土壤侵蚀危险度评价研究进展[1]

土壤侵蚀危险度评价研究进展

刘刚1,2,刘普灵1 ,杨明义1,田均良1

(1.中国科学院水土保持与生态环境研究中心,西北农林科技大学水土保持研究所,黄土高原土壤侵蚀与

旱地农业国家重点实验室,712100,陕西杨凌;2.中国科学院研究生院,100049,北京)

摘要　通过对已有土壤侵蚀危险度评价研究的分析,将这些评价方法归纳为土壤抗蚀年限评价法、土壤侵蚀危险度主导因子分级评价法和土壤侵蚀危险度模型评价法3大类,并在对各种评价方法综合分析的基础上,对土壤侵蚀危险度评价的研究方向和发展趋势进行讨论。建议今后加强土壤侵蚀危险度定量评价方法,尤其是模型方法的研究。

关键词　土壤侵蚀;危险度;抗蚀年限;评价因子;定量评价

收稿日期:2007210223　修回日期:2008206230

项目名称:国家重点基础研究发展计划资助项目“水土流失环境效应评价理论与指标体系”

(2007C B407205);中国科学院西部行动计划项目“黄土高原水土保持与可持续生态建设试验示范研究”

(K Z CX 22X B2205);国家自然科学基金重点资助项目“黄土高原生态恢复的环境效应及评价”

(90502007)第一作者简介:刘刚(1982—

),男,博士研究生。主要研究方向:土壤侵蚀新技术,新方法。E 2mail :extreme0082000@

责任作者简介:刘普灵(1954—),男,研究员。主要研究方向:土壤侵蚀新技术、新方法和农业生态环境。E 2mail :pliu @ms.

Progress of research on risk assessment of soil erosion

Liu G ang 1,2,Liu Puling 1,Y ang Mingyi 1,T ian Junliang 1

(1.S tate K ey Laboratory of S oil Erosion and Dryland Farming on Loess Plateau ,Research Center of S oil and W ater C onservation and Ecological Environment ,Chinese Academy of Sciences &M inistry of Education ,Institute of S oil and W ater C onservation ,N orthwest Sci 2T ech University of Agriculture and F orestry ,712100,Y angling ,Shaanxi ;2.G raduate University of Chinese Academy of Sciences ,100049,Beijing :China )

Abstract It is very im portant to research on risk assessment of s oil erosion ,because s oil and water conservation m onitoring ,harnessing and s o on should be based on that.By analyzing the published researches on risk assessment of s oil erosion ,the evaluation methods are classified as three kinds :evaluation by the antierosion period ,evaluation by classification of the main factors of s oil erosion potential danger ,and evaluation by the m odels of s oil erosion potential danger.Meanwhile ,based on the review of the merits and demerits of them ,the trends for future development and questions have to be s olved are als o discussed.K ey w ords s oil erosion ;risk degree ;antierosion period ;evaluation factors ;quantitative evaluation

水土流失所造成的资源与环境破坏是世界性的问题,中国更是世界上水土流失最严重的国家之一。

我国水土流失分布范围广、面积大,侵蚀形式多样、类型复杂,治理难度大;因此,需针对不同区域的水土流失特征来制订不同的治理规划方案,并采取不同的治理措施来实现土地的可持续利用,保护生态环境,发展区域经济。这就需要建立一种能够评估

和预测侵蚀作用破坏土地资源和生态环境危险性的指标,并在此基础上提出科学防治水土流失的对策。

迄今已有许多研究[124]集中于土壤侵蚀强度的预测和确定上,但土壤侵蚀强度只能反映过去年平均土壤侵蚀量,无法评价这种侵蚀作用破坏土壤和土地资源的危险性。例如,在某些地区虽然土壤侵蚀量不大,但在社会、经济和环境等方面造成的后果

2008年10月6(5):1002105中国水土保持科学Science of S oil and Water C onservation

V ol.6　N o.5Oct.2008

要比某些侵蚀强度大的地区严重的多;另外,土壤侵蚀强度也无法估测未来土壤侵蚀发生的可能性以及危害程度:因此,在判别土壤侵蚀强度的同时,应对土壤侵蚀危险程度进行评价。目前,对于土壤侵蚀危险度评价研究的总结尚少,笔者综述了这方面的研究成果,以期为今后的科研工作及探讨未来的发展趋势提供借鉴。

1　土壤侵蚀危险度及其评价的理解

生态系统失衡后出现的土壤侵蚀危险程度首先用于评估、预测在无明显侵蚀区引起侵蚀和现状侵蚀区加速侵蚀可能性的大小,其次表示侵蚀区以当前的侵蚀速率发展,该土壤层承受的侵蚀年限(抗蚀年限),以评估和预测侵蚀破坏土壤和土地资源的严重性[5]。杨艳生等[6]认为土壤侵蚀危险度既包括土壤潜在侵蚀诱发的可能性大小,也包括侵蚀发生后所产生的危害程度。

目前,关于土壤侵蚀危险度评价存在多种理解。胡振宇等[7]认为,土壤侵蚀危险度评价是对侵蚀发生的可能性和程度,以及对未来侵蚀发展趋势的估测评价。曹忠杰[8]认为,土壤侵蚀危险程度指标,是指土壤现有土层厚度,按目前侵蚀速度的抗蚀年限指标。白建宏等[9]认为,土壤侵蚀危险程度分析,应该是在土地利用、土壤理化性状、土壤侵蚀、社会经济、土壤抗蚀年限测量等诸层面综合分析的基础上,通过对有效土层的动态变化分析,阐述土壤侵蚀危险程度。唐克丽[10]总结了前人的研究结果认为:从狭义来理解,主要指有效土层厚度被完全侵蚀掉所需时间,即以侵蚀地区有效土层厚度除以年侵蚀深度,得出抗侵蚀的年限,据此对土壤侵蚀严重程度分级。有效土层愈浅薄,抗侵蚀年限愈短,土壤侵蚀严重程度则愈大;但基于土壤侵蚀广义的理解,对土壤侵蚀危险程度也不能仅限于对土层流失的评价,还应扩展到对沟蚀、崩塌、崩岗、滑坡、泥石流及土地沙漠化等侵蚀危险度的评价,因此,土壤侵蚀危险度评价不仅应考虑农林牧生产活动以及下游水库、江河、湖泊运行的安全,还应重视工矿、城镇建设过程中可能引发的土壤侵蚀。笔者认为以上从广义的角度对土壤侵蚀危险度进行评价是正确和较为全面的。

2　土壤侵蚀危险度的评价方法

211　土壤抗蚀年限评价法

该方法首先采用土壤侵蚀预报模型估算土壤侵蚀模数,然后根据土壤详查资料得到土层厚度和土壤密度等数据,再根据减去了临界土层的有效土层厚度与年平均侵蚀深度的比值,从而计算该土壤表层所能承受的侵蚀年限。其计算公式为

Y e=104(H-10)D/A

式中:Y e为土壤抗蚀年限,a;H为有效土层厚度, cm;10为临界土层厚度,cm;D为土壤密度,g/cm3;A 为年侵蚀模数,t/(km2・a);104为单位换算系数。最后按照水利部公布的S L190—1996《土壤侵蚀分类分级标准》[5],按土层的抗蚀年限对研究区进行分级。

目前,该方法在国内使用相对较为普遍。郭志民等[11]最先运用该方法,结合RS与GIS技术对福建省南安市进行研究,得到了该地区不同等级侵蚀危险度所占比例。同时提出了土壤侵蚀危险度评价指标的内涵,并根据该指标对该地区不同地貌类型和不同坡度土壤侵蚀危险度分布特征做了详细地分析。史志华等[12]则基于GIS技术对湖北省秭归县王家桥小流域的不同等级土壤侵蚀危险度分布面积进行了研究,并提出了土壤侵蚀危险指数的计算方法,从而对该流域不同土地利用类型和不同坡度的土壤侵蚀危险分布特征进行了探讨。闵婕等[13]以重庆市丰都县为研究区域,进行了与以上相似的研究。万军等[14]则在我国西南的喀斯特地区通过求取石漠化扩展速度,也就是土壤面积损失速度,从而得到土壤抗蚀年限,对土壤侵蚀风险进行评价。

以上研究者均以我国南方地区为主要研究对象,很少涉及北方地区。孙希华等[15]首次在北方地区对济南市山丘区不同地貌类型、不同坡度等级、不同坡向上和不同土地利用类型的土壤侵蚀危险度进行了分析。韩富伟等[16]则在以上研究的基础上,在东北地区对长春市的不同地貌类型、不同土地利用类型、不同生态背景,各行政县、各水土保持分区和各级侵蚀强度级别的土壤侵蚀危险度做了深入分析。

土壤抗蚀年限评价法在进行土壤侵蚀危险度评价时具有简单、直观的优点,但该方法还存在一些不足之处。首先,在宏观区域中,由于土壤类型、地质地貌、植被覆盖等存在差异,导致临界土层、有效土层和侵蚀深度都比较难以确定。其次,该方法仅表明了土壤侵蚀对土壤层的破坏,并未考虑其对社会、经济和环境等方面所造成的危害,其评价结果并不全面。最后,该方法仅能对土壤侵蚀发生后所产生的危害程度进行评价,难以对土壤侵蚀发生的可能性大小进行衡量。因此,土壤抗蚀年限评价法难以对宏观区域的土壤侵蚀潜在危险度进行准确地评价。

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　第5期刘刚等:土壤侵蚀危险度评价研究进展