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貴州省土壤可蝕性K值空間分布特征及主要影響因子

2022-08-25 08:46高家勇楊坪坪盤(pán)禮東
水土保持研究 2022年5期
關(guān)鍵詞:成土黏粒黔北

高家勇, 李 瑞, 楊坪坪, 盤(pán)禮東, 黃 凱

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院, 貴陽(yáng) 550001; 2.國(guó)家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心, 貴陽(yáng) 550001)

水土流失是西南喀斯特地區(qū)最為嚴(yán)峻的生態(tài)問(wèn)題之一,2018年西南石漠化地區(qū)水土流失面積為25.18萬(wàn)km2,占土地總面積的23.82%[1],嚴(yán)重的水土流失導(dǎo)致生態(tài)惡化、石漠化加劇,制約著西南地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。水土流失與地質(zhì)、地形、降水、溫度、植被和土壤等自然因素有關(guān)[2],土壤可蝕性(Erodibility)是土壤的內(nèi)在因素,是反映土壤對(duì)侵蝕敏感性的指標(biāo),也是對(duì)土壤侵蝕預(yù)報(bào)和水保措施效益評(píng)價(jià)的重要參數(shù),通常用K值來(lái)表示。土壤可蝕性K這一指標(biāo)自20世紀(jì)60年代提出以來(lái)[3],廣泛運(yùn)用到多個(gè)模型中,如USLE/RUSLE,CSLE,WEPP和SWAT模型等。劉寶元等探究了土壤可蝕性的不同計(jì)算方法,倡導(dǎo)開(kāi)發(fā)我國(guó)的土壤侵蝕經(jīng)驗(yàn)?zāi)P蚚4],張科利等研究表明土壤可蝕性受土壤物理性質(zhì)、降雨強(qiáng)度等影響會(huì)發(fā)生變化[5],同時(shí)根據(jù)徑流小區(qū)實(shí)測(cè)資料,采用不同的方法計(jì)算土壤可蝕性值,并做出了修正,估算了中國(guó)土壤可蝕性值[6]。隨著研究的深入,諸多學(xué)者研究了土壤可蝕性與環(huán)境因子的關(guān)系,如坡地土壤可蝕性的變化[7-8];不同土地利用方式下土壤可蝕性的變化[9-12];礫石與土壤可蝕性的關(guān)系[13-14];海拔、土壤質(zhì)地和成土母質(zhì)等因子與土壤可蝕性的關(guān)系[15-16]。隨著地理信息技術(shù)的發(fā)展,對(duì)土壤可蝕性的研究已逐步轉(zhuǎn)換到空間尺度上,目前的空間估算方法主要包括屬性連接法[17-19]、空間自相關(guān)法和地理信息綜合法等[20],其中空間自相關(guān)法應(yīng)用最為廣泛[21]。通過(guò)采集土壤樣點(diǎn),根據(jù)樣點(diǎn)數(shù)據(jù),計(jì)算土壤可蝕性值,在ArcGIS中用克里金插值法生成土壤可蝕性K值的空間插值圖[16,22-24],實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域內(nèi)土壤可蝕性的空間分析。

貴州省是我國(guó)土壤侵蝕最嚴(yán)重的省份之一,依據(jù)《貴州省水土保持公告》(2006—2010年),貴州省水土流失面積為55 269.40 km2,占國(guó)土總面積的31.37%[25],長(zhǎng)期的水土流失造成區(qū)域表層土大量流失,石漠化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重[26],制約著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為平衡區(qū)域人地矛盾和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,開(kāi)展生態(tài)治理刻不容緩[27]。而土壤侵蝕的首要對(duì)象是表層土,當(dāng)表層土流失后,侵蝕對(duì)象會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯顚油痢I顚油恋目晌g性值高于表層土[11,28],抗侵蝕能力更弱,更易被侵蝕,因此保護(hù)表層土成為了防治水土流失的關(guān)鍵。目前對(duì)貴州省土壤可蝕性的研究較少,而基于貴州全省空間尺度的探討暫未見(jiàn)到報(bào)道,故開(kāi)展省域尺度土壤可蝕性相關(guān)研究具有較為重要的現(xiàn)實(shí)意義,可填補(bǔ)相關(guān)研究的不足。本文的研究目的主要包括:(1) 構(gòu)建貴州省土壤可蝕性K值空間數(shù)據(jù)庫(kù);(2) 探討貴州省土壤可蝕性K的空間分布特征及主要影響因素。以期為USLE/RUSLE,CSLE等相關(guān)土壤流失模型在貴州省及類(lèi)似地區(qū)的應(yīng)用提供參考,為貴州省水土保持普查等生產(chǎn)實(shí)踐提供參考和支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

貴州省位于中國(guó)西南部,面積17.616 7萬(wàn)km2,地理坐標(biāo)范圍為103°36′—109°35′E,24°37′—29°13′N(xiāo)。地勢(shì)西高東低,自中部向北、東、南三面傾斜,平均海拔1 100 m左右,海拔最高點(diǎn)為西部的烏蒙山脈韭菜坪,2 900.6 m,最低點(diǎn)地處東部黎平縣地坪鄉(xiāng),147.8 m(圖1)。貴州省地貌類(lèi)型可概括為高原、山地、丘陵和盆地4種,其中山地和丘陵占92.5%,喀斯特分布范圍廣泛,喀斯特面積11.25萬(wàn)km2,占全省面積的63.8%。研究區(qū)氣候溫暖濕潤(rùn),屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,最冷月為1月,平均氣溫在3~6℃,最熱月為7月,平均氣溫在22~25℃。降雨充沛,但年內(nèi)分配不均,多集中于5—10月,年均降雨量1 100~1 400 mm。貴州處長(zhǎng)江和珠江水系的上游交錯(cuò)地帶,全省水系順地勢(shì)由西部、中部向北、東、南三面分流,境內(nèi)重要流域包括長(zhǎng)江水系烏江、赤水河流域,珠江水系南、北盤(pán)江流域等。土壤類(lèi)型復(fù)雜多樣,主要包括黃壤、石灰(巖)土、水稻土、紫色土、粗骨土、紅壤等。貴州全境植被類(lèi)型分為南亞熱帶具熱帶成分的常綠闊葉林亞帶、貴州高原濕潤(rùn)性常綠闊葉林地帶和云貴高原半濕潤(rùn)常綠潤(rùn)葉林地帶3個(gè)植被分布單元。

依據(jù)貴州省自然特征將全省劃分為6個(gè)水土流失類(lèi)型區(qū)(表1),即黔西高原山地區(qū)、黔西南山原丘陵區(qū)、黔北中山峽谷區(qū)、黔中山原丘陵區(qū)、黔南低山河谷區(qū)和黔東低山丘陵區(qū)[29]。

圖1 貴州省DEM

表1 貴州省水土流失分區(qū)

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析方法 本研究使用的數(shù)據(jù)主要包括土壤數(shù)據(jù)、行政區(qū)數(shù)據(jù)和DEM(30 m)數(shù)據(jù)等,其中土壤數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(http:∥vdb3.soil.csdb.cn)中的二調(diào)土壤剖面數(shù)據(jù),以及《貴州土種志》,土壤樣點(diǎn)數(shù)據(jù)主要包括樣點(diǎn)的粒徑含量、有機(jī)質(zhì)含量、成土母質(zhì)、海拔和土地利用方式等。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、篩選,錄入Excel,剔除不完整的數(shù)據(jù),共15個(gè)土類(lèi),31個(gè)亞類(lèi),151個(gè)采樣點(diǎn)(圖2),行政區(qū)數(shù)據(jù)和DEM(30 m)數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心(www.resdc.cn)。采用SPSS 24.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,并運(yùn)用Origin 2018軟件繪圖。

1.2.2 土壤粒徑轉(zhuǎn)換 我國(guó)第二次土壤調(diào)查采用的是國(guó)際制土壤粒徑分級(jí),>2 mm為石礫、2~0.02 mm為砂粒、0.02~0.002 mm為粉粒、<0.002 mm為黏粒,而本研究選用的EPIC模型中的土壤粒徑為美國(guó)制,即>2 mm為石礫、0.10~2 mm為砂粒、0.05~0.10 mm為極細(xì)砂、0.002~0.05 mm為粉粒、<0.002 mm為黏粒。本文采用三次樣條插值法[30],運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行土壤粒徑轉(zhuǎn)換。

圖2 樣點(diǎn)分布

1.2.3K值計(jì)算 目前國(guó)內(nèi)外常用的K值計(jì)算方法有諾模方程和修正諾模方程、EPIC模型、幾何平均粒徑模型計(jì)算公式等。EPIC模型由于其需要的數(shù)據(jù)信息相對(duì)較少、計(jì)算簡(jiǎn)單和較好的估算效果等優(yōu)點(diǎn),目前使用較為廣泛,因此本文采用EPIC模型計(jì)算K值。

K=0.2+0.3exp〔-0.0256SAN·(1-SIL/100)〕·

式中:SAN為砂粒含量(0.05~2.00 mm);SIL為粉粒含量(0.002~0.05 mm);CLA為黏粒含量(<0.002 mm);SN1=1-SAN/100;C為有機(jī)碳含量(%);所得結(jié)果乘以0.131 7轉(zhuǎn)換為國(guó)際制,單位為t·hm2·h/(MJ·mm·hm2)。

1.2.4 克里金插值 克里金插值法又被稱(chēng)為空間自協(xié)方差最佳插值法,基于變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分析,在一定區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量進(jìn)行無(wú)偏最優(yōu)估計(jì)的一種方法,在土壤制圖中得到廣泛運(yùn)用[21]。計(jì)算公式為:

式中:P(x0)為x0處土壤可蝕性K值的估計(jì)值;P(xi)為第i個(gè)點(diǎn)實(shí)算的K值;wi為第i個(gè)點(diǎn)對(duì)插值點(diǎn)的權(quán)重;n為實(shí)算K值點(diǎn)的個(gè)數(shù)??死锝鸩逯捣òㄆ胀死锝鸱椒?、泛克里金方法和協(xié)同克里金方法等[17],本文結(jié)合采集樣點(diǎn)的土壤數(shù)據(jù)特征,采用EPIC模型計(jì)算出土壤可蝕性K值,在ArcGIS中選用普通克里金方法,建立K值的協(xié)方差函數(shù),根據(jù)方差變異分析結(jié)果,選用球面模型作為變異函數(shù)模型,完成K值的空間插值,形成K值空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州省土壤可蝕性K值與空間分布特征

(1) 貴州省土壤類(lèi)型及K值總體狀況。貴州省土壤類(lèi)型包括黃壤、石灰土、水稻土、紫色土、粗骨土、紅壤、黃棕壤、山地草甸土、潮土、棕壤、石質(zhì)土、沼澤土、泥炭土、新積土和紅黏土等15類(lèi)。黃壤主要分布在黔北和黔中地區(qū);石灰土在貴州省分布十分廣泛,有石灰?guī)r的地方都有石灰土分布;水稻土集中在黔中山原丘陵區(qū)、黔北中山峽谷區(qū)、黔東低山丘陵區(qū)和黔南低山河谷區(qū);紫色土主要分布在黔北地區(qū)。貴州省各類(lèi)型表層土壤平均K值為0.023 0~0.047 7,面積加權(quán)平均值為0.034 8,其中紅黏土的K值最大,為0.047 7,其次是潮土,為0.046 0;黃壤、紅壤、石灰土、紫色土、水稻土是貴州省主要的土壤類(lèi)型,加權(quán)K值依次為0.037 4,0.041 0,0.035 0,0.035 1,0.038 0,見(jiàn)表2。

表2 貴州省土壤可蝕性統(tǒng)計(jì)

根據(jù)梁音等[14]采用的土壤可蝕性K值的分級(jí)指標(biāo),將貴州省的土壤可蝕性K值進(jìn)行分級(jí)。由圖3可知,貴州省土壤可蝕性等級(jí)包括較低可蝕性土壤、中低可蝕性土壤、中可蝕性土壤、中高可蝕性土壤和高可蝕性土壤5個(gè)等級(jí),其中分布最廣的是中可蝕性土壤,占33.39%,其次是中低可蝕性土壤,占25.60%,中高可蝕性土壤占16.35%,較低可蝕性土壤占16.21%,高可蝕性土壤占8.45%,中可蝕性土壤等級(jí)以上的土壤占58.19%。總的來(lái)說(shuō),貴州省土壤可蝕性較高,中可蝕性土壤等級(jí)以上的土壤超過(guò)一半,無(wú)低可蝕性土壤級(jí)別,表明貴州省土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)較高。

(2) 貴州省土壤可蝕性K值空間分布特征。從圖4不難看出,全省K值分布的空間差異性較大,土壤可蝕性從西向東逐漸增加,與貴州省西高東低的地勢(shì)走向相反。在東西方向上,K值黔東>黔中>黔西,南北方向上,K值黔北南部>黔中>黔北北部>黔南。土壤可蝕性較高的區(qū)域主要集中在黔東和黔北南部,土壤可蝕性低的區(qū)域分布在黔南和黔北的西北部。

圖3 貴州省土壤可蝕性分級(jí)

圖4 貴州省土壤可蝕性空間分布

2.2 貴州省土壤可蝕性K的主要影響因子

(1) 成土母質(zhì)與土壤可蝕性。不同成土母質(zhì)形成的同類(lèi)土壤,其K值有明顯的差異;同種成土母質(zhì)形成的不同土壤類(lèi)型,其K值也有明顯的差異(表3)。各類(lèi)成土母質(zhì)形成土壤的可蝕性K值主要分布在0.028 4~0.046 8的范圍內(nèi),頁(yè)巖風(fēng)化形成的紅壤K值最大,為0.046 8;砂頁(yè)巖風(fēng)化形成黃壤的K值最小,為0.028 4。頁(yè)巖發(fā)育形成土壤的K值都較大(黃棕壤除外),處于中可蝕性級(jí)別;砂巖發(fā)育形成土壤的K值較小,處于中低可蝕性級(jí)別。

(2) 海拔與土壤可蝕性的相關(guān)性分析。對(duì)剖面點(diǎn)的海拔、K值、砂粒、粉粒、黏粒和有機(jī)碳等數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見(jiàn)表4。海拔與K值呈負(fù)相關(guān),即隨著海拔的升高,K值有降低的趨勢(shì),但未達(dá)顯著水平(p>0.05)。海拔對(duì)K值的影響,通過(guò)對(duì)土壤有機(jī)碳,以及土壤結(jié)構(gòu)指標(biāo)砂粒、粉粒和黏粒含量的影響而間接產(chǎn)生影響,可以看出,海拔與土壤有機(jī)碳呈顯著正相關(guān)(p<0.01),即隨著海拔的升高,土壤有機(jī)碳呈增加趨勢(shì);海拔與砂粒、粉粒含量呈顯著正相關(guān)(p<0.01),即隨著海拔的升高,土壤砂粒、粉粒含量呈增加趨勢(shì);同時(shí),還可以看出,海拔與黏粒含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,即隨著海拔的升高,黏粒含量呈下降趨勢(shì),但未達(dá)顯著水平(p>0.05)。故海拔對(duì)土壤可蝕性K的影響是對(duì)土壤有機(jī)碳、土壤砂粒、粉粒及黏粒含量綜合影響的結(jié)果。

表3 貴州省主要成土母質(zhì)發(fā)育形成土壤的K值

表4 土壤數(shù)據(jù)集的皮爾遜相關(guān)系數(shù)矩陣

2.3 土地利用方式對(duì)土壤可蝕性的影響

同種類(lèi)型的土壤有多種利用方式,如水稻土的利用方式是主要是水田、旱地、草地等,紫色土的利用方式有旱地、林地、灌木林、草地等,從表5可知,不同土地利用方式下土壤可蝕性K值不同,水田的土壤可蝕性均值最大,0.038 2;其次是旱地,為0.037 1;林地的土壤可蝕性均值最小,0.033 9。耕地的土壤可蝕性值明顯大于其他用地類(lèi)型,人為活動(dòng)越強(qiáng)烈,土壤的可蝕性值越高。各用地類(lèi)型K值的變異系數(shù)都較小,主要處于中小變異等級(jí),各類(lèi)土地利用的可蝕性值比較集中,變化范圍不大。

表5 不同土地利用方式K值分布

3 討 論

3.1 貴州省土壤可蝕性K值與其他地區(qū)的比較

貴州省是典型的喀斯特地區(qū),碳酸鹽巖出露率較高,呈現(xiàn)地帶性土壤與非地帶性的石灰土交錯(cuò)分布的規(guī)律[31],K值介于0.023 0~0.047 7 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2),低于西北黃土區(qū)[32]和北方土石山區(qū)[33],高于南方紅壤區(qū)[33]和東北黑土區(qū)[34]。土壤可蝕性是土壤的內(nèi)在屬性,受自然環(huán)境條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響。西北黃土區(qū)土壤可蝕性較高的原因可能是西北地區(qū)干旱少雨,植被破壞嚴(yán)重,土層十分深厚,質(zhì)地為粉砂壤土,土體松散,通氣透水性強(qiáng),土壤中的粉砂含量通常在50%以上,碳酸鈣含量平均在10%左右[35],有機(jī)碳集中在1~4 kg/m2[36];南方紅壤區(qū)雨熱充足,母質(zhì)風(fēng)化十分強(qiáng)烈,土層深厚,以紅壤與磚紅壤為主,磚紅壤的黏粒含量高達(dá)50%,紅壤的黏粒含量高達(dá)70%,土壤中腐殖質(zhì)含量不高,呈弱酸性,紅壤的黏粒含量更高,呈酸性到強(qiáng)酸性,有機(jī)質(zhì)貧乏[37],所以土壤可蝕性低;而貴州省壤土分布廣泛,土層淺薄,粉粒含量高達(dá)70%,黏粒和砂粒含量較低,有機(jī)質(zhì)總體水平較高,平均為4.06%,且貴州省人地矛盾更為突出,土地資源未能得到合理利用,造成土壤質(zhì)地下降,所以K值高于南方紅壤區(qū)和低于西北黃土區(qū)。此外土壤樣點(diǎn)的海拔、土地利用方式、溫度和成土母質(zhì)等自然因素,都會(huì)對(duì)土壤質(zhì)地產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響土壤可蝕性。

3.2 貴州省K值空間分布特征與水土流失狀況

從空間分布看,全省的土壤可蝕性從西向東呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),黔東和黔北部分地區(qū)的土壤可蝕性高。同時(shí),依據(jù)《貴州省水土保持公告》(2006—2010年)[26],全省的水土流失率從西北向東南呈現(xiàn)逐漸減輕的特點(diǎn)。具體表現(xiàn)為:黔西地區(qū)水土流失率37.91%,黔西南地區(qū)為37.42%,黔北地區(qū)為37.14%,黔中地區(qū)為29.52%,黔南地區(qū)為24.98%,黔東地區(qū)為17.79%(圖5)。貴州省土壤可蝕性與水土流失的空間特征存在較大差異,可能是因?yàn)橥寥揽晌g性受土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)的直接影響,而水土流失與土壤可蝕性、坡度、植被覆蓋率和人類(lèi)活動(dòng)等因素有關(guān)[2]。雖然黔西和黔西南的土壤可蝕性低,但是地勢(shì)起伏變化大,植被覆蓋率低,土層淺薄,石漠化嚴(yán)重,坡耕地多且生態(tài)環(huán)境較差,人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)烈,因而土壤侵蝕量大[38];而黔東地區(qū)盡管土壤可蝕性高,但地勢(shì)起伏變化相對(duì)較小,植被覆蓋率高,土層較厚,石漠化面積小[29],人類(lèi)活動(dòng)較弱,因而土壤侵蝕量較小。因此,土壤可蝕性只是影響水土流失的一個(gè)因素,可蝕性值高的區(qū)域,水土流失不一定嚴(yán)重,但土壤可蝕性高,抗侵蝕能力就弱,易發(fā)生水土流失,在采取水保措施的時(shí)候,一定要引起重視。

圖5 貴州省各地區(qū)水土流失分布面積比例

3.3 貴州省土壤可蝕性K的影響因素

(1) 成土母質(zhì)對(duì)土壤可蝕性的影響。成土母質(zhì)決定了土壤的類(lèi)型和土壤質(zhì)地,相同母質(zhì)形成不同土壤類(lèi)型,其質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)也不相同,砂頁(yè)巖形成的水稻土的砂粒含量明顯低于紫色土,粉粒含量高于紫色土,因而水稻土的K值高于紫色土。不同成土母質(zhì)形成的相同土壤類(lèi)型,其質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)存在著較大差異,就紫色土而言,頁(yè)巖形成的紫色土黏粒和粉粒含量高,砂巖形成的紫色土的砂粒含量較高,這與侯大斌[39]的研究結(jié)論一致,因此頁(yè)巖發(fā)育形成紫色土的K值高于砂巖發(fā)育形成紫色土的K值。總的來(lái)說(shuō),成土母質(zhì)對(duì)土壤可蝕性的影響是多方面的,一方面成土母質(zhì)直接影響土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量,進(jìn)而影響了土壤可蝕性,另一方面成土母質(zhì)受氣候、降雨等影響導(dǎo)致母質(zhì)風(fēng)化程度不同,形成土壤的微地形、土層厚度和土壤特性發(fā)生變化,進(jìn)而影響了土壤可蝕性。

(2) 海拔對(duì)土壤可蝕性的影響。海拔升高,土壤可蝕性有降低的趨勢(shì)(圖6),與荊莎莎[40]、李子君[41]等的研究結(jié)果一致。因?yàn)楹0问峭ㄟ^(guò)影響土壤質(zhì)地和有機(jī)碳含量,進(jìn)而間接影響土壤可蝕性。而土壤可蝕性與砂粒、粉粒、黏粒、有機(jī)碳含量密不可分,與有機(jī)碳含量呈負(fù)相關(guān),與砂粒含量呈顯著負(fù)相關(guān),與粉粒和黏粒含量呈正相關(guān),其中與粉粒含量相關(guān)性顯著,海拔通過(guò)影響前述土壤指標(biāo)間接影響土壤可蝕性,使得土壤可蝕性隨海拔的升高呈降低的趨勢(shì)。隨著海拔的升高,土壤有機(jī)碳含量有增加的趨勢(shì),這一結(jié)論與王琳[42]、彭新華[43]和JavedMallick[44]等研究的結(jié)果一致,其原因可能是海拔升高,溫度降低,分解速率下降,腐殖質(zhì)層中的枯枝落葉堆積更多,有機(jī)質(zhì)含量增加。本研究中海拔升高,砂粒與粉粒含量有增加的趨勢(shì),而黏粒含量有降低的趨勢(shì),這與JavedMallick等[44]、舒錕等[45]的研究結(jié)果相反,他們的研究表明,海拔升高,砂粒含量降低,而黏粒和粉粒含量是增加的。原因可能是因?yàn)楸狙芯繌娜〉慕嵌?,整體上分析了海拔與土壤砂粒、粉粒和黏粒的關(guān)系,而非僅針對(duì)同一種土壤分析海拔與土壤質(zhì)地的關(guān)系。

圖6 不同海拔梯度K值變化趨勢(shì)

(3) 土地利用方式對(duì)土壤可蝕性的影響。就土地利用方式而言,同種土壤由于不同的利用方式,其土壤可蝕性K值會(huì)有所不同[9,46]。整體上,貴州省林地的土壤可蝕性最低,耕地的土壤可蝕性最高,而水田雖然可蝕性較高,但由于梯平化的影響,一般土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)較低,旱地則多為坡耕地,受地形的影響更易發(fā)生水土流失。這一結(jié)果與尖山河小流域土壤可蝕性K值空間變異研究結(jié)果相同[47],與坡面不同種植措施的徑流小區(qū)觀(guān)測(cè)結(jié)果相同,即坡耕地>草地>林地的產(chǎn)流產(chǎn)沙規(guī)律[48-49],表明土壤經(jīng)過(guò)多年的耕種其抗侵蝕能力下降,土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)更大,是區(qū)域水土流失的主要策源地[9,46]。不同土地利用方式條件下,土壤可蝕性出現(xiàn)差異的原因,一方面林地與草地發(fā)達(dá)的根系可以固結(jié)土壤,改良土壤質(zhì)地,植被冠層起到截流的作用,減少雨水對(duì)土壤的濺蝕作用;另一方面,枯枝落葉腐解后能夠增強(qiáng)土壤中的有機(jī)質(zhì)含量,從而增強(qiáng)土壤可蝕性??傮w而言,人類(lèi)活動(dòng)對(duì)土壤可蝕性有明顯的影響,人為干擾越大的地方,土壤可蝕性越高,土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)越大。因此在生境復(fù)雜的喀斯特區(qū)域,需要合理規(guī)劃土地利用方式,降低人為活動(dòng)的影響,從而減少對(duì)土地資源的影響,降低土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。此外,對(duì)于土壤可蝕性高和水土流失嚴(yán)重的坡耕地,更需要重點(diǎn)關(guān)注,相關(guān)研究表明,秸稈覆蓋是控制喀斯特地區(qū)坡耕地水土流失,減小土壤可蝕性的有效途徑[50-51],對(duì)于坡耕地的水土流失防治有重要意義。

4 結(jié) 論

(1) 貴州省各土壤類(lèi)型表層土的平均K值介于0.023 0~0.047 7 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2),其中紅黏土的K值最大,為0.047 7 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2),其次是潮土為0.046 0 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2),新積土的K值最小,為0.023 0 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2)。

(2) 貴州省以中低和中可蝕性土壤為主,中可蝕性土壤占33.39%,中低可蝕性土壤占25.60%,土壤可蝕性值較高,潛在土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)大。

(3) 從空間分布看,全省的土壤可蝕性從西向東逐漸增加,黔東和黔北南部土壤可蝕性最大,黔中次之,黔北北部和黔南的土壤可蝕性最低;南北方向上呈現(xiàn)出:黔北南部>黔中>黔北北部>黔南。

(4) 各類(lèi)成土母質(zhì)形成土壤的可蝕性值介于0.028 4~0.046 8 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2),頁(yè)巖發(fā)育形成土壤的K值都較大(黃棕壤除外),砂巖發(fā)育形成土壤的K值較小。

(5) 海拔通過(guò)影響土壤質(zhì)地和有機(jī)碳含量,進(jìn)而間接影響土壤可蝕性,即隨著海拔升高,土壤可蝕性有降低的趨勢(shì)。

(6) 不同土地利用方式下土壤可蝕性值不同,總體上呈現(xiàn)出水田>旱地>草地>灌木>林地的特征。

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