广州市土壤可蚀性研究

广州市土壤可蚀性研究
摘要：本文采用三次样条插值法和EPIC模型中K因子计算公式，以第二次土壤普查资料为基础，估算广州地区土壤可蚀性因子K值，并根据可蚀性分级标准进行分级，结果表明：广州地区土壤可蚀性K值范围为0.0233~0.0389，面积加权平均值为0.0295，可蚀性等级分为较低可蚀性土壤、中低可蚀性土壤和中可蚀性土壤三个等级，其面积比例分别为：6.87%、91.88%和1.25%，可见广州地区土壤可蚀性处于中低等级。

分析典型土壤各层K值可知，表层土壤可蚀性明显低于下层土壤，表明一旦表层土壤被破坏，将更易发生严重的水土流失现象。

关键字：土壤可蚀性广州
土壤可蚀性（Soil Erodibility）是指土壤对侵蚀介质剥蚀和搬运的敏感性，其数值的大小表示土壤被外力破坏的难易程度，是影响土壤侵蚀量的重要因子，也是定量研究土壤侵蚀的基础。

1963年，Olson和Wischmeier在通用土壤流失方程（USLE）中，首次提出土壤可蚀性因子K的概念，即单位降雨侵蚀力在标准小区上产生的土壤流失量，为定量化研究土壤侵蚀确定了具有实用价值的指标。

之后我国学者以此为基础，采用实测、诺谟图法、通用土壤流失方程（USLE）和修正通用土壤流失方程（RUSLE）等对K值进行测定和估算（张科利，2007；张兵，2009；辜世贤，2011；翟伟峰，2011）。

表 1 我国各地土壤可蚀性K值
a：美制单位，sht·ac·h/(100ac·ft·sht·in)；b：国际制单位，(t·hm2·h)/(MJ·hm2·mm)
本文以第二次土壤普查资料为基础，应用EPIC模型中的K值计算公式来估算广州地区不同土壤类型的土壤可蚀性因子K值，分析研究区土壤可蚀性情况，研究结果可为今后广州地区土壤侵蚀研究、水土保持规划及土壤环境潜在危险性评价提供一定的数据支持。

1 研究区概况
广州市是广东省省会城市，位于广东省中南部，珠江三角洲北缘，接近珠江流域下游入海口，东北部为中低山区，中部为丘陵盆地，南部是沿海冲击平原，其范围是东经112°57′至114°3′，北纬22°26′至23°56′，总面积7434.4 km2。

广州属亚热带季风气候，高温多雨，光热资源充足。

研究区位于南方红壤区，根据《中国土种志》和《广东土种志》，广州市土壤共分9大土类49个土属128个土种，9大土类分别为赤红壤、水稻土、红壤、黄壤、潮土、石质土、石灰土、沙地—河滩、脂粉土和松沙土，其中代表性土壤
以赤红壤、水稻土、红壤和黄壤为主，四大土类所占面积达到4622.60 km2，占全市国土面积的60%以上，其所占比例排序为赤红壤34.71%＞水稻土24.89%＞红壤3.07%＞黄壤1.10%（见图1）。

图 1 广州地区各土类面积比例图（%）
*其他：包含水域、城镇和道路等。

2 研究方法
目前常用的土壤可蚀性因子计算方法是诺谟图法和EPIC模型的K值计算公式。

Wischmeier等提出的通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation，USLE）中，将土壤可蚀性因子K作为土壤流失的影响因子，并根据美国标准小区（长度22.1 m，坡度9%的裸露休闲小区）55种耕作土壤在人工模拟降雨条件下的土壤侵蚀量数据建立了土壤可蚀性K值的诺谟图（Soil Erodibility Nomograph）。

但史学正等人（史学正，1997）通过对比诺谟图法和田间实测法的研究结果得出，对亚热带大多数土壤来说，用诺谟图法计算得出的K值与实测值相差较大，此法并不适合，特别是当粉砂含量超过70%的时候，无法用诺谟图估算其K值。

在土壤理化性质资料不全的情况下，EPIC（Erosion Productivity Impact Calculator）模型中K值计算公式仅采用土壤颗粒组成和有机质含量为主要参数，大大简化了计算过程，因此本研究采用了Williams等建立的EPIC模型法估算广州地区土壤可蚀性因子K值：
式中，Sa为砂粒（0.05~2mm）的重量百分数，Si为粉粒（0.002~0.05mm）的重量百分数，Cl为黏粒（<0.002mm）的重量百分数，C为百分数表示的土壤有机碳含量，。

但是EPIC模型中用于计算K值的土壤粒径分级标准为美国制标准，而我国第二次土壤普查采用的为国际制单位，由于土壤粒径分类标准不同，使得数据的衔接和转换出现问题，因此必须采取一定的转换方法，将土壤可蚀性K值的计算指标纳入同一标准体系。

在众多转换方法中，基于Matlab数学软件的三次样条插值法具有实现方法简单、精度较高的优点（蔡永明，2003），因此本研究采
用三次样条插值法进行土壤粒径转换。

由此得到的K值量纲为(sht·ac·h)/(100ac·ft·sht·in)，为了便于研究结果的应用和交流，需将美制单位转换为国际制单位：国际制单位(t·hm2·h)/(MJ·hm2·mm)=0.1317×美制单位。

结合广州市土地利用类型图，剔除掉交通用地、水域、城市等不存在土壤侵蚀的土地利用类型，针对其余的土壤类型，参考《中国土种志》和《广东土种志》，选取土壤颗粒组成和有机质含量指标，利用EPIC模型中K值计算公式得到广州市各土壤类型的土壤可蚀性K值。

3 研究结果
3.1 土壤可蚀性计算结果
由上述方法计算得到广州地区各大土类土壤可蚀性K值，其分布范围为0.0233~0.0389，面积加权平均值为0.0295，其中：
赤红壤的土壤可蚀性因子值为0.0269~0.0299。

面积分布最大的花岗岩赤红壤K值为0.0279；玄武岩赤红壤的土壤可蚀性因子值最大，均为0.0299。

水稻土的土壤可蚀性因子值为0.0285~0.0389，大部分的土壤可蚀性因子在0.030以上。

面积分布最大的花岗岩红黄泥田K值为0.0324；第四纪红土泥田K 值最小，为0.0285；花岗岩红泥田的K值最大，为0.0389。

红壤土的土壤可蚀性因子K值范围在0.0230~0.0317之间，其中花岗岩红壤K值为0.0230；砂页岩红壤的K值略大于前者，为0.0317。

黄壤的土壤可蚀性因子K值为0.0246。

潮土的K值变化较大，从0.0233~0.0372不等。

其中基水地的K值最大，为0.0372；菜地最小，为0.0233；分布面积最大的潮砂泥地的K值为0.0341。

石灰土土壤可蚀性因子K值为0.0382，面积分布较少。

脂粉土、松沙土和沙地—河滩的K值均为0.0323，分布面积较小。

各土属的土壤可蚀性K值具体数值及面积见表2：
表2土壤可蚀性K值
3.2土壤可蚀性分级分析
参照长江以南东部丘陵山区可蚀性K值分级指标（梁音，1999）得到，广州地区土壤可蚀性等级分为较低可蚀性、中低可蚀性和中可蚀性三个等级，其面积比例分别为：6.87%、91.88%和1.25%。

广州市整体土壤可蚀性属于中低等级。

表 3 我国东部丘陵区土壤可蚀性K值分级指标（引自梁音，1999）。