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土壤侵蚀已成为我国乃至全球性的环境和灾害问题。以贵州高原为中心的西南碳酸盐岩地区的土壤侵蚀及其造成严重的石漠化、黄土高原的水土流失及北方的沙漠化一同被视为困扰我国的三大环境生态问题。西南喀斯特地区日益严重的土壤侵蚀问题已引起了我国政府和社会各界的广泛关注。
长期以来,在贵州高原开展的土壤侵蚀研究主要集中在石漠化比较严重的典型喀斯特区域的流域,得出的一些结论仅仅限于对典型喀斯特区域近50年来的土壤侵蚀状况的解释,而这并不能完全说明贵州土壤侵蚀的整体状况。在贵州高原,还有近40%的面积为非喀斯特区域。探究这些区域的土壤侵蚀状况,将之与处在相似气候条件下的典型喀斯特区域的土壤侵蚀状况进行对比,可能对认识下垫面状况对土壤侵蚀状况的影响,进而对完整、全面认识贵州高原的土壤侵蚀有所助益。因此,本次选择贵州非喀斯特区域中的鹅项水库及其流域作为研究地点。
鹅项水库(105°14E,25°51N)及其流域位于贵州省中西部的安顺市西秀区旧州镇,流域总面积30km2。境内田畴平坦,水源充足,种养业很早就所发展,是安顺市的“米粮仓”和“小江南”。鹅项水库流域属长江流域,是乌江支流猫跳河上游的一个小型水库。该流域位于典型的非喀斯特丘原区,区内农业生产条件较好,植被覆盖率较高。鹅项水库流域的状况可以代表贵州的非喀斯特地区。
本文通过沉积物的磁性矿物特征来推断流域内的土壤侵蚀变化。首先在鹅项水库的库尾、库中和坝前取得7根水库沉积物柱芯,用分样器将沉积物柱芯切成厚度为1cm的薄块,共计120个样品,并在流域内根据不同的土壤类型或发育在不同母质上的土壤上采得土壤9个剖面,共67个样品。对这187个样品进行一系列的矿物磁性测量,得到一系列的磁性参数。然后,对最长的一根沉积物样芯EX-1-1(30个样品)进行了137Cs比活度、粒度、总有机碳含量(TOC)和碳/氮比(C/N)等参数进行了测试。其间,又在距离鹅项水库最近的平坝气象站获得1961~2005年,共45年的年降水和夏季降水数据,并收集到覆盖整个鹅项流域的航空照片(1982年,1:1.2万,共70张),并对此进行解译,获得了1982年鹅项流域的土地利用情况。
在本文中,通过对比鹅项流域土壤和沉积物的磁性矿物的关系,本文建立了一个简易的流域内有关土壤侵蚀的“源”—“汇”模型,并根据沉积物中的137Cs比活度建立起一个沉积物的“年代”—“深度“模型和在不同时期的平均堆积速率。综合建立起的模型、样芯EX-1-1的沉积速率、粒度、TOC、C/N、137Cs比活度和矿物磁性参数,本文建立了一个过去45年(1960~2005年)土壤侵蚀变化的时间序列。
这个土壤侵蚀变化的时间序列说明:在1960~2005年间鹅项水库流域的土壤侵蚀经历了由弱到强再持续减弱的一个过程。1960~1963年,土壤侵蚀最弱;1964~1974年,土壤侵蚀最强;1975~1984年,土壤侵蚀变弱;1986~2005年土壤侵蚀持续变弱。
本文根据流域内1960~2005年间的降水数据和LUCC数据(1982年,1973、1989、1994和2000年)*,解释了鹅项流域的土壤侵蚀变化的原因。与其它贵州高原典型喀斯特流域相比:在鹅项流域,土地利用/土地覆被变化(LUCC)对土壤侵蚀强度的影响相对次要,而降水对土壤侵蚀强度变化所起的作用则更为重要。这可能主要是因为,与典型喀斯特流域相比,鹅项流域的土层较厚、植被覆盖较好。另外和该流域中的农田以水田为主的土地利用方式有关。