貴州喀斯特區(qū)小流域尺度生態(tài)治理的水土流失機(jī)制研究.pdf

1、喀斯特地區(qū)水土流失研究是中國(guó)水土流失研究中的重點(diǎn)領(lǐng)域，深入研究喀斯特生態(tài)環(huán)境的自然和社會(huì)條件下水土流失的機(jī)制組合特征，探討水土流失機(jī)制的時(shí)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(duì)貴州喀斯特生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重，水土流失的破壞性巨大，在貴州喀斯特地區(qū)開(kāi)展水土流失機(jī)制研究具有重要的現(xiàn)實(shí)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(duì)研究區(qū)內(nèi)64個(gè)樣方分4月、8月、12月六次野外取樣和監(jiān)測(cè)進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，并利用SPSS、EXCEL、MAPGIS、PHOTOSttOP等分析軟件對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與圖件資料進(jìn)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(jī)制；水土流失機(jī)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(jī)制在不同石漠化等級(jí)、不同土地利用方式、不同治理模式的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律；最終實(shí)現(xiàn)對(duì)喀斯特地區(qū)水土流失機(jī)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(lèi)研究喀斯特區(qū)水土流失規(guī)律兩個(gè)方面實(shí)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(biāo)。各類(lèi)土壤顆粒中差異最大的為<0.0lmm顆粒，相差達(dá)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(lèi)型而差異顯著；土壤自然含水量與植被的生長(zhǎng)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(shuō)明喀斯特地區(qū)土壤水分易流失的特點(diǎn)；土壤上層穩(wěn)滲速率隨>0.25mm的團(tuán)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(zhǎng)狀況關(guān)系密切。 ②植被是水土流失動(dòng)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(dá)0.875。 ③喀斯特地貌類(lèi)型演變順序?yàn)楦咴降亍咴璧亍咴瓖{谷，由高原山地經(jīng)高原盆地到高原峽谷的階段實(shí)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(dá)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(fēng)化產(chǎn)物、坡積、沖積等)、營(yíng)力的強(qiáng)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(lèi)型和土地利用發(fā)生變化，

7、從而導(dǎo)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(dòng)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(jī)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(duì)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(duì)比發(fā)現(xiàn)，烏江流域上、中、下游的風(fēng)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(yè)巖區(qū)，下游為碳酸鹽巖區(qū)，侵蝕基準(zhǔn)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(duì)比分析認(rèn)為，降雨因素不是喀斯特地區(qū)導(dǎo)致水土流失差異的主要因素，按對(duì)水土流失貢獻(xiàn)率大

9、小依次為：人為工程措施、風(fēng)化殼厚度、巖性、侵蝕基準(zhǔn)面、溝谷密度、河床彎曲率。 ⑤水土流失機(jī)制動(dòng)態(tài)變化規(guī)律有，土壤、植被與小氣候動(dòng)態(tài)因子的變幅關(guān)系為強(qiáng)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(dòng)態(tài)影響機(jī)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(duì)濕度動(dòng)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(cè)數(shù)據(jù)表明，從4月份進(jìn)入雨季到lO月份雨季結(jié)束，此段時(shí)期的水土流失明顯加強(qiáng)，占全年的90％以上，冬季12月份到來(lái)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(duì)水土流失機(jī)制進(jìn)行模型分析認(rèn)為，植被因子指標(biāo)(Zx)、地表物質(zhì)因子指標(biāo)(Wx)、地形因子指標(biāo)(Dmx)、降水因子指標(biāo)(Px)、人為因子指標(biāo)(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