南水北调中线水源区水土流失机制研究

李春杰

（南阳师范学院地理科学与旅游学院，河南 南阳 473061）

0 前言

南水北调中线核心水源区位于伏牛山和小秦岭的过渡地带，山高坡陡的地形状况复杂，76.30% 的基岩是由石灰岩构成，石灰岩抵御侵蚀的能力较弱，易受风化剥蚀和流失侵蚀，在密集且集中的降水下极造成侵蚀和水土流失。石漠化问题较为突出，石漠化使贫瘠的表层土壤和脆弱的植物种群易受流水搬运和侵蚀，造成土地肥力下降，植被减少，泥沙淤积等问题，从而减少水源涵养能力，形成水土流失。水源区中上游地区严重的水土流失，直接影响着丹江口水库的使用寿命和水质安全。

南水北调中线水源区山体多为石灰岩，淋溶作用较强，地势南高北低。存在居民毁林开垦、陡坡耕种等不合理的生产方式，致使该地土壤侵蚀水土流失严重。水源区石漠化土地分布较为广泛，石漠化程度较高。广泛分布的石漠化对当地居民的生产生活有着很大影响，会造成可利用的土地减少，严重影响当地经济社会发展，并且会对当地生态环境造成巨大威胁，降低生物多样性等。研究以南水北调中线水源区为例，通过调查法、实例分析法、历史研究法，依据不同水土流失等级分类，分析了水源区不同土地利用类型水土流失分布以及不同坡度对水土流失的影响。

1研究区概况和研究方法

1.1 研究区概况

南水北调中线水源区气候温和，年平均气温为16℃，无霜期长。雨量丰沛，降水主要集中在6-9 月，年均降水量为750～900 mm 之间。研究区位于南水北调中线水源区是中国西南岩溶地区的北缘，喀斯特地貌发育，土壤类型以黄棕壤为主，易被降雨冲刷侵蚀使土壤贫瘠，地形以坡地为主，易发生水土流失。

1.2 研究方法

在前期工作中，利用南水北调中线水源区SRTM90 m DEM数据和水源区TM 影像图，对获取的遥感数据进行统计分析，分析了不同土地利用类型水土流失分布，探讨了坡度与水土流失形成的内在关系。研究通过调查法、实例分析法、历史研究法，依据对不同等级石漠化土地分布格局，根据大量的野外调查并结合已有的水土流失研究资料，将水土流失等级划分为微度、轻度、中度和强烈4个等级。

2 研究结果分析

2.1 南水北调中线水源区不同土地利用类型水土流失分布

南水北调工程核心水源区位于伏牛山与小秦岭的过渡地带，以山地和丘陵为主。高山陡坡的地形条件和广泛分布的石灰岩地质条件，在集中强降水条件下极易遭受侵蚀，造成局部水土流失，地表岩石裸露发生石漠化（见表1）。土地利用变化对水土流失的影响是国内外学者研究的热点问题，不同土地利用方式对水土流失具有明显的分异效应。从不同土地利用类型来看，林地水土流失面积占水源区总面积的比例最大，其次是耕地、草地和灌木林地，最后是建设用地（见表2）。其比例分别为35.83%、26.16%、23.32%、11.27% 和3.41%。微度水土流失等级下，林地所占比例最大，达26.06%；轻度水土流失等级下，草地所占比例最大，为17.70%，中度水土流失等级下，林地所占比例最大，为2.80%；强烈水土流失等级下，草地和灌木林地的水土流失面积最大（见表3）。

表1 石漠化程度及面积表

表2 不同土地利用类型水土流失面积（km2）表

表3 不同土地利用类型水土流失面积所占比例（%）表

2.2 南水北调中线水源区不同坡度对水土流失的影响

坡度反映地表的起伏，直接影响水力侵蚀的速度和加速度，进而影响地表物质的侵蚀、搬运和堆积的速度。从坡度与土壤侵蚀的关系可以发现，土壤侵蚀与坡度密切相关。一般来说，在有坡度的地方，轻度石漠化灾害最严重，＜8°和8°～＜15° 的斜坡上微度等级水土流失最严重，15°～＜25° 和25°～＜35° 的斜坡上轻度等级水土流失最严重，中度水土流失在25°～＜35°和≥35°的坡面上最为严重，重度石漠化在≥35° 的坡面上最为严重（见表4）。中线水源主要分布在东部季风区，集中强降水会对地表岩石产生一定程度的侵蚀，破坏表层土壤。当下垫面有一定坡度、破碎度且植被覆盖率较低，极易造成水土流失和石漠化。核心水源良好的水热条件加速了岩石的化学溶蚀速度，加剧了石漠化灾害。核心水源区土壤主要为灰土和黄棕壤，土层较薄，抗侵蚀和风化能力较弱。受降雨侵蚀和风力影响，植被覆盖度降低，土层薄肥力差，并且常有基岩裸露。通过实地调查，发现核心水源区部分土壤表面存在明显的石漠化现象，严重地区甚至存在无法耕作的情况。

表4 不同坡度下水土流失占比表

4 结论

研究表明，不同土地利用类型地表特征差异很大，土壤侵蚀特征也不同，林地的水土流失面积最大，不同坡度下水土流失程度有所差异。水土流失与石漠化密切相关，水土流失灾害在水源区极易发生。因此，解析水土流失现状，对于研究和恢复现有石漠化和潜在石漠化地区生态环境，保护水源区水生态、水环境和水质安全，具有重要意义。为了进一步分析水土流失问题，应研究不同石漠化程度的侵蚀强度和侵蚀模数变化规律。针对石漠化的各种危害，可以采取建立国家公园、转变农业发展模式、调整农业种植结构等措施，同时应完善治理顶层设计，加强石漠化防治的基础科学研究。