西南典型岩溶地区土地利用与土地覆被变化对岩溶水质的影响

发布时间：2020-09-18 17:27

　　岩溶生态系统是一种像沙漠边缘一样脆弱的环境系统，其水土资源是岩溶区可持续发展的重要物质基础。但近年来由于人类活动的强烈影响，我国西南岩溶地区的水土资源在质和量方面都有很大的退化。因此积极开展和深化保护岩溶地区水土资源的研究无疑具有重要的现实意义。目前国际和国内“土地利用／土地覆被变化与环境的相互作用研究”是开展人类活动对环境影响研究的一个主要途径。但国内目前在这方面的研究主要集中在黄土地区和农牧交错带等北方地区，对西南岩溶地区的土地利用变化和环境影响研究却较少涉略，因此开展岩溶地区土地利用／土地覆被变化对岩溶水土资源的影响研究同时也具有重要的实践意义。国外关于岩溶区土地利用对岩溶水土资源影响的研究有一定理论基础，但对土地利用时空演化对水土资源的时空变异和运行机制有待拓展和深化。因此在我国西南典型岩溶地区开展土地利用变化对岩溶水土资源的时空演变和机制研究无疑对自然地理学与岩溶环境学的交叉拓展有重要的理论意义。论文选择了贵州水城盆地(裸露型高原岩溶区)、桂林东区(覆盖型峰林平原岩溶区)和重庆涪陵(埋藏型垄脊槽谷岩溶区)三个不同自然条件和人文环境的岩溶区，采用资料收集整理、野外调查采样，室内对比分析等方法，从地球系统科学的角度，结合前人的研究成果，初步研究了三个典型岩溶区土地利用变化对岩溶水质的时空影响和机制分析，并把岩溶生态系统管理的科学理念和操作方法引入土地利用和管理系统中，为岩溶区合理利用水土资源提供了一定的理论基础和实践模式。不论是裸露型高原岩溶区、覆盖型峰林平原岩溶区还是埋藏型垄脊槽谷岩溶区，由于我国西南岩溶区相当发育的地上和地下双层赋水空间结构以及“土在楼上，水在楼下”的独特国土资源格局，造成岩溶水土环境系统对人类不合理的活动极其敏感。我国西南岩溶区不同土地利用类型和利用强度都深刻的影响了岩溶水质的时空演变以及土壤资源的退化就是一些很好的例证。论文所研究的三个岩溶区岩溶地下水水化学的自然背景值都很低，本是人类利用的优良水源。但20年来人类土地利用活动在地域上的扩大，类型上的增多，强度上的增大，造成岩溶水质的逐渐恶化，这不仅与土地利用演变表现出时间上的高度一致性；而且在空间上，水质恶化的中心往往与人类土地利用活动的强度中心一致，这种时空的一致性充分说明不合理的上地利用是岩溶水质污染恶化的根源。土地利用类型和土地利用强度的差异也能从三个研究区水质主要化学指标的不同得到体现。一般而言，森林覆盖的地区，由于森林系统具有强大的吸收净化污染物质的作用，使得岩溶水中大多数离子含量都较低(广西弄拉白云岩林区例外)。在较偏远的农业区水质恶化的主要特征是5042一和N03一含量的增高，这与农业活动中土壤施肥、农村生活废水排放和农村生活垃圾的随意堆放和淋滤有关。在城郊农业区，由于土地利用变得相对复杂，不仅NO3一含t显著增高，而且盐污染(Ca2+、M扩+、a一、5042一)成为其另一个主要特征，这是农村城郊化造成上地利用类型强烈转化对岩溶水水质恶化的必然影响。在城市土地利用区K十、Na+、cl一、NO3一和N氏本等离子的高值成为城市与农村土地利用相比的独特特点。此外城市是一个交通运输和工商业集中的地区，因此 Pb2+、cu，十、cd，+、Mnz+和有机污染物(coD)也相对较高.在工业区不仅岩溶水中的常规离子都有增高，而且各种重金属元素也显著增高。从土地利用与岩溶水质演化的过程可以看出，随着人类土地利用类型的逐渐增多和利用强度的逐渐增大，岩溶水中各类离子含t相应的增高，类型也相应增多，从而不断导致水质的恶化污染。土壤徽t重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cr、Mn)的空间分异与土地利用变化和岩溶水质的空间变化具有的良好一致性也可以说明，上地利用对岩溶水和土壤同时都具有强烈的影响，土坡徽t元素的变化同样可以敏感的反映人类土地利用活动的环境影响。上壤搜盖于岩溶地下水的上部，土壤对各类重金属元素所具有的吸附净化能力，对保护岩溶地下水具有非常积极的意义:但同时土壤结构的改变，水土流失的加剧，土壤酸化等，也能使得土壤成为岩溶地下水恶化污染的载体和传输途径。不合理的土地利用变化对岩溶水质产生的重大影响，不仅是由于人类的不合理土地利用活动提供了恶化岩溶地下水的污染源泉，通过水土流失和环境酸化加速自然界原有物质的流失:而且还通过改变土层厚度和结构，降低土层的吸附净化能力，造成地表塌陷等方式扩大各种物质的传输途径，使得污染物质更容易进入地下水中。这种运行机制与敏感脆弱的岩溶动力系统相叠加的协同祸合作用，无疑加速造成地下水的污染恶化。此外，降水不仅具有稀释净化污染水源的作用，但它也具有把地表物质冲入岩溶地下水中的作用，因此，土地利用与降水的协同祸合作用在一定的时空流域内能够加大地下水污染恶化的机率。通过岩溶生态系统管理对岩溶环境实施保护和改善是一个新的思路。把岩溶生态系统管理的科学理念和操作方法引入土地管理系统，?
【学位单位】：西南师范大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2004
【中图分类】：X14
【部分图文】：

等值线图,微盘,土坡,等值线图

cuPbzn如crCdFHgAs在水城盆地内，不同的土地利用类型及强度，都造成土壤微量元素含量的显著不同，且在空间上具有一定的分异性(图2一10)。从水城盆地土壤微量元素等值线图可以看出:土壤中Cu和Cd含量在官厅西侧工业区一带形成了高值区，麻窝寨一头塘农业区一带形成次高值区，在窑上水库一带形成低值区。土壤中Zn和Pb含量在金竹林工业仓储区一带形成高值区.F在马嘎一带形成高值区，马嘎区本身处于盆地的上游补给区，受到人类活动影响较小，F在这里形成高值区，与土壤本身的高背景值有很大的关系。Cr含量在官厅西侧和窑上一带形成了高值区，与这里是城市和城郊区，发展很多电镀企业有十分密切的关系。从土壤微量元素含量等值线图中的高低值区域与土地利用的一致性可以看出，工业区、城市区和城郊农业区是土壤微量元素含量变化以及分异的重要因素

趋势图,东区,桂林,岩溶水

4桂林东区土地利用与岩溶水质变化关系4.1桂林东区土地利用变化概况桂林东区20年来土地利用变化显著(图3一13)。研究区在80年代初土地利用总体可以划分为五个地带:①漓江至彭家岭一七星岩一穿山一带是城市旅游带，②彭家岭一七星岩一穿山至三里店是城郊带，③三里店以东至航校一皎霞一丫吉村一带是农村带，④航校一皎靛一丫吉村一带以东的山体是次生林带和经济林带。⑤丫吉村南部农耕区为主，但还分布一些制药厂和轮胎厂等工矿企业，属于桂林东区主要的工业用地区.从90年代初期至今(表3一16)，这里土地利用总体上表现出，①东部靠近山体的部分，原先主要为林地一灌木一草场一园地，由于人口的增长，中西部的耕地向东延伸，目前这里主要的土地利用类型是早地和荒草地。②西部漓江城市带以交通线路为依托，向东扩张。蚕食农村土地

系列图,离子水化,系列图,东区

图3一14桂林东区常规离子水化学等值线系列图Fig3一14AhydrochemicalisolinesoncommonionsofGuilin。”t.distriet从图3一13可以看出:在80年代初期，人类活动对岩溶水影响最大的地区是城市区，其次是工业区.因此K+、cl一、5042一和No3一土要在城市区形成了高值中心区，在工业区形成了次级中心.在西部灌木林带区，则形成了低值中心.到90年代，随着城市化进程的加快，城市和工矿土地利用向西和北部农村地带大幅度扩展，K+、a一、s认2一和N03一等值线的密集度也体现出从西向东，从南向北扩展的趋势，且离子含量逐步增高。尤其是在城市地区和工矿企业区形成了两个明显的高值中心。到2003年，高值中心仍明显的处于城市和工业区

【引证文献】