统研究

在西南岩溶山区,分布着许多断陷盆地,是主要的人口聚居区和经济发展区.由特殊的地质环境条件所决定,水资源时空分布不均,每当旱季或遇上干旱年,工农业和生活用水紧缺,制约着当地经济的发展.以南盘江上游草海断陷盆地为例,揭示断陷盆地岩溶水赋存规律,为断陷盆地岩溶水开发利用提供依据.     

云南蒙自断陷盆地岩溶地下水流向研究

岩溶地区地下水径流特征复杂。以云南蒙自断陷盆地为例,通过开展水文地质调查、示踪试验、综合研究等,揭示了不同水文地质单元岩溶地下水径流方向:蒙自盆地内东山—蒙自(Ⅰ-1)、大屯(Ⅰ-2),蒙自盆地东南黑龙潭(Ⅰ-3)单元内岩溶地下水整体由南东流向北西;新安所(Ⅰ-4)单元内由南向北;蒙自盆地南部8号暗河(Ⅱ-1)、9号暗河(Ⅱ-2)两个水文地质单元内岩溶地下水由北流向南,对研究西南典型岩溶区地下水径流特征、合理评价和开发地下水资源具有重要的理论意义和实际应用价值。     

典型断陷盆地流域生态系统服务价值时空差异研究

以典型断陷盆地——小江流域为研究对象,以1982年的TM影像、2003年的Landsat ETM+影像和2016年的Landsat OLI影像为数据源,结合云南省测绘局所提供的150 000的土地利用状况图,采用 Costanza 公式对生态系统服务价值进行评估,精细刻画出云南小江流域“盆—山”共存的地质分异结构下生态系统服务价值的时空变化特征。结果表明:（1）小江流域以农田生态系统为主,研究期内生态系统格局总体稳定,耕地、建设用地、林地和园地都有不同程度的增加,而未利用地面积减少,水域面积基本不变;（2）1982-2016年,研究区生态系统服务总价值呈上升趋势,1982、2003和2016年生态系统服务总价值分别为90.11×108元、105.65×108元和136.81×108元,耕地、林地、园地和水域的生态系统服务价值整体上升,而未利用地的生态系统服务价值减少;（3）整体上,小江流域南部和东部生态系统服务价值增加明显,而中部和西部地区生态系统服务价值呈阶段性变化或持续下降趋势,小江岩溶河谷区的生态系统服务价值最高,而沉积平坝区的生态系统服务价值密度最低,且为唯一一个衰退型生态系统服务功能区;（4）研究期内小江流域各项生态系统服务价值均呈上升趋势,调节服务居主导地位,且以气候调节服务价值最高。小江流域生态系统服务价值缺乏弹性,水域生态系统面积变化对研究区生态系统价值的变化具有放大作用。实施封山育林、退耕还林、小流域治理工程等石漠化综合治理工程可增加生态系统服务价值。      

西南岩溶石山区断陷盆地岩溶水系统分类及供水意义

笔者根据岩溶区水文地质条件及特征的差异，以地下水循环的特征为纲，应用系统分析方法，将岩溶水系统分为三级，对各级系统进行了分类。第一级为岩溶水系统，第二级分为浅循环和深循环岩溶水系统、第三级分别进一步分为裸露型、裸露-覆盖型、裸露-埋藏型、滞水型及层控型和断裂带型6类基本的岩溶水文地质单元。并论述了各类型的水文地质特征，指出了各类系统的供水意义，对断陷盆地岩溶水资源的勘查和开发有较大的参考价值。     

太原盆地紫花苜蓿群体水分利用效率研究

采用Licor-6400型便携式光合测定仪和静态箱相结合的试验方法测定太原盆地紫花苜蓿群体的水分利用效率及其相关因子,揭示紫花苜蓿在群体水平上水分利用效率的一些基本变化规律.研究结果表明:苜蓿群体水分利用效率每日最大值出现在上午;和群体总初级生产力、净生产力以及群体呼吸的变异趋势不一致;和10cm土壤温度的相关程度比与空气温度的更好一些,与红外辐射温度相关性比较低.     

不同立地条件下胡杨叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化

研究了黑河流域下游额济纳荒漠河岸不同立地条件下胡杨(Populus euphratica Olivier)叶片稳定碳同位素组成及水分利用效率的变化特征. 结果表明: 5个典型样地中, 胡杨叶片δ¹³C值在(-25.80～±0.05)‰～(-29.19～±0.05)‰间变化, 均值为(-27.70～±0.13)‰; 就生长季胡杨叶片δ¹³C均值而言, 沙丘样地具有最高的δ¹³C值, 其次为戈壁样地, 最低值出现在河岸低地. 样地间δ¹³C值的差异主要是由样地间土壤含水量和地下水埋深的不同导致的; 整个生长季胡杨叶片δ¹³C值在样地间表现为2种变化趋势. 5个典型样地生长季胡杨水分利用效率在(60.41±0.47)～(95.46±0.47) μmolCO₂·(mmolH₂O)^-1间波动变化, 其平均值为(75.69±1.37) μmolCO₂·(mmol H₂O)^-1, 从水分利用效率波动范围和平均值可以看出, 胡杨是个具有高水分利用效率的物种. 从河岸低地到河岸沙堆再到戈壁、沙丘, 随着土壤含水量逐渐下降, 地下水埋深逐渐加深, 胡杨逐渐提高了其水分利用效率.     

滇东岩溶断陷盆地水资源脆弱性评价

滇东岩溶断陷盆地区独特的"土在楼上,水在楼下"的岩溶地质地貌特征,导致水资源脆弱性问题逐步突出.当前水资源成为限制当地居民生活、区域经济发展和生态健康的重要因素之一.本研究以滇东断陷盆地中32区县为例,采用经典DPSIR模型为基础构建评价模型,选取水资源开发利用率、人均水资源量等具有代表性的18个指标构建水资源脆弱性评价指标体系,使用熵值法和层次分析法相互结合进行赋权,对滇东岩溶断陷盆地石漠化区的水资源脆弱性进行了评估.结果表明:滇东岩溶断陷盆大部分区县水资源脆弱性为中度及重度脆弱,其中马龙县、华宁县、罗平县为轻度脆弱.禄劝县、开远市、个旧市和泸西县等县为重度脆弱区,耕地石漠化面积比、人均水资源量、供蓄水比、生态需水满足率以及万元工业增加值用水量是驱动该区域水资源脆弱的关键因素.通过该区域水资源脆弱性评估,本研究有针对性地提出了滇东岩溶断陷盆水资源适应性管理对策,为有效缓解该区域水资源脆弱性提供科学依据.     

基于气候情景的岩溶断陷盆地2020—2050年植被动态变化模拟预测

岩溶断陷盆地作为我国西南部重要生态脆弱区和生态安全屏障区,生态价值不可估量.其独特的植被生态系统对气候变化十分敏感,探讨在未来全球变暖的必然趋势下断陷盆地植被变化趋势,能为进一步了解岩溶断陷盆地植被变化的气候驱动机制提供了重要依据.本研究基于2001—2016年间气象数据集和NDVI时间序列数据,利用TS非参数趋势分析法对未来2020—2050年两种RCPs(Representative Concen-tration Pathways)未来气候情景下的NDVI值进行预测,开展了不同气候变化背景下断陷盆地未来植被的可能演变趋势分析.结果表明:相对于基准期(2001—2016年),在不同典型浓度路径(RCP4.5和RCP8.5)情景下,断陷盆地气候整体呈持续增温增湿趋势,且植被NDVI也有一定的升高.综合分析两种情景下的NDVI变化共性趋势发现:青藏高原东南缘木里河谷地区温度和降水量升高缓慢,区域性干旱增强,植被出现退化,是未来断陷盆地植被修复的难点地区;而云贵两省边界地区温度和降水涨幅迅速,未来植被改善明显,是植被修复成果的重点保护区.     

云南小江流域不同土地利用类型土壤微量元素的对比分析

文章对云南小江流域不同土地利用类型（耕地、林地、园地、建设用地、裸地）土壤的微量元素进行空间插值、方差分析和相关性研究,旨在探讨云南小江流域不同土地利用类型微量元素的分布和迁移规律。结果表明:除Mo的含量较低外,小江流域土壤中Cu、Mn、Ni和Zn的含量普遍较高。各微量元素含量在不同土地利用类型中具有明显的差异性,园地土壤微量元素含量最高。微量元素的变异程度均属于中等变异。Cu、Mn、Mo、Ni、Zn的空间分布具有一定的相似性,高值区主要集中在海拔较低的岩溶河谷区右侧和盆底沉积平坝区,主要土壤类型为碳酸盐岩红壤;低值区集中在海拔较高的河谷区左侧和中山区,主要土壤类型为碎屑岩。地貌、土壤母岩和人为活动是影响微量元素分布和迁移的重要因素。      

基于土地利用情景模拟的喀斯特关键带生态系统服务权衡与协同分析——以蒙自喀斯特断陷盆地为例

以蒙自喀斯特断陷盆地为例,利用CLUE-S模型设置自然演化、微度、适度、强力生态治理情景并探究2030年不同情景对生态系统服务的影响及权衡与协同特征。结果表明：（1）2018年蒙自喀斯特断陷盆地植被净初级生产力（NPP）、产水量、覆盖型喀斯特区土壤保持量、裸露型喀斯特区土壤保持量、食物供给量分别增加了13.98%、38.97%、23.04%、25%、105.43%,且各种服务变化存在一定的空间差异性;（2）随着生态治理力度加大,2030年NPP和土壤保持量不断增加,产水量不断减少,食物供给量在强力生态治理情景下减少,在其他三种情景下增加;（3）NPP与产水量、食物供给量为权衡关系,与土壤保持量为协同关系;产水量与土壤保持量为权衡关系,与食物供给量为协同关系;土壤保持量与食物供给量为权衡关系;（4）相较于2018年,适度生态治理情景下四种生态系统服务之间的协调性最好,是较为合理的生态治理模式。     

桂西大型岩溶地下河系统离子来源及碳稳定同位素信息——以坡心地下河流域为例

为探讨坡心地下河系统内地表和地下水体的水化学离子特征、来源及其控制因素,无机碳来源及其稳定性。运用水化学计量法和同位素法对采自坡心地下河流域的38个采样点的水化学和碳稳定同位素样品数据进行分析。结果表明,地下河干流沿程受到局部岩性和支流稀释作用的影响明显,各水化学离子均有所变化。化学离子比例分析发现:大气降水对部分泉水的Cl~-和Na~+影响较大;碳酸盐岩溶解类型主要以灰岩溶解为主,地表水和地下河天窗的Mg~(2+)/Ca~(2+)摩尔比值与HCO_3~-呈负相关,说明在宏观上灰岩溶解程度越强烈,HCO_3~-值就越高,并且H_2SO_4和HNO_3积极参与流域内碳酸盐岩风化。硅酸盐岩的风化对地表和地下水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、K~+有一定的贡献。此外,人为采矿活动和农业活动对SO_4~(2-)和NO_3~-的产生有较大的影响。质量平衡正推模型结果显示:受到区域岩性和水文条件的影响,地表和地下河天窗水体主要受碳酸盐岩溶解影响,硅酸盐岩溶解和大气输入也有一定的贡献,三大来源的相对比例在空间上变化较大。水体内的可溶性无机碳(DIC)主要来源于碳酸盐岩的溶解和土壤内CO_2的贡献。地表水和地下水的DIC浓度和δ~(13)C_(DIC)值差别较大,DIC值与δ~(13)C_(DIC)呈反相关关系,这说明来自土壤CO_2贡献的DIC越多,其对碳酸盐岩矿物的溶解能力越强。根据本研究区的数据与前人在西江干流的上、中、下游进行对比,结果表明碳酸盐岩风化产生的DIC可以被西江干流的水生植物利用,从而形成稳定的碳汇。     

小降雨事件对土壤水分及植物水势空间差异性的影响

本文以云南省蒙自市断陷盆地高原面上典型封闭式岩溶洼地小流域为研究对象,研究小降雨事件对土壤水分及植物水势的影响。结果表明:（1）在研究区内小降雨事件一般只能补给10 cm以上的土壤,因此在旱季（强降雨事件发生前）,土壤水分随着深度的增加整体呈变小的趋势;受洼地地形影响,整个土壤剖面（0 ~ 80 cm）的土壤水分存在从坡顶到洼地底部逐渐增加,苹果树叶水势逐渐升高的现象;受地质背景的影响,土石质坡地平均土壤水分比石质坡地土壤水分高2.67%,相对应的土石质坡地苹果树受干旱胁迫的程度要低于石质坡地。（2）通过观测对比发现,8天内12次的小降雨事件可以使0~10 cm土壤水分整体上略有升高,但并未能完全改变0~10 cm土壤水分洼地底部大于两侧坡地,而土石质坡地高于石质坡地的特征。（3）小降雨事件虽然只能补给0~10 cm的土壤水分,但由于坡地地区苹果树根系分布较浅（5~30 cm）,部分浅层分布的苹果树根系已能吸收到水分,另一方面小降雨事件具有降温、增湿,减少太阳辐射的作用,可以减小苹果树蒸腾作用,从而降低苹果树叶水势,因此推测小雨事件可以明显减轻苹果树受干旱胁迫的程度      

土地利用变化对流域生态需水的影响分析

人类对流域生态系统的干预,导致季节性淹没区减少,天然湿地丧失,生态环境的恶化和生物多样性锐减,土地利用方式发生了剧烈变化。以流域整体性理论、物种多样性理论、物种耐性理论和景观生态学理论为基础,分析了土地利用方式对生态需水的影响。结果表明,河岸天然植被生态系统通过削减洪峰、增补枯水和截留污染物的作用,来影响流域的水量分配和水质改善,使流域受水分不足威胁的程度降低,即在更大的时间与空间尺度上,保证了流域对生态水的需求。因此,为了流域生态系统的可持续发展,应采取保护湿地、河溪森林植被、水陆交错带等合理的土地利用方式。     

石期河流域岩溶水系统及其水资源构成分析

在深入研究石期河流域岩溶水系统含水介质结构特征、水资源形成的基础上,通过对流域岩溶水总排泄口流量动态长观资料系列的分析,选择2005年丰水期内最后一次洪峰(年内最大洪峰)后的流量衰减过程,根据该过程的数据资料建立本流域岩溶水总排泄口的流量衰减方程,并利用该流量衰减方程对流域岩溶水资源的构成进行定量分析研究.结果表明,石期河流域岩溶水系统在2005年最大洪峰状态下,可自然排泄的岩溶水资源总量为69 469.95×104 m3, 其中:流域坡面产流占3.64%,赋存于大型溶洞或管道中的溶洞-管道水占4.53%,赋存于小型管道或强岩溶化裂隙中的管道-裂隙水占74.10%,赋存于细小溶蚀裂隙中的溶隙水占17.73%.从衰减期的初始时刻起,它们各自可供消耗(可作为有效利用岩溶水资源)的时效分别为2日、8日、35日和126日以上.     

青藏高原那曲河流域降水及河流水体中氧稳定同位素研究

根据青藏高原中部那曲河流域1998年夏季测得的上下游中稳定同位素的日变化,并与同期观测的流域降水中稳定同位素比较,分析了河水中δ18O的变化特征,初步研究了该流域的稳定同位素水文循环过程.河水中δ18O的变化幅度远小于降水,它是降水中δ18O、降水量以及地表蒸发过程共同作用的结果.研究发现湖水对于稳定同位素变化起着显著的调节作用.河水中δ18O与流域降水中δ18O的差异可能反映了该流域强烈的地表和湖面蒸发作用.     

柳林泉域岩溶水特点与地质背景条件分析

柳林泉域作为我国北方典型的单斜-顺置式岩溶水资源系统,岩溶水在循环过程中表现出与其它泉域共性的同时,也存在一些非常奇特的特征:(1)由于泉域内断层、褶皱轴和区域隔水顶板的阻水作用,造成了岩溶地下水在主径流方向上的二级排泄与三次富集;(2)由于泉域中部王家会阻水性背斜轴的倾覆所形成的地下潜流断面梯形形态,导致了泉水流量衰减幅度与阻水断面上游区岩溶地下水位下降幅度的不匹配;(3)由于泉域南、北翼岩溶地下水循环路径和所处的地球化学背景不同,导致了分布在三川河两岸相距不足300m的泉水水化学特征表现出很大的差异性;(4)由于岩相建造地处中臭陶世古膏盐湖东部边缘,泉域西部中硬石膏溶解不仅形成了岩溶热水,而且还使得柳林泉成为.锶矿泉水".上述特征都是由柳林泉域特定的地质结构、地球化学环境和岩相古地理条件所决定的.     

青木关岩溶槽谷流域不同土地利用类型土壤可蚀性分析

基于土壤实地采样和理化性质测试分析,采用EPIC模型K值计算方法,分析青木关岩溶槽谷流域的土壤理化性质、土壤可蚀性及其影响因子。结果发现：（1）青木关岩溶槽谷流域表层土壤（0~10 cm）可蚀性K值介于0.037 1~0.060 5之间,均值为0.048 5,中值为0.047 5,变异系数为10.71%,偏度和峰度值小于1;（2）表土机械组成中以粉粒含量为主,土壤质地属于粉壤土;有机质含量在13.98~52.24 g.kg-1之间,均值为29.20 g.kg-1;表土可蚀性K值与砂粒含量、有机碳含量呈极显著负相关,与粉粒含量呈极显著正相关,与黏粒含量呈负相关;（3）不同土地利用类型下的表土可蚀性K值以裸土地最大,为0.058 3,耕地次之,为0.053 4,其次为园地、荒草地和竹林,分别为0.048 3、0.047 8和0.046 9,针阔叶混交林最小,为0.0427,分别存在显著差异（P＜0.05）,变异系数介于2.7%～6.1%之间;受人类活动影响强烈的裸土地和耕地是本地区主要的泥沙策源地,恢复植被能有效提高土壤抗蚀能力;（4）不同土地利用类型土壤剖面K值均值为耕地（0.056 3）显著大于荒草地（0.051 6）与林地（0.048 1）（P＜0.05）,荒草地与林地K值间差异性不显著;K值剖面分布一致表现为0~35 cm相对较小且变化较大,土下35~60 cm随着深度的增加而增大。     

西南岩溶山区生态用水及其分配协调性评价——以贵州普定后寨地下河流域为例

以贵州普定后寨地下河流域为例,分别计算河道内外生态用水量及流域生态需水量,并选用协调度、满意度、合理度和差异性作为评价因子,构建了岩溶流域生态用水分配协调性的数学评价模型。研究结果表明: ( 1)后寨河流域枯水年( P= 75% )和特枯水年( P= 95% )生态用水量分别为568 6. 7万m3 和473 2. 1万m3 ,当石漠化生态环境得到有效治理后,由于喀斯特径流形成过程及水资源组合分配发生了变化,天然水资源量将会减少,最终消耗于土壤或植被的蒸散发,整体上流域生态用水仍处于短缺状态,生态缺水量为833. 6万m3; ( 2)后寨河流域地下水资源丰富,降水充沛,流域内生态用水与社会经济用水不存在很强的竞争关系,生态缺水属工程性缺水,可以通过综合平衡地开发利用各分区的水资源等方法进行缓解; ( 3)应用数学评价模型研究表明,流域内生态用水的协调度为0. 999 44～0. 999 35,生态需水满意度和分配合理度均为0. 878～ 0. 856,系统生态需水满足程度的差异性较小,有利于流域内各系统整体功能的发挥。