桂林峰丛洼地岩溶动力系统CO2特征及变化规律

桂林岩溶水文地质试验场属于典型的峰丛洼地地区.峰丛洼地表层岩溶动力系统与土壤CO2密切相关,土壤CO2体积分数以及表层岩溶带土壤CO2溶蚀量的变化受气温和降雨影响.对不同部位不同深度的土壤CO2体积分数进行了野外监测,并利用多参数自动记录仪监测了泉水的水化学,揭示了CO2体积分数的变化规律.其变化特征表现为:①土壤CO2体积分数的季节变化在泉水水化学上和土壤CO2溶蚀量上均能反映出来;②土壤CO2体积分数的变化具有季节性;③50 cm处的CO2体积分数较20 cm处大;④土壤层对泉水水化学起到重要调蓄作用.     

岩溶峰丛洼地勘察方法研究

以桂林市郊区某变电站工程为例,在地面调查、钻探及高密度电法测试的基础上,分析了峰丛洼地的岩溶发育特征。强调了地面调查在岩溶勘察中的重要性。     

岩溶峰丛洼地水土漏失及防治研究

中国地质科学院岩溶地质研究所岩溶生态研究团队在国家科技支撑计划和广西科技攻关项目联合资助下,自21世纪以来一直从事西南岩溶山区水土漏失创新性研究。2013年取得了一系列进展,阐明了水土漏失的概念、过程和数学模型;运用野外监测和先进的同位素技术,首次系统揭示了岩溶峰丛洼地不同地貌部位和不同生态环境的水土漏失定量差异和原因,建立了适宜岩溶区特点的水土流失强度分级标准和土壤侵蚀回归模型,创建了生物措施与工程措施有机结合的岩溶峰丛洼地水土保持模式和技术规程,开辟了岩溶石漠化环境生态效益与经济效益俱佳的火龙果生态产业,为西南岩溶地区石漠化综合治理和水土保持提供了技术支撑和示范样板。     

典型岩溶峰丛洼地坡面土壤水分空间变异性

采用网格法测量典型坡面上旱季（12月）和雨季（5月）的表层(0~5 cm)土壤含水量,以地统计学方法分析其空间变异性,结果表明:（1）与单一土地利用坡面相比,人为扰动强、土地利用多样的岩溶峰丛坡地表层土壤含水量表现为坡上未被扰动的自然植被区明显高于坡下人为改造的区域;旱季时坡地林地表层土壤平均含水量（32.8%）明显高于位于坡下的梯田空闲地（24.2%）、梯田橘园（20.0%）、梯田菜园（22.0%）、坡地裸地（23.5%）;雨季时,坡地裸地（30.2%）和梯田橘园（32.1%）有明显增大,梯田空闲地（17.8%）剧烈减小,坡地林地（32.2%）土壤含水量依然最高;（2）旱、雨季整个坡面上空间结构比分别为21.0%、8.7%,表现为雨季的空间相关性更好;旱、雨季表层土壤含水量变异系数分别为20.1%和31.7%,属中等程度变异;雨季表层土壤含水量的变程（77.5 m）显著高于旱季（8.0 m）,雨季的土壤含水量具有较好的空间变异结构;（3）裸岩周围空间的土壤含水量随与裸岩的距离增大而减小,梯田石坎周围空间的土壤含水量随与梯田石坎的距离增大而递减。      

峰丛洼地表层岩溶动力系统季节变化规律

峰丛洼地表层岩溶动力系统与土壤CO₂密切相关.土壤CO₂体积分数变化受气温和降雨影响, 其季节变化特征表现为: 冬季的波谷、夏季的波峰交替出现, 秋季出现次波谷和次波峰.受降雨影响, 表层岩溶动力系统运行强度春、夏季较强, 秋、冬季较弱.从冬至夏, 在土壤CO₂逐渐增多时, 系统溶解、转移碳的能力也逐渐增强.在土壤CO₂和温度双重支配下, 系统由冬季的沉积趋势转为春、夏季的溶解趋势.      

岩溶峰丛洼地饲料植物元素富集特征研究

通过研究典型岩溶峰丛洼地常见饲料植物对矿质元素Ca、Mg、K、P、Fe等的富集特征发现,岩溶峰丛洼地中元素在饲料植物各器官内的分布具有不均一性;大量元素Ca、Mg、K、P主要富集在饲料植物的叶片中,微量元素Fe、有益元素Na 主要富集在根部;饲料植物各器官对大量、有益元素的富集特征为高Ca、K而低P、Na;生长于不同岩溶峰丛洼地区的同种饲料植物,由于岩溶地球化学背景及气候条件等的差异,其同类器官对同一元素富集的量不一样。      

岩溶峰丛洼地不同环境水土流失差异及防治研究——以广西果化岩溶生态研究基地为例

与碎屑岩地区相比,特殊的岩溶水文地质结构,导致岩溶区存在不同的水土流失过程和特点,尤以峰丛洼地区最具代表性。通过广西平果县果化岩溶峰丛洼地土壤地表侵蚀和地下漏失的调查研究显示:洼地不同地貌部位水土流失差异较大,从山峰、垭口、山坡、山麓到洼地底部,土壤地下漏失模数分别为49.09 t/(km2·a)、212.06 t/(km2·a)、727.71 t/(km2·a)、1104.03 t/(km2·a)、909.11 t/(km2·a),分别占该点年均总土壤侵蚀模数的92.43%、96.24%、78.57%、70.88%和38.68%;不同土地利用方式下的土壤侵蚀存在差异,其土壤侵蚀模数大小依次为坡耕地苦丁茶地苏木林地灌草坡牧草地。通过对该地区水土流失防治及石漠化综合治理,山峰主要涵养水源林、山坡主要发展生态产业防治水土漏失、洼地修建排水系统工程得到良好的效果,治理区土壤侵蚀模数从2003年到2010年下降了65%。     

岩溶峰丛洼地的农业生态效应研究

峰丛洼地区是一个缺水少土、旱涝灾害严重、农业生态环境十分严酷的区域。本文在对三个样区进行研究的基础上,探讨了峰丛洼地独特的水文地貌结构对农业生产的制约以及对自然村落分布格局的影响,并进一步讨论了该区域经济发展、生态实现良性循环的途径。     

峰丛洼地自然封育过程岩溶水溶解无机碳的变化——以桂林丫吉试验场为例

以桂林丫吉试验场为例,检验植被恢复对岩溶碳汇的影响作用。上世纪80年代,丫吉试验场峰丛洼地的植被受砍伐干扰,地表以草地居多,此后施行自然封山育林,植被经二十多年的封育后,现在变成为灌木林,土壤中植物根系呼吸和微生物异养呼吸增强,土壤空气中CO2含量上升,岩溶作用增强,泉水输出的无机碳通量增加。通过建立系统的水化学混合模型,将泉水的无机碳通量分解为原水输出和降雨补给引起的新水输出。在一次典型的强降雨过程,S31岩溶泉原水输出量占总量的65%~83%,而降雨补给引起的新水无机碳输出通量较少,且不能反映生态环境的变化,因此应以原水中溶解无机碳的浓度衡量整个生态环境对岩溶作用的影响。长期的观测表明由于植被的改变导致原水输出的无机碳含量提高了27%,而原水在岩溶泉的年流量中所占的比例高达72%~84%,其中由植被演化造成岩溶碳汇增加的幅度为19%~23%。      

峰丛洼地的基岩物质组成与土地退化差异分析

根据可溶岩层组中非可溶夹层的出露情况对我国西南岩溶山区峰丛洼地进行了划分,并对不同基岩物质组成的峰丛洼地的土壤、土地类型及植被、坡面形态和地表径流特征及其差异进行了论述。在此基础上对不同基岩物质组成的峰丛洼地土地退化的过程及其差异进行了分析,进而论证了各地貌部位合理的土地利用布局。      

桂林岩溶峰丛区定域时空变化研究

为探索局域生态环境变化对桂林市整体生态环境状态的影响,选择漓江沿岸北从刘村南至街底共8个峰丛地貌区作为研究对象(编号为No.1~No.8),并以1986、1991和2006年3个时相的Landsat-5卫星影像的TM数据为信息源,采用基于ROI的定域定量遥感技术,结合地理与岩溶地质学资料,对这8个岩溶峰丛区的遥感生境指标即归一化植被指数NDVI和缨帽变换中的绿度分量TC2作定域提取和纵、横向分析(时间和空间变化分析)。研究表明,2006年岩溶峰丛区的NDVI和TC2最高,生态环境最好,1986年次之,1991年最差,表明在20世纪80年代末90年代初这一阶段里,由于桂林市经济高速发展而忽视环保,岩溶峰丛区的生境曾受到较不良影响,但进入本世纪以来已经得到了明显改善;在空间上各峰丛区NDVI大于4.0和TC2大于20的地块呈现斑状或条带状分布,且自1991年以来有向全区扩大的趋势。同一区域不同时间NDVI和TC2变化具有1991年低,1986年、2006年高的趋势,而同一时间不同区域NDVI和TC2也存在着差异,由好到差其关系为:No.5>No.4>No.3>No.8>No.7>No.6>No.2>No.1。      

基于InVEST模型的晋北土地利用变化与碳储量研究

区域土地利用变化和碳储量的空间分布特征研究可为区域生态系统碳库管理和减排增汇政策制定提供重要科学依据。采用GIS和遥感技术分析了晋北地区1990年、2000年、2013年和2019年的土地利用变化特征,在此基础上,运用InVEST模型计算出晋北地区1990—2019年间生态系统碳储量和碳密度。结果表明,各土地利用类型之间的转换主要发生在2000—2013年间,转出面积最多的为耕地,转入面积最多的为建设用地和林地。这与该时段退耕还林政策的实施和粗放型经济快速增长有关。研究区1990年、2000年、2013年和2019年生态系统碳储量分别为53.50×107 t、53.53×107 t、54.25×107 t和54.00×107 t,碳平均密度分别为147.89 t/hm2、147.97 t/hm2、149.95 t/hm2和149.27 t/hm2。在总体碳储量中,土壤碳储量占比最大,超过80%,而林地对研究区生态系统碳储量的贡献值最大（约55%）。晋北地区应继续坚持退耕还林、水土保持等措施,以期能够用高效固碳来代偿建设用地扩张导致的碳损失。     

利用SWMM模型模拟岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程——以桂林丫吉试验场为例

文章以桂林丫吉试验场为例,验证是否可以利用SWMM模型模拟以管道为主的岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程.以洼地为单元,把研究区概化为由管道相连的6个次级汇水流域,选择Green-Amp人渗计算方法,同时考虑包气带裂隙水对管道的补给,运行SWMM模型计算出研究区管道总出口S31泉的流量曲线.结果显示:模拟流量变化过程与实测流量变化过程基本一致.说明该模型可以用来模拟岩溶峰丛洼地地区降雨径流过程.经验证,模拟时段内S31泉总量相对误差为19.1%.     

近30年西北内陆荒漠资源大区土地利用驱动下生态系统碳储量时空变化

依据1990—2020年遥感影像、高程模型、植被、气象等数据,通过定量计算与定性分析相结合的区划分析,获取西北内陆荒漠资源大区的自然资源综合区划。根据西北内陆荒漠资源大区气候因子对全国水平下不同土地类型的碳密度进行修正,获取西部干旱区碳密度数据,利用InVEST模型,分析1990—2020年土地利用变化对碳储量的影响。结果表明：(1)近30 a来该研究区以草地退化为主,耕地和荒漠是草地主要转出的类型,其中2010—2020年土地利用类型变化显著;(2)研究区碳储量呈现西多东少的空间分布,其中西部阿尔泰山与塔城盆地温带草原亚区和伊犁盆地温带草原亚区由于草地面积较丰富而碳储量较高;(3)1990—2020年西北内陆荒漠资源大区的碳储量总体呈波动下降趋势,土地利用类型的转化引起碳储量净减少1.86×108 t,其中2000年和2020年研究区大量草地转化为荒漠,使土壤碳储量明显下降,固碳潜力有所下降。本次对西北内陆荒漠资源大区土地利用对生态系统碳储量时空变化的评估,有助于判断生态系统功能的转化趋势,为生态系统调控和促进该地区低碳可持续发展提供参考。     

近30年西北内陆荒漠资源大区土地利用驱动下生态系统碳储量时空变化

依据1990—2020年遥感影像、高程模型、植被、气象等数据,通过定量计算与定性分析相结合的区划分析,获取西北内陆荒漠资源大区的自然资源综合区划。根据西北内陆荒漠资源大区气候因子对全国水平下不同土地类型的碳密度进行修正,获取西部干旱区碳密度数据,利用InVEST模型,分析1990—2020年土地利用变化对碳储量的影响。结果表明：①近30 a来该研究区以草地退化为主,耕地和荒漠是草地主要转出的类型,其中2010—2020年土地利用类型变化显著;②研究区碳储量呈现西多东少的空间分布,其中西部阿尔泰山与塔城盆地温带草原亚区和伊犁盆地温带草原亚区由于草地面积较丰富而碳储量较高;③1990—2020年西北内陆荒漠资源大区的碳储量总体呈波动下降趋势,土地利用类型的转化引起碳储量净减少1.86×108 t,其中2000年和2020年研究区大量草地转化为荒漠,使土壤碳储量明显下降,固碳潜力有所下降。本次对西北内陆荒漠资源大区土地利用对生态系统碳储量时空变化的评估,有助于判断生态系统功能的转化趋势,为生态系统调控和促进该地区低碳可持续发展提供参考。     

基于高光谱的桂东北峰丛洼地土壤有机碳含量预测

以桂东北寨底峰丛洼地土壤为研究对象,利用二阶微分和去除包络线二阶微分方法对土壤光谱进行处理,筛选出3种光谱指数与土壤有机碳(S O C)相关系数最高的特征波段,通过比较偏最小二乘回归、多元线性回归与多元逐步回归等模型的精度,确定SOC最佳估测模型.结果表明:(1)研究区土壤样品有机碳质量分数最小值为0.20％,最大值为...     

基于InVEST模型的辽宁省海岸带碳储量时空变化研究

陆地生态系统碳储量与全球气候变化密切相关,研究海岸带地区土地利用变化对生态系统服务碳储量的影响,对于区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.以辽宁省海岸带地区为例,分析了1995—2018年海岸带地区的土地利用变化特征,运用InVEST模型碳储量模块估算了1995—2018年区域生态系统的碳储量,结果表明:(...     

论岩溶峰丛洼地石漠化的综合治理技术——以广西平果果化示范区为例

广西平果县果化生态重建示范区面积600hm^2,为典型岩溶峰丛洼地,居民贫困、石漠化严重。2001年以来,通过详细调查研究,因地制宜建立了适合峰丛洼地地貌结构特点的复合型立体生态农业模式:开发20多种乡土树种,人工诱导封山育林310hm^2,开发表层岩溶泉、岩溶天窗和隐伏岩溶管道水资源每年1万多立方米,引进了多种优质高效果树和药材,培植了生态产业,在土地整理的基础上,采用综合措施对岩溶土壤进行了改良,在开发引进多种适宜优质牧草的基础上发展家庭养殖业,提高了生态和农业生产的效果和效率,不但石漠化得到治理,峰丛洼地生态逐步恢复,而且农民纯收入年均增加20％,促进了区域经济的发展。      

桂林峰林平原、峰丛洼地残留中生代地层空间展布形成机制探讨

文章探讨了桂林峰林平原、峰丛洼地内中生代地层空间展布及形成机制,为查清桂林岩溶地貌发育演化过程提供参考.在前人研究基础上,通过调查地层、地貌的空间展布特征,结合区内构造发展史、岩相古地理环境变化及岩溶水文地貌过程等要素,对桂林峰林平原、峰丛洼地内中生代地层空间展布特征、形成机制,进行归纳总结与分析,认为:三叠纪地层和白...