地质高背景地区土壤中不同粒径铁锰结核地球化学特征

研究地质高背景地区土壤中不同粒径铁锰结核地球化学特征,有助于厘清岩溶地区土壤中铁锰结核对重金属异常富集的影响及对重金属吸附固定的主控因素.本研究以广西南宁市和崇左市大新县表层土壤大样(0～20 cm)为对象,筛分出不同粒径的铁锰结核(0.3 ～0.5、0.5～1、1～2、2～4、4～6、6～8、＞8 mm)和对应土壤(...     

基于修正RISKE模型的重庆岩溶地区地下水脆弱性评价

岩溶地下水脆弱性评价是保护、管理和利用岩溶地下水的基础与有效方法。我国西南岩溶区绝大多数地区由于缺少应有的地下水保护带,地下水比较容易受污染。运用修正的RISKE模型,对重庆岩溶地区地下水进行脆弱性评价。结果表明:岩溶在4个地区所占面积从高到低依次为渝东北(43.14%)、渝东南(42.82%)、渝东(9.82%)、渝西地区(4.22%)。重庆岩溶地区地下水脆弱性中度以上,面积比例由高到低依次为渝东南(33.29%)、渝东北(29.21%)、渝东(6.68%)、渝西地区(2.37%)。地下水水质检测由差到好依次为渝东南、渝东北、渝西和渝东地区。地下水脆弱性在空间分布上的特征不仅显示了岩性、土壤、落水洞、岩溶裂隙等自然特征对其脆弱性的影响,同时也反映了人类活动对地下水的影响。因此在自然条件无法改变的情况下,控制人类活动对地下水的污染就显得尤为重要。     

岩溶地区土地利用/覆被变化的水文效应研究进展

随着国家对西南岩溶地区社会经济发展政策的深入推进和石漠化治理等生态修复工程的建设实施, 西南岩溶地区的土地利用和覆被发生了迅速改变, 加之岩溶水文环境自身的敏感性, 土地利用/覆被变化已对区域水文水循环过程产生了重大影响。在对西南岩溶水文环境特性简要分析的基础上, 从西南岩溶地区地表植被变化、农业生产活动、城镇化进程三个主要方面对土地利用/覆被变化的水文效应研究现状进行了简要评述, 总结概括提出了加强岩溶地区土地利用/覆被变化的水文水循环响应监测、评价及其反馈机制研究、岩溶区土地利用/覆被变化对水文水环境影响的定量化模拟和预警、岩溶区土地利用/覆被变化下的水土资源优化配置研究、气候变化背景下土地利用/覆被变化对岩溶地质碳汇的影响研究、极端气候变化叠加影响下的水文效应与调控机制研究等五个主要发展方向, 并探讨了开展未来研究的重点及难点问题。     

岩溶区土地利用变化对土壤有机碳与岩溶碳汇的影响研究进展

土地利用变化对陆地生态系统碳循环的影响是当今全球碳循环和气候变化研究的热点。土地利用变化对土壤有机碳含量、组分及稳定性产生影响,从而影响土壤CO_2,进而控制岩溶地质过程的碳汇效应。本文综述了岩溶区土地利用变化对土壤有机碳与岩溶地质过程的影响,阐明了岩溶区土地利用变化对土壤有机碳及其组分影响的过程与机理,土地利用变化对岩溶地质过程影响的土壤CO_2浓度调控机制、水循环影响及无机酸干扰等影响机制。提出了土壤固碳的团聚体归宿和分配,团聚体物理保护机制及钙的化学稳定机制是当前岩溶土壤有机碳深化的方向;土壤CO_2、水循环和无机酸在土地利用变化过程中以何种关系共同影响岩溶碳汇强度;水生光合作用利用DIC形成的稳定有机质与DIC、AOC通量的关系及其对土地利用变化的响应机理是岩溶碳循环前沿领域;而石漠化治理对岩溶碳循环的影响及相关固碳增汇技术的研究是需要重视的工作。     

四川盆地西缘浅层地下水铁、锰含量的空间变异特征

以四川盆地西缘低山丘陵区典型县--名山县为例,采用地统计分析方法,研究了四川盆地西缘低山丘陵区浅层地下水铁、锰含量的空间变异特征.结果表明,研究区浅层地下水铁含量变异较大,局部区域超标现象较为严重,42.86%的样点未达到欧盟生活饮用水水质标准(<0.2 mg/L),25%的样点未达到我国和美国生活饮用水水质标准(<0.3 mg/L);锰含量总体水平较低,其中94.64%的样点达到我国的生活饮用水水质标准(<0.1 mg/L),所有样点均达到世界卫生组织规定的生活饮用水水质标准(<0.4 mg/L).研究区浅层地下水中铁、锰含量空间分布特征基本一致,均呈现出从东北向西南逐渐降低,至名山县城附近又有所上升的趋势,高值区主要出现在东北部一带,低值区主要出现在中南部一带.研究区地下水中铁、锰含量分布特征与区域土壤母质、土壤类型、人为活动等因素密切相关, 其中受土壤母质和土壤类型的影响尤为明显.统计结果表明,第四系更新统冰碛物及冰水沉积物(Q2fgL)分布区域地下水铁、锰含量显著高于白垩系夹关组(K2j)、灌口组(K2g),第三系名山群(K1～2mn)等紫色岩分布区域;黄壤下浅层地下水铁、锰含量显著高于紫色土.     

岩溶区土壤微生物驱动的自养固碳过程与机制研究进展

自养微生物能够利用无机碳作为碳源合成自身营养物质,具有很强的环境适应能力,在富钙偏碱的岩溶区土壤的碳固定过程中扮演重要角色.本文综述了土壤微生物驱动的自养固碳过程、岩溶区土壤固碳功能微生物、自养固碳的分子机制及其产生的生态环境效应,并提出了亟待解决的关键科学问题.为深入研究和认识岩溶区土壤生态系统自养微生物驱动的固碳过...     

运积型地质高背景稻田土壤重金属污染和人体健康风险评价

为明确运积型地质高背景稻田土壤重金属污染的风险,在广东斗门新会研究区31个点位成对采集根际土壤和水稻样品,测定Cd、Cu、Pb和Zn的含量,采用综合质量影响指数(influence index of comprehensive quality,IICQ)和健康风险评价模型对该研究区农田土壤重金属污染及其人体健康风险进行...     

一株高锰氧化活性大肠杆菌的分离鉴定和多铜氧化酶基因的克隆与结构特性

锰氧化物是Mn(Ⅱ)经生物和化学氧化后形成的矿物成分,在元素生物地球化学循环过程中起着重要作用,而不同种类的细菌对Mn(Ⅱ)的氧化作用是自然界中氧化锰矿物形成的主要成因.从山东崅峪采集的铁锰结核棕壤中分离得到一株具有高锰氧化活性的土壤杆菌,其对Mn(Ⅱ)的氧化作用活性明显高于其它分离菌株,达到65 μmol/L.通过个...     

次生富集型地质高背景土壤微生物群落结构多样性

选择广西南宁市横县和柳州市柳江区15个次生富集型地质高背景土壤,分析土壤的微生物群落结构变化,并从土壤理化性质和重金属Cd全量及有效性等方面分析主要的影响因素。结果发现：(1)研究区土壤全Cd(T-Cd)含量范围在0.214～4.045 mg·kg^-1,属于Cd地质高背景土壤。EDTA浸提的Cd有效态(Cd-EDTA)含量高于CaCl₂浸提的Cd有效态(Cd-CaCl₂),且Cd-EDTA与T-Cd含量存在线性关系(R²=0.66)。(2)研究区土壤细菌群落中最优势种是变形杆菌门(Proteobacteria),其次是绿弯菌门(Chloroflexi),厚壁菌门(Firmicutes)。横县区域土壤变形杆菌门和绿弯菌门相对丰度高于柳江区域土壤;而厚壁菌门相对丰度低于柳江区域土壤。真菌群落中子囊菌门(Ascomycota)是最优势种,其次是担子菌门(Basidiomycota),被孢菌门(Mortierellomycota)。横县区域土壤被孢菌门相对丰度高于柳江区域土壤。(3)研究区土壤细菌丰富度和多...     

岩溶山区水分时空异质性及植物适应机理研究进展

西南岩溶地区虽然降水充沛,但因具有二元水文结构,地表水大量渗漏、地下水深埋,加上土层浅薄且分布不连续、土壤储水能力低,岩溶干旱严重,水分亏缺仍然是植被恢复重建的关键限制因子。如何有效地进行植被的恢复重建和实现水土资源的协调利用,是该地区石漠化综合治理面临的主要难题。由于地质背景的特殊性、地形地貌的复杂性和生境的高度异质性,岩溶山区水分运移过程与其他类型区显著不同,亟需综合考虑岩性、地形地貌、土壤与岩石分布、植被等因素的影响。在简要介绍岩溶山区土壤-岩石环境特征的基础上,综述了降雨入渗产流规律、水分时空异质性、植物水分来源及适应机理等几个方面的研究进展,探讨了当前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望。今后应以大气-植被-土壤-岩石系统为研究对象,将水分运移过程与植物的水分利用方式有机结合,综合运用土壤物理学、生态水文学、植物生理学、岩溶地质学等多学科研究手段,探讨表层岩溶带的水文调节功能及其主要影响因素,揭示坡面、小流域尺度植被与水文过程的相互作用机理,为西南岩溶山区水源涵养型植物群落的优化配置提供科学依据。     

西南岩溶地区黄荆和檵木叶片结构对其生态环境的响应

应用常规石蜡切片法对生长于桂林毛村岩溶区和非岩溶区的黄荆(Vitex negundo)和檵木(Loropetalumchinense)的解剖特征进行了比较研究,并对两区的黄荆叶片表皮形态进行了扫描电镜观察.结果显示:(1)两地的黄荆叶片背面均有浓密的绒毛,但致密程度有差异,岩溶区黄荆叶片的气孔深藏于绒毛间隙,这种结构可减少水分蒸发,降低因岩溶干旱带来的水分缺失.(2)岩溶区黄荆和檵木的叶片厚度、上下表皮厚度、栅栏组织的厚度以及栅栏组织的致密程度均大于非岩溶区,这些特征有利于减少水分蒸腾.(3)岩溶区黄荆和檵木叶片的维管组织发达程度高于非岩溶区,有利于在蒸腾减小的情况下促进水分运输和营养元素的迁移,说明2种植物叶片结构特征在不同生境区的改变是其长期在岩溶区干旱环境条件下形成的适应性变化.     

贵阳市岩溶山区快速城市化地区生态脆弱性评价

【摘要】为了揭示岩溶山地快速城市化地区生态系统的脆弱性, 以贵阳市为案例区, 利用VSD 模型(Vulnerability Scoping Diagram)对贵阳市的生态脆弱性进行生态脆弱性评价, 对极度脆弱区进行归因分析并针对不同生态脆弱性分区提出相应的优化调控对策。研究结果表明: (1)贵阳市云岩区、南明区、花溪区、白云区和观山湖区生态暴露度、敏感度和适应力普遍较高, 乌当区、清镇市、修文县、息烽县和开阳县相对较低, 整体上呈现“南高北低”的格局。(2)从生态脆弱性分区来看, 白云区、观山湖区、云岩区、南明区和花溪区为极度脆弱区, 乌当区和息烽县为高度脆弱区, 修文县为中度脆弱区, 清镇市为轻度脆弱区, 开阳县为微度脆弱区。(3)虽然经济发展水平越高的区域在居民保护意识和环保投资等评价指标上占有一定的优势, 但暴露度、敏感性高是导致生态系统极度脆弱的重要原因。贵阳市应依托其丰富的自然资源和生态优势, 促进岩溶山地城市安全发展、城市空间结构优化和生态宜居城市建设。     

桂北典型岩溶区植物alpha和beta多样性特征及影响因素

母岩对景观演化和生物定植起着决定性作用,但母岩对区植物多样性是否产生影响是地学、植物学和生态学共同关注的热点。以桂北冠岩、恭城两个典型岩溶区3种母岩(灰岩、碎屑岩、灰岩夹白云岩)天然次生林为研究对象,基于野外调查数据,分析了岩溶区植物alpha和beta多样性特征及影响因素。结果显示:(1)研究区内物种相对丰富,共记录乔木86种、灌木93种、草本56种,灰岩植物alpha多样性最高,碎屑岩次之,灰岩夹白云岩最低;(2)不同母岩和同一母岩区的植物群落相异性均较高,物种周转组分对beta多样性贡献(82.86%-84.49%)显著高于物种丰富度组分(15.51%-17.14%);(3)Pearson和Mantel分析表明,母岩、基岩裸露率和土壤厚度与桂北岩溶区植物alpha和beta多样性显著相关(P<0.05)。综上所述,桂北岩溶森林林分异质性较高,碳酸岩混合沉积区植物多样性显著低于纯灰岩和碎屑岩。植物组成差异主要取决于物种周转过程,母岩、基岩裸露和土壤厚度是主要影响因素。本研究从母岩的角度评估了岩溶森林的植物多样性特征及主要影响因素,为桂北乃至中国西南岩溶地区植被保护和重建提供科学依据和理论支持。     

不同基因型甘蔗种质资源的表型遗传多样性

植物的碳、氮、磷化学计量特征能反映植物对土壤营养元素的利用效率,岩溶区植物经过长期的进化形成了自身独特的生理生态和生态化学计量特征,通过岩溶区植物叶片碳、氮、磷化学计量可以揭示岩溶生态系统各组分之间的养分循环规律.该研究在桂林毛村岩溶区次生林中选择3个20 m×20 m 的样方,采用多元统计方法分析了岩溶区森林12种典型植物叶片共186个样品的碳、氮、磷的生态化学计量特征,研究它们之间的相互关系,探讨碳、氮、磷化学计量学在岩溶生态系统中的生态指示作用.结果表明：(1)虽然岩溶区石灰土氮和磷的含量较高,但由于其有效性低,植物对养分的吸收和利用缓慢,岩溶区石灰土植物的生长仍然受到 N 和 P 的共同限制;(2)由于岩溶区植物叶片中 N 和 P 的含量显著偏低导致较高的 C∶N 和 C∶P 值(C∶N 的平均值为80．86;C∶P 的平均值为639．65);(3)利用 N∶P＜14表明氮受限制,N∶P＞16表明磷受限制,14＜N∶P＜16表明 N 和 P 共同限制的标准判断植物叶片受 N 或 P 的限制在岩溶区不完全适合;(4)元素间相关性分析表明,叶片的 C 和 N 呈极显著负相关关系(P ＜0．01),C 和 P 呈显著负相关关系(P ＜0．05),N 和 P之间呈现极显著正相关关系(P ＜0．01).这体现了植物体内两营养元素含量需求变化的相对一致性.研究结果有助于了解岩溶区森林植物的适生机制及其生态地球化学过程,可为岩溶区生态治理提供理论依据.     

西南岩溶生态系统土壤微生物的初步研究

探讨微生物在岩溶作用中的作用 ,需要考察土壤微生物在岩溶地区的生态分布和特性。本文对采自中国西南 4个不同岩溶地区 (重庆金佛山、六盘水米苏嘎、广西弄拉和桂林丫吉村岩溶试验场 )生态系统土壤样品中的细菌、放线菌和真菌进行了数量测定 ,结果表明 ,微生物的数量和组成与赋予不同地形和植被特征的岩溶生态系统的特性高度相关。本文还分析了马山弄拉和岩溶试验场的优势细菌 ,并且进行了初步鉴定 ,结果显示 ,固氮菌科细菌在两个岩溶生态系统土壤中都占优势 ,表明其土壤肥力都在改善。     

岩溶区不同土地利用方式下土壤CO2排放模拟研究

土地利用变化作为全球气候变化研究的重要内容之一,对土壤CO₂的排放具有重要影响。岩溶区石漠化治理过程中植被恢复伴随着土地利用方式的转变,其对土壤CO₂排放的影响有待进一步研究。基于控制性实验,以土壤、岩溶含水介质初始条件相同,仅土地利用方式不同的贵州普定沙湾模拟试验场为研究对象,通过1年的土壤CO₂浓度和通量数据,研究岩溶区不同土地利用方式下土壤CO₂的排放规律及其影响因素。结果表明：(1)土壤CO₂的浓度和通量具有明显的季节变化规律,不同季节下的土壤CO₂通量呈现昼夜变化规律,温度和降雨影响着土壤CO₂的排放,前者可促进排放量,后者可抑制排放量,且不同土地利用方式受影响的程度不同;(2)耕作活动也会影响土壤CO₂的排放,耕作使得土壤变得松散,加上岩溶区下伏基岩的溶蚀作用,增加了土壤CO₂向含水层的扩散,导致春季耕地表现为负通量;(3)不同土地利用方式下土壤CO₂的年排...     

桂西北岩溶地区11种常见桑科植物生理特性比较

为筛选适合岩溶地区经济开发和植被恢复的优良物种,采集了桂西北岩溶地区11种常见桑科植物的叶片,测定其可溶性总糖、脯氨酸含量等14个生理指标。研究发现:不同桑科植物的生理特性有明显差异,叶绿素含量最高的是榕树,最低的是小叶榕;可溶性糖含量最高的是桑树,最低的是大叶榕;脯氨酸含量最高的是桑树,最低的是黄毛榕;不同树种的其他生理指标,如抗氧化酶活性、水溶性蛋白、细胞膜透性等也存在明显的差异。结果表明:桑科植物对岩溶环境具有复杂的适应机制和不同的生存策略,在岩溶地区植被恢复过程中,必须根据土壤的理化背景及不同物种的生物学特性,考虑物种之间的合理配置;适合石山植被恢复的优良树种为:构树、大叶榕、小叶榕、柘树和薜荔;适合作为野果资源开发的树种为黄毛榕和青果榕;适合作为经济作物进行规模化经营的树种为无花果和桑树。     

重庆岩溶区土壤有机碳库的估算及其空间分布特征

基于重庆市第二次土壤普查和2007年测土配方施肥的1 412个土壤剖面数据,结合重庆岩溶区土壤图、土地利用现状图和行政区划图,在地理信息系统技术的支持下,对重庆岩溶区土壤有机碳密度及储量进行了估算,同时引入有机碳丰度指数这一指标,对有机碳在不同土壤和不同景观中的分布特征进行了分析.结果表明:重庆岩溶区20 cm和100 cm深度的土壤有机碳储量分别为1.43×1011 kg和3.29×1011 kg.不同土地利用方式下重庆岩溶区土壤有机碳密度分布不均匀,20 cm深度的土壤有机碳密度介于1.26～7.20 kg m-2之间,100 cm深度的土壤有机碳密度介于1.43～25.72 kg m-2之间.重庆岩溶区土壤有机碳库在不同土壤和不同景观中的分布具有高度的空间变异性,20 cm深度的土壤和景观有机碳丰度指数分别在0.73～1.74和0.39～1.20之间,100 cm深度的土壤和景观有机碳丰度指数分别在0.32～3.00和0.46～1.70之间.与全国的平均水平相比,单位面积上20 cm深度土壤有机碳储量重庆岩溶区高于全国的平均水平,但单位面积上100 cm深度土壤有机碳储量重庆岩溶区低于全国的平均水平,总体而言,重庆岩溶区是土壤有机碳储量相对贫乏的区域.     

中国南方喀斯特集中分布区土壤Cd污染特征及来源

土壤重金属污染问题已成为我国广泛关注的生态环境问题,开展喀斯特地区土壤中Cd污染分布规律及来源研究,可为土壤环境质量评价与管理提供依据。本文收集了近年来南方八省206个市(区)土壤Cd的相关研究文献数据,采用单因子污染指数法对土壤Cd污染状况进行评价、Pearson相关分析研究喀斯特出露面积比与土壤Cd含量相关关系,并对来源进行探讨。结果表明:(1)中国南方喀斯特地区土壤具有较高的Cd含量,几何平均含量为0.36 mg·kg~(-1),高于全国土壤平均值、世界平均值及区域非喀斯特地区平均值;(2)不同省份污染程度趋势为广西湖南四川广东贵州重庆云南湖北;(3)人为活动,无论矿业开发、城镇化、农业活动均不是中国南方喀斯特地区土壤Cd含量高的主要因素;碳酸盐岩Cd背景值高及碳酸盐岩风化成土Cd的相对富集,是中国南方喀斯特地区土壤Cd含量高的主要自然因素。     

西南岩溶区植被碳循环研究进展

由于岩溶关键带是地球关键带系统中重要的部分,岩溶区的植被是陆地生态系统重要的碳汇项,岩溶区植被的地上部分通过植物生长固碳的同时其地下部分的碳储量也非常可观,地下生物量生长和凋落物分解也会提高土壤有机碳和无机碳的含量,因此岩溶区植被碳循环已成为当前岩溶碳汇研究的热点之一。该文梳理了近四十年来岩溶植被固碳过程的研究文献,阐述了西南岩溶区植被特有的生理学特征,重点论述了以下4个方面的内容:(1)西南岩溶区植被生物量、生产力、碳储量评估;(2)西南岩溶区植被时空变化格局与碳源汇效应;(3)岩溶区植被碳利用特殊机制;(4)岩溶区植被碳循环模型预测与碳汇潜力。同时,提出了目前研究中存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望,认为今后应在岩溶区植被碳循环的相关参数系统测定和机理过程研究,精细识别西南岩溶地区植被景观类型、量化固碳过程,以及对岩溶植被碳循环模型进行校正和修改等方面开展研究。该文可为深入理解岩溶区碳的时空演化规律、探索区域碳循环机理提供参考。