山地水土流失的影响因素及其若干机理

王利民,翁伯琦,罗 涛,黄东风,栗方亮,罗旭辉

(1.福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建福州 350013; 2.福建省农业科学院农业生态研究所,福建福州 350013)



山地水土流失的影响因素及其若干机理

王利民1,翁伯琦2*,罗 涛1,黄东风1,栗方亮1,罗旭辉2

(1.福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建福州 350013; 2.福建省农业科学院农业生态研究所,福建福州 350013)

综述了山地生态系统的特征，并系统介绍山地水土流失对侵蚀区的直接危害和对周边环境的间接威胁，同时深入分析了地形因子、气候条件、植被覆盖和人为活动等因素对山地水土流失的影响。结果表明，坡度、坡长、降雨量、雨强、植被覆盖度、群落结构、人为经济社会活动和土壤性质是影响水土流失发生与发展的重要驱动因素。各种影响因素可直接起到驱动作用，更多是多种因素综合作用而起到推动与加剧的作用，其内在机理包括植被与地形，土壤与降雨，降雨与植被，气候与系统，生产与干扰等方面相互关系与作用程度。应进一步加强全球气候变化对水土流失产生新影响的研究，并辅以遥感等现代技术，旨在为土壤侵蚀预报和防控山地水土流失提供科学依据。

水土流失; 自然条件; 人为因素; 山地

水土流失是在水力、风力、冻融和重力等外营力作用下，土壤表层及其母质被剥蚀、搬运和沉积的全过程，是各种原因导致生态退化的集中体现，其主要包括溅蚀、片蚀、细沟间侵蚀、细沟侵蚀、沟蚀、滑坡和河道侵蚀[1-2]。目前，我国每年土壤侵蚀量达4.5×109t，造成的经济损失相当于全国GDP总量的3.5%，是当今面临的重大环境问题之一[3]。尤其是在山地，山高坡陡，岩性松散，且土壤多为幼土，土层薄，暴雨频繁，加之不合理的人为干扰活动，极易引发水土流失，给山区人民造成巨大的经济损失。我国是一个以山地为主的国家，占国土总面积的1/3左右。另外，山地常处于大江大河的源头，这些地区的水土流失不仅造成严峻的环境问题，而且威胁山区及其下游居民的生存生活[4-5]。因此，如何治理山地水土流失是一个重要的科学命题。但由于山地环境脆弱，灾害频发，山地农业的收成得不到保障，导致农业耕作与环境保护陷入两难。如何在保护生态环境的前提下发展山地农业，一直是个难题。笔者探索具有山地特色的水土流失影响机理，以期为山地水土流失的评价及阻控提供参考。

1　山地系统的主要特征及其变化

1.1系统脆弱性生态系统脆弱性是指在一定的内外力作用下，容易由一种状态演变成另一种状态，并在遭受破坏后，缺乏恢复到原初状态的能力。山地生态系统的土壤、岩石及其他坡面物质由于地表倾斜，在重力作用下，极不稳定。如在喀斯特岩溶山区，生态系统及其组成物种，极其脆弱，岩溶自然生态系统易被人工次生林生态系统替代，导致天然林锐减、湖泊干枯、土壤石漠化以及植物种类下降，甚至部分植物处于濒危状态，进一步削弱了植被的水土保持功能[4]。此外，此种山地系统内在的脆弱性与海拔、坡度有关，海拔越高，坡度越陡，系统越不稳定[5]。

1.2景观过渡性山地常处于农林交错带，人为活动频繁，常出现毁林开荒、陡坡耕种和过度放牧现象，导致山地承载力下降，人地关系矛盾突出，成为诱发山地水土流失的重要原因。另外，山区交通不便，思想观念和生产方式落后，社会和经济发展滞后，进一步加剧了人类掠夺自然资源，导致“生态退化—经济落后”的恶性循环。如在川江流域，由于人口增长，不断扩大陡坡垦殖，>25°陡坡耕地占11.7%，侵蚀强度≥8 000 t/(km2·a)[4]。

1.3耕地稀缺性山区由于受地形地貌的影响，致使坡度平缓且适宜耕种的土地十分稀缺。农民为了生存，不得不另辟荒地，使得更多并不适宜耕种的荒山、陡坡被开垦为耕地，对山区环境造成了巨大破坏。在喀斯特地区，石漠化现象突出，地形起伏大、切割强，土层薄，且多数耕地都是零星分布在陡坡、槽谷中。此种坡耕地存在严重的水土流失，从而进一步减少了适宜耕地的数量[6]。

1.4空间分散性由于山地适宜耕地少，单产低，人口承载力小，使得山区农民居住空间和耕作空间高度分散。为了获得最低的生存保障，只有不断扩大耕种面积，进而导致更多不适宜耕种的荒山被开垦成耕地，加速了居住空间和耕作空间高度分散的趋势。以云南山地为例，1989年每户平均耕地面积为0.75 hm2，被分割成15块，每块耕地面积仅为0.05 hm2。同时，随着工业化和城镇化发展，地势平、坡度小的耕地被大面积征用，用于修路、建厂，导致人均耕地面积减少，这也加剧了山区农民耕作空间和居住空间的分散化[7]。此外，山地对物质和能量流动具有阻滞和分流效应，使山地环境要素及生态系统分布呈现梯度变化，导致景观碎裂化，且全球气候变暖会加速生境破碎化，致使居住和耕作空间进一步分散[8]。

2　山地水土流失的现状及其危害

水土流失的危害包括直接危害和间接影响。其中，直接危害主要导致耕地面积减少，耕作层变薄，土壤肥力下降，从而造成土壤退化和作物减产[7]。同时，伴随山地水土流失的养分，是吸附或包含在土壤黏粒、粉粒和沉积物中的OM、N和P等养分[9]。在多数侵蚀山地，特别是存在细沟间侵蚀的地区，由于长期径流损失，以及山地大量被开垦，导致森林土壤涵养水源功能减弱，土壤蒸发增强，从而造成干旱缺水，降低植物幼苗存活率和种子产量，使植物定居生存困难[10]。另外，细沟间侵蚀和细沟侵蚀会引起植物丰富度下降和地上生物量减少[11]。间接影响主要涉及水库淤积、湖泊富营养化和次生灾害频发。由于山地水土流失而被冲走的大量泥沙，会淤积在下游江、河、湖泊，从而抬高河床，降低水渠的行洪能力[12]。而且，山地发生水土流失时，携带的营养元素和污染物也随之流失，还会造成江、河、湖泊富营养化和重金属污染[13]。这些被污染的水体，最终汇集到大海。在近海流域，由于汇集了来自上游及支流的养分，导致近海发生富营养化，使得近海盐沼湿地植被地上叶片生物量增加，而地下根系生物量减少，同时微生物分解速率增强。近海生态系统关键性质的改变，会削弱海岸地貌的稳定性，导致河岸坍塌，驱使盐沼湿地退变成无植被生长的泥沼地，从而减弱甚至丧失了盐沼湿地所能提供的生态服务功能[14]。此外，南方山地由于地势陡峭，水土流失为滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害的发生创造了条件，对环境的破坏作用具有不可逆性。由此可见，山区水土流失造成的危害是多方面的，对当地人民的生产和生活构成了严重威胁。

3　影响山地水土流失的若干机理

3.1外部条件

3.1.1地形因素

3.1.1.1坡面地形因子。坡长对水土流失的影响研究始于1950年。郭新亚等[15]通过径流小区，研究了坡长对黔西北地区坡面产流产沙的影响，结果表明，坡面产流量随坡长增加呈先减少后增加再减少的趋势；而产沙量在低雨强时随坡长增加无明显的变化，在中、高雨强时，随坡长增加而增加。然而，在红壤区，坡耕地产沙量和坡长间呈幂函数关系[16]。在黄土区，20～60 m坡段内，当雨强<2.0 mm/min时，在40 m坡长处出现较大的输沙率；当雨强>2.0 mm/min时，在60 m坡长的输沙率较大[17]。由此可见，坡长和土壤侵蚀量的关系十分复杂，随着坡长增加，侵蚀量并非简单增加、减少或者不变，而是取决于降雨特性、土壤性质等因素；当雨强较小时，地表径流量也不能简单用坡长与雨强的乘积代替，而只有当坡面土层渗透性差、雨强大、水分饱和或全坡面均匀入渗时，地表产流量才可用坡长与雨强的乘积计算。其次，坡度是对山地水土流失影响较大的另一个坡面因子。一般山坡越陡，水土流失越严重。然而，产沙产流量随坡度增加而增加并非总是连续的，往往存在一个临界坡度[18]。如茶园土壤仅在坡度> 30°时，才易产生水土流失。另外，坡度的不同，还会影响土壤水分入渗。Ribolzi等[19]研究表明，在较高强度的降雨事件中，30%坡度下侵蚀地壳的水分渗透性低，而75%坡度时，地壳结构则具有较高的水分渗透性。

即使在坡长、坡度相同的条件下，坡段(坡地的上、中、下段)、坡形(凹坡、凸坡、平直坡)和坡向(阳坡、阴坡)不同，也会造成水土流失存在差异。研究表明，坡下段一般较上、中段水土流失严重，因为坡下部和坡脚处于受水土流失严重威胁的坡段，它接受来自壤中流和地表径流汇集而来的降雨[20]。因此，在坡脚处，种植多年生植物，有利于缓解水土流失造成的养分损失。Fu等[21]研究发现，上坡土壤溅蚀在缓坡总溅蚀中占很重要的地位，只有坡度>36%时，上坡产生的溅蚀才可以忽略。因此，不同坡段对水土流失的影响，还与坡度存在密切的关系。此外，凸坡比平直坡、凹坡易受侵蚀。坡向对水土流失的影响也很大，一般阳坡的温度波动大，夏天增温快，土壤易干燥，加之阳坡植被生长较差，一旦遭到破坏难以恢复，容易产生水土流失。如在黄土区，南坡的天然辽东栎(Quercusliaotungensis)林的植被拦截、蒸腾作用及土壤蒸发消耗的径流深分别为173、338、373 mm，北坡分别为203、342、330 mm，表明植被生长更茂密的北坡，其植被拦截和蒸腾作用均比南坡高，而南坡森林土壤水分蒸发高于北坡[22]。

3.1.1.2其他地形因子。除坡面地形因子外，山坡地的开析度及侵蚀基底状况对水土流失也会产生重要的影响。在降雨过程中，地表微地形也会滞蓄部分降雨，但随着坡度的增加，坡面变陡，地表微地形的滞蓄作用开始下降，滞蓄水分的贡献变小。另外，海拔相对高差(起伏高度)会影响水土流失的强弱。山地地形起伏越大，为土壤重力侵蚀提供的势能越高，水土流失越严重[23]。在山地，梯田的地形形态对水蚀和耕作侵蚀也会产生重要影响，在有堤埂的梯田中，耕作侵蚀在土壤侵蚀过程中起主导作用，而水蚀作用较弱，而在无堤埂的梯田上，耕作侵蚀和水蚀在土壤侵蚀中均扮演重要的角色，会在梯田的上、下部位存在水土流失[24]。总之，地形是山地水土流失发生发展的基础，因此，在山地水土流失治理过程中，应科学合理地改变坡度，缩短坡长，利用坡向和改造小地形。

3.1.2气候条件。

3.1.2.1降雨。降雨是水土流失的原动力，雨滴击溅、土壤颗粒分离和降雨形成径流所产生的搬运作用，最终导致土壤侵蚀[23]。其中，在土壤表层水分饱和状态下，雨滴溅蚀在整个土壤养分流失中的贡献率占20.90%～94.00%[8]。一般情况下，降雨量越大、雨强越强、降雨历时越长，水土流失越严重。在红壤区，坡面产沙量随雨强增大而增加，60 mm/h是该区侵蚀增强的临界雨强[16]。相类似，喀斯特地区，大的径流和土壤损失主要受大暴雨(P≥40 mm，I30≥30 mm/h)的影响，且大部分径流、泥沙通过地下径流流失，而由地表径流损失的部分很小，是因为该地区存在地表和地下双层水文地质结构，降雨主要通过竖井、落水洞、漏斗等灰岩裂缝向下渗流和溶蚀。其他地区的研究结果也表明，坡面产沙产流对高强度的降雨事件极为敏感，且土壤黏粒含量、氮磷养分流失量与大雨、暴雨存在密切的关系[25-26]。目前，常采用降雨侵蚀力(R)表征降雨特性对水土流失的影响，发现R值与降雨量、雨强、降雨历时等因素有关，它们会影响水土流失的程度、分布规律、发生频率。同时针对R值计算，开展了很多研究，表明降雨动能E和最大30 min雨强I30的乘积E*I30与土壤侵蚀量的相关性很好，因此，将其作为度量R值的指标，并应用于通用土壤流失方程USLE中，预报多年平均土壤流失量[27]。关于E和I30的计算，一般采用逐年年雨量、月雨量、日雨量或多年一遇的时段雨量等常规降雨资料，探讨它们与E*I30的关系，计算年均降雨侵蚀力[27]。但R值的计算结果往往只适用于特定区域，如果推广使用，需要进一步验证，或建立适宜该地区的简易计算方法。综上，降水强度大的雨水过程及其形成的径流是造成水土流失的主要动力条件，而降雨侵蚀力决定最终的侵蚀程度。

3.1.2.2温度。近几十年，在我国西北部，气温升高，导致降水减少，陆地蒸发增强，气候朝干旱化方向发展，从而加剧了水土流失。如在黄河中游，气温每升高1 ℃，年径流量降低31.7%～61.6%，是该地区河川径流减少的主要因素之一[28]。国外研究也表明，随着气候变暖，摩洛哥高阿特拉斯山地小流域的降雨量减少了10%～15%，产沙量增加了5%～10%[29]，并引起亚利桑那州索诺兰沙漠的灌木奥寇梯罗(Fouquieriasplendens)数量下降[30]。通过区域气候模型分析，结果表明，到2100年，瑞士阿尔卑斯山脉冬天温度将升高3～5 ℃，夏季上升6～7 ℃，且温度每升高1 ℃，平均雪线抬升150 m，高山冰川体积将损失50%～90%，并导致水分循环加快，特提斯海的季风活动和热带降雨增加[31]。这种水文特征的变化，使得瑞士春季易发生洪涝，而秋、冬季又易造成旱灾。总之，气温升高，不仅影响区域甚至全球的水土资源流失，还改变植被群落结构，间接影响水土流失。

3.1.3植被因素。植被包括森林、灌丛、草地和农作物，它们防止水土流失的作用主要包括对降雨动能的削减作用、保水作用和抗侵蚀作用。当植物地下根系生物量超过130～150 g/m2时，可避免短时期内产生土壤侵蚀[32]，但同时应考虑植物地上部分的蒸腾耗水作用，它在陆地水分消耗过程中占主导地位，通过植物蒸腾作用回到大气中的水分达(62 000±8 000) km3[33]。影响水土流失的植被因素主要涉及几个方面。首先，植被类型不同，其水土保持功能会存在差异。在我国黄土山区，天然草地表现出高产流、低产沙的特征[34]，红壤区的纯杉木(Cunninghamialanceolata)林0～10 cm土壤DOC随径流流失的密度比湿地松(Pinuselliottii)林、木荷(Schimasuperba)和大叶青冈(Cyclobalanopsisjenseniana)混交林均高[35]。因此，进行水土保持林恢复重建时，须因地制宜选择合适的树种。其次，林龄不同，其水土保持功能也不同。如在葡萄牙东北部，黄杉(Pseudotsugamensiesii)和欧洲栗(Castaneasativa)混交林开始定植的前2年，存在水土流失的现象，但随着定植年限的延长，水土流失逐渐减小[36]。Liu等[37]研究也表明，在植被定植早期，通过单独种植植被并不能减轻径流损失，应辅以土壤压实措施，才能减轻植被恢复初期的水土流失。然而，王燕等[38]研究发现，中龄和近成熟马尾松林的土壤结构恶化，团粒减少，导致土壤持水力弱，易引发水土流失，是低效林改造的重要时期。但灌木(Coluteaarborescens、Dorycniumpentaphyllum和Medicagostrasseri)林成熟期的水土保持效益则较好，其产沙、产流量均比成林期分别减少了84%～95%和95%～99%[7]。这表明不同林龄植被的水土保持效应与植被类型存在密切的关系。此外，在一定范围内，植被覆盖度越高，防治水土流失的效果越好。如在0.03 m3/min雨量冲刷下，当苜蓿覆盖度增至40%后，产沙产流量明显减小[39]；在多数侵蚀坡地，当植被覆盖度达30%、细沟侵蚀率为17 t/(hm2·a)时，植被恢复进程会受到明显抑制，但覆盖度超过60%时，此种抑制作用则消失[10]。同时需特别指出，植被覆盖对水土保持的作用本质上是指有效覆盖度，即在一定区域内，草地或林地保持土壤并使土壤侵蚀量降至其最大允许侵蚀量以内所应达到的植被覆盖度；而且，有效覆盖度还是降雨、地形、土壤和植被等因子的函数，因此，在不同坡度、降雨、植被条件下是不同的。

植物保持水土作用的大小，不仅在于植物本身，而且还取决于植物组成群落的复杂程度。在西西里岛，葡萄园地表由于缺乏植被覆盖，会出现严重的水土流失，但通过套种三叶草(Trifoliumsubterraneum)、羊茅(Festucarubra)和多年生黑麦草(Loliumperenne)等地表覆盖植物，能明显减轻水土流失[40]。李先琨等[41]在喀斯特地区开展生态恢复试验，采用乔、灌、草多层结构的天然林，取得良好的水土保持效益。由此可见，合理配置植物群落结构，可以有效防止水土流失。在干旱半干旱地区，草、灌类植被在缓解水土流失作用中占十分重要的地位。通过植被土壤含水量的过程模型，研究植被类型及其密度对干燥的水蚀风蚀交错区水土动态的分离效应，表明天然草地可以明显降低地表径流；此外，在该区种植3 400棵/hm2灌木柠条锦鸡儿(Caraganakorshinskii)，能最大限度地保护水土资源[42]。在径流延迟、径流总量保持和最大径流量减少方面，由大到小依次为灌木(沙棘)、天然次生草地、生物结皮(BSCs)、裸地[26]。但BSCs是沙漠重要的地表覆被类型，在径流和泥沙的重新分配中占有重要作用。它能固持土壤，增强地表稳定性，减少土壤侵蚀。但BSCs对水文的过滤作用很复杂，一方面，它能增加土壤孔隙度和微地形，由此增强水分过滤作用，另一方面，它会分泌疏水性化合物及其润湿后可阻塞土壤孔隙，增加地表径流[43]。而且，BSCs对水土流失的作用与其自身的组成、硬度和疏水性等特征密切相关。总之，探讨植被与产流产沙间的关系，旨在揭示植被与水土流失的内在规律，合理配置群落结构，以期充分发挥植被在控制水土流失方面的作用。

3.1.4人为因素。人类不合理的经济生产活动是加剧水土流失的决定性因素。在智利，约有3.7×107hm2，占国土面积49%的土壤存在不同程度的侵蚀，而人类引起的侵蚀主要集中在IV～X的严重侵蚀区[44]。人类对水土流失的干扰活动有破坏植被、不合理利用土地以及生产建设项目扰动地表等。其中，生产建设项目诱发的水土流失已成为江苏省新增水土流失的主要部分。同时，随着人口不断增长，人地矛盾突出，导致滥砍滥伐、过度开垦和过度放牧，加剧了水土流失[45]。在陕北，TN的输出量中有66.5%是由于土地不合理利用引起的，其中TN最大的污染源是农地(59%)[46]。此外，在喀斯特地区，过度放牧导致土壤侵蚀量增加了5倍[47]。相反，人类合理利用土地，可以明显控制水土流失。如科学施肥能减少氮素损失，使氮迁移到水体的风险降至最小，有利于保护环境；其中，有机无机肥配施硝化抑制剂DMPP(3,4-二甲基-1H-吡唑二氢磷酸盐)比未添加DMPP的常规有机无机肥配施在3次降雨事件径流中NO3--N含量分别减少了95.4%、96.7%和94.1%，总无机N降低了22.0%～45.3%[48]。采取合理的灌溉措施能提高水资源利用效率；在埃及，针对不同土壤类型，采取相应的灌溉措施，其中，喷灌系统运用于沙壤土，而滴灌系统用于壤土或黏土[49]。此外，科学的放牧管理也能减轻山地水土流失。如在澳大利亚东部沿岸伯德金河，2002～2011年通过减少雨季的放牧率或不放牧，并种植孔颖草(Bothriochloapertusa)和引种当地多年生深根性草本植物，能有效降低土壤侵蚀[50]。Abdullah[51]研究表明，通过免耕和作物残茬管理措施，能增加土壤含水量、养分含量和作物产量，并降低径流总量、径流峰值和土壤流失量。因为免耕残茬管理与传统耕作相比，它们在耕作层保留了较多的作物残茬，能有效阻延径流流动和增加土壤糙率。由此可知，人类活动对水土流失的影响是一把双刃剑，遵循自然规律，合理利用资源，可缓解甚至避免水土流失，反之，则会加剧土壤侵蚀。

3.2内在性质

3.2.1理化性质。影响水土流失的内因，一个重要方面是土壤理化性状。首先，土壤密度、孔隙度影响土壤持水力和渗透性，是评价土壤侵蚀的重要指标。在黄河及沿海地区，广泛分布砂土、粉砂壤土，这些土壤结构疏松、抗蚀性差，在风雨作用下易发生水土流失[37]。然而，森林土壤中分布许多大孔隙和非毛管孔隙，能增强土壤透水性，减少地表径流[52]。而且，总孔隙度与土壤分离能力呈正的线性关系[53]。其次，土壤矿物颗粒处于土壤结构的较低层次，包括黏粒、粉粒和沙粒。通过对英、美、加拿大等国家侵蚀性土壤的研究，结果表明，87.5%的侵蚀土壤黏粒含量在9%～35%；当黏粒含量>35%时，土粒间的胶结力增大，土壤抗雨滴击溅的能力变强[54]。因此，一般情况下，砂土的水土流失严重，黏土较轻。而且，由形状和大小各异的颗粒组成的土壤结构，其外形虽呈不规则的几何形态，但其构成单元微观颗粒结构间具有自相似性的分形几何属性[55]。因此，土壤粒径分布还可以通过分形理论进行研究。有研究表明，土壤粒径分形维数(分维)与黏粒含量显著正相关，与砂粒含量均明显负相关(P<0.01)[56]。在相同植被覆盖下，随着降雨强度增加，侵蚀沉积物颗粒粒径分维增加，且颗粒粒径分维与束缚在黏粒、粉粒和沉积物中的OM、N和P含量呈显著的正相关性，与沙粒含量呈负相关关系，该研究结果证实土壤粒径分维能表征土壤养分流失的动态变化[9]。第三，土壤团聚体组成及其稳定性也是影响山地水土流失的重要因子。土壤矿物颗粒在胶结物作用下形成较小的微团聚体(<250 μm)，同时，微团聚体在生物和物理因素作用下进一步形成大团聚体(>250 μm)[57]。团聚体是土壤结构的基本单元，其粒径分布及稳定性不仅影响土壤孔隙分布，还关系到水分在土表及土体内的运移方式与途径，与地表径流和水分渗透存在密切的关系。因此，提高土壤团聚体，尤其是大团聚的数量和质量，是增强土壤抗蚀性的有效途径。此外，在土壤团聚体形成过程中，黏粒、铁铝氧化物和土壤有机质是重要的胶结物质[58-59]。这些胶结物的类型及其相互间的联结作用决定了团聚体的稳定性，间接影响水土流失。Wang等[53]研究发现，团聚体间的黏聚力与土壤分离能力呈负线性函数关系，而与细沟侵蚀呈负幂函数关系(P<0.01)。

山地岩石构造、土壤类型及其初始含水率等理化性质均与水土流失具有密切的关系。在土石山地，地质构造影响水土流失主要在于岩层的倾斜、排列和透水性，其中，岩层的排列对山坡崩塌具有重要的影响，而通过排水沟排出岩间多余的水分，是防止崩塌的有效措施。特别是在喀斯特地区，下伏基岩面起伏不平，地表径流渗漏，土壤结构崩解，以及岩溶洞穴内土壤的蠕滑迁移，导致地下渗漏成为主要的土壤流失途径，其中，优先流是重要的养分输送载体[60-61]。我国广泛分布黄土和黄土状岩石，其中，黄土主要是第四纪风力搬运堆积的土状物质，粒级以粉砂粒为主，而黏粒及细砂粒较少。这种风成黄土具有垂直节理，孔隙度大，抗蚀性弱，易遭受流水侵蚀。另外，四川盆地的紫色土，华南的红壤、砖红壤、黄壤，东北的灰化土，这些土壤的土层薄、有机质少、持水力弱，植被一旦破坏，极易诱发水土流失[62]。土壤初始含水率越高，径流及其携带氮磷养分的流失量越大，尤其是与0～20 cm土层含水率具有明显的正相关性[63]。

3.2.2微生物性质。土壤微生物通过代谢活动过程中CO2和O2的交换，以及分泌有机酸等有助于促进团粒结构的形成，从而间接影响水土流失[64]。研究表明，土壤粗砂粒、中砂粒含量分别与细菌、放线菌、真菌数量，微生物量碳/氮和微生物熵成显著负相关性，与粉粒、黏粒含量均有明显正相关性(P<0.05)[65]。在黄土高原子午岭林区，发现土壤抗冲系数随土壤微生物量增加而增强，并拟合成土壤抗冲性方程：y=-4.89+1.27x1+0.079x2+1.94E-3x3(R2=0.914，P<0.001)，其中，x3为微生物量[66]。在酸性坡耕地，土壤氨氧化古菌对土壤NO3--N流失的贡献率高于氨氧化细菌[20]。此外，土壤酶是土壤中植物、动物和微生物活动的产物，直接参与土壤中许多重要的代谢过程，酶活性的变化会影响土壤中养分的释放，进而影响土壤养分流失[67]。综上，土壤微生物与水土流失间具有极其紧密的联系。

4　展望

水土流失是地形、土壤初始含水率、温度、降雨、植被等多种因素相互影响和制约的集中表现。但不同山地水土流失片区的关键影响因子存在差异，同时，这些关键因子相互间耦合作用的方式和强弱也不同。因此，应进一步加强不同典型山地水土流失区的影响机理研究。首先，应加强土石山区、南方红壤区和西南岩溶区等山地片区水土流失的关键影响因素研究。其次，加强水土流失与地下生态系统关系的研究，尤其与地下植物根系的研究。最后，加强全球气候变化条件下水土流失的影响机制的研究，如温度上升、极端气候等对水土流失产生新的影响，并加强自然和人文学科的交叉研究。同时，利用遥感、GIS等先进的科技技术，进行全坡面、小流域和更大尺度水土流失的监测，以便更好地模拟较大尺度的水土流失，提高评价和预测精度。总之，随着水土流失影响机理研究的不断全面深入，有利于建立和完善土壤侵蚀预报模型，为采取有效措施阻控水土流失提供依据。

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Influencing Factors and Mechanisms of Soil Erosion in Mountainous Areas

WANG Li-min1,WENG Bo-qi2*,LUO Tao1et al

(1.Institute of Soil and Fertilizer,Fujian Academy of Agricultural Sciences,Fuzhou,Fujian 350013; 2.Institute of Agricultural Ecology,Fujian Academy of Agricultural Sciences,Fuzhou,Fujian 350013)

Features of ecosystem in mountainous areas were summarized firstly,and then the direct damage of soil erosion in mountainous areas to eroded areas and its indirect threat to surrounding environment were introduced.Meanwhile,the effects of topographic factors,climatic conditions,vegetation coverage,and human activities on soil erosion in mountainous areas were analyzed deeply.It is concluded that the extent of soil erosion is strongly influenced not only by slope length,slope gradient,precipitation,rainfall intensity,vegetative coverage,community structure,human economic and social activities,and soil properties but also by the dynamics of the vegetation-landform,soil-rainfall,rainfall-vegetation,climate-ecosystem,and production-interference interactions.Moreover,it is needed to investigate the responses of soil erosion to climate changes by modern technologies like remote sensing.This understanding of soil erosion mechanisms can provide scientific references for the prediction and control of soil erosion in hilly areas.

Soil erosion; Natural conditions; Human factors; Mountainous areas

S 157.1

A

0517-6611(2016)19-070-06

国家科技支撑项目(2013BAD14B15); 福建省属公益类基本科研专项(2015R1022-2); 福建省农业科学院青年人才创新基金项目(2014CX-5); 国家科技支撑计划项目(2015BAD05B01)。

王利民 (1979- ),男,江西鹰潭人,助理研究员，博士,从事水土流失方面的研究。*通讯作者，研究员，博士，硕士生导师，从事农业生态方面的研究。

2016-05-18