基于GIS和RUSLE的典型喀斯特流域土壤侵蝕時空演變規(guī)律.pdf

1、土壤侵蝕是我國政府和民眾普遍關(guān)注的熱點問題，也是國際學(xué)術(shù)前沿研究的熱點問題(張佳華,2004;胡良軍,1998;陳奇伯等,2001;徐艷杰等,2012;姚妤等，2011)?？λ固氐貐^(qū)由于特殊的地質(zhì)地貌背景和降水，使之成為土壤侵蝕嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境逐漸惡化、人民生活貧困的地區(qū)?？λ固氐貐^(qū)的巖石種類主要以白云巖和石灰?guī)r為主，它們都屬于碳酸鹽巖類。這類的巖石具有堅硬、抗風(fēng)化能力強的特征，正因為碳酸鹽巖的這些特性決定了喀斯特地區(qū)的土壤環(huán)境情況，加上

2、坡度又高又陡，土壤的成土速率非常低，致使喀斯特地區(qū)的土壤十分貧瘠，植被生長困難等問題的發(fā)生。因此，喀斯特地區(qū)的土壤侵蝕不僅使得土壤的質(zhì)量發(fā)生了變異，也對生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都造成了十分嚴(yán)重的影響和破壞，逐漸成為制約喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)因素。所以，弄清喀斯特地區(qū)的土壤侵蝕狀況與規(guī)律，對防治喀斯特地區(qū)的土壤侵蝕與退化，解決喀斯特地區(qū)土壤貧瘠，改善生態(tài)環(huán)境具有十分重要科學(xué)指導(dǎo)價值，如何正確估算和評價喀斯特地區(qū)土壤侵蝕情況，對評價土壤侵蝕與土

3、地生產(chǎn)力關(guān)系，實施小流域水土保持規(guī)劃，確認(rèn)引起水土流失的關(guān)鍵因子等方面也具有重要意義。
　　但是，長期以來喀斯特地區(qū)的水土流失并未引起相關(guān)部門以及政府的廣泛重視（ Pu Junbing et al.,2013;Zhu Hanhua et al.,2012）。主要是因為在過去的研究中，人們往往沿用非喀斯特地區(qū)的水土流失評價標(biāo)準(zhǔn)，由于喀斯特地區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)普遍偏小，得出喀斯特地區(qū)水土流失輕微的結(jié)論。這是一個長期存在的誤區(qū)。根據(jù)水利部

4、2007年頒布的土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)(SL190-2007)，輕度侵蝕的侵蝕模數(shù)指標(biāo)的下限因各土壤侵蝕類型區(qū)的土壤允許流失量不同而異，在喀斯特地區(qū)為500 t·km-2·yr-1。從目前的研究成果得到，喀斯特地區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)多低于500 t·km-2·yr-1，如若按照上述的統(tǒng)一指標(biāo)來判斷，卻發(fā)現(xiàn)土壤侵蝕的級別均在輕度侵蝕級別之內(nèi)（曹建華等,2008），但根據(jù)實地調(diào)查和研究，該地區(qū)的土壤侵蝕卻已經(jīng)對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了極大的

5、危害（蔡運龍,1996），如：石漠化問題（?？λ固厥貐^(qū)極易發(fā)生山洪、滑坡、泥石流，再加上巖溶發(fā)育，更容易導(dǎo)致水旱災(zāi)害頻繁發(fā)生，引起一系列重大的生態(tài)環(huán)境問題（Yuan Daoxian,1997;袁道先,2006），由土壤侵蝕導(dǎo)致的石漠化問題，不但引起土地生產(chǎn)力的下降（蘇維詞,2004;李陽兵等,2003;盧耀如等,2006），也已形成惡性循環(huán)，造成喀斯特地區(qū)山窮、水枯、林衰、土瘦等，一些地方的水土流失發(fā)展到了無土可流的階段（S. J

6、. Wang et al.,1999），成為中國農(nóng)村貧困面最廣、貧困人口最多、貧困程度最深的地區(qū)（S. J. Wang et al.,2002），嚴(yán)重制約了區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展（王克林,2008），對在喀斯特地區(qū)人們的生存亮起了紅燈。因此，準(zhǔn)確而又可靠的喀斯特山地土壤流失量數(shù)值，對正確認(rèn)識喀斯特地區(qū)石漠化的過程和機制（Xiaoyong Bai et al.,2011;Yue Y M et al.,2013;Qi X et al.,2

7、013），判別喀斯特山地石漠化嚴(yán)重程度（嚴(yán)冬春等,2008;李豪等,2009），確定喀斯特地區(qū)的土壤侵蝕量，是極為重要和迫切的（彭濤等,2009;Xiaoyong Bai et al.,2013）。
　　本文試圖以典型喀斯特流域為例，在GIS和RS技術(shù)支持下，結(jié)合典型喀斯特流域土壤侵蝕的實際調(diào)查和測試，采用修正的通用土壤流失方程（RUSLE），估算該流域1973、1990、2002、2013年的土壤侵蝕量，分析土壤侵蝕的時空分布演

8、變規(guī)律，以期為喀斯特地區(qū)防治水土流失提供科學(xué)依據(jù)和實踐指導(dǎo)。研究結(jié)果如下：
　　（1）從時間上來看，1973-2013年普定后寨河流域的土壤侵蝕模數(shù)的變化呈逐漸減小的趨勢，土壤侵蝕模數(shù)分別為222.72 t/（km2·a），192.26t/（km2·a），177.97t/（km2·a），103.82t/（km2·a），土壤侵蝕總量從1973年的118376.28t減少到2013年的26121.10t，降低幅度達(dá)到22％。（2）從空

9、間上來看，該典型喀斯特流域的土壤侵蝕與當(dāng)?shù)氐牡匦纹露鹊年P(guān)系十分密切，土壤侵蝕強度等級變化最為活躍的地區(qū)主要是集中在上游的峰叢洼地區(qū)域，值得注意的是：8°~25°坡度的區(qū)域?qū)η治g總量的貢獻(xiàn)率占到了40.81%，是該流域受到侵蝕的主要坡度段；（3）該典型喀斯特流域的平均土壤侵蝕模數(shù)值普遍偏低，數(shù)值基本上是在1000t/（km2·a）以下，介于微度侵蝕和輕度侵蝕之間?？傮w上來看，近40年以來，后寨河流域的中度侵蝕和強度侵蝕情況仍在不斷的加劇，