氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)喀斯特槽谷碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的影響評(píng)估

李匯文,王世杰,白曉永,操 玥,田義超,羅光杰,陳 飛,李 琴, 吳路華,王金鳳,王明明,田詩(shī)琪,鄧元紅,胡澤銀,楊鈺杰,李朝君,路 茜,習(xí)慧鵬,陳 歡,冉 晨,羅旭玲

1 中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所,環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 貴陽(yáng) 550081 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049 3 中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所, 月球與行星科學(xué)研究中心, 貴陽(yáng) 550081 4 中國(guó)科學(xué)院第四紀(jì)科學(xué)與全球變化卓越創(chuàng)新中心, 西安 710061 5 中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所普定喀斯特研究綜合試驗(yàn)站, 安順 562100 6 貴州師范學(xué)院貴州省流域地理國(guó)情監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 貴陽(yáng) 550081 7 北部灣大學(xué), 欽州 535000

全球碳循環(huán)系統(tǒng)收支不平衡是全球變化研究的一個(gè)重點(diǎn)方向[1],而碳酸鹽巖化學(xué)風(fēng)化碳匯是喀斯特地區(qū)特有的地球化學(xué)過(guò)程,是陸地碳循環(huán)系統(tǒng)中重要的組成部分[2],是解決全球碳循環(huán)收支不平衡的一個(gè)重要的切入點(diǎn)[3]。它對(duì)全球變化及生態(tài)系統(tǒng)的演化非常敏感[4-5],然而氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的復(fù)合影響機(jī)制還未系統(tǒng)地被探討,這也是當(dāng)前喀斯特生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)及氣候變化研究領(lǐng)域的一個(gè)重要任務(wù)。

喀斯特槽谷是中國(guó)南方喀斯特分布面積最大的地區(qū),長(zhǎng)期以來(lái),由于高強(qiáng)度的人類(lèi)活動(dòng)影響以及該地區(qū)獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造背景,以石漠化為特征的土地退化嚴(yán)重,使得槽谷形成了“老、少、邊、山、窮”的社會(huì)特征[6]。強(qiáng)烈的人類(lèi)活動(dòng)顯著地改變了自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),尤其以土地覆被的改變最為典型,而生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)通過(guò)復(fù)雜的機(jī)制影響著全球氣候變化,全球變化反過(guò)來(lái)又會(huì)對(duì)人類(lèi)賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響,其中氣候變化對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響是最受關(guān)注的問(wèn)題之一[7- 9],這些研究為明確陸地碳循環(huán)系統(tǒng)中植被碳匯對(duì)氣候變化的響應(yīng)特征提供了非常重要的結(jié)論和極具參考價(jià)值的研究思路。近來(lái),隨著巖石圈地球化學(xué)過(guò)程相關(guān)研究的逐步發(fā)展以及碳循環(huán)系統(tǒng)中巖石風(fēng)化碳匯的重要性的發(fā)掘,也有研究對(duì)巖石風(fēng)化碳匯過(guò)程對(duì)氣候變化的響應(yīng)開(kāi)展了相關(guān)研究[4,10],這些研究對(duì)探究碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯對(duì)氣候變化的響應(yīng)提供了切入點(diǎn)。21世紀(jì)以來(lái),全球氣候變化日趨受到世界各國(guó)的關(guān)注,IPCC 2018年發(fā)布的《IPCC全球升溫1.5℃特別報(bào)告》指出,由于人類(lèi)活動(dòng)的影響,使得全球氣溫相對(duì)于前工業(yè)化時(shí)代(1850—1900)升高了大約1.0℃ (0.8—1.2℃之間),若全球氣溫繼續(xù)按當(dāng)前的速度增加,那么2030—2052年之間全球氣溫將可能升高1.5℃[11]。氣候的快速變化使得陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程變得愈加難以評(píng)估及預(yù)測(cè),因此,開(kāi)展氣候變化對(duì)典型喀斯特區(qū)域碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯過(guò)程的影響評(píng)估就變得十分緊迫。

另一方面,為保護(hù)環(huán)境及修復(fù)由于人類(lèi)活動(dòng)破壞而嚴(yán)重退化的生態(tài)系統(tǒng),自20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始,中國(guó)陸續(xù)出臺(tái)了一系列生態(tài)修復(fù)工程,如三北防護(hù)林項(xiàng)目、長(zhǎng)江及珠江流域防護(hù)林體系工程、天然林保護(hù)工程、退耕還林還草工程、京津風(fēng)沙源治理工程等[12- 14]。其中喀斯特槽谷是退耕還林還草工程、石漠化綜合治理工程及天然林保護(hù)工程的重點(diǎn)實(shí)施區(qū)域,尤其以退耕還林還草工程及石漠化綜合治理工程最為集中和典型[6,12,15]。大量研究證實(shí)了這些大規(guī)模生態(tài)保護(hù)及修復(fù)工程能夠通過(guò)造林和退耕還林等再造林途徑顯著地改善工程實(shí)施區(qū)域的植被覆蓋情況,隨著植被覆蓋情況的有效改善,區(qū)域的植被碳儲(chǔ)量也相應(yīng)增加[16- 17],同時(shí),區(qū)域多種類(lèi)型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也得以大幅度提升[18]。最近的研究亦對(duì)我國(guó)生態(tài)修復(fù)工程的效果進(jìn)行了評(píng)估,研究發(fā)現(xiàn)中國(guó)和印度是引導(dǎo)世界綠化率增加的主要貢獻(xiàn)者,不同于印度由于農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)種植面積的擴(kuò)大而使得綠葉植被增加,中國(guó)則是由于森林面積的顯著增加,這正得益于近幾十年來(lái)多項(xiàng)生態(tài)修復(fù)工程的實(shí)施[19]。不僅如此,針對(duì)我國(guó)喀斯特地區(qū)的研究表明,我國(guó)西南喀斯特地區(qū)是世界上植被覆蓋顯著增加的熱點(diǎn)區(qū)域之一[20]。顯然,生態(tài)修復(fù)工程會(huì)增加區(qū)域的植被覆蓋情況,也對(duì)區(qū)域的植被碳匯具有促進(jìn)作用,然而在喀斯特區(qū)域,生態(tài)恢復(fù)對(duì)碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的具體影響還缺乏系統(tǒng)的評(píng)估。而這是在長(zhǎng)時(shí)間尺度上對(duì)喀斯特生態(tài)系統(tǒng)及巖溶地球化學(xué)過(guò)程進(jìn)行綜合評(píng)估時(shí)必須明確的前提。

綜上所述,本文以中國(guó)西南典型喀斯特槽谷為研究區(qū),開(kāi)展氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的影響評(píng)估。以期實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：(1)定量評(píng)估1992—2017年的喀斯特槽谷氣候變化特征及生態(tài)恢復(fù)過(guò)程；(2)量化和評(píng)估槽谷碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯時(shí)空演變特征；(3)評(píng)估氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的影響特征；(4)揭示氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)巖石風(fēng)化過(guò)程的影響機(jī)制。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 研究區(qū)

喀斯特槽谷位于中國(guó)南方巖溶區(qū)(105°30′E,26°22′N(xiāo)至113°50′E,33°20′N(xiāo)),是南方喀斯特分布面積最大的地區(qū),位于長(zhǎng)江流域中段,是長(zhǎng)江流域重要的生態(tài)系統(tǒng)組成部分,也是典型的生態(tài)脆弱區(qū)[21]。溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境促進(jìn)了巖溶作用的發(fā)生,塑造了喀斯特槽谷區(qū)域的溶蝕構(gòu)造和景觀格局,同時(shí),由于巖溶作用,喀斯特地區(qū)裂隙十分發(fā)育,使得喀斯特地區(qū)土壤侵蝕、漏失嚴(yán)重,進(jìn)而導(dǎo)致喀斯特槽谷石漠化問(wèn)題嚴(yán)重。正是該區(qū)域獨(dú)特的地質(zhì)背景和氣候條件使得其生態(tài)環(huán)境對(duì)于氣候變化特別敏感,加上其劇烈的人類(lèi)活動(dòng),使得其生態(tài)模式經(jīng)歷了較大的變化。槽谷擁有南水北調(diào)中線工程水源區(qū)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)、三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)及武陵山山地生態(tài)功能保護(hù)區(qū)三大國(guó)家生態(tài)功能保護(hù)區(qū),分別對(duì)區(qū)域的水涵養(yǎng)生態(tài)功能、水土保持生態(tài)功能及物種資源生態(tài)功能進(jìn)行保護(hù),足以說(shuō)明槽谷在我國(guó)西南巖溶區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能方面的重要作用。

1.2 研究數(shù)據(jù)及處理

對(duì)于基礎(chǔ)的氣候水文數(shù)據(jù),1992—2017年日降雨數(shù)據(jù)來(lái)源于全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的日降水量分析數(shù)據(jù)集(Global Unified Gauge-Based Analysis of Daily Precipitation dataset),每日最高及最低溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(NOAA)氣候預(yù)報(bào)中心(CPC)提供的全球每日溫度數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)可從其官方網(wǎng)站獲取(http://www.esrl.noaa.gov/psd/),其中缺少的時(shí)間段采用東英吉利大學(xué)氣候研究中心CRU發(fā)布的TS 4.0數(shù)據(jù)集[22]。1992—1999年的蒸散發(fā)數(shù)據(jù)來(lái)源于GLDAS 2.0 Noah數(shù)據(jù)集,2000—2017年ET數(shù)據(jù)來(lái)源于GLDAS 2.1 Noah數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)集的精度等在其他研究中經(jīng)過(guò)了充分的探討和應(yīng)用[23]。

為反映研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)效果,我們選用了植被覆蓋度(FVC)及土地利用變化作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。FVC反映了綠色植被覆蓋的地面部分,實(shí)際上,它量化了植被的空間范圍。由于FVC獨(dú)立于光照方向,并且對(duì)植被數(shù)量非常敏感,因此采用FVC替代經(jīng)典植被指數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng),能更好地反映區(qū)域的實(shí)際植被覆蓋情況。1999—2017年的FVC數(shù)據(jù)來(lái)源于歐洲委員會(huì)地球觀測(cè)計(jì)劃支持的哥白尼土地服務(wù)提供的全球1 km分辨率的旬值FVC產(chǎn)品[24-25]。此外,我們利用基于NDVI的FVC估算模型[26]對(duì)1992—1998年的FVC進(jìn)行計(jì)算。NDVI數(shù)據(jù)來(lái)源于SPOT衛(wèi)星植被(SPOT/VGT)集合3再處理數(shù)據(jù)集[27],其空間分辨率為1/112°,該數(shù)據(jù)集的質(zhì)量相較于之前版本數(shù)據(jù)有了很大的提升[28],在很多研究中都有大量的應(yīng)用和評(píng)述[29-31]。

研究區(qū)1 km空間分辨率的土地利用數(shù)據(jù)以及研究區(qū)內(nèi)及周邊的生態(tài)功能保護(hù)區(qū)分布數(shù)據(jù)來(lái)自資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)(www.resdc.cn)。巖性數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局提供的1∶50萬(wàn)巖性數(shù)據(jù)(http://www.drc.cgs.gov.cn/),基于巖性數(shù)據(jù),按照碳酸鹽巖類(lèi)型與其埋藏條件提取出研究區(qū)碳酸鹽巖的空間分布。

1.3 研究方法

1.3.1碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯計(jì)算模型

對(duì)于CaCO3環(huán)境下的碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯采用熱力學(xué)溶蝕模型[2,32]進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算公式為：

(1)

1.3.2趨勢(shì)分析法

為辨析研究區(qū)碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的時(shí)空演變情況,我們利用逐像元的一元回歸趨勢(shì)分析法對(duì)其年總量進(jìn)行空間上的演變趨勢(shì)分析。以時(shí)間為自變量,對(duì)喀斯特槽谷的碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯與時(shí)間進(jìn)行逐像元的回歸分析。計(jì)算得到的各個(gè)像元的回歸方程的斜率則反應(yīng)了碳匯的演變趨勢(shì),斜率大于0表明該像元在研究時(shí)段內(nèi)整體表現(xiàn)為升高的態(tài)勢(shì),反之則表現(xiàn)為降低的趨勢(shì)[3,33]。斜率的量級(jí)反應(yīng)了像元上增減的劇烈程度,斜率的絕對(duì)值量級(jí)越大,表明其變化的程度越劇烈。其計(jì)算公式如下：

(2)

式中,θ為演變趨勢(shì),i為當(dāng)前年份,n為研究時(shí)間段,CSFi為第i年的風(fēng)化碳匯。

1.3.3特征因子相關(guān)性及相對(duì)貢獻(xiàn)率評(píng)價(jià)

為評(píng)價(jià)氣候變化因子及生態(tài)恢復(fù)因子與CSF的相關(guān)性,我們利用皮耳孫相關(guān)系數(shù)對(duì)CSF及因子的時(shí)間序列的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外,我們利用Lindeman-Merenda-Gold (LMG)模型對(duì)因子的相對(duì)重要性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)[34-35],LMG模型在許多研究中被廣泛使用[36-38]。該評(píng)價(jià)方法能很好地避免回歸變量的階次效應(yīng),從而準(zhǔn)確地給出各個(gè)因子的相對(duì)重要性度量。本文,以FVC,P,ET及T的年均時(shí)間序列為自變量,以年均CSF時(shí)間序列為因變量,以定量化評(píng)價(jià)各因子對(duì)CSF的相對(duì)貢獻(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候變化與生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)

2.1.1氣候及水文變化特征

空間分布上,槽谷年均溫在11.54—18.83℃范圍內(nèi),呈現(xiàn)東北向西南的一條低溫帶,東部和西部溫度較高的狀態(tài),這一條低溫帶正處于三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)內(nèi),是我國(guó)典型的水土保持生態(tài)功能保護(hù)區(qū)(圖1)。槽谷的降水空間分布呈現(xiàn)出由西北向東南逐級(jí)增加的態(tài)勢(shì),年均降雨量處于694.43—1456.85 mm之間,槽谷內(nèi)最小年降雨量約為最大降雨量一半(47.67%)。槽谷蒸散發(fā)處于545.38—880.58 mm之間,空間上高值區(qū)分布于東北部,呈現(xiàn)出由北向南逐級(jí)遞減的趨勢(shì)。

在時(shí)間演變上,槽谷年均溫整體上呈現(xiàn)出升溫的趨勢(shì)(圖2),在1992—1999年之間,年均溫顯著升高,2000年以后槽谷的升溫現(xiàn)象得到緩解,2000年以前的升溫速率(0.25℃/a)是2000年以后升溫速度(0.03℃/a)的8.3倍。2007年(16.55℃)至2012年(15.51℃),槽谷的年均溫基本呈現(xiàn)出持續(xù)降低的狀態(tài),其降溫速率達(dá)到了0.17℃/a,槽谷最高年均溫出現(xiàn)在2013年,約為16.87℃。與溫度變化類(lèi)似,在研究期間,槽谷的年降雨量整體上也呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì),但其年際波動(dòng)較大。1992—1999年槽谷年均降雨量顯著增加,其增長(zhǎng)速率約為31.58 mm/a,進(jìn)入21世紀(jì)之后,年均降雨量增長(zhǎng)速率放緩,僅為6.23 mm/a。此外,在2000—2011年,槽谷年均降雨量處于減少的狀態(tài),其減少速率約為4.22 mm/a,且年際波動(dòng)較大。2011年以后,開(kāi)始呈現(xiàn)出持續(xù)增加的趨勢(shì),其增加速率達(dá)到了57.3 mm/a。對(duì)于蒸散發(fā),1992—1999年槽谷蒸散發(fā)呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì),其增加速率約為3.07 mm/a。相反地,進(jìn)入21世紀(jì)之后,蒸散發(fā)則呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì),其減少速率約為0.54 mm/a,但值得注意的是,在2003—2006年之間,年均蒸散發(fā)呈現(xiàn)出顯著的增加趨勢(shì),其增長(zhǎng)速率達(dá)到了43.61 mm/a,其后整體上表現(xiàn)出減少的趨勢(shì),減少速率約為4.9 mm/a。研究期間,年均蒸散發(fā)最大值出現(xiàn)在2006年(783 mm)。

圖1 喀斯特槽谷氣候水文空間分布特征Fig.1 Spatial patterns of climatic and hydrological conditions in karst valley

圖2 喀斯特槽谷氣候水文時(shí)間演變特征Fig.2 Temporal evolution dynamic of climatic and hydrological conditions in karst valley

2.1.2生態(tài)恢復(fù)評(píng)估

為充分評(píng)價(jià)研究區(qū)生態(tài)模式演變情況,本文利用FVC和土地利用變化2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。圖3展示了槽谷在1992—1999年及2000—2017年2個(gè)時(shí)間段的年均FVC空間分布特征, 第一個(gè)時(shí)期(1992—1999年)槽谷年均FVC約為0.43,而第二個(gè)時(shí)期(2000—2017年)槽谷年均FVC約為0.47,其植被覆蓋度從第一個(gè)時(shí)期到第二個(gè)時(shí)期約增加了9.3%?？臻g上,2000年之后槽谷植被覆蓋情況較2000年之前的情況有非常明顯的好轉(zhuǎn),特別是在槽谷北部湖北省與河南省交界地區(qū)、中部的長(zhǎng)江兩岸(特別是流經(jīng)重慶的區(qū)域)以及南部貴州省與重慶和湖南省交界區(qū)域,植被覆蓋情況有了大幅改善。第一個(gè)時(shí)期,FVC在0.4—0.45范圍內(nèi)的分布面積最大,其占比達(dá)到了33.44%,其次是0.45—0.5范圍內(nèi)的FVC,其面積占比約為27.45%。第二個(gè)時(shí)期,分布面積最大的FVC范圍為0.45—0.50,其面積占比約為39.03%,其次為范圍在0.5—0.55內(nèi)的FVC,其面積占比約為28.32%。根據(jù)FVC大于0.4的面積占比情況來(lái)看,第一個(gè)時(shí)期其FVC面積占比約為71.03%,對(duì)應(yīng)的第二個(gè)時(shí)期FVC面積占比達(dá)到了90.92%；對(duì)于FVC大于0.45的面積占比而言,第一個(gè)時(shí)期的FVC面積占比僅為37.60%,而第二個(gè)時(shí)期的FVC面積占比則達(dá)到了72.48%。

圖3 槽谷1992—1999年及2000—2017年年均植被覆蓋度(FVC)空間分布Fig.3 Spatial patterns of annual average FVC in the periods of 1992 to 1999 and 2000 to 2017

時(shí)間上，研究期間,槽谷的植被覆蓋情況改善顯著(圖4)。1992—1999年,槽谷年均FVC呈現(xiàn)出輕微增加的趨勢(shì),其增長(zhǎng)速率約為0.0013/a,進(jìn)入21世紀(jì)以后,槽谷植被覆蓋度呈現(xiàn)出顯著改善的趨勢(shì),其增長(zhǎng)速率達(dá)到了0.0051/a,是21世紀(jì)前增長(zhǎng)速率的3.92倍。值得注意的是,1992—2001年槽谷FVC呈現(xiàn)出了輕微降低的趨勢(shì),其原因在于槽谷區(qū)域主要的生態(tài)修復(fù)工程退耕還林工程及河流防護(hù)林工程第二期等是2000年及2001年才開(kāi)始正式啟動(dòng)[12],因此2001年以后,槽谷FVC呈現(xiàn)出顯著的持續(xù)上升態(tài)勢(shì)。

雖然槽谷整體上植被覆蓋度是呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)的狀態(tài),但在空間上并不盡如此。利用基于像元尺度的趨勢(shì)分析方法,本文對(duì)槽谷的FVC進(jìn)行了空間化的演變特征分析(圖4)。結(jié)果顯示,槽谷FVC增加區(qū)域的面積占比達(dá)到了95.07%,其中FVC增加速率在0.003/a—0.006/a范圍內(nèi)的區(qū)域面積占比最大,超過(guò)了研究區(qū)面積的一半(56.15%)。在空間上,FVC增加最快的區(qū)域主要分布在重慶東北部長(zhǎng)江沿岸以及湖北省西北部,其主要原因在于重慶東北部是我國(guó)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)功能保護(hù)區(qū),而湖北省西北部擁有南水北調(diào)中線工程水源區(qū)生態(tài)功能保護(hù)區(qū)以及與陜西省交界帶的秦嶺山地生態(tài)功能保護(hù)區(qū),此外,這些區(qū)域也是退耕還林還草工程、天然林保護(hù)工程的重點(diǎn)實(shí)施區(qū)域[12]。因而上述區(qū)域?yàn)椴酃鹊纳鷳B(tài)恢復(fù)貢獻(xiàn)了最主要的動(dòng)力。不能忽視的是,研究區(qū)內(nèi)4.93%的區(qū)域其植被覆蓋是在減少的,從空間上來(lái)看,FVC減少的區(qū)域主要分布在槽谷東部湖南省與湖北省交界的區(qū)域以及研究區(qū)南部的貴州省內(nèi)的部分區(qū)域。FVC減少的區(qū)域基本都位于建設(shè)用地,這些區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)本就十分脆弱,隨著城市化的快速發(fā)展,其他生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致這部分區(qū)域植被覆蓋情況進(jìn)一步惡化。但不可否認(rèn)的是,隨著我國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度的加大,在一系列的生態(tài)修復(fù)及保護(hù)工程的大力實(shí)施下,槽谷的生態(tài)環(huán)境得到了顯著的改善。

圖4 槽谷年均FVC演變空間分布及整體演變趨勢(shì)Fig.4 Spatiotemporal variation of annual average FVC

圖5 槽谷1995年、2005年及2015年土地利用類(lèi)型分布Fig.5 Land cover/land use distributions of the valley in 1995, 2005 and 2015

植被覆蓋度的改善是生態(tài)恢復(fù)最直觀的體現(xiàn),但土地覆被的轉(zhuǎn)換則更能體現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的復(fù)雜性及多元化?？臻g上(圖5),槽谷各年生態(tài)模式分布格局基本一致,林地面積占比最大,超過(guò)研究區(qū)面積的一半,主要分布在槽谷中部。其次是耕地,約占槽谷面積的1/3,主要分布在湖北省、湖南省及重慶和四川省交界處。其次為草地,面積占比約為9.5%左右,主要分布在重慶及四川省。

表1 槽谷1995—2005年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2

1995—2005年林地、草地及未利用地減少,而水域、耕地及建設(shè)用地整體增加了(表1)。其中草地減少面積最多,約為893 km2,減少率約為3.5%,除去27.86%的草地轉(zhuǎn)換為了林地外,有6199 km2(24.27%)的草地轉(zhuǎn)換為了耕地。林地減少了394 km2,其中17.66%的林地轉(zhuǎn)換為了耕地,雖然耕地中有30.44%轉(zhuǎn)換為了林地,但是其轉(zhuǎn)換面積小于林地轉(zhuǎn)換面積,因此這段時(shí)期,林地減少了,而耕地增加了,且在所有土地利用類(lèi)型中,耕地增加面積最大,達(dá)到了1085 km2。此外,建設(shè)用地的增長(zhǎng)率是最高的,達(dá)到了4.96%。因此,總體而言,1995—2005年這10年間,槽谷的生態(tài)系統(tǒng)還處于輕微的退化階段。雖然耕地總體面積還是增加的,但是由于我國(guó)實(shí)施的一系列生態(tài)修復(fù)及保護(hù)措施,特別是退耕還林還草工程,耕地已經(jīng)向林地、草地水域等生態(tài)模式轉(zhuǎn)換。雖然工程實(shí)施時(shí)間還不長(zhǎng),但是土地利用的變化中耕地向林地和草地的轉(zhuǎn)移量已經(jīng)是耕地轉(zhuǎn)換過(guò)程中占比最大的,說(shuō)明生態(tài)保護(hù)及修復(fù)工程成效較為顯著。

表2 槽谷2005—2015年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2

2005—2015年期間(表2),由于生態(tài)修復(fù)工程進(jìn)一步的強(qiáng)化以及城市化發(fā)展進(jìn)程的加快,研究區(qū)林地、水域及建設(shè)用地呈現(xiàn)增加的態(tài)勢(shì),而草地、耕地則呈現(xiàn)減少的狀態(tài)。其中,建設(shè)用地增加最為顯著,其增加率達(dá)到了70.31%,是1995—2005年建設(shè)用地增加率(4.96%)的14.18倍,這充分體現(xiàn)了近10年來(lái),我國(guó)城市化進(jìn)程的迅猛。在所有土地利用類(lèi)型中,耕地減少面積最大,約為1538 km2,其轉(zhuǎn)移為林地、草地的面積占比依舊最大,分別為33.97%及7.31%。因此,總體而言,2005年以來(lái),隨著生態(tài)修復(fù)及保護(hù)工程的進(jìn)一步完善和加強(qiáng),研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)處于逐步改善的狀態(tài),同時(shí)城市化進(jìn)程也飛速發(fā)展。

2.2 碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯時(shí)空演化動(dòng)態(tài)

研究區(qū)1992—1999年與2000—2017年2個(gè)時(shí)期的年均碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯通量(CSF)空間分布具有一定差異(圖6)。第一個(gè)時(shí)期(1992—1999年)槽谷年均CSF約為7.73 t C km-2a-1,而第二個(gè)時(shí)期(2000—2017年)槽谷年均CSF約為10.17 t C km-2a-1。空間分布上,第一個(gè)時(shí)期年均CSF的最大值約為13.33 t C km-2a-1,最小值0 t C km-2a-1,高值區(qū)域主要分布于槽谷中部湖南湖北交界帶,以及重慶東南與貴州交界區(qū)域,低值區(qū)域主要分布于研究區(qū)北部湖北省與陜西省交界區(qū)域。第一個(gè)時(shí)期CSF處于10—12 t C km-2a-1之間的分布面積最大,占比約為26%,其次為CSF在6—8 t C km-2a-1范圍內(nèi)的區(qū)域,其面積占比約為21.25%。第二個(gè)時(shí)期年均CSF的最大值約為19.8 t C km-2a-1,最小值為1.76 t C km-2a-1,與第一個(gè)時(shí)期類(lèi)似的是,槽谷中部湖南省和湖北省交界帶依舊是高值分布區(qū),但其值域有了較大的提升,此外槽谷西北地區(qū)的四川和重慶交界區(qū)域的CSF相較于第一時(shí)期轉(zhuǎn)換為了較高的水平。低值區(qū)域分布面積明顯減少,主要分布于槽谷北方湖北與陜西交界區(qū)域,而槽谷南部貴州區(qū)域的CSF低值區(qū)域面積和強(qiáng)度都有增加。該時(shí)期內(nèi),分布面積最大的CSF范圍為10—12 t C km-2a-1,其面積占比約為23.02%,其次為12—14 t C km-2a-1范圍內(nèi)的CSF面積占比,約為20.56%,此外,這段時(shí)期內(nèi)年均CSF低于2 t C km-2a-1的區(qū)域面積占比(0.11%)很小,僅相當(dāng)于第一個(gè)時(shí)期該等級(jí)CSF面積比(8.29%)的1.34%。第二個(gè)時(shí)期CSF大于10 t C km-2a-1的區(qū)域面積占比(56.49%)是第一個(gè)時(shí)期該范圍內(nèi)區(qū)域面積占比(30.63%)的1.84倍?？傮w而言,槽谷的碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),第二個(gè)時(shí)期年均CSF相較于第一個(gè)時(shí)期的年均CSF增長(zhǎng)了31.57%。

圖6 1992—1999及2000—2017年槽谷碳酸鹽巖化學(xué)風(fēng)化碳匯空間分布格局Fig.6 Spatial patterns of carbonate rock weathering related carbon sink flux (CSF) in the periods of 1992 to 1999 and 2000 to 2017

基于像元的趨勢(shì)分析結(jié)果顯示槽谷CSF增加區(qū)域的面積占比約為89.28%(圖7),其中增長(zhǎng)速率在0.1—0.3 t C km-2a-1范圍內(nèi)的區(qū)域面積占比最大,達(dá)到了46.08%,CSF增長(zhǎng)速率大于0.3 t C km-2a-1的區(qū)域面積占比約為28.97%。在空間上,CSF增加最為明顯的區(qū)域位于槽谷中部及槽谷西部重慶和四川交界的區(qū)域,CSF減少的區(qū)域有2個(gè)主要的區(qū)域,一個(gè)是槽谷南部貴州省境內(nèi),其次為槽谷北部湖北省中部,該結(jié)果與李匯文等[3]的研究結(jié)論類(lèi)似。整體而言,槽谷的CSF處于增加的狀態(tài),研究期間內(nèi)其年均增長(zhǎng)速率約為0.2 t C km-2a-1,但是不同時(shí)期其演變特征具有一定差異,1992—1999年,槽谷年均CSF增加速率約為0.65 t C km-2a-1,而21世紀(jì)以后,槽谷年均CSF增長(zhǎng)速率僅有0.19 t C km-2a-1(圖7)。研究期內(nèi)CSF的年際波動(dòng)較大,在2002—2006年之間,槽谷年均CSF整體上表現(xiàn)為一個(gè)顯著的減少趨勢(shì),其減少速率達(dá)到了1.92 t C km-2a-1,這主要與該時(shí)期槽谷年均降雨量顯著減少導(dǎo)致的研究區(qū)水環(huán)境狀態(tài)惡化有關(guān),2002—2006年槽谷降雨量減少了24.49%,其減少速率達(dá)到了69.23 mm/a。

2.3 氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)碳匯影響的定量評(píng)估

巖石化學(xué)風(fēng)化碳匯與許多因素有著密切的關(guān)聯(lián),如氣候變化[39-40]、出露巖性[3]、土壤及含水層溫度[41]、植被覆蓋[42-43]、土地利用[44]等等。研究期間,本文對(duì)研究區(qū)內(nèi)氣候水文(溫度、降雨、蒸散發(fā))及生態(tài)因子(FVC)對(duì)碳酸鹽巖化學(xué)風(fēng)化的影響機(jī)制及其相對(duì)貢獻(xiàn)率進(jìn)行探討。1992—2017年槽谷喀斯特區(qū)域內(nèi)的碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯及各因子均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),其中CSF增加速率為0.202 t C km-2a-1,降雨增加速率最大,約為12.005 mm/a,蒸散發(fā)增長(zhǎng)速率約為1.378 mm/a,溫度和FVC增長(zhǎng)較為緩慢,其增長(zhǎng)速率分別為0.056℃/a和0.004/a(圖8)。從演變趨勢(shì)線上可見(jiàn),CSF演變曲線與降雨曲線走勢(shì)大體一致,隨著降雨的增減,CSF呈現(xiàn)相同的增減趨勢(shì)。相反地,CSF演變特征與ET演變具有相反的狀態(tài),隨著蒸散發(fā)的增加,CSF呈現(xiàn)減少的狀態(tài)。這一特征也體現(xiàn)在各因子與CSF的相關(guān)系數(shù)中,所有因子中,降雨量與CSF的相關(guān)系數(shù)最高,達(dá)到了0.968,其次是植被覆蓋度,其與CSF的相關(guān)系數(shù)約為0.478,隨著槽谷區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù),在槽谷植被覆蓋情況得到提升的同時(shí),喀斯特地區(qū)的碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯效應(yīng)也得到了加強(qiáng)。蒸散發(fā)和溫度與CSF的相關(guān)系數(shù)量級(jí)相當(dāng),但是ET與CSF呈現(xiàn)的是負(fù)相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)為-0.331,溫度與CSF呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)約為0.329。基于LMG模型計(jì)算得到的各因子對(duì)槽谷喀斯特CSF的相對(duì)貢獻(xiàn)率結(jié)果(圖8)可知,降雨量對(duì)CSF的貢獻(xiàn)最大,其貢獻(xiàn)率占到了70.36%,與相關(guān)性不同的是,貢獻(xiàn)率第二的因子是蒸散發(fā),其貢獻(xiàn)率比FVC的貢獻(xiàn)率略大,約為11.72%,FVC對(duì)于CSF的貢獻(xiàn)率為10.63%,溫度對(duì)CSF的貢獻(xiàn)率為7.29%。總體而言,研究區(qū)內(nèi)的碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯受到氣候變化因素(降雨、蒸散發(fā)、溫度)及生態(tài)恢復(fù)2方面的影響,其中降雨、溫度及生態(tài)恢復(fù)反饋因子FVC對(duì)CSF呈正面影響,ET對(duì)CSF呈負(fù)面影響,降雨對(duì)于研究區(qū)CSF的貢獻(xiàn)率最大。

圖8 槽谷喀斯特區(qū)域降雨(P)、溫度(T)、蒸散發(fā)(ET)、植被覆蓋度(FVC)和碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯通量(CSF)的演變特征及各因子對(duì)碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯通量(CSF)影響的相對(duì)貢獻(xiàn)率Fig.8 Temporal variations of annual average precipitation (P), temperature (T), evapotranspiration (ET), FVC and CSF with the relative contribution rates of factors to CSF

3 討論

3.1 氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)巖石風(fēng)化過(guò)程的復(fù)合影響機(jī)制

碳酸鹽巖風(fēng)化過(guò)程受到氣候變化與植被恢復(fù)的共同影響。對(duì)于氣候水文因素,降雨量直接決定了區(qū)域的水條件,是補(bǔ)充土壤水分的最重要來(lái)源,進(jìn)而直接影響著巖石風(fēng)化的程度。適宜的溫度能夠促進(jìn)風(fēng)化過(guò)程的發(fā)生,過(guò)高的溫度會(huì)使得土壤水中溶解的CO2析出,而過(guò)低的溫度不利于風(fēng)化的發(fā)生。實(shí)際蒸散發(fā)對(duì)于區(qū)域的水儲(chǔ)量起到負(fù)面的影響,從而對(duì)風(fēng)化過(guò)程產(chǎn)生了一定的抑制作用。但是巖石風(fēng)化過(guò)程是直接受到區(qū)域總的水環(huán)境的影響,包括水量,溫度以及酸堿性狀態(tài)等等,這些不僅取決于單一因素的影響,而是多種因素共同作用的結(jié)果,其中植被對(duì)于巖石風(fēng)化起著非常重要的影響。

植被的生長(zhǎng)一方面由于根系的呼吸作用會(huì)提升土壤中溶解態(tài)的CO2濃度,蒸騰作用的加強(qiáng)會(huì)使得植被根系吸水作用的增強(qiáng),進(jìn)而會(huì)使得土壤水分的聚集,增加了巖石化學(xué)風(fēng)化環(huán)境中的水量；另一方面由于分解的腐殖質(zhì)和有機(jī)酸,使得區(qū)域的水溶液具有更強(qiáng)的腐蝕性,進(jìn)而促進(jìn)巖石的化學(xué)風(fēng)化過(guò)程。此外,植被的恢復(fù)會(huì)增加凋落物的含量,凋落物能有效地吸收和攔截水分,因此延長(zhǎng)了水分在土壤中的停滯時(shí)間,進(jìn)而減少地表蒸發(fā)并能穩(wěn)定土壤的含水量。不僅如此,凋落物覆蓋在土壤表面,通過(guò)攔截輻射以及使土壤與大氣溫度隔離,能夠產(chǎn)生對(duì)土壤保溫的效果,進(jìn)而使得土壤中巖石化學(xué)風(fēng)化過(guò)程處于潮濕、溫暖的環(huán)境,進(jìn)而促進(jìn)了巖石風(fēng)化的過(guò)程。

巖石風(fēng)化過(guò)程增強(qiáng)的同時(shí),分解出的礦物質(zhì)等元素又會(huì)被植被吸收,促進(jìn)植被生長(zhǎng),進(jìn)而增加植被光合作用產(chǎn)生的碳匯,通過(guò)上述的影響機(jī)制形成了植被-巖石風(fēng)化碳匯之間的一種正反饋效應(yīng)(圖9)。

圖9 氣候變化及植被恢復(fù)對(duì)巖石風(fēng)化過(guò)程的復(fù)合影響機(jī)制Fig.9 Coupling influence mechanism of climate change and vegetation restoration to rock weathering

3.2 不確定性分析

本研究沒(méi)有直接使用中國(guó)氣象局(CMA)提供的地面氣象觀測(cè)資料,因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)的時(shí)間跨度限制在2013年之前。然而,為了驗(yàn)證本文采用的柵格氣象產(chǎn)品的質(zhì)量,我們利用CMA提供的日尺度地面觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品的精度。本文利用槽谷內(nèi)及周邊120個(gè)氣象站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(http://data.cma.cn/site/index.html)對(duì)本文的降水、氣溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行精度評(píng)價(jià)(圖10)。結(jié)果顯示,對(duì)于降水量,CPC及CRU產(chǎn)品對(duì)于觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均絕對(duì)偏差(MAE)為0.33 mm/天,均方根誤差(RMSE)為0.58 mm/天,復(fù)相關(guān)系數(shù)(R2)達(dá)到0.87,降雨產(chǎn)品數(shù)據(jù)整體精度較高,但在部分區(qū)域,CPC及CRU產(chǎn)品的量級(jí)低于地面觀測(cè)結(jié)果。此外,CPC及CRU產(chǎn)品的年均溫相對(duì)于觀測(cè)數(shù)據(jù)的MAE和RMSE分別為0.002℃和0.003℃,R2為0.96,與觀測(cè)結(jié)果吻合較好,表明本文所用產(chǎn)品在研究區(qū)內(nèi)的精度較好,在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面保證了模型的計(jì)算結(jié)果精度。實(shí)際蒸散量數(shù)據(jù)已在其他研究中得到充分驗(yàn)證[23]。此外,在許多相關(guān)研究中,還對(duì)NDVI數(shù)據(jù)[24- 25]、FVC產(chǎn)品[27- 31]和基于NDVI的FVC計(jì)算模型[26]的準(zhǔn)確性和適用性進(jìn)行了比較和驗(yàn)證。

對(duì)于本文所用的熱力學(xué)溶蝕模型,通過(guò)引入流域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)原始模型進(jìn)行了改進(jìn),對(duì)于改進(jìn)后的模型估算精度,在流域尺度及全國(guó)尺度,在其他研究中均得到了較為充分的驗(yàn)證[3]。例如,該模型估算的中國(guó)碳酸鹽巖風(fēng)化的通量約為5.02 t C km-2a-1[3],該結(jié)果與水化學(xué)徑流法(5.22 t C km-2a-1)和巖石試片法(5.10 t C km-2a-1)監(jiān)測(cè)的結(jié)果非常接近[45]。綜上所述,研究的精度可以從數(shù)據(jù)和模型兩個(gè)方面得到一定程度的保證。

圖10 美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局氣候預(yù)報(bào)中心(CPC)及東英吉利大學(xué)氣候研究中心(CRU)降雨及溫度產(chǎn)品數(shù)據(jù)與中國(guó)氣象局地面觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比,其中MAE為平均絕對(duì)偏差,RMSE為均方根誤差Fig.10 Comparisons of the precipitation and temperature observations to those of the CPC and CRU products across all the available days at 120 weather stations from CMA

3.3 不足及未來(lái)展望

巖石化學(xué)風(fēng)化過(guò)程是巖石圈、水圈、土壤圈、大氣圈共同交織形成的地球化學(xué)過(guò)程,該過(guò)程不僅僅受到上述圈層內(nèi)部因素的影響,更是受氣候水文變化、生物過(guò)程等等因素共同影響的復(fù)合結(jié)果。本文側(cè)重考慮了宏觀的氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的影響,然而影響CSF的因素還有很多,如降雨pH[46]、物理侵蝕過(guò)程[39,47]、土壤濕度、外源酸等等,雖然很多因素?zé)o法在宏觀尺度進(jìn)行探討,但是不可否認(rèn)的是這些因素在微觀尺度對(duì)巖石風(fēng)化過(guò)程具有一定的影響。

在充分辨析了槽谷氣候、水文特征以及生態(tài)恢復(fù)過(guò)程之后,本文對(duì)碳酸鹽巖風(fēng)化過(guò)程進(jìn)行了探究,并對(duì)氣候變化及植被覆蓋度等變化對(duì)CSF的具體影響進(jìn)行了分析,但是不同空間尺度的具體反應(yīng)特征是具有差異的,本文僅在整體宏觀上對(duì)各影響因子與CSF的相關(guān)性和其相對(duì)貢獻(xiàn)率進(jìn)行了探究,但是還沒(méi)有在更高精度的像元尺度進(jìn)行探討,通過(guò)進(jìn)一步的深化研究,定量化像元上氣候、水文、植被覆蓋、熱量等因素的具體貢獻(xiàn),將對(duì)明確空間上碳酸鹽巖風(fēng)化碳匯的主要驅(qū)動(dòng)力及其差異提供支撐。

4 結(jié)論

本研究采用碳酸鹽巖熱力學(xué)溶蝕模型對(duì)西南喀斯特槽谷1992—2017年的碳酸鹽巖化學(xué)風(fēng)化碳匯進(jìn)行了估算,在充分明確了槽谷氣候水文變化及生態(tài)恢復(fù)過(guò)程后,本文采用LMG模型定量評(píng)估了氣候變化因素(降雨、溫度、蒸散發(fā))及生態(tài)恢復(fù)因子(FVC)對(duì)槽谷CSF的相關(guān)性及相對(duì)貢獻(xiàn)率,在此基礎(chǔ)上,對(duì)氣候變化及生態(tài)恢復(fù)對(duì)巖石風(fēng)化過(guò)程的復(fù)合影響機(jī)制進(jìn)行了討論和揭示。研究結(jié)果表明：

(1)槽谷整體年均溫及年降雨量均處于持續(xù)升高的趨勢(shì),增速分別為0.06℃/a及12 mm/a,但進(jìn)入21世紀(jì)之后,其增速均有一定程度的放緩,空間上,槽谷年均溫呈現(xiàn)東北向西南的一條低溫帶,東部和西部溫度較高的狀態(tài),降雨量在空間分布上則呈現(xiàn)出由西北向東南逐級(jí)增加的態(tài)勢(shì)。槽谷年蒸散發(fā)在21世紀(jì)以前為增加的狀態(tài),2000年以后整體表現(xiàn)為減少的趨勢(shì),空間上高值區(qū)分布于東北部,呈現(xiàn)出由北向南逐級(jí)遞減的趨勢(shì)；

(2)21世紀(jì)之后,一系列生態(tài)保護(hù)及恢復(fù)工程對(duì)槽谷的生態(tài)系統(tǒng)的改善起到了極大的促進(jìn)作用,研究期間,槽谷FVC增加區(qū)域的面積占比達(dá)到了95.07%,在空間上,FVC增加最快的區(qū)域主要分布在重慶東北部長(zhǎng)江沿岸以及湖北省西北部,特別是2001年之后,槽谷的植被覆蓋情況得到顯著的改善,2005年以來(lái),隨著生態(tài)修復(fù)及保護(hù)工程的進(jìn)一步完善和加強(qiáng),研究區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步改善,同時(shí)城市化進(jìn)程也飛速發(fā)展,相較于2005年,2015年槽谷建設(shè)用地面積增加了70.31%；

(3)槽谷的年均CSF約為9.42 t C km-2a-1,研究期間處于增加的狀態(tài),其年均增長(zhǎng)速率約為0.2 t C km-2a-1,CSF增加區(qū)域的面積占比約為89.28%,在空間上,CSF增加最為明顯的區(qū)域位于槽谷中部及槽谷西部重慶和四川交界的區(qū)域,CSF有2個(gè)主要的減少區(qū)域,一個(gè)位于槽谷南部貴州省境內(nèi),其次為槽谷北部湖北省中部。槽谷CSF受到氣候變化因素(降雨、蒸散發(fā)、溫度)及生態(tài)恢復(fù)2方面的影響,其中降雨、溫度及生態(tài)恢復(fù)反饋因子FVC對(duì)CSF呈正面影響,ET對(duì)CSF呈負(fù)面影響,降雨對(duì)于研究區(qū)CSF的貢獻(xiàn)率最大,達(dá)到了70.36%,其次為蒸散發(fā),其貢獻(xiàn)率約為11.72%,FVC及溫度對(duì)于CSF的貢獻(xiàn)率分別為10.63%和7.29%；

(4)碳酸鹽巖風(fēng)化過(guò)程受到氣候變化與植被恢復(fù)的共同影響,降水和輻射的增強(qiáng)以及生態(tài)修復(fù)/保護(hù)工程的實(shí)施促進(jìn)了植被的恢復(fù),進(jìn)而通過(guò)物理、化學(xué)及生物等一系列途徑促進(jìn)了巖石風(fēng)化過(guò)程,風(fēng)化析出的礦物質(zhì)元素等又會(huì)促進(jìn)植被的生長(zhǎng),進(jìn)而形成了植被恢復(fù)——巖石風(fēng)化過(guò)程之間的正反饋效應(yīng)。