中国南方典型石漠化区地下水土流失防治技术初步研究与示范——以喀斯特高原山地、喀斯特高原峡谷、喀斯特高原盆地为例

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中国南方喀斯特石漠化是我国主要的生态环境问题之一,以脆弱的生态环境为基础,加之人为干扰,导致土壤生产力退化,地表基岩裸露。贵州是南方喀斯特地区喀斯特石漠化问题最严重地区之一,山区面积较大,可溶岩成土速率极慢,土层薄,加之降雨对土壤的侵蚀加剧了土壤的流失,土壤沿着裂隙、漏斗、管道等由地表空间向地下空间流失,导致土壤资源匮乏,可利用土地资源不断减少,对农业的生产产生重要的影响。因此,本文选取了毕节撒拉溪喀斯特石漠化潜在—轻度高原山地地貌类型、关岭—贞丰花江喀斯特石漠化中度—强度高原峡谷地貌类型、安顺本寨喀斯特石漠化高原盆地地貌类型区,以自然地理学理论、可持续发展理论、水土保持学理论、生态恢复理论等为基础,对研究样地为期一年的定点监测,将不同等级石漠化条件下地下土壤流失量与气候、土壤、降雨、洞穴滴水因子结合起来,基于土壤理化性质、生境要素、相关分析、空间对比分析、时间对比分析等方法,进行不同等级石漠化地下土壤流失量的对比分析,归纳各因子对地下土壤流失量的影响,在地下水土流失机理分析的基础上,进行牧草种植关键技术试验研究、构建喀斯特不同等级石漠化的地下水土流失防治模式,凝练石漠化地区牧草与其他林草的优化配套种植技术、综合示范该模式并推广应用。  (1)地下水土流失机理研究的重要理论基础是生态平衡。  研究喀斯特石漠化地区的地下水土流失机理,实质研究是小流域范围内光、热、水、土等各因子之间的能量守恒,各因子之间的能量失衡,导致生态群落逆向演替,生态系统退化。通过对研究区一年的定点监测,分析气候、土壤、降雨、地下土壤流失量等各因素,得出降雨、温度、土壤是打破生态平衡的关键因素,气候为岩石的破碎奠定了基础,土壤抗蚀性是地下土壤流失的重要因素,降雨为地下土壤流失提供了动力条件,通过spss对降雨量与土壤流失量之间进行相关性分析,喀斯特高原山地石漠化地区降雨量与土壤流失量呈显著正相关,r=0.959,线性回归方程为:Y=0.0041x-0.1061;喀斯特高原峡谷石漠化地区土壤漏失量与降雨量的相关性分析, r=0.616,回归为方程为 Y=0.9224Ln(x)-1.7433,采用地下水土流失空间优化配置模式等措施恢复光、热、水、土的均衡发展,实现生态系统的循环发展。  地下土壤流失量主要集中在中、强度石漠化地区,中度石漠化样地土壤侵蚀模数为3.4 t/(km2.a),强度石漠化样地土壤侵蚀模数为49.34 t/(km2.a),极强度石漠化样地土壤侵蚀模数为3.24 t/(km2.a),随着石漠化等级的增强,地下土壤流失量随之增加,但极强度石漠化样地地下土壤流失量却呈下降的趋势,主要原因是极强度石漠化样地基岩裸露,已达到无土可流的地步。  对洞穴地表土壤、洞穴地下土壤的化学性质分析,得出土壤养分总体表现为由地表向地下空间濡滑过程中,土壤养分形成一个富集的过程,洞穴地表土壤为全氮0.19g/kg,全磷0.52g/kg,全钾150.65 g/kg,有机质44.14 g/kg,洞穴地下土壤为全氮0.13g/kg,全磷0.87g/kg,全钾264.76g/kg,有机质130.39 g/kg,而地表裂隙漏失型土壤却呈现相反的规律,地表土壤上层全氮0.26g/kg,全磷0.49g/kg,全钾299.36g/kg,地表土壤下层全氮0.18g/kg,全磷0.36g/kg,全钾250.48g/kg。土壤由上层空间向下层空间蠕滑过程中,土壤养分呈减少趋势。  (2)生态经济复合型和地方特色产业经济型是石漠化治理中地下水土流失空间优化配置的两大模式。  通过对不同地貌地下水土流失特征的分析,喀斯特高原山地平均温度15.4。C,照度为61.71kLux,土壤平均温度为13.88。C,喀斯特高原峡谷平均温度24.42。C,照度为108.93kLux,土壤平均温度为20.22。C,根据不同地貌的自然条件提出不同的地下水土流失空间的配置模式。  喀斯特高原山地石漠化区经济落后、以传统农耕方式为主,主要种植玉米、土豆等农作物,土地利用率低,植被覆盖率低,水土流失严重,农作物产量低,产业结构不合理,结合当地的社会经济发展情况,充分利用区域内自然资源,构建了喀斯特高原山地潜在—轻度石漠化环境农—林—草—牧(畜)—乡村旅游的生态经济复合型发展模式。  喀斯特高原峡谷石漠化区,气候湿热、峡谷深切、地形崎岖、山高坡陡、相对高差大,自然景观优美,是喀斯特石漠化区峡谷地貌美学的典型代表,中度、强度石漠化地区水土流失剧烈,轻度石漠化主要分布在旱地和灌木林地,中度石漠化主要分布在其他草地和园地,强度石漠化主要分布在坡耕地、园林和未利用地,结合当地自然人文因素,构建喀斯特高原中度—强度石漠化环境地方特色产业经济型发展模式,开发喀斯特高原峡谷地貌生态旅游。  (3)地下水土流失空间优化配置关键技术  本文以恢复自然生态环境、水土保持、生态系统的平衡发展为基础,以适地适树为原则,兼顾经济效益与社会效益,以牧草种植为基础,与其他品种进行套种模式,既防止了土壤的地下流失,也改善了经济结构。在潜在—轻度喀斯特高原山地石漠化地区筛选核桃、火棘、牧草,构建不同冠层的空间优化配置关键技术,潜在石漠化地区发展生态养殖、农—林—草立体符合模式;轻度石漠化地区发展乡村田园旅游发展模式;中度石漠化地区发展生态建设与草食畜牧业发展模式,在中度—强度的高原峡谷石漠化地区筛选芭蕉、花椒、金银花、牧草,构建不同冠层的空间优化配置关键技术研究,利用湿热河谷的地带性差异,发展具有地方特色的经果林,充分利用林下空间,实现石漠化的综合治理,在中度石漠化地区发展坡改梯与水资源开发利用模式;再强度石漠化地区发展产业发展模式、生态恢复模式;再极强度石漠化地区发展生态恢复与生态旅游发展模式。  (4)地下水土流失监测评价及模式推广  本文根据喀斯特石漠化地下水土流失特征,结合水土保持理论、土壤学理论、生态系统平衡理论等,确定地下水土保持监测指标体系,对其生态效益进行了监测评价。通过对毕节和花江两个示范区不同牧草的生态监测结果表明,牧草对于保水固土效果显著,牧草生长茂盛,单位面积内草本生物量较多,牧草减沙量也增强。对石漠化治理牧草及其衍生产业模式进行推广,需要政策、资金、法律等各方面的保持措施,加之后期有效管理措施,才能实现石漠化的长效治理。
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