重庆石灰岩地区先锋树种复羽叶栾树幼苗喜钙耐旱特征及适应机理研究学位论文

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1、第一章文献综述硕士学位论文重庆石灰岩地区先锋树种复羽叶栾树幼苗喜钙耐旱特征及适应机理研究第一章文献综述岩溶主要指水对可溶性岩石如碳酸盐岩（石灰岩、白云岩等）、硫酸盐岩（石膏、硬石膏等）和卤化物岩（岩盐）等的溶蚀作用，及其所形成的地表及底下的各种景观与现象[1]。在岩溶发育过程中所发生的各种作用，都是以可溶性岩被水溶解的作用为基础的，所以岩溶作用最本质的现象就是“岩石的溶解”，即是以地下水为主，地表水为辅；以化学过程（溶解于沉淀）为主，机械过程（流水侵蚀和沉积，重力崩塌和堆积）为辅的对可溶性掩饰的破坏和改造作用。因此岩石的可溶性、透水性，水的溶蚀性、流动性是岩溶作用发生的基本条件[

2、1]。1.1岩溶生态系统的定义生态学上把“生态系统定义为“在无机和有机之间，有生产者（植物）、消费者（动物）和分解者（微生物）构成的系统”。美国地质学会编的“GlossaryofGeology”则把生态学定义为“研究生物与其环境之间关系的科学，包括对生物群落、生命形式、自然循环、生物之间相互关系、生物地理、种群变化的研究”，而将“生态系统”定义为“生态学的单元，包括环境与生命要素，以及在该单元之间并对该单元有制约作用的诸因子”[2,3]。岩溶生态系统有无机环境（富钙镁、偏碱性可溶岩、土壤贫瘠和双层的特殊水文系统）和有机方面（喜钙、旱生、石灰岩溶植被和地下生物群落）两部分组成，据此

3、把“岩溶生态系统”定义为“受岩溶（地质）环境制约的生态系统”。其生命部分和无机环境相互作用[4-6]。其内涵既包括岩溶环境如何影响生命，也包括生命如何影响岩溶环境。1.2岩溶生态系统的生境特点1.2.1成土速率极慢67第一章文献综述岩溶地区土壤为碳酸盐岩风化而成。碳酸盐岩是指碳酸盐矿物含量超过50%的沉积岩，酸不溶物低于50%。我国大部分碳酸盐岩中酸不溶物含量较低，例如西南地区多数碳酸盐岩酸不溶物含量一般不超过10%，甚至更低，并且主要是纯灰岩和纯白云岩。这些岩类主要由可溶性矿物组成，具有较高的腐蚀速率，但仅含有少量的酸不溶性物质，这些不溶物质经风化、溶蚀二残留下来，构成了岩溶地

4、区土壤的主要成分。由于土壤来源物质少，再加上以石灰岩和白云岩为主的碳酸盐岩岩性坚硬，抗物理风化能力强，风化破碎十分缓慢。造成碳酸盐岩的成土速率极慢[7-12]。袁道先[13]研究表明贵州灰岩风化，每形成1cm厚的土层需要4000余年。柴宗新[9]的研究，形成1cm厚土层需1000~3200年。1.2.2土壤对表层岩溶水调蓄能力差土壤水文调蓄能力通常以土壤调蓄系数来表征，所谓土壤调蓄系数即一场降雨过程中最大土层水分增量与同时段降雨渗透补给量的比值，研究表明良好生态环境下的土壤调蓄系数大，对表层岩溶水调蓄能力强[14]。在西南岩溶区，岩溶石山分布广泛，虽地处亚热带，水热条件较好，降雨

5、时空分布不均。由于土层浅薄、地表地下岩溶发育，并且广泛发育着地表和地下的双重空间结构地下洞隙纵横交织，地下河发达，形成作为岩溶标志的地下溶洞。地表水漏失严重，水土流失严重，地表面附近浅部岩石破碎，导致水土资源空间配置严重失调，形成“地表水贵如油，地下水滚滚流”的特殊水土资源格局，以致土壤贫瘠，水土流失严重，地表水资源匮乏[15-20]。19世纪中叶以来，随着森林的破坏，石漠化加剧，环境调蓄表层水的功能减弱，水土流失速度加快，目前岩溶水循环及水资源状况发生了显著的变化，泉水衰减，水质恶化，大多数表层岩溶水只有在大暴雨期间才形成超渗产流，然后以表层岩溶泉水的形式流出地表。旱季，表层岩

6、溶泉水普遍断流，使西南岩溶山区大量居民丧失了原有的饮用水供水条件，造成严重的干旱缺水问题[21]。1.2.3土壤的富钙性由于石灰岩地区土壤由可溶性岩石如碳酸盐岩等风化形成。其土壤具有偏碱性和富钙性[6]。研究表明，从石灰岩地区泉水的水化学检测看，白云岩表层泉水的pH偏高。Ca2+浓度偏低，但与砂页岩中的裂隙水（全年平均pH6.66，Ca2+浓度19.1mg·L-1）相比，石灰岩表层泉水（平均pH值7.13、Ca2+浓度64.78mg·L-1）的pH值高出0.47，Ca2+浓度高出45.77mg·L-1。白云岩表层泉水（平均pH7.55，Ca2+浓度62.35mg·L-1）的pH高

7、出0.89，Ca2+浓度高出43.35mg·L-1[22]。对桂林岩溶试验场石灰土的分析表明，石灰土中的钙主要以交换态形式为主，钙在石灰土中有很高的活度[23]。1.2.4石灰岩地区植物特点石灰岩特殊的生境特点对植物种类、成分有强烈的选择性：喜钙性、耐旱性及石生性的植物种群；这类植物通常具有发达而强壮的根系；植物体的钙含量较高，“树包石”现象普遍存在[24]；限于严酷的环境条件，树木的生长具有速率慢、绝对生长量小，但生长稳定，波动较小，以及种间、个体间生长过程差异较大的特点[25