本文发表于《中国水土保持科学》2024年第22卷第4期“水土保持科学与工程”栏目。
为评估青藏高原南部不同土地利用类型土壤侵蚀风险，对该地区4种典型土地利用类型土壤进行大范围采样，测定土壤颗粒组成和有机碳质量分数，计算土壤分形维数和可蚀性因子K，对不同土地利用类型和不同土层土壤侵蚀风险进行定量化评估，并分析土壤粒度特征对土壤可蚀性因子的影响。
研究区位于青藏高原南部(E 79°47′~101°52′，N 28°12′~33°34′)。青藏高原地区平均海拔在4 000 m以上，年均气温1.1 ℃，年均降水量400 mm左右，降水集中在6—9月，为高山高原气候。受地形和气候影响，土壤和植被分异明显，土壤类型主要包括砖红壤、黄壤、黄棕壤、棕褐土、棕壤等。研究区主要植被类型有高山豆(Sophora alopecuroides)、小山菊(Chrysanthemum oreastrum)、高山柏(Juniperus squamata)、鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)、匍匐栒子(Cotoneaster adpressus)等。耕地主要种植青稞(Hordeum vulgare)和油菜(Brassica campestris)。
研究区采样点分布示意图
讨论：
研究区土壤可蚀性因子K介于0.022~0.036 t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)之间，与梁音等对中国水蚀区土壤可蚀性因子K的计算结果基本相符。从整体来看，青藏高原南部中可蚀性以上(K＞0.033 t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)) 样地数量占样地总数超过40%，存在较高的侵蚀风险。从不同土地利用类型来看，耕地土壤可蚀性最高，乔木林地最小。对于耕地来说，机械耕作破坏了土体结构，大团聚体难以形成，土壤结构稳定性下降，导致耕地土壤抗侵蚀能力降低。而乔木林地植被覆盖度高，枯枝落叶等生物残体在微生物的作用下形成大量腐殖质，显著增加了土壤有机质质量分数，有机质的“黏合”作用有利于团聚体的形成，提高土壤结构稳定性，进而降低土壤可蚀性。陈卓鑫等对坡面和小流域土壤可蚀性进行了研究，也发现乔木林地土壤可蚀性显著低于耕地土壤。
随着土层深度的增加，土壤可蚀性呈增加趋势，抗侵蚀能力呈降低趋势。这主要是因为表层土壤中富含大量的枯枝落叶等生物残体，为土壤提供了丰富的有机质来源。另外，草地植被根系浅，根系对土体的“包裹”作用有利于提高土壤结构稳定性，使表层土壤抗侵蚀能力强于底层。程李等针对贵州山区坡耕地开展土壤可蚀性研究，发现随土层深度的增加土壤可蚀性呈增加趋势，这与本研究结果相同。从整体来看，研究区表层土壤相较于底层土壤抗侵蚀能力更强，当表层土壤结构因侵蚀而被破坏时，底层土壤将更易受到侵蚀，从而导致水土流失加剧。因此应充分发挥好表层土壤抗侵蚀能力较强的特点，以减少水土流失。
土壤是由各种形状和大小的土壤颗粒所组成的多孔介质。这些颗粒是土壤结构的基本构成单元，对土壤结构和性质具有重要影响。分形维数与土壤结构稳定性关系密切，常被用来反映土壤质地、均一程度、物理性状及肥力特征，一般认为分形维数越小，结构稳定性越强。笔者发现土壤分形维数与可蚀性K呈指数型正相关，且达到了极显著水平。范家伟等对黄土高原不同退耕还林年限土壤可蚀性进行了研究，发现土壤可蚀性因子与分形维数呈极显著正相关，与本研究结果相同。笔者还发现土壤可蚀性与颗粒组成密切相关，与砂粒含量呈指数型负相关，主要是因为砂粒是决定土壤渗透性的重要成分，高渗透性的土壤不易产生地表径流，因此能够有效降低土壤侵蚀。这与丁绍兰等对黄土丘陵区土壤侵蚀的研究结果一致。土壤可蚀性与黏粒含量呈指数型正相关，原因可能是黏粒含量增加会降低土壤渗透性，导致地面容易形成径流，从而加剧土壤侵蚀。梁万栋等对西藏尼洋河流域土壤可蚀性的研究同样发现可蚀性K与黏粒含量呈显著正相关。另外，土壤有机碳对土壤可蚀性的直接影响较弱，其主要是通过影响土壤质地和结构间接影响土壤可蚀性。这是因为土壤有机碳的“黏合”作用可增强土壤的团聚性，提高土壤结构稳定性，进而降低土壤可蚀性。
结论：
1) 研究区有超过40%的样地土壤属于中可蚀性以上土壤，表明青藏高原南部土壤侵蚀风险较高。不同土地利用方式间土壤可蚀性普遍存在差异，其中耕地土壤可蚀性显著高于其他3种土地利用类型。这说明，退耕还林(草)是提高研究区土壤抗侵蚀能力的重要措施之一。
2) 在垂直剖面上，随土壤深度的增加，土壤可蚀性呈递增趋势。土壤侵蚀一般发生于表层，青藏高原南部有超过25%的表层土壤属于中可蚀性以上(K＞0.033 t·hm2·h/(hm2·MJ·mm))土壤，因而预防或治理研究区土壤侵蚀需要重视表层土壤的保护力度。
3) 土壤可蚀性因子与土壤颗粒组成和分形维数密切相关，土壤结构对土壤可蚀性因子具有重要影响，因而可以通过提高植被覆盖度或控制放牧强度等方式，提高表层土壤结构稳定性，进而降低土壤侵蚀风险。
各类可蚀性土壤分布区间
草地土壤可蚀性与理化性质的关系
不同土地利用方式土壤颗粒组成和有机碳质量分数
不同土地利用方式土壤可蚀性因子K
李笑雨, 白金珂, 王力. 青藏高原南部不同土地利用方式土壤可蚀性分析[J]. 中国水土保持科学, 2024, 22(4): 68-74. DOI: 10.16843/j.sswc.2023107.
LI Xiaoyu, BAI Jinke, WANG Li. Analyze on soil erodibility of different land uses in southern Qinghai-Tibet Plateau[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2024, 22(4): 68-74. DOI: 10.16843/j.sswc.2023107.
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