不同植被演替阶段的岩溶土壤微生物特征——以广西马山弄拉峰丛洼地为例

岩溶区不同演替阶段的植被通过改变土壤环境从而影响土壤微生物的分布。本文采用稀释平板测数法和土壤常规分析对弄拉峰丛洼地5个不同演替阶段土壤微生物种群分布特征及土壤理化性质进行了研究。结果表明,土壤微生物分布随演替阶段和土壤深度显著变化,细菌约占土壤微生物总数的90%以上,占绝对优势,微生物总量随土壤深度增加而减少,微生物总量在上层表现为顶级林>灌丛> 乔幼林> 灌草丛> 草丛,在中层则表现为灌丛> 乔幼林> 顶级林> 灌草丛> 草丛,在下层表现为灌丛> 顶级林> 乔幼林。此外,文章还探讨了土壤微生物种类、数量与土壤理化性质的关系,发现不同土壤微生物种类和数量与土壤有机碳、有效N、土壤空隙度存在明显的正相关,相关系数分别为0. 88, 0. 74和0. 66,与土壤p H值、MgO、Al2O3等含量成负相关,相关系数分别为- 0. 77, - 0. 65, - 0. 65。      

岩溶土壤的生态地球化学特征及其指示意义——以贵州贞丰—关岭岩溶石山地区为例

岩溶石山地区土壤退化与恢复的成因和机理一直是近年来土壤学和生态学研究的热点。以贵州西南部贞丰—关岭岩溶石山区为对象，选择了区内退化地、农用地、恢复地等生态样块以及与未退化地为对照，采集了其中的表层和亚表层土壤，分别进行了土壤的养分库量、微生物活性与功能和土壤酶活性等化学分析。研究表明土壤养分库是土壤中微生物活性基础，微生物量碳随土壤养分库容的退化或恢复而相应变化，退化岩溶地植被恢复3~6年后，主要养分总库容得到明显恢复(恢复程度55%~65%)，因而带动了微生物量碳的恢复（平均恢复程度60%以上），但养分的活性（有效磷）、微生物的功能（呼吸熵及土壤脲酶和磷酸酶活性）并没有得到相应程度的恢复（平均恢复程度仅在25%~40%）。这些结果提示，限制性养分活性和微生物功能的恢复是植被恢复下生态系统健康水平的重要指示。因此，在分析岩溶土壤和生态系统退化过程的本质以及评价生态恢复的效应时，不仅应将微生物量碳和总养分库指标作为岩溶土壤退化恢复的指标，更应将微生物区系的质量和功能指标纳入关键评价内容。      

不同岩溶生态系统中元素的地球化学迁移特征比较——以广西弄拉和弄岗自然保护区为例

研究了广西弄拉和弄岗自然保护区两种不同岩溶生态系统的元素地球化学循环特点,结果表明,弄拉、弄岗的成土过程都表现为Si和Fe相对累积,而其它化学元素则表现为相对淋失。弄岗与弄拉相比,其元素的淋失程度更为强烈,但在植物中两者表现出比较相似的元素地球化学特点。弄岗泉水p H比弄拉的低,水的溶蚀能力增大,水中可溶物增多,元素循环也比弄拉的快。      

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%。     

广西岩溶区土壤修复对策研究——以桂林奶牛场为例

土壤是人类生存的基本资源,土壤在岩溶区生态重建中有着重要的地位。通过实验数据分析探讨了土壤肥力、土壤含水率、土壤酸碱度等变化对广西岩溶区土壤生物多样性和土壤修复的影响。试验发现,优良牧草可在短期内快速修复岩溶区的土壤环境,不同牧草和灌木品种对土壤修复的作用不同,采用牧草与灌木混种的方式进行土壤修复是今后值得重视的途径。     

表层带岩溶作用:以土壤为媒介的地球表层生态系统过程— — 以桂林峰丛洼地岩溶系统为例

作者基于在桂林丫吉村岩溶试验场的长期、系统观测及有关实验研究进展,从影响岩溶作用的土壤化学因素、土壤CO2 及土壤有机碳行为等方面论证了土壤对于表层带岩溶作用的媒介及驱动意义,提出岩溶地球化学过程涉及到土壤中Ca2+ 的移出及交换释放,土壤CO2对系统空气CO2 浓度及HCO3- 排释的控制,并指出土壤有机碳是岩溶作用碳转移的重要媒介。作者认为表层带岩溶系统的发育演进为石质岩溶→生物岩溶→土壤岩溶→生态系统岩溶,因而表层带岩溶作用是以土壤为媒介的表层生态系统过程。      

贫Cd碳酸盐岩发育土壤Cd的富集与超常富集现象——以贵州岩溶区为例

通过对贵州岩溶区19条风化剖面Cd分布特征的研究, 初步揭示了贫Cd碳酸盐岩发育的土壤中Cd的富集机制及Cd含量的约束因素。①贫Cd基岩发育的土壤同样可以导致Cd的明显富集, 甚至超常富集, 且含量峰值通常位于土壤层底部(T1)。②Cd在基岩中通常优先赋存在酸不溶相, 另一方面, 由于基岩酸不溶物含量一般极低, 酸溶相的Cd占全岩Cd的比例仍处于绝对优势。在富Cd的基岩酸不溶物基础上, 叠加了来自酸溶相中Cd的贡献, 是岩溶区土壤Cd普遍富集的原因。③土壤中Cd的含量与其在基岩或基岩酸不溶物中的含量均不相关。T1中Cd的含量受制于Cd在基岩酸不溶物中的含量、基岩酸溶相Cd占全岩中Cd的质量百分数、T1中Cd的亏损率的共同约束。有利于Cd在T1中超常富集的最佳条件是: Cd在基岩酸不溶物中含量高、基岩酸溶相Cd占全岩中Cd的比例大、T1中Cd的亏损率小。另外, 对于由基岩酸不溶物残余累积形成的土壤层, T1为其发育起点, Cd在T1中含量高, 通常在土壤层中也高, 反映出一般风化剖面的发育特征。研究结果可以深化对岩溶环境Cd地球化学行为的认识, 为区域上基于地质成因开展Cd污染风险评价及建立其清洁水平提供参考。     

岩溶地下河中砷迁移过程及其影响因素分析——以广西南丹县里湖地下河为例

以广西南丹县里湖地下河作为研究区,对砷在地下河中的存在形态,迁移过程及其影响因素进行了分析。结果发现,里湖地下河中砷浓度较高且与人类活动密切相关;由于地下河中相对较低的氧化还原环境,使毒性更强的 As（Ⅲ）含量超过 As（V）,占总无机砷的53%,增加了该地区发生砷中毒的风险;总 As、As （III）和 As（V）在地下河中衰减了51%、36%、59%。相关性分析结果表明,沉积物中的 Fe、Ca、Mn、有机质及水体中的 Ca2＋与沉积物中的砷呈现显著正相关关系,有助于水体中砷的吸收;而水体中的 Cl-、SO 2-4、HCO -3与沉积物中的砷呈现负相关关系,不利于砷的吸附,其中 HCO -3的抑制作用最为明显。与非岩溶区水体相比,Ca 和 HCO -3成为影响砷迁移转化的主要因素,因此在岩溶地下河砷污染治理中应考虑岩溶区的水文地质特点,提高砷的污染治理效率。     

土地覆盖对岩溶地下河碳汇的影响——以广西打狗河流域为例

以广西打狗河为例,对比分析河流东、西两岸地下河的土地覆盖差异及其对岩溶碳汇的影响。打狗河东岸林地占56.13%,耕地占15.15%;而西岸林地、耕地分别只占20.8%、12.95%。但西岸的裸岩和荒地比例大,分别占29.57%和25.95%,而东岸分别占14.19%和10.98%。植被和土壤覆盖差异导致了东、西两岸碳循环的地球化学指标有明显的差异,东岸地下河水的HCO3-、Ca2+、PCO2(平均分别是233.71mg/L、85.5mg/L、909.46Pa)明显高于西岸(分别为177.26mg/L、64.65mg/L、257.37Pa),而东岸的SIC、pH值(分别为0.12和7.40)又低于西岸(分别是0.38和7.85)。因此,东岸有更强的岩溶动力条件,东岸地下河的平均碳汇强度比西岸高14%,其中,东岸下桥地下河的碳汇强度是西岸旦峒地下河的3.7倍。东西岸地下河水的δ13CDIC、TOC资料也进一步证明了土地覆盖条件对地下河岩溶碳汇具有重要的影响。      

酸雨溶蚀碳酸盐岩的源汇效应分析——以广西典型岩溶区为例

选取广西的桂林、柳州、河池、百色、玉林、南宁、钦州7个酸雨监测点进行了为期一年（2014年5月至2015年5月）的监测,结合各站点溶蚀试片和降雨降雨量、降雨时间、pH值和电导率等,分析了试片溶蚀量的主要影响因素及酸雨的源汇效应。结果表明,试片溶蚀量与累计降雨时间,即溶蚀作用发生的时间关系密切。单场酸雨对碳酸盐岩的溶蚀过程可分为两个阶段,即:前期强酸溶蚀碳酸盐岩,释放CO2,为碳源;后期碳酸溶蚀碳酸盐岩,吸收大气CO2,为碳汇。而就整年而言,碳汇过程占绝对优势,酸雨减汇量仅占总溶蚀量的0.27%～3.52%,平均为1.96%,但酸雨减汇比例随酸雨pH值的降低而呈指数增加。酸雨对岩溶碳汇有着显著影响,在岩溶碳汇的研究中不应忽视。      

岩溶山地典型植被恢复过程中土壤理化性质及微生物特征

探讨了岩溶山地耕地、1年退耕地、灌草地、15年侧柏疏林地、25年侧柏次生林地植被恢复过程中土壤理化性质和微生物特征的变化.结果表明土壤随着植被恢复的进行,容重先升高后降低,总孔隙度与之相反;各恢复阶段(退耕地、灌草地、疏林地、次生林地)表土>0.25 mm水稳定性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%~12.5%,以疏林地最高;团聚体结构破坏率依次降低,各恢复阶段较耕地降幅为34.0%~64.7%,与有机质呈负相关;全N、碱解N等肥力因子含量总体呈逐渐增加的趋势;各恢复阶段中以灌草地pH值最高;表土微生物总数先降后升,各阶段细菌占微生物总数的66.7%~93.3%,放线菌占4.2%~28.8%,同时细菌也是土壤呼吸的主要贡献者.土壤特征的差异性是地表植物组成、凋落物成分及不同指标之间综合作用的结果.     

喀斯特山区植被退化过程中的土壤质量变化及评价

为构建喀斯特山区土壤质量评价体系,通过对喀斯特山区植被退化过程中的小生境土壤进行调查,选用土面和石沟2种代表性小生境的土壤作为评价单元,用典范对应分析从29个指标中选出16个,通过因子分析法对土壤质量进行定量综合评价。结果表明：在喀斯特森林植被退化过程中,用土面和石沟2种小生境面积加权计算土壤质量综合分值,能更准确地反映植被退化过程中土壤质量的阶段性变化,具体可分为3个阶段,不同阶段之间土壤活性有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾、有效锰、有效硫和脲酶活性出现显著降低,有效铁、蔗糖酶活性和粘粒含量出现显著增加。第Ⅰ阶段内（原生林-次生林）各土壤指标在样地间没有明显的差异;第Ⅱ阶段（灌木林）土壤活性有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾、有效硫、脲酶活性和有效锰含量相对第Ⅰ阶段平均分别下降了33.73%、22.41%、57.66%、37.72%、44.59%、46.57%和12.52%;蔗糖酶活性及土壤粘粒含量平均分别增加了81.38%和47.69%;第Ⅲ阶段（灌草丛）土壤速效磷、脲酶活性、碱性磷酸酶活性和有效锰含量相对第Ⅱ阶段平均分别下降了42.82%、44.42%、28.45%和20.55%,土壤有效铁、粘粒含量平均分别增加了56.40%、57.49%,该阶段的土壤速效磷、速效钾含量已处于缺乏的水平,土壤质量明显下降。     

桂林毛村岩溶区自然植被土壤团聚体中腐殖质组成初步研究

探索土壤有机碳物理保护与化学保护的关系,有助于揭示土壤固碳和培肥机理,明确不同粒级团聚体和不同腐殖物质组分对土壤固碳和肥力的贡献。本研究对岩溶区自然植被土壤团聚体中腐殖质含量进行了研究,结果表明:(1)灌丛和林地土壤团聚体中有机碳含量总体上均表现为随着土层深度的增加逐渐下降,而在不同土层深度随着团聚体粒径范围的变化则有机碳含量的变化规律则不同,无明显一致的规律;(2)两种土地利用方式各粒径团聚体中胡敏酸和富里酸均比全土小。这可能是由于在湿筛分离团聚体的过程中溶于水的那部分胡敏酸和富里酸成分被损失掉;(3)各腐殖质组分随着团聚体粒径范围的减小在两种自然植被上均无明显一致的规律,但胡敏酸和富里酸总量则基本表现为随着团聚体粒径范围的减小而逐渐升高,即在0.25mm和0.5~0.25mm粒径范围团聚体中最大;(4)两种自然植被土壤各土层中和各团聚体中胡敏酸/富里酸(HA/FA)基本上表现为小于1,这主要是因为研究区温度相对较高,湿度较大,植被覆盖度大,微生物降解作用强所致。     

碳酸盐岩岩层与石漠化关系分析——以桂西北喀斯特石山区为例

以桂西北碳酸盐岩石山区为例,采用野外地质特征调查和岩石化学分析等技术手段,从碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等方面来分析喀斯特地区石漠化的成因,并结合反映石漠化程度的土壤和植被的盖度等相关数据,对岩层与喀斯特地区石漠化程度进行相关分析,得出喀斯特地区石漠化与碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等具有相关关系的结论,即岩层厚度大的地区石漠化程度更高,岩层厚度小的地区石漠化程度较低;中等岩层倾角岩层分布区有利于雨水的流动和成土,石漠化程度较低;岩石性质的差异对石漠化程度也有相关性,石灰岩类的酸不溶物含量较低,对成土不利,其植被的盖度相对也较低,相应的石漠化程度更高。相反,白云岩类岩层区的石漠化程度较低。     

喀斯特山区碳酸盐岩土壤抗蚀性影响因素研究——以贵州毕节石桥小流域为例

对石桥小流域碳酸盐岩土壤进行理化性质分析,结果表明: 灌草丛地、水保幼林荒草地、坡耕地土壤砂粒含量依次减少,物理性粘粒含量依次增多,说明坡耕地土壤粘质化最严重;灌草丛地水稳性团粒含量最多,粒级较大,土壤水稳性最好;灌草丛地有机质含量较多,结构破坏率较低,坡耕地土壤分散率、侵蚀率、受蚀指数分别是灌草丛地、水保幼林荒草地的1. 11、1. 14, 1. 04、1. 13, 1. 87、1. 82倍,耕地土壤团聚度、团聚状况分别是灌草丛地、水保幼林荒草地的0. 83、0. 84, 0. 69、0. 64倍,说明坡耕地分散率最大,土壤团聚状况最差,土壤抗分散能力弱;小流域内土壤的容重、毛管孔隙度较我国其它地区低,约分别为1. 0g /cm3 ,和39. 86% ,而非毛管孔隙度则较我国其它地区的高,均值为25. 88%。区内碳酸盐岩土壤孔隙的这种组合特征很容易导致上层土壤粘粒向下淋失淀积,堵塞下层土壤孔隙,造成土壤上下层间饱和渗透率的显著差异,对于土壤抵抗流水侵蚀很不利。      

广西喀斯特地区植被生态质量多尺度时空演变分析

为更客观监测评估喀斯特地区植被生态质量状况及阐明植被生态质量不同时间尺度的时空异质性特征,基于多年植被净初级生产力（NPP）、湿润指数（MI）,建立植被净初级生产力极大值（NPP_m）边缘函数,并结合植被覆盖度,构建出广西喀斯特地区植被综合生态质量模型（MQI）,以分析2000—2019年该地区植被生态质量多尺度时空演变特征。结果表明：（1）植被NPP_m是随气候条件变化的动态值,不同植被类型生产潜力对气候条件的响应不同,其中农田植被响应最敏感,灌草次之、森林最弱;（2）广西喀斯特地区月份与季度植被生态质量指数呈抛物线形式,年度植被生态质量指数呈波动式增加,年际植被生态质量发展经历了缓慢增长、逐步增长、迅速增长、显著提升4个演变阶段,且植被生态质量由广西喀斯特地区东北部向西南部、北部向南部逐渐递增,总体良好;（3）2000—2019年,广西喀斯特地区植被生态改善指数为0.71/20 a,98.83%的区域植被生态质量在20 a期间呈上升趋势,大部区域植被生态改善良好,这主要得益于退耕还林、石漠化治理工程和良好气候条件;（4）此植被生态质量模型区域适宜性较高,能精细化、精准化反映广西喀斯特地区植被生态质量的时空演变特征。     

土地利用和覆被变化对岩溶区土壤CO2浓度的影响

通过选择3个具有不同地质背景、气候条件等环境特征的山西汾阳马跑-郭庄岩溶泉域、湖南湘西大龙洞地下河流域、广西桂江流域,对流域内具有代表性的不同土地利用方式和覆被类型下垫面土壤20~50cm深处CO2浓度进行检测。结果显示,土地利用方式和覆被变化对3个流域岩溶土壤中20cm、30cm、40cm和50cm深处CO2浓度具有明显的影响作用:湖南湘西大龙洞地下河流域多数样地土壤CO2表现为随土层的加深先增加后降低的双向梯度;山西马跑-郭庄泉域玉米地的土壤CO2浓度比种植马铃薯的高,且随着覆被条件由草地→灌丛→林地的改善,土壤的扰动性变小,CO2浓度差趋于减少,变幅趋于稳定。各个流域相同覆被类型,群落结构和优势种变化越小,土壤CO2浓度变幅越小。      

桂中盆地岩溶地貌区两栖爬行动物调查

岩溶地区的两栖爬行动物调查相对较少,2000年7月至2009年7月,采用样线调查的方法对桂中盆地岩溶地貌区的两栖爬行动物进行了调查。共在桂中盆地岩溶地貌区记录了两栖爬行动物67种,其中两栖动物3目6科13种,爬行动物3目11科54种。其区系表现出较强的华南区和华中区过渡地带特点,种群数量较多的有黑眶蟾蜍、泽陆蛙、斑腿泛树蛙、变色树蜥、中国石龙子、草腹链蛇、红脖颈槽蛇、渔游蛇和舟山眼镜蛇等。岩溶地貌对两栖爬行动物分布具有较强的影响,除细痣疣螈外,大部分的两栖动物都不适应岩溶地貌,但爬行动物中的壁虎科和百花锦蛇则主要分布于岩溶地区。      

岩溶山区不同利用方式下土地蓄水能力研究——以重庆市中梁山为例

分析研究了中梁山岩溶山区竹林、灌丛、草地、园地、坡耕地5种土地利用方式的凋落物和土壤的蓄水功能。结果表明,自然利用的竹林地、灌丛地、草地的凋落物蓄积量和最大持水量都远远大于其余两种农耕利用的土地。当自然利用土地改为园地、坡耕地以后,其表层土壤的最大蓄水能力下降31. 2%、非毛管蓄水能力下降65. 5%、坡耕地的毛管蓄水能力下降34. 3%。与此同时由于土地利用方式不同,还使园地整个土壤剖面( 60cm)蓄水潜力增大4. 4% ,坡耕地蓄水潜力减少6.1% ,园地、坡耕地剖面土壤非毛管蓄水能力较自然利用方式土地剖面非毛管蓄水能力下降55. 7%。毛管蓄水量和前期含水量具有极显著的正相关,整个剖面毛管蓄水量和前期含水量都以园地最高。从保水能力上考虑,园地是岩溶山区开垦土地较为理想的利用方式。建议加强园地凋落物的保护;在雨季尽量不让坡耕地空闲裸露,以防止水土流失。      

广西巴马县水晶宫洞穴沉积物特征及其沉积环境

巴马县水晶宫洞内次生化学沉积物景观丰富,类型多样,有石钟乳、石幔、石瀑布、石笋、石柱、石盾等特色景观;尤其是近期仍在发育的洞顶鹅管、卷曲石、石花等是国内外较为罕见的洞穴奇景。据沉积物的沉积类型、物质成分、沉积序次及测年等资料研究表明,水晶宫洞穴沉积物形成于晚第三纪以来。晚第三纪和第四纪早更新世早期,洞内沉积主要为外源水携带的硅质岩、砂岩类砾石沉积形成的钙华砾石层。早更新世中期—中更新世气候温暖湿润,是水晶宫洞穴主要景观的形成期,沉积物景观宏大而壮观,230Th-U系测年得出其分别形成于100～35万年前。晚更新世早期12.5～9万年的末次间冰期主要为温暖气候环境,洞内仅有少量的石笋沉积,且极少保存;9万年后气候环境发生突变,更不利沉积物发育和保存;自4万年后气候环境开始表现为温暖湿润,化学沉积活跃,洞穴沉积物主要由高约50～150 cm的纯白色石笋群和钟乳石组成,为洞穴奇景的形成期,230Th-U系测年得出其分别形成于40 ka BP和7 500 a BP以及1 450 a BP。晚更新世晚期以来形成的洞穴沉积物景观,不仅为水晶宫提供了丰富的旅游资源和价值,同时也为广西重建古气候环境提供了重要的信息载体。