云南土壤侵蝕因子特點分析

方 斌，黃俊文，楊學(xué)智，周 鵬

(1.云南秀川環(huán)境工程技術(shù)有限公司，云南 昆明 650021;2.云南省水利水電勘測設(shè)計研究院，云南 昆明 650021)

水土流失是指在水力、重力、風(fēng)力等外營力作用下，水土資源和土地生產(chǎn)力的破壞和損失，包括土地表層侵蝕和水土損失[1]。水土流失會造成區(qū)域土地生產(chǎn)力的破壞和衰減，嚴重的水土流失導(dǎo)致耕地毀壞、土地退化、生態(tài)系統(tǒng)惡化，加劇山區(qū)丘陵區(qū)貧困、江河湖庫淤積和洪澇災(zāi)害，削弱生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，加重旱災(zāi)損失和面源污染，嚴重影響國家糧食安全、防洪安全、生態(tài)安全和引水安全以及區(qū)域經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展[2]。水土流失通常是水資源的流失伴隨土壤資源剝蝕、搬運和沉積的過程，研究云南土壤侵蝕各因子特點，對修訂和完善區(qū)域土壤侵蝕模型及從宏觀上把握云南省水土流失分布、發(fā)生和發(fā)展?fàn)顩r，科學(xué)制定水土流失防治方略和措施布局，預(yù)防和減免水土流失危害具有重要意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

自20世紀(jì)20年代我國形成水土保持學(xué)科以來，對水土流失原理、水土流失類型及強度、水土流失防治等均進行了大量的研究和實踐，取得了豐富的研究成果。在土壤侵蝕因子方面的研究，主要分為兩類：一是研究土壤抗侵性和水力、風(fēng)力、凍融、重力等外營力作用，二是研究區(qū)域自然環(huán)境和經(jīng)營管理等因子對水土流失的影響。

國外對土壤侵蝕因子的一項重要研究成果是美國農(nóng)業(yè)部研制的用于定量預(yù)報農(nóng)地或草地坡面多年平均年土壤流失量的土壤侵蝕預(yù)報模型[3- 4]，即通用土壤流失方程USLE(Universal Soil Loss Equation)，其基本形式為A=R·K·L·S·C·P。我國自20世紀(jì)80年代引進通用土壤流失方程以來，它對于我國土壤侵蝕預(yù)報模型的研制起到了積極的作用[5]，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合我國各區(qū)域土壤侵蝕特點，進行了一系列的因子訂正研究[6]，建立了中國土壤流失方程CSLE(Chinese Soil Loss Equation)[7]，方程式為：

A=R·K·L·S·B·E·T

(1)

式中，A—土壤水蝕模數(shù)；R—降雨侵蝕力因子；K—土壤可蝕性因子；L—坡長因子；S—坡度因子；B—生物措施因子；E—工程措施因子；T—耕作措施因子。中國土壤流失方程已多次被應(yīng)用于區(qū)域及全國范圍內(nèi)的定量土壤侵蝕研究與調(diào)查工作實踐[8]。

2 云南水土流失現(xiàn)狀

云南地處祖國西南邊陲，地形地貌、氣候類型和自然環(huán)境多樣，是國家物種和能源寶庫、西南生態(tài)安全屏障。當(dāng)前，云南省正緊緊圍繞建成我國民族團結(jié)進步示范區(qū)、生態(tài)文明建設(shè)排頭兵、面向南亞東南亞輻射中心“三個定位”，著力推進經(jīng)濟社會高質(zhì)量跨越式發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)，努力將云南建設(shè)成為中國最美麗省份。水土流失防治是生態(tài)文明建設(shè)的重要組分，50多年來，云南水土保持工作以保護和改善生態(tài)環(huán)境，服務(wù)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，開展了長江上游水土保持重點防治工程、珠江上游水土保持重點防治工程、國家及省級水土保持重點治理工程、坡耕地水土流失綜合治理和生態(tài)修復(fù)試點示范工程等一系列生態(tài)工程建設(shè)，有效地改善了云南省生態(tài)環(huán)境和促進了區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展[9]。

受限于自然環(huán)境和經(jīng)濟社會發(fā)展歷史原因，水土流失仍然是云南重大的環(huán)境問題。2015年云南土壤侵蝕面積為10.47萬km2，占全省土地面積的27.33%[10]，土壤侵蝕強度以輕度和中度為主，水土流失面積廣泛分布在河谷兩岸坡地、石漠化區(qū)以及旱地、低蓋度園地和林草地等區(qū)域。全省范圍內(nèi)的坡耕地、石漠化區(qū)、江河源頭、“九大高原湖泊”及重要水源地等區(qū)域是水土流失防治重點區(qū)，防治任務(wù)依然緊迫。

3 云南土壤侵蝕因子特點

3.1 土壤因子

云南省自然環(huán)境和成土條件復(fù)雜，土壤類型較多。全省土壤分屬9個土綱、25個土類，各土綱土類所占土地面積大小不等，以鐵鋁土綱的土類面積最大，約占全省土壤面積的55%；其次為淋溶土綱約占20%，初育土綱占17%。詳見表1，如圖1所示。

圖1 云南土壤類型分布圖

土壤侵蝕是外營力大于土體抗蝕能力的結(jié)果，因而土壤的抗蝕能力是決定土壤侵蝕強度的一個重要因素[11]。云南廣泛分布紅壤、赤紅壤、紫色土、黃棕壤等土類，土壤質(zhì)地以輕壤和中壤居多，土壤分散系數(shù)較大。另外在土壤侵蝕發(fā)生較集中的坡耕地、河谷兩岸坡地及人類干擾較大的地類上，植被覆蓋率和土壤腐殖質(zhì)含量較低，水穩(wěn)性團聚體不易形成，土體易崩解，土壤抗蝕能力低。

3.2 地形因子

地形是影響土壤侵蝕的重要因素，海拔、坡長、坡度和坡型對土壤侵蝕產(chǎn)生極大影響[12]。云南省土壤侵蝕地形因子具有相對坡度長、坡度大、高差大的特點。陡峭的地形因子，加劇了土壤侵蝕的發(fā)生。

(1)坡度長。云南地勢自西北向東南傾斜，總體呈一面坡階梯狀遞降，坡面較長。云南總體地勢可概括為三級階梯。一級階梯：滇西北“三江并流”區(qū)，平均海拔為3000～4500m，是云南地勢最高的部分；二級階梯：以滇中高原為主體，含滇中殘存的古夷平面，平均海拔為1700～2700m，其中山間盆地海拔多為1700～2000m；三級階梯：滇南和滇東北分散分布的海拔在500～1500m之間的低中山和低山、海拔為300～700m的盆地、河谷和丘陵。如圖2所示。

圖2 云南地勢階梯圖

(2)坡度大。云南是一個多山省份，坡地多，平壩地少。全省129個縣、市、區(qū)中，有93個縣的壩區(qū)面積不足10%，其中有53個縣的壩區(qū)面積在3%以下。全省地形坡度>8°的面積達81%，其中坡度>15°的面積近60%。圖3所示。

圖3 云南坡度分級圖

(3)高差大。云南海拔最高點為滇藏交界梅里雪山主峰卡瓦格博6740m，最低點為紅河出國境處76.4m，兩地直線距離僅840km，而高差達6663.6m，平均每千米下降7.9m；滇西太子雪山和梅里雪山與其東側(cè)的瀾滄江峽谷，平距為12.8km，相對高差在3000m以上；滇東烏蒙山主峰轎子雪山至祿勸縣境內(nèi)金沙江河谷僅21km，相對高差近3500m；滇南哀牢山至紅河河谷，平距為12km，相對高差在2500m以上。

3.3 降雨因子

降雨是水力侵蝕的原動力。降雨過程中雨滴濺蝕地表，引起地表土層剝離，剝離物在水流作用下發(fā)生搬運及遷移，引發(fā)水土流失。降雨造成土壤水蝕的程度，取決于降雨強度、雨型、能量和分布情況等[13]。

云南地形較高且緯度較低，屬明顯的低緯度高原氣候。北回歸線穿過云南南部，使得云南氣候類型較為豐富，全省由南至北地跨北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶、北亞熱帶、南溫帶、中溫帶和高原氣候區(qū)共7個氣候類型區(qū)。高差懸殊的地形，在云南境內(nèi)形成明顯的立體氣候，多出現(xiàn)“一山分四季，十里不同天”的天氣現(xiàn)象。如圖4所示。

圖4 云南氣候類型區(qū)圖

云南不同的氣候類型區(qū)具有各自的降雨特點，受印度洋暖濕氣流的影響，云南大部分地區(qū)多年平均年降水量在1000mm以上，但具有時空分配極不均勻的特點。在空間上，云南各地區(qū)年均降雨量為600～4000mm，多雨區(qū)分散分布在滇西北的貢山、滇西南的西盟和滇東南的綠春地區(qū)，少雨區(qū)為金沙江干熱河谷區(qū)的賓川和元謀段；在時間上，雨季(5—10月)降水量占全年總量的80%左右，旱季降水量(11月—次年4月)僅占20%左右。云南降雨的另一特點是降雨日數(shù)多、強度大且集中、多單點暴雨，山區(qū)降雨量多且隨海拔增高而增大，易發(fā)水土流失危害。如圖5所示。

圖5 云南多年平均降雨等值線圖(單位:mm)

3.4 土地利用與植被覆蓋因子

影響土壤侵蝕的生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子，主要由植被類型、土地利用和地表覆蓋[14- 15]情況等決定。

云南地形地貌和氣候條件多樣的特點，形成了云南境內(nèi)多樣的植被類型，各指標(biāo)類型區(qū)因地表覆蓋不同而造成生物措施因子的不同。云南植被類型分屬亞熱帶東部濕潤常綠闊葉林區(qū)域(Ⅳ)，亞熱帶西部半濕潤常綠闊葉林區(qū)域(Ⅴ)，高原山地寒溫性、溫性針葉林常綠闊葉林區(qū)域(Ⅵ)，熱帶西部偏干性季雨林、雨林區(qū)域(Ⅷ)4個植被區(qū)域，中亞熱帶常綠闊葉林地帶和南亞熱帶常綠闊葉林地帶等4個植被地帶和川南、黔、桂北山地栲類、木荷林、石灰?guī)r植被區(qū)等9個面積不等的植被類型區(qū)，其中以滇中高原、盆地滇青岡、栲類、云南松林區(qū)面積最大，為9.35萬km2，占全省面積的24%；其次為滇、黔、桂石灰?guī)r區(qū)潤楠、青岡、細葉云南松林區(qū)，面積為6.33萬km2，占全省面積的17%。詳見表2，如圖6所示。

表2 云南省植被類型表

圖6 云南植被類型區(qū)劃圖

土地利用方式是土壤侵蝕重要的影響因素。不同的土地利用方式，其地面擾動情況、地表覆蓋、耕作方式和管理措施均不相同，這些措施影響著地表的水土流失強度。陡坡耕地、大江大河兩岸陡峻的林草地、紅河及金沙江中下游干熱河谷區(qū)稀疏的灌草地，都是水土流失分布較為集中的區(qū)域。

云南省地表覆蓋按土地利用方式分為耕地(水田和旱地)、林地、草地等8個類型，其中耕地面積6.07萬km2，占總面積的15.84%；林地22.10萬km2，占總面積的57.67%；園地0.84萬km2，占總面積的2.19%；草地0.78萬km2，占總面積的2.04%；水域0.53萬km2，占總面積的1.38%；建設(shè)工礦用地0.70萬km2，占總面積的1.83%；未利用地(主要為荒草地)5.30萬km2，占總面積的13.83%；其他土地面積為2.00萬km2，占總面積的5.22%。如圖7所示。

圖7 云南土地利用圖

在各土地利用類型中，坡耕地是水土流失面積最大的地類。云南省坡耕地水土流失面積占全省水土流失面積的33%[16]。受地形地貌條件的限制，云南省的耕地中梯坪地少、坡耕地多，梯坪地主要分布在昆明、曲靖、玉溪、大理、楚雄、保山和德宏等7個州市，坡耕地則廣泛分布于全省范圍，且大部分坡耕地坡度均較大。云南省現(xiàn)有坡耕地3.48萬km2，其中15°以上的坡耕地達2.33萬km2，占坡耕地總面積的67%。如圖8所示。

圖8 云南坡耕地分布圖

4 討論

(1)云南省面積較大且自然環(huán)境條件多樣，利用模型模擬水土流失時，很難兼顧解決各流域和區(qū)域間水土流失情況差異較大的問題，模擬結(jié)果容易出現(xiàn)誤差，影響其決策支撐。只有研究和掌握各區(qū)域地形、氣候、降雨、土壤、土地利用和植被覆蓋等相關(guān)水土流失要素的現(xiàn)狀和特點，才能科學(xué)合理制定符合云南實際的水土流失防治方略和措施布局。

(2)土壤侵蝕因子是對相關(guān)水土流失環(huán)境要素信息的提取結(jié)果，而土壤侵蝕模型是對水土流失現(xiàn)實的模擬仿真。探清現(xiàn)狀各水土流失環(huán)境要素的特點，對土壤侵蝕模型計算參數(shù)的擬定和修正、模型的驗證和完善具有現(xiàn)實意義。

(3)針對云南省石漠化區(qū)域分布廣泛，且區(qū)域土層瘠薄、水土資源垂直滲漏等特點，在土壤侵蝕因子擬定過程中需進一步研究和完善。