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水土流失已成为一个世界性的公害,联合国将水土流失列为全球重大环境问题之一,它不仅降低土壤肥力,还会导致水体污染、洪涝灾害等一系列生态环境恶化问题。我国是世界上水土流失最为严重的国家之一,其分布广、强度大、扩张迅速,类型多样。
我国人多地少的矛盾突出,人均水土资源匮乏,对森林的过度砍伐和开垦不但加剧了水土流失,而且引起了一系列的生态问题。这种对土地资源不合理的开发利用如果不能得到有效控制,将形成森林减少和水土流失的恶性循环,并最终导致生态环境的严重恶化。针对这种情况,我国政府颁布了一系列的水土保持政策,国务院于2002年底正式颁布了“退耕还林还草”政策,以期通过改变土地利用方式和结构来遏制水土流失的进一步加剧,进行生态修复和重建。
“退耕还林”政策实施的时间尚短,其成效和存在的问题尚未完全显露,对“退耕还林”地区土壤侵蚀的定量研究有助于准确认识区域水土流失现状,衡量区域“退耕还林”政策的成效、发现其中问题,对完善和修正相关水土保持政策有着十分重要的意义。
南方红壤丘陵区土壤侵蚀强烈,水土流失严重,已成为我国仅次于于黄土高原地区的水土流失严重地区。本次研究选取2002年实施“退耕还林”的典型红壤丘陵区——江西省丰城市作为研究对象,利用137Cs示踪法对区域不同土地利用方式下的土壤侵蚀差异作了较为系统的研究,研究的主要内容和结论如下:
(1)研究区<137>Cs分布规律:确定研究区<137>Cs背景值为1992.5Bq/m<2>;<137>Cs在研究区域的非耕作土壤中的剖面分布深度一般在15-20cm,土壤剖面中的<137>Cs呈明显的指数递减分布,剖面分布函数为F(z)=22.18e<-0.01552z>(R<2>=0.987),90%的<137>Cs集中在土壤表层10cm以内;对于耕作土壤而言,长期耕作活动在耕作层内的均一化作用明显,使<137>Cs在耕作层内表现出典型的均一分布特征,其剖面最大分布深度达到25cm左右,而相应的犁底层厚度(H<,c>)一般在15-20cm。
(2)区域土壤侵蚀特征:分为区域土壤侵蚀速率和土壤侵蚀强度的空间分异两部分。
土壤侵蚀速率估算结果为:区域年均土壤侵蚀厚度为1.99mm/a,平均侵蚀模数为2900.6t/km<2>·a,根据水利部土壤侵蚀强度分级标准属中度侵蚀。其中,耕作土壤年均侵蚀厚度为3.97mm/a,平均侵蚀模数为5594.3t/km<2>·a,属强度侵蚀;非耕作土壤年均侵蚀厚度为1.12mm/a,平均侵蚀模数为1715.4 t/km<2>·a,属轻度侵蚀。无论从单个样点或是平均水平看,耕作土的侵蚀速率都远远大于非耕作土。
区域土壤侵蚀强度的空间分异:总体表现为耕作土坡面>“退耕还林”和非耕地混合坡面>非耕地坡面;对于同一坡面而言,耕作土坡面的变化趋势为坡底)坡中)坡顶;非耕作土坡面在植被覆盖相同、坡度变化均一的条件下,呈现坡中)坡底)坡顶的变化趋势;混合坡面则明显呈现耕作土坡段)非耕作坡段的趋势。
(3)土壤侵蚀强度影响因素分析:主要为土地利用方式和植被覆盖以及坡度两方面。
不同土地利用方式和植被覆盖的土壤侵蚀强度差异明显:总体表现为退耕还林的耕作土坡面)新老马尾松混杂的非耕坡面)小马尾松坡面)高大马尾松坡面,平均侵蚀模数分别为:6235.1、1872.4、1203.2和1057.1 t/km<2>·a。
分别分析耕作土、非耕作土坡中和坡底的坡度与土壤侵蚀强度的相关关系,并阐述其原因,研究表明:无论对于耕作土还是非耕作土,在坡中,坡度与土壤侵蚀强度都呈正相关关系,但相关程度不高,相关系数分别为0.576和0.726,回归方程分别为Y=4070.8+661.7X-27.4X<2>(R<2>=0.949)和Y=151.6+584.4X-58.1X<2>+1.6X<3>(R<2>=0.932);在坡底坡度与土壤侵蚀强度呈负相关或无明显相关关系。
(4)对区域水土保持的建议
①研究表明区域内耕作土虽然坡度较缓,但侵蚀强烈。因此,除坡度因素外,土地利用的强度(程度和频度)应当成为衡量是否“退耕还林”的重要标准。
②研究表明同一坡面坡中侵蚀量最大,但由于坡底的净侵蚀量被低估,因此坡底和坡中均应率先实施“退耕还林”。
③研究表明单一的马尾松林对区域水土保持的效果并不理想,应丰富区域的植被类型,并注意植被的新老结合。