貴州喀斯特區(qū)小流域尺度生態(tài)治理的水土流失機制研究.pdf

1、喀斯特地區(qū)水土流失研究是中國水土流失研究中的重點領(lǐng)域，深入研究喀斯特生態(tài)環(huán)境的自然和社會條件下水土流失的機制組合特征，探討水土流失機制的時空分布規(guī)律，能為水土流失防治宏觀決策的制定提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)信息資料。針對貴州喀斯特生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴重，水土流失的破壞性巨大，在貴州喀斯特地區(qū)開展水土流失機制研究具有重要的現(xiàn)實意義。 選擇貴州喀斯特生態(tài)治理區(qū)的清鎮(zhèn)王家寨.羊昌洞小流域、貞豐頂壇小流域、畢節(jié)石橋小流域、遵義龍壩小流域、沿

2、河梨子水小流域作為研究區(qū)，參照中科院南京土壤研究所土壤理化性質(zhì)分析方法以及水利部水土流失因子調(diào)查方法，從2006年4月至2007年12月，對研究區(qū)內(nèi)64個樣方分4月、8月、12月六次野外取樣和監(jiān)測進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，并利用SPSS、EXCEL、MAPGIS、PHOTOSttOP等分析軟件對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與圖件資料進行分析處理。研究喀斯特地區(qū)水土流失的地質(zhì)、地貌、土壤、植被、氣候影響機制；水土流失機制在喀斯特地貌環(huán)境結(jié)構(gòu)、喀斯特河段背景、喀斯特

3、生態(tài)環(huán)境的空間差異；水土流失機制在不同石漠化等級、不同土地利用方式、不同治理模式的時間動態(tài)變化規(guī)律；最終實現(xiàn)對喀斯特地區(qū)水土流失機制的模型構(gòu)建。論文力求在水土流失地貌因子的宏觀分析與微觀分析結(jié)合以及按小流域劃分不同單元分類研究喀斯特區(qū)水土流失規(guī)律兩個方面實現(xiàn)創(chuàng)新，取得的研究成果有： ①不同顆粒組成的土壤微結(jié)構(gòu)提供了土壤抗沖蝕性的重要指標。各類土壤顆粒中差異最大的為<0.0lmm顆粒，相差達26％。黏粒(<0.001mm)含量較大

4、，都在20％以上，將直接使土壤的滲透能力下降；喀斯特地區(qū)土壤上、下層穩(wěn)滲速率差異顯著，上層平均穩(wěn)滲速率為下層平均穩(wěn)滲速率的3.13倍；土壤自然含水量的大小隨植被類型而差異顯著；土壤自然含水量與植被的生長狀況關(guān)系較密切，土壤的田間持水量與毛管持水量顯著相關(guān)說明喀斯特地區(qū)土壤水分易流失的特點；土壤上層穩(wěn)滲速率隨>0.25mm的團聚體含量增加而增大；土壤崩解率與土地的利用方式以及植被的生長狀況關(guān)系密切。 ②植被是水土流失動態(tài)變化最重要

5、的指示因子；在其他條件基本一致的情況下，水保效應(yīng)表現(xiàn)為林、灌、草地>灌叢、草地>經(jīng)果林、草地>天然草地>紫花苜蓿地>幼皇竹草地>玉米地，組合型配置模式明顯比單一植被的水保效果好，特別是喬、灌、草三者結(jié)合的植被配置水保效果更為理想；植被覆蓋率與土壤侵蝕模數(shù)之間關(guān)系y=31.998-0.0027x2.0-1413x其中y為土壤侵蝕模數(shù)，x為植被覆蓋率，相關(guān)系數(shù)r=0.793，置信度水平47.07％；枯枝落葉層厚度、枯枝落葉層的持水量及其持水

6、率都直接影響水土流失，最大持水率與有效持水率相關(guān)性顯著，相關(guān)系數(shù)達0.875。 ③喀斯特地貌類型演變順序為高原山地→高原盆地→高原峽谷，由高原山地經(jīng)高原盆地到高原峽谷的階段實際上是地貌溯源侵蝕由尚未波及的滯后階段發(fā)育到了己達及并處于旺盛下切侵蝕階段，地貌的差異造成了地表次生物質(zhì)(風化產(chǎn)物、坡積、沖積等)、營力的強度、地形起伏大小、地貌形態(tài)特征、河系發(fā)育狀況以及土壤、植被、光、熱、水、氣的變化，自然也使土地類型和土地利用發(fā)生變化，

7、從而導致影響水土流失的自然與人為因素的變化。土壤、植被水土流失動態(tài)因子在不同生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出空間差異性。水土流失機制綜合作用大小關(guān)系為喀斯特高原山地>喀斯特高原峽谷>喀斯特高原盆地，喀斯特上游河段>喀斯特下游河段>喀斯特中游河段。野外水土流失因子調(diào)查表明，喀斯特區(qū)平均坡度大小關(guān)系為高原山地(20.917°)>高原峽谷(19.167°)>高原盆地(15.947°)，平均坡度對水土流失的調(diào)控作用明顯。 ④烏江的上、中、下游河段，

8、水土流失量的大小存在明顯的差異，上游>下游>中游。分別從地質(zhì)、地貌、氣候差異對比發(fā)現(xiàn)，烏江流域上、中、下游的風化殼厚度依次減小，巖性分布上游為碳酸鹽巖、紫色巖、玄武巖區(qū)，中游為碳酸鹽巖、頁巖區(qū)，下游為碳酸鹽巖區(qū)，侵蝕基準面依次降低，河床的彎曲率依次減小，溝谷密度下游區(qū)最大，人為坡改梯工程布設(shè)中游區(qū)最好，年均降雨量下游>中游>上游，不同河段背景水土流失因子對比分析認為，降雨因素不是喀斯特地區(qū)導致水土流失差異的主要因素，按對水土流失貢獻率大

9、小依次為：人為工程措施、風化殼厚度、巖性、侵蝕基準面、溝谷密度、河床彎曲率。 ⑤水土流失機制動態(tài)變化規(guī)律有，土壤、植被與小氣候動態(tài)因子的變幅關(guān)系為強度石漠化樣地<中度石漠化樣地<輕度石漠化樣地<潛在石漠化樣地，坡改梯>水保林>經(jīng)果林>梯坪地>置荒地>坡耕地，生態(tài)農(nóng)業(yè)>生態(tài)畜牧業(yè)。水土流失各動態(tài)影響機制中土壤因子的土壤流失量、土壤溫度，植被因子的植被覆蓋率、植物生物量，小氣候因子的光照、氣溫與相對濕度動態(tài)變化明顯；水土流失的季節(jié)變

10、化顯著，野外的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，從4月份進入雨季到lO月份雨季結(jié)束，此段時期的水土流失明顯加強，占全年的90％以上，冬季12月份到來年春季4月份的水土流失很微弱： 各喀斯特生態(tài)治理小流域植被覆蓋與土壤侵蝕模數(shù)比較結(jié)果為：清鎮(zhèn)王家寨小流域、清鎮(zhèn)羊昌洞小流域、貞豐頂壇小流域、畢節(jié)石橋小流域、遵義龍壩小流域、沿河梨子水小流域植被覆蓋率從2006年到2007年的增幅分別為25.6％、18.1％、9.8％、15.2％、4.5％、1.2％，土壤

11、侵蝕模數(shù)降幅分別為12.6％、6.2％、20.1％、12.8％、8.7％、5.7％。 ⑥對水土流失機制進行模型分析認為，植被因子指標(Zx)、地表物質(zhì)因子指標(Wx)、地形因子指標(Dmx)、降水因子指標(Px)、人為因子指標(Rx)與水土流失的關(guān)系最為密切，分別選擇植被因子中的植被覆蓋率、地表物質(zhì)因子中的土壤厚度與裸巖率、地形因子中不同坡位的平均坡度、降水因子中年降水量、雨季6、7、8月降水量、最大30日降水量及最大一日降水量