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土地利用方式和强度对土壤抗蚀性的影响述评.pdf
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1、第36 卷第1期2024年3月亚热带水土保持Subtropical Soil and Water ConservationVol.36 No1Mar.2024土地利用方式和强度对土壤抗蚀性的影响述评潘文,王强?(1梅州市源润生态环境研究有限公司,广东术2福建师范大学地理学学院,福建福州摘要:以土地利用为代表的人类活动是促进或减缓土壤侵蚀的活跃因素。土地利用的方式和强度不同会影响土壤的抗蚀性进而影响生态安全和粮食安全。本文论述了从土壤侵蚀的重要环节分析土地利用方式和强度变化对土壤抗蚀性、土壤侵蚀强度和广度的的影响机理及其影响因素。在归纳总结已有研究成果的基础上,并结合当前研究趋势,指出土地利用对
2、土壤侵蚀的影响研究方面函待强化的研究问题,以期为土壤侵蚀防治过程中土地利用方式的转变和土地利用强度的合理性和科学性予以科学指导。关键词:土地利用方式;土壤侵蚀;土壤抗蚀性;人类活动中图分类号S157.1文献标识码C文章编号10 0 2-2 6 51(2 0 2 4)0 1-0 0 44-0 31 引 言水力侵蚀是最常见的土壤侵蚀类型,是指土壤及其成土母质在降雨、径流驱动下发生的土体迁移过程(包括分离、搬运和堆积)。中国是世界上土壤侵蚀最为严重的国家之一,现有土壤侵蚀面积为356.9 2 万km,其中水力侵蚀面积约占土壤侵蚀面积的55%,具有侵蚀面积广和强度大的特点。土壤抗蚀性反映了土壤在降雨击
3、溅、径流冲刷和壤中流等外力作用下发生土体迁移的难易程度。从通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation,USLE)中的土壤可蚀性K因子直接估算土壤抗蚀性,而已有研究表明一些土壤理化性质如土壤粘结力、饱和导水率、团聚体稳定性和贯入阻力等可用以间接反映土壤抗蚀性 6.7 。人类开发利用土地过程中引发的土壤侵蚀是影响区域土壤侵蚀最活跃的因素。不合理的土地利用方式是导致土壤侵蚀的主要原因8)。通用土壤流失方程是定量测度土壤侵蚀动态变化的常用手段。人类活动对区域土壤侵蚀的影响可通过土地利用方式和强度的变化来表现。通过土地利用方式和强度的动态监测可以监测土壤侵蚀的动态变化,并
4、可通过土地利用方式和强度变化对侵蚀模型中的若干参数“基金项目:海峡联合基金项目(项目编号:UI505253)收稿日期:2 0 2 3-0 7-0 4修回日期:2 0 2 3-0 7-31作者简介:潘文(198 4一),男,广东省兴宁县人,工程师,主要从事水土保持设计、监测、验收等工作。.44梅州5514000;350000)(如土壤可蚀性因子、植被覆盖与管理因子和水土保持措施因子等)产生影响,进而影响土壤侵蚀量。相应地,区域土壤侵蚀的防治也主要通过改变局地土地利用方式或降低土地利用强度来实现。此外,土地利用强度决定了对地上植被、地貌特征、土壤属性的影响程度,进而影响地表径流和土壤侵蚀过程。不同
5、土地利用方式和强度对土壤侵蚀各过程的影响机理和效果存在差异。由于区域经济水平和生态修复意识的差异,在土地利用类型的变化和强度的差异会通过影响植被覆盖、土壤理化性质、植被根系数量和质量等来影响土壤侵蚀的分离、泥沙输移和沉积环节并最终影响侵蚀量。因此,本文综合分析了不同土地利用类方式对土壤侵蚀过程的影响机理,科学剖析土地利用方式转变对土壤侵蚀过程的影响,以期深化土地利用对土壤侵蚀影响的动力机制认识,并为生态环境建设和人为活动提供科学指导。2土地利用方式对土壤抗蚀性的影响不同土地利用方式之间对土壤侵蚀的影响有显著的分异效应。土地利用方式可从宏观上方便人们理解人类活动对土壤侵蚀过程的影响。由径流冲刷引
6、起的土壤分离受控于坡面流水动力学条件,而土第1期潘文,王强:土地利用方式和强度对土壤抗蚀性的影响述评地利用方式和强度的变化会对地表植被类型、数量及土壤属性(土壤质地、容重、粘结力、有机质等)产生各种影响,并基于此类影响的分异属性确定以土地利用为宏观表现的人类活动对土壤侵蚀究竞是起加剧还是减缓作用。在众多土壤侵蚀过程模型中,土壤抗蚀性都是重要的输入参数。而土地利用变化通过对土壤属性(尤其是影响土壤分离能力的各种影响因素包括土壤质地、容重、团聚体数量、pH值、土壤有机质等)、植被覆盖、植物根系等因素的影响来影响土壤抗蚀性。土壤分离能力的大小决定了在指定外营力作用下为土壤侵蚀后续过程如搬运和沉积提供
7、泥沙供应的能力。从宏观上来看,土地利用方式转换对土壤侵蚀的影响主要表现为土壤侵蚀量或土壤侵蚀模数的动态变化;而微观上则表现为土地利用对地表覆盖、土壤属性的改变而影响侵蚀动力和土壤侵蚀过程中的各个环节。如黄土高原的退耕还林还草工程,宏观上表现为土壤侵蚀总量的降低,微观上则表现为土地利用方式变化通过改变土壤理化性质、根系、枯落物等来影响土壤分离能力。土地利用方式的转变可使土壤属性发生变化。如林地转换为耕地过程中会造成土壤有机碳的损失。主要是由于耕作过程会破坏土壤物理结构,加速了土壤有机质的分解,并剥离了原有植被覆盖。Li等2)对比分析了黄土高原小流域不同土地利用方式(农地、草地、灌木、荒地和林地)
8、的土壤分离能力,结果表明与草地和林地相比,农地更容易受到人类农事活动(如种植、翻耕、除草和收获)的扰动影响,这些农事活动使表层土壤变得疏松,因而更容易被侵蚀。其中,林地由于树木可以有效固定土壤,并能通过树冠截留减缓降雨侵蚀力。草地则通过其相对较高的地上植被覆盖保护土壤表层,并通过地下根系对土壤的锚固作用减少水土流失。鉴于不同土地利用方式下其植被类型、覆盖度、微地貌特征、根系数量和分布及其固土能力存在差异,会对降水再分配及侵蚀动能产生影响进而造成土壤侵蚀量之间存在差异。植被覆盖、调落物和根系特征会通过影响土壤质地、有机质含量等影响土壤分离能力。砂粒含量高的土壤由于缺乏粘粒的粘结作用,土壤容易被分
9、离 13。土壤有机质具有增强团聚体稳定性的作用。土壤有机质中的有机高分子聚合物通过其粘结作用增强团聚体的粘结力,土壤有机质可以增加土壤团聚体的水稳性,减少其遇水后的崩解速率14。根系对土壤分离能力的贡献主要通过其物理捆绑作用和化学吸附作用强化土壤抗蚀性,具体表现为:根系通过物理固结作用增加了土壤粘结力;根系及微生物的分泌物可有效固结土壤颗粒。简而言之,土地利用方式直接影响土壤理化性质、根系结构和耕作方式(15-17 ,因而影响土壤抗蚀性。3土地利用强度对土壤抗蚀性的影响土地利用强度是指在一定区域内,人类对土地资源的开发利用程度。不同的土地利用强度对土壤侵蚀的影响是不同的。从土壤侵蚀经验模型的组
10、成可知,土壤侵蚀因子中的降雨侵蚀力因子(R)、覆盖与管理因子(C)、水土保持措施因子(P)等均会因土地利用方式和强度的变化而发生变化,进而通过影响下垫面因子(如地表覆盖、土壤属性和地形条件等)影响土壤可蚀性因子(K)。如农耕活动引起的地表起伏变化可改变地表粗糙度,它不仅影响水力侵蚀强度,还会影响土壤生物的生长发育。水土保持措施因子(P)主要通过改变原有地形地貌并改变局地的径流路径和汇流方式以减少土壤侵蚀。坡度坡长因子(LS)是土壤侵蚀模型中重要的地形因子,反映了坡度和坡长对土壤侵蚀的综合影响。通常情况下,土壤侵蚀均会随坡度和坡长的增加呈增加趋势。而土地利用的方式和强度则会影响土壤侵蚀趋势的减少
11、或增加。在全球土地利用变化的驱动下,全球土壤侵蚀总量增加了2.5%,而在我国的大型生态工程如退耕还林还草工程、三北防护林和天然林保护工程的实施过程中,由于林草面积的增加和保护,使土壤侵蚀面积减少了6 2 91km20。而常见的坡改梯措施通过沿坡建设梯田,既可以有效减缓径流的冲击力,又可以通过梯田的切断坡面径流水文连通性和增减径流蓄积功能有效地减缓对下方的侵蚀作用。土地用途的不同,对土地的开发利用强度存在较大差异,从而使土壤侵蚀强度和过程也存在显著差异。生产建设活动类型不同,其扰动、重塑了地表微地形,对侵蚀营力环境造成的变化也会存在显著差异。有如建设用地会通过机械压实土壤,使土壤容重增大,土壤结
12、构劣化,增大了土壤侵蚀的可能性。专家基于河流径流和泥沙、坝库淤积数量等指标变化,通过人类影响前后对比法分析了土地利用变化对水土流失的影响,认为一些高强度土地利用模式会增大侵蚀速率。如工矿开发和道路、城市基础设施建设对土层扰动较大,破坏大量植被,且会形成大量松散工程堆积体。这些建设工程的初期45亚热带水土保持第36 卷侵蚀速率要比开发建设前高很多倍。同时,工程堆积体形成过程囊括了挖方、填方、埋压、堆垫等扰动模式,其扰动模式、强度是影响土壤侵蚀的重要因素。而已有的土壤侵蚀模型很少涉及人为堆积体的侵蚀强度预测。由于人口基数过大而适耕地较少,且我国山地面积过大,导致农耕活动范围扩大,逐渐向易于发生土壤
13、侵蚀的坡地扩展,从而导致林草植被破坏和坡地耕作活动加剧,使水土流失的面积和强度都呈增大趋势。坡耕地水土流失是人为加速土壤流失的主要方式,其侵蚀模数通常较林草地高出几倍到几百倍 2 1。因此,国家自1998 年长江洪水后出台了若干水土保持法规限制了坡耕地的开发利用,以图减少坡地开发造成的土壤侵蚀。综上所述,土地利用强度对土壤侵蚀有着重要的影响,高强度利用的区域容易导致土壤侵蚀,而低强度利用的区域则能够有效地减少土壤侵蚀的发生。因此,合理规划土地利用,采取合适的措施,可以减少土地利用对土壤抗侵蚀性带来的负面影响。4结论与展望土地利用方式会对土壤侵蚀产生加剧或减缓作用,是影响土壤侵蚀的重要人为因子。
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