本文以贵阳在建地铁3号线为例,详细研究岩溶复杂地区勘察过程中跨孔地震CT技术的应用,揭露研究区岩溶发育特征.通过对不同算法的对比分析表明,相比于CGLS算法,LSQR算法对于低速异常的识别更灵敏和精确,具有更好的收敛性和可靠性.钻探验证表明,采用LSQR算法和弯曲射线追踪法进行地震层析成像反演,跨孔地震CT探测可达米级精度,获得满意的速度图像,能够查明钻孔之间岩溶埋深、规模、延伸等情况,弥补钻探的局限性,说明基于LSQR算法的地震CT技术探测岩溶是切实可行的.

岩溶区矿山生态修复、石漠化治理等生态保护修复工程,不仅改善了区内生态环境,而且有利于促进土壤、岩溶固碳增汇,对实现"双碳"目标具有重要意义.以重庆主城北碚矿山生态修复、渝东北巫山石漠化治理区等为例,通过野外标准溶蚀试片实验法和土壤取样测试分析法,研究不同生态保护修复措施下土壤碳库、碳酸盐岩溶蚀速率等变化特征,探讨不同生态修复方式对碳酸盐岩溶蚀速率的影响.结果表明:灰岩矿山修复区、石漠化治理区,土壤无机碳(SIC)含量较高,约为土壤有机碳(SOC)的4.5倍,且对碳酸盐岩溶蚀速率有一定的抑制作用;修复时间越长,土壤有机碳(SOC)含量越高,但SOC含量与碳酸盐岩溶蚀速率的相关性不显著;从夏季(监测期7、8月遭受极端高温干旱)至秋、冬、春季,土下及地表试片溶蚀速率明显增大;不同生态保护修复方式或植被恢复类型,碳酸盐岩溶蚀速率明显不同,北碚矿山修复区月桂林＞草灌从(橘树)＞草灌从(桃树)＞花椒树＞李子树,巫山生态修复区石漠化治理林地＞封山育林林地＞石漠化治理果园.

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响.为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm2的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数据进行了分析.包括基于功能性状计算功能多样性、构建功能实体计算功能冗余以及采用Pearson相关分析和Mantel检验评估物种多样性指标在生态系统的维持机制.结果显示:(1)青冈+大叶榉树群落的功能多样性指标均低于鱼骨木+青冈+圆叶乌桕群落,且两个群落间功能均匀度不相关(P＞0.05),功能丰富度、功能离散度和Rao's二次熵呈现极显著相关性(P＜0.001),功能分散度呈现显著相关性(P＜0.05).(2)两个群落的物种丰富度与功能冗余指标表现出相似的线性关系,即物种丰富度与功能实体等级、功能冗余、功能超冗余呈正相关,与功能脆弱性呈负相关关系.(3)不同植物功能性状间、不同功能多样性指标间和不同功能冗余指标间的相关性较强,功能多样性指标和功能冗余指标间无显著相关性,但功能性状与功能多样性指标、功能性状与功能冗余指标均存在不同程度的相关性.而在功能实体与物种多样性指标的相关性方面,呈现出同物种丰富度与物种多样性指标相似的显著度.另外,物种多度与物种丰富度、功能分散度、功能离散度、Rao's二次熵及功能脆弱性均显著相关.总之,在岩溶石山常绿落叶阔叶混交林中,高功能多样性的群落存在高功能冗余的现象,但功能多样性和功能冗余是相互独立的因素;物种丰富度高的群落所提供的保险效应无法抵消其生态系统的脆弱性.因此,不能仅通过保护物种丰富度来维持生态系统的特有功能,还应充分考虑多度对生态系统功能的贡献,以更有效地实现对岩溶石山森林生态系统的保护.

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.

为探究岩溶区石灰土条件下火龙果的氮肥施用水平对其果实品质的影响,该文模拟岩溶区石灰土土壤环境开展盆栽试验,以"台湾大红"火龙果为材料,在磷(P)、钾(K)分别为0.216、0.324 kg的基础上,设置4种施氮(N)水平(CK、T1、T2、T3),测定21个果实品质指标,比较不同施氮水平的火龙果品质差异,同时利用主成分分析法对11个外观品质指标进行了综合分析.结果表明:(1)施氮可提高果实可溶性糖含量及可溶性固形物含量,降低蛋白质含量及膳食纤维含量,高N处理(T3)与其他处理差异显著;随施N量增加,果实可滴定酸含量、维生素C含量呈先升后降的趋势,而固酸比随施N量呈先降后升的趋势;高N处理明显提高了果实的纵径、横径、果形指数及单果重.(2)施N处理降低了火龙果果实N含量,提高了 P含量,各处理间的N、P含量差异显著;果实K含量随着施N量的增加而提高;施N增加了果实硼(B)含量,降低了果实铜(Cu)含量;不同处理果实锰(Mn)、铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)含量高低排序为T3＞T1＞CK＞T2;锌(Zn)含量随施N量呈先降低后增加的趋势.(3)高N处理的主成分综合评价得分最高,说明选择桂林岩溶区棕色石灰土种植火龙果时辅以一定量的P肥、K肥,高N处理更有利于提高火龙果品质.因此,在实际生产中需根据种植园的土壤肥力状况进行适当调整.

为深入了解岩溶石山森林植被物种多样性和功能多样性及其与环境因子的关系,该研究通过群落学调查、功能性状和环境因子的测定,结合方差分析、多重比较和冗余分析等统计方法,对桂林岩溶石山落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和常绿阔叶林的物种多样性和功能多样性进行对比分析,探究环境因子对不同植被类型物种多样性与功能多样性的影响机制.结果表明:(1)常绿阔叶林的Patrick丰富度指数显著高于落叶阔叶林和常绿落叶阔叶混交林;Pielou均匀度指数在常绿落叶阔叶混交林最高,落叶阔叶林次之,常绿阔叶林最低.(2)常绿阔叶林的功能丰富度指数显著高于常绿落叶阔叶混交林和落叶阔叶林;功能均匀度指数在常绿落叶阔叶混交林中最高,落叶阔叶林次之,常绿阔叶林最低.(3)冗余分析结合蒙特卡洛随机置换检验结果显示,落叶阔叶林物种多样性主要受林冠开阔度和土壤水溶钙影响;功能多样性则受到土壤水溶钙和岩石裸露率的影响;岩石裸露率和土壤厚度是影响常绿落叶阔叶混交林物种多样性和功能多样性的主要制约因子.此外,物种多样性还受到土壤速效氮的显著影响;常绿阔叶林物种多样性和功能多样性主要受岩石裸露率、土壤含水量和土壤厚度的显著影响.该研究结果揭示了不同森林植被物种多样性和功能多样性对非生物环境变化的响应,拓展了对岩溶石山物种多样性和功能多样性的认识,为岩溶石山生物多样性保护提供了进一步的参考依据.

贵州省是我国喀斯特生态系统的典型分布区,生态敏感且脆弱,同时其也曾是我国的连片特困区,经济发展愿望迫切.对区域环境-经济发展状况及相互作用关系进行研究具有重要意义.研究从植被净生态系统生产力、土壤碳储量、岩溶碳通量三方面计算了贵州省陆地生态系统碳吸收,以能源燃烧排放的CO2表征碳排放量,对区域碳吸收和碳排放的时空变化特征进行剖析,在此基础上构建环境碳负荷指数和脱钩弹性系数,用于解析贵州省碳收支状况及环境碳负荷与经济发展之间的脱钩关系.结果显示:(1)贵州省植被净生态系统生产力均值为 257.72 g C/m2,呈逐步增强趋势,空间上呈现西高东低、南高北低的分布格局;岩溶碳通量的均值为 6.71 t C/km2,年际波动较大,集中分布在研究区东北和西南部;土壤碳储量的均值为8.38 t/hm2,其高值区主要位于研究区南部和东部边缘;(2)区域碳排放呈现出了逐年增长的特征,表明了能源消耗的增强,形成了以城市高值区为中心向外辐射递减,各点之间以道路连通为特征的分布格局;(3)环境碳负荷指数呈逐年增长趋势,表征区域面临的环境压力越来越大,特别是在贵州省主城区出现了明显的收支不平衡,能源结构优化亟待加强;(4)综合脱钩状态整体以弱脱钩和扩张连接为主,且随时间推移脱钩状态由弱脱钩向扩张连接转变,说明环境保护滞后于经济发展,也就意味着贵州省经济的发展一定程度上牺牲了环境保护.未来应进一步强化生态修复工程的可持续性,同时发展绿色经济以促进区域生态-经济可持续发展.

广西木论国家级自然保护区位于我国滇黔桂植物区和华南植物区的交错地带,是古北极与古热带两大植物区系交接过渡的中心地带,在我国生物多样性保护区域中占据不可替代的地位.为摸清广西木论国家级自然保护区植物物种多样性,该文基于历史文献整理、野外调查、标本采集和鉴定以及数据统计分析,对该保护区维管束植物物种多样性组成及其特点进行了研究.结果表明:(1)该区共有维管束植物1 735种,包括石松类和蕨类植物 218 种、种子植物 1 517 种,具有较丰富的维管束植物多样性组成以及较复杂的植物区系成分.(2)该区共有中国特有植物 486 种、广西特有植物 56 种、岩溶特有植物 262 种,具有显著的植物特有性.(3)该区共有国家重点保护野生植物 68 种、广西重点保护野生植物 153 种、我国极小种群野生植物 4 种、受威胁植物 108 种、列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录植物 144 种,具有较高程度的植物珍稀濒危性.综上表明,该区是我国重要的岩溶植物基因库,具有极其重要的保护价值.该研究结果为自然保护区的建设和管理、植物保护和利用以及其他科研工作的开展提供了重要依据.

喀斯特区域水循环过程与其他地区存在显著区别,其水供给服务也具有独特的空间分布特征.然而,目前针对喀斯特地区产水量的时空变化研究较少考虑喀斯特生态系统的特殊性,导致产水量的空间模拟结果存在一定偏差.根据喀斯特地貌形态和地下水补径排泄特征提出了一种产水量分割方法,并基于水量平衡原理建立了地表水与地下水分割校正概念模型.选取喀斯特山区典型区域漓江流域为研究区,通过上述方法校正了 InVEST模型产水量模拟结果,从栅格、地貌分区和子流域3个尺度分析了漓江流域2000-2020年产水量校正前与校正后时空分布格局.研究结果表明:(1)漓江流域2000-2020年InVEST模型产水量呈现先减后增再减的趋势,水供给服务空间分布格局为北高南低.产水深度在岩溶区和非岩溶区几乎没有差异,但在岩溶区内部差异明显:裸露型岩溶区产水深度高于覆盖型和埋藏型,峰林平原产水深度高于峰丛洼地.子流域分区平均产水深度排序为漓江上游区＞漓江中游区＞恭城河区＞荔浦河区＞漓江下游区.(2)利用地表与地下水分割校正后,水供给服务空间分布格局为四周高于中部,西北部高于东南部.非岩溶区产水深度明显高于岩溶区,埋藏型岩溶区产水深度高于覆盖型和裸露型,峰林平原产水深度高于峰丛洼地.子流域分区平均产水深度排序为漓江中游区＞漓江上游区＞恭城河区＞荔浦河区＞漓江下游区.(3)相比InVEST模型,考虑地表水与地下水分割校正的漓江流域产水量与实测径流量之间的偏差更小,其时空分布模拟结果更为准确地评估了喀斯特地区可利用水资源量.本研究可为水资源保护政策制订与生态补偿机制建立提供更合理的科学依据和数据基础.

为探索岩溶地区城市遗存山体(urban remnant mountains,URMs)表面空气负离子浓度(negative air ion concentration,NAIC)特征及其影响因素,以贵阳市建成区内22座城市遗存山体为研究对象,通过样地调查法分析了城市遗存山体表面空气负离子浓度空间格局特征,运用单因素方差分析LSD法、pearson相关性及线性回归分析等方法分析了山体规模大小、山体斑块特征、山体平均植被覆盖度、植物物种多样性、植物群落体积生物量、地表辐射、空气温湿度、人为干扰程度、近红外辐射、短波红外辐射及城市遗存山体周边城市景观格局等因素对城市遗存山体表面空气负离子浓度的影响.结果表明:(1)不同规模城市遗存山体的表面空气负离子浓度表现为中型山体＞小型山体＞大型山体;空气负离子浓度在城市遗存山体坡向上呈东坡面和北坡面大于西坡面和南坡面的两级格局,同一坡向的不同坡位间无明显差异.(2)空气负离子浓度与山体表面温度极显著负相关,与山体表面空气湿度极显著正相关;植物群落体积生物量对城市遗存山体表面空气负离子浓度影响较大,且小型山体表现最明显;植物物种多样性对山体表面空气负离子浓度影响微弱,其中Margalef指数影响最大.(3)大型城市遗存山体表面空气负离子浓度与人为干扰、山体平均海拔、山体斑块形状指数及地表辐射等因素有相关性;中型城市遗存山体人为干扰、山体坡度差和山体斑块形状指数对其表面空气负离子浓度影响明显;小型城市遗存山体表面空气负离子浓度不受山体斑块特征影响.(4)各规模城市遗存山体表面空气负离子浓度受周边环境影响空间尺度为大型山体周边300 m范围内,中小型山体周边500 m范围内;周边环境中水域相关指标对大中型城市遗存山体表面空气负离子浓度影响最大,城市遗存山体相关指标对小型城市遗存山体表面空气负离子浓度影响最大.探究岩溶城市遗存山体内外部环境对山体表面空气负离子浓度的影响,有利于丰富喀斯特地区空气负离子研究以及为生态康养和山地旅游规划提供科学借鉴.