西南喀斯特坡地水土流失／漏失过程与机理研究进展

　　摘要：西南喀斯特区坡耕地特殊的地表、地下双层空间结构，使得岩溶区的土壤侵蚀过程具有特殊性和复杂性，并产生了一系列特殊的环境地质问题，如水土流失、旱涝、石漠化等。开展喀斯特坡地水土流失／漏失研究，主要是揭示喀斯特坡地水土流失／漏失过程及驱动机制，为喀斯特石漠化的综合治理及其石漠化生态恢复提供理论依据和技术支撑。同时，系统论述了我国西南喀斯特坡地地表侵蚀和地下漏失过程与机理的最新研究进展，其中地表侵蚀过程与机理都进行了定性和定量化的研究，而地下漏失过程与机理则处于定性描述和室内模拟探索阶段；喀斯特坡地有关的模拟和野外观测研究均表明，喀斯特坡地的土壤侵蚀方式是一个从地下漏失到地表侵蚀的转变过程，即小雨时以漏失为主，而暴雨时则以二者并重甚至以地表流失为主；此外，还深入分析了喀斯特区坡地水土流失阻控的研究动态及研究不足，并指出该区水土漏失过程与机制在未来的研究方向和发展趋势。

　　关键词：地表侵蚀；地下漏失；坡耕地；喀斯特；研究进展

　　我国“十三五”规划明确指出，要推进荒漠化、石漠化、水土流失综合治理，以更好地改善生态环境，实现美丽。西南喀斯特区位于全球三大岩溶集中分布区之一的东亚片区核心地带，是长江珠江上游重要的生态屏障，同时也是生态环境建设的重点区域。喀斯特石漠化是我国西南地区最严重的生态环境地质问题［１］，已成为制约当地社会、经济可持续发展的核心问题之一，是该地区人民贫穷落后的主要根源，严重威胁到人们的生存环境［２－３］。喀斯特地区生态环境脆弱，表现在土层浅薄、土壤总量少、贮水能力低、岩石渗漏性强，致使该区水文过程变化迅速，旱涝时常发生。长期岩溶作用致使其内部出现多级多处与水、土、岩和生物联为一体的地表、地下双层结构，使岩溶区的水循环过程（含水的流失）和土壤侵蚀过程具有特殊性和复杂性［４］，产生一系列特殊的环境地质问题，如水土流失、旱涝、石漠化、水源枯竭、地面沉降和塌陷等［５］。喀斯特地区水土流失是其生态环境退化的重要因素，严重制约着该区农业可持续发展，充分揭示喀斯特地区坡地水土流失发生、运移机制是控制石漠化发展和缓解季节性干旱的关键。

　　１土壤侵蚀研究目的

　　“二元”结构的存在，使得喀斯特水文循环涉及生物圈、水圈、岩石圈、土壤圈和大气圈的相互作用，是一个综合复杂的系统科学问题。由于岩溶区土壤总量有限，涵养水源能力低，浅层孔（裂）隙发育，大气降水部分在坡面产生坡面流，部分沿喀斯特包气带的土壤（ｓｏｉｌ）、表层岩溶带（ｅｐｉｋａｒｓｔｚｏｎｅ）和传送带（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｚｏｎｅ）垂直下渗［１１］，在低洼处通过竖井、管道和落水洞等进入地下水系统。如此类型的水文循环模式决定了该区水土流失形式主要表现为降雨携带泥沙进入地下孔（裂）隙、管道和地下河。喀斯特水文循环中，水是造成土壤流失／漏失的传输介质，其将覆盖于岩石表面土壤带入“二元”双层水文网络［１２］。地表水通过浅层孔（裂）隙、漏斗、落水洞等直接与地下水系统发生水力联系，降水难以在地表滞留较长时间，致使该地区水文过程变化迅速、旱涝时常发生，加上降水变率大、季节分配不均，水土流失／漏失加重。因此，从坡面、流域、区域不同尺度去开展喀斯特坡地土壤侵蚀的研究，其目的是揭示喀斯特坡地水土流失／漏失过程及驱动机制，建立不同尺度下喀斯特地表和地下两个方向流失总的土壤侵蚀模型，形成喀斯特特殊环境下的土壤侵蚀及阻控的理论与方法，丰富土壤侵蚀与水土保持学科的内涵；通过探究喀斯特土壤侵蚀与全球变化的关系，有助于掌握我国西南喀斯特未来土壤侵蚀及其环境特征变化趋势，为地球表层系统科学的发展做出贡献（图１）。

　　２研究现状及发展动态

　　近年来，喀斯特区坡地水文过程及土壤侵蚀过程成为全球地理学界关注的焦点和前沿，得到许多国际组织的高度重视［１３］。总结而言，目前关于喀斯特区土壤侵蚀的研究涉及水土流失环境介质特征、地表侵蚀和地下漏失过程与机理、水土流失研究方法及水土流失／漏失阻控等。

　　３研究不足与展望

　　国内针对喀斯特区水土流失的研究较多，包括侵蚀环境、类型、方式、特征、机制、水分运移以及地下漏失等方面都取得了较好的研究成果，可为喀斯特区水土流失综合治理提供一定的理论依据。然而，基于特殊地表和地下二元结构的喀斯特坡地水土流失／漏失研究还存在以下几个方面的问题：

　　（１）有研究已证实喀斯特区水土地下漏失的存在，然而对于喀斯特区侵蚀环境的研究仅侧重于地表系统，针对地下系统的侵蚀环境研究仍处于空白。因此，有必要对喀斯特坡地的地下侵蚀环境进行探索研究，为进一步揭示水土地下漏失机制奠定基础。

　　（２）喀斯特坡地水分运移的研究还不够深入，已有研究仅着重于地表土壤入渗、土壤水分变化以及表层岩溶带水文调蓄功能，而针对地表以下岩－土界面、浅层孔（裂）隙水流路径以及水分运移与水土流失的交叉研究缺乏，而这对系统揭示喀斯特坡地水土流失的水分驱动作用具有重要意义。

　　４结语

　　目前我国喀斯特区土壤侵蚀的研究还处于探索阶段，其土壤流失／漏失方式争议较大，不同区域的研究者有不同的研究结果，因此今后应着重研究并揭示喀斯特区土壤流失／漏失原因、方式、机制以及各影响因子之间的相互作用、机制，初步形成喀斯特区水土流失／漏失的基本理论体系；同时，构建喀斯特坡地水土漏失的阻控技术体系，为我国喀斯特石漠化综合治理工程的实施及其生态恢复提供理论依据和技术支撑。喀斯特区坡地土壤漏失的研究涉及水文学、水力学、土壤学、地质地貌学、生态学等方面内容，因此进行交叉学科的研究有助于推进各学科的发展。

　　参考文献：

　　［１］王世杰．喀斯特石漠化：西南最严重的生态地质环境问题［Ｊ］．矿物岩石地球化学通报，２００３，２２（２）：１２０－１２６．

　　［２］李阳兵，王世杰，谭秋，等．喀斯特石漠化的研究现状与存在的问题［Ｊ］．地球与环境，２００６，３４（３）：９－１４．

　　［３］ＣｈｅｎＨＳ，ＬｉｕＪＷ，ＷａｎｇＫＬ，ｅｔａｌ．Ｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕ－ｔｉｏｎｏｆｒｏｃｋｆｒａｇｍｅｎｔｓｏｎｓｔｅｅｐｈｉｌｌｓｌｏｐｅｓｉｎｋａｒｓｔｒｅｇｉｏｎｏｆｎｏｒｔｈｗｅｓｔＧｕａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．Ｃａｔｅｎａ，２０１１，８４（１）：２１－２８

　　彭旭东，戴全厚，李昌兰

《西南喀斯特坡地水土流失／漏失过程与机理研究进展》

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