桂西北峰丛洼地不同土壤类型水土流失特征对比与展望

高泽超

(陕西地建土地勘测规划设计院有限责任公司，陕西 西安 710075)

引言

桂西北峰丛洼地区位于云贵高原向广西盆地的过渡地带，是我国乃至世界亚热带岩溶区的典型地区，该地区生态环境脆弱，也是广西贫困人口的主要分布区[1]。有研究将该峰丛洼地区划分成非喀斯特区(碎屑岩为主)和喀斯特区(碳酸盐岩为主)[2]，由于母岩性质差异造成同一地区的土壤发育为多种不同类型，这种土壤差异在贵州省普定县后寨河小流域也有相似体现[3]。桂西北地区主要土壤类型为石灰土与红壤，2种土壤的土层厚度以及理化性质差异显著，同种水土保持措施在同一流域不能完全适用，对当地农业生产以及水土流失治理均产生较大影响。

目前，桂西北地区耕地资源贫困度较高[4]，水土流失现象较为突出。由于喀斯特与非喀斯特区坡地土壤侵蚀过程差别显著，因此亟需对该地区喀斯特和非喀斯特土壤耕地的土壤侵蚀特征进行归纳和合理评价。本文将深化对桂西北坡地土壤侵蚀机理的认识，为合理评价桂西北耕地土壤侵蚀和布设水土保持措施提供科学依据。

1 红壤水土流失特征

1.1 红壤区概况

我国南方红壤总面积为218万km2，分布于我国15个省和自治区，约占全国国土总面积的22%，该地区气候温暖，雨量充沛，降雨通常强度高，持续时间长，暴雨频繁[5]；且南方红壤区本身具有的土壤深度浅、坡度陡、土壤质地不均衡、雨热同期、土地集约利用率高等条件[6]，使得南方红壤区土壤退化和侵蚀的研究受到越来越多的关注。亚热带花岗岩红壤山地丘陵地区人口较多，且居住密集，人地矛盾较大，越来越多的坡地被当地居民改成果园、茶园、坡耕地等，进而导致生态系统发生不同程度的退化[7]。

1.2 红壤水土流失特征

李朝霞等[8]通过人工模拟降雨试验，研究了红壤表层土壤结构和地表侵蚀产沙之间的关系，结果表明，由于泥质页岩红壤表层土壤易形成结皮，导致径流量增大，但减少了地表产沙量。第四纪红粘土红壤结构变化相对缓慢，产流产沙量随结构的破坏而逐渐增加。花岗岩红壤侵蚀过程中径流泥沙总量随土壤粗化程度的升高而增大。侵蚀过程中，不同母质土壤侵蚀泥沙的颗粒成分随着土壤结构变化有一定差异。泥质页岩红壤侵蚀泥沙的MWD较小，当地表径流逐渐稳定后，泥沙的颗粒成分也随之恒定。第四纪红粘土红壤泥沙粗颗粒含量较高，并且随着降雨历时的延长和径流总量的增大而增大。花岗岩红壤降雨初期泥沙中细颗粒含量相对较高，但颗粒粗化现象发生后，泥沙中粗颗粒含量也有对应增加。红壤区已有研究[9-13]表明，红壤地表径流初始产流时间随降雨强度和坡度的增大而缩短；地表径流总径流量、地表侵蚀产沙量均与降雨强度呈正比；径流系数的大小与坡度的大小呈正相关；坡度对径流总量的影响贡献率>60%，但对产沙总量的贡献率仅在30%左右；而坡度大小对侵蚀产沙量的影响存在着临界值，该临界值在20°～25°范围内变化。钱婧[14]以红壤坡面菜地为研究对象，通过室内人工模拟降雨试验表明，红壤坡面的初始产流时间与坡长呈反比，与植被覆盖度呈正比，而影响初始产流时间的最大因素为植被覆盖度。

2 石灰土水土流失特征

2.1 石灰土区概况

我国喀斯特地区面积约为1.01×107hm2，其中以广西为中心的亚热带岩溶区面积最大，桂西北岩溶区面积占广西岩溶区的49.85%，是广西石漠化趋势最严重的地区[15,16]。石灰土主要分布在喀斯特坡地，该地区具有双层水文地质结构和特殊的土壤剖面特征，表现在地表岩石裸露、地下岩溶裂隙、管道发育，土层较薄且不连续，这些特征导致喀斯特坡地土壤侵蚀过程十分复杂且与非喀斯特地区差异显著。

2.2 石灰土水土流失特征

现有研究表明，喀斯特坡地的土壤侵蚀包括2个过程，即地表流失和地下漏失，土壤不仅随地表径流流失，同时还沿岩溶孔(裂)隙、漏斗、落水洞等向下流失[17]。喀斯特坡地土壤地表侵蚀量低，通过径流小区、侵蚀划线法及核素示踪方法等技术手段测得的现有喀斯特坡地地表侵蚀模数在0.1～1444.1t·(km-2·a-1)[18,19]。虽然喀斯特坡地土壤地表侵蚀量低，但喀斯特坡地成土速度非常慢，土壤资源量少，容许土壤流失量只有30t·(km-2·a-1)[20,21]。陈洪松等通过小区监测的结果表明，坡耕地和经果林的种植早期，地表土壤侵蚀模数可达到30～100t·(km-2·a-1)，超过喀斯特坡地的容许土壤流失量[22]。

石灰土坡地土壤地表侵蚀主要受地表径流的影响。由于喀斯特坡地土壤入渗率高，地下溶沟、溶槽和基岩裂隙发育程度较高，导致降雨时雨水在土壤中入渗速率快，在岩-土界面产生壤中流或地下径流，地表产流较少[22-24]。喀斯特坡地土面产流以蓄满产流为主，且只有在大雨和暴雨条件下才有明显的地表径流[25]。喀斯特坡地的土壤侵蚀体现为地下漏失和地表流失的双重作用，在雨强较低时以地下漏失过程为主，在雨强较大时地上地下流失共同作用，甚至以地表流失为主[26]。在喀斯特坡地，除了地表土壤层产流外，岩面产流也是喀斯特坡地的重要产流模式[27]，岩面径流显著影响了岩石附近土壤水分、养分的空间异质性[28,29]。在大雨或暴雨条件下，裸露岩面汇集雨水形成径流，会对周围土壤产生明显冲刷，目前有关岩面流对喀斯特坡地土壤地表侵蚀的影响还有待于进一步研究。

土壤漏失是喀斯特地区独特的土壤侵蚀形式。国外学者在20世纪60、80年代报道过喀斯特地区的地下水土流失。在我国，刘志刚最早报道地下水土流失，指出广西都安石灰岩区的土壤易于随着径流沿落水洞进入地下空间[30,31]。近十几年来，喀斯特地区的土壤漏失得到了广泛关注，部分学者通过岩溶风化壳的演变过程、壤中流的蠕滑擦痕、石灰土剖面的地球化学特性以及地下洞穴土壤性质、土壤蠕移过程等分析了土壤漏失的机理，提出了土壤漏失模型[32-36]。

3 桂西北峰丛洼地水土保持措施类型

在桂西北峰丛洼地开展水土保持，要以小流域内不同土壤类型为单元，根据自然规律，在全面规划的基础上，因地制宜，对症下药，合理安排工程、生物、蓄水保土3大水土保持措施，实施山、水、林、田、路综合治理，最大限度地控制水土流失，从而达到保护和合理利用水土资源，实现经济社会的可持续发展。

3.1 工程措施

为防止水土流失危害，保护和合理利用水土资源而修建各种工程设施，在桂西北地区，开展坡改梯、修建蓄水池和拦沙坝等措施可以有效保持土壤水分和充分利用水土资源。

修建工程措施时应秉承“因地制宜、对症下药”的原则，在广西国家水土保持重点工程中，对于水土流失严重、经济相对落后的地区，主要通过传统小流域综合治理措施进行治理，如坡改梯和排蓄水工程等；而对于面积较大、水土流失情况复杂、区域经济发展不等的地区，在传统治理措施的基础上还增加了崩岗治理和清洁生产2大类工程[37]。

3.2 生物措施

广西拥有独特的自然条件，现已开发出多种水土保持植物，如绞股蓝、铁皮石斛、罗汉果、草珊瑚、扶芳藤等[38]，这些植物在发挥其水土保持作用的同时，还具有较高的药用价值，可以为当地的农业经济带来帮助。

通过对比试验与示范，尹辉等筛选出了牧草、金银花等6种适宜岩溶区土-石组合微地貌单元的水保植物，设计了牧草加金银花、牧草加火龙果、牧草篱、扶芳藤加果、山麻杆加果等微地貌单元生态土地优化利用模式，取得了较好的蓄水保土效果[39]。

3.3 蓄水保土耕作措施

指以改变坡面微小地形，增加植被覆盖或增强土壤有机质抗蚀力等方法，保土蓄水，改良土壤，以提高农业生产的技术措施，如等高耕作、等高带状间作、沟垄耕作少耕、免耕等。

秸秆覆盖作为保护性耕作措施之一，是减少土壤侵蚀的主要措施，在广西各地区普遍适用，其利用植物秸秆避免了雨水与土壤的直接接触，具有减少水土流失、节水保墒、提高土壤肥力等科学价值。Sadeghi等通过测定发现，秸秆覆盖对降低径流系数、径流含沙量和减少水土流失效果显著[40]。

4 存在问题与展望

当前桂西北水土保持工作的开展多在小流域基础上进行，但桂西北峰丛洼地水土流失研究中尚未建立起流域尺度的较为完善的水土流失监测体系，缺少流域尺度的长期观测和高精度监测数据支持，对流域尺度的成土能力、水土流失过程及其与各影响因素之间的关系研究不够清晰，未建立起与不同岩溶环境相适应的流域尺度上的水土流失监测和预报模型。

桂西北峰丛洼地应针对不同土壤类型和不同土地利用类型所适用的水土保持措施应编制较为完整的技术手册和标准规范，应结合当地气象、土地资源和水土流失监测系统建立起适用于当地的水土保持完整数据库，以及其水土保持综合效益计算办法。