本文发表于《中国水土保持科学》2024年第22卷第3期“热点述评”栏目。
本文在系统分析把握已有相关研究进展的基础上，阐明西南岩溶地区水土漏失的特点，揭示以岩溶地下河流域为单元开展水土漏失过程系统研究的重要性，总结水土漏失监测评价和影响因素等方面的研究进展。指出目前的水土漏失研究在岩土缝组构刻画、水土漏失关键过程和机制、水土漏失评价模型等方面存在不足。
水土漏失是岩溶区特有的水土流失问题，以我国西南岩溶区最典型。由于岩石裸露、土被不连续，西南岩溶区土壤常分布在岩缝、洼地或谷地中，降雨后土壤很容易沿岩溶裂缝或落水洞漏失，导致耕地土壤丧失，石漠化加剧，一些石漠化区几乎无土可流。水土漏失堵塞地下河管道，常造成岩溶洼地和盆地洪涝或内涝灾害，仅广西岩溶区就有6.12万hm2耕地常被淹没，而且近年来内涝灾害越来越频繁, 威胁当地居民生命财产安全。水土漏失还导致地下河淤积、污染洞穴景观和河水。如桂林冠岩地下河，因地表水土漏失，近年来该地下河洞穴很多景点被泥沙污染，地下河到因泥沙淤积已不能划船游览，雨季还有大量泥水出流，影响美丽漓江水的清澈度。
虽然水土流失自20世纪30年代就开展了研究, 20世纪末, 我国水土流失研究已达到国际领先水平，但岩溶区水土漏失研究到21世纪初才开始。2005—2007年水利部、中国科学院、中国工程院联合组织了中国水土流失与生态安全考察，发现西南岩溶区的水土漏失问题对于区域资源环境影响很大，并引起了国家和相关部门的高度重视。2010年起，将西南石质山区列入中国一级水土流失区[8]，西南岩溶区水土漏失研究与防治才逐渐展开，特别是“十三五”“脆弱生态修复与保护”国家重点研发专项在广西、贵州、云南、重庆和桂林岩溶区设立5个项目，有效推动水土漏失研究与防治工作，但至今尚未形成理论和防治技术体系。笔者分析和总结我国西南岩溶区水土漏失取得的重要进展和不足，展望下一步研究方向，为进一步推动西南岩溶地区水土漏失研究与防治提供借鉴。
西南岩溶区水土漏失导致的主要问题
存在问题：1.西南岩溶区岩土缝(孔、洞)组构刻画不足
结构决定过程，岩溶地区的水土漏失主要取决于岩石的可溶性、岩溶空隙发育程度及其连通性，而水文过程与土壤侵蚀的耦合过程及其水土漏失量的大小则取决于土壤分布特征及与岩溶空隙的相关性，因此，岩土缝(孔、洞)组构是水土漏失研究的基础，以往虽然从地表、地下二元岩溶结构及岩溶裂隙发育程度等方面说明水土漏失具有隐蔽性，但对岩-土-缝(孔、洞)组构缺乏定量刻画。同时，西南岩溶区水土漏失防治的重要性主要是由于该地区缺水少土，土壤珍贵。但岩溶土壤分布特点和珍贵程度有赖于岩土缝(孔、洞)组构的定量表达，否则难以科学说明其重要程度。
2. 水土漏失关键过程缺乏流域系统性研究
由于岩溶区水土漏失过程的地质隐蔽性和区域差异性，以往的水土漏失研究重点讨论不同降雨、生态环境和土地利用方式条件下地表土壤侵蚀与地下漏失的比例，而对于水土漏失关键过程研究不深入。近年来，虽从关键带土壤厚度及表层岩溶带的结构差异，研究了不同岩溶结构产流、产沙阈值及对水土漏失的影响，但缺乏岩溶流域系统性研究。西南岩溶地区表层岩溶带水土漏失关系到山区居民供水安全，以落水洞集中式排泄为主的岩溶洼地水土漏失量和危害均很大，以往对其水土漏失关键过程、机制和强度均缺乏研究。地下河系统的水土流失仅有个别案例，区域地表土壤是否漏失到了地下河？有多少比例沉积于地下河中？目前尚无科学数据。
3. 水土漏失定量评价模型尚在探索中
虽然可通过地表埋桩法等计算局部地区的土壤漏失量，或通过土壤137Cs分析，从洼地附近坡面水土流失量与洼地土壤沉积量之差来反映区域的水土漏失量，但这些方法不能计算整个岩溶流域及其年、季及场雨等不同时间尺度的水土漏失量。一个岩溶流域，大到地下河流域，小到表层岩溶泉域，水土漏失的过程和影响因素很多，如何利用已有模型进行水土漏失过程概化，并把握关键参数，定量评价流域不同时间尺度的水土漏失？如地下河流域，虽然可进行地下河出口的泥沙动态监测，但因地下河内的洞穴、管道空间规模较大，大量的泥沙可长时间沉积于地下空间内。因此，地下河出口的泥沙动态不能反映地下河流域年、季等短时间尺度的水土漏失量，也就不能提供影响耕地丧失、地下管道堵塞等关键的水土漏失数据。同时，尚无公认的岩溶流域水土漏失评价模型。
展望：
西南岩溶区属于“桂黔滇喀斯特石漠化防治”国家生态功能区，水土漏失不但加剧石漠化，还严重影响耕地、水土和景观资源的保护和生态安全，形势严峻。水利部《新时代水土保持目标与对策》明确提出，到2050年，西南岩溶区水土流失面积要减少到8.05万km2，水土保持率达到88.5%, 任务非常艰巨。
地球关键带理论是21世纪解决复杂和艰巨问题的前沿理论，因此，解决西南岩溶地区水土漏失问题，应以岩溶地区的地球关键带(简称为岩溶关键带)理论为指导。而且，因岩溶关键带范围和层次结构清晰，可为深入揭示水土漏失过程及机制，推动水土漏失科学评价和有效防治提供重要新思路和理论基础。
1. 岩溶关键带水土漏失网络研究
研究岩溶关键带的“六水”(降水-植被水-地表水-土壤水-表层岩溶带水-渗流带水)水文结构、水文响应单元及其与水土漏失单元的耦合关系。划分水土漏失单元，定量刻画其岩石与土壤、岩溶裂隙与土壤、管道与土壤的组构特征，以及表层岩溶带、包气带、地下河上部潜水带的岩溶率、岩溶空隙(孔、缝、洞)的连通性、岩土缝的含水率等指标。利用探地雷达和超级高密度电法仪等技术，确定岩石类型、土壤厚度与表层岩溶带和岩溶洼地的裂隙、管道等构成的三维结构，构建关键带三维水土漏失网络，并通过关键参数的现场监测进行校正。
2. 水土漏失关键过程系统研究
以岩溶流域为单元，以岩溶关键带为核心部位开展，其关键过程包括表层岩溶带、落水洞和地下河系统的水土漏失。在表层岩溶带系统，通过地球化学指纹示踪，研究水土漏失单元水循环过程，降雨-植被带-土壤带-表层岩溶带-岩溶泉之间水文转化及其与土壤侵蚀和溶质运移的耦合过程和机制，以及出流到下部地表洼地或洞穴、地下河的水土漏失比例。在落水洞系统，通过现场监测，研究不同降雨条件下(尤其是暴雨过程)地表流、岩溶裂隙流汇水后向落水洞管道集中排泄的水文过程及水土漏失耦合过程、时空动态变化规律和影响因素。在地下河系统，通过现场监测、地球化学指纹示踪和示踪试验，研究地下河对流域水土漏失的响应过程、泥沙沉积与迁移过程及其影响因素，还要通过洞穴环境信息进行泥沙来源及沉积历史过程追溯。
3.水土漏失评价模型构建及应用
以新兴的VarKarst等模型为基础，考虑西南岩溶地貌发育强烈的特点，增加坡地与洼地模块、关键带厚度随机分布模块、快速流与慢速流模块、植被动态生长模块等，构建岩溶流域水土漏失评价模型框架。通过岩溶关键带结构、不同水流路径“新水”和“旧水”比例、降雨产流产沙阈值等监测数据，对相关参数进行敏感性分析和校正，并以实际监测的径流和泥沙量进行对照验证，构建适用于西南岩溶区的水土漏失定量评价模型。分析近几十年极端降雨事件的时空规律，结合CMIP6等降雨数据产品，利用VarKarst模型模拟未来气候变化和植被恢复条件下岩溶流域的水土漏失量，进行不同极端降雨情景下水土漏失风险评价，由此形成流域水土漏失防治模式及对策。
广西平果国家野外站岩溶关键带水土漏失观测研究剖面
蒋忠诚, 李振炜, 罗为群, 蓝芙宁, 吴泽燕. 西南岩溶区水土漏失研究进展与展望[J]. 中国水土保持科学, 2024, 22(3): 1-11. DOI: 10.16843/j.sswc.2024085.
JIANG Zhongcheng, LI Zhenwei, LUO Weiqun, LAN Funing, WU Zeyan. Research progress and prospect of soil and water leakage in karst areas of Southwest China[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2024, 22(3): 1-11. DOI: 10.16843/j.sswc.2024085.
国家自然科学基金“雪宝顶流域钙华天然海绵地质体耦合演变(退化)机制及生态保育研究”(U21A2016)；国家重点研发计划课题“峰丛洼地关键带水土资源生态调控技术”(2022YFF1300702)
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