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科学家阐明30年来石漠化时空演变规律


发布日期:2014-02-18   来源:中国科学报       点击数:3332

准确、可靠的喀斯特山地土壤流失量数值,对正确认识喀斯特山地石漠化的过程和机制,判别喀斯特山地石漠化严重程度,确定其土壤侵蚀量非常重要。日前,在国家自然科学基金委的支持下,中科院地化所副研究员白晓永在成都山地所研究员张信宝和地化所研究员王世杰的指导下,在“岩溶洼地泥沙沉积信息对土地石漠化进程的记录与响应的研究”上获得重大进展。

土壤侵蚀是造成喀斯特脆弱生态环境的重要营力,也是形成喀斯特石漠化的重要原因,喀斯特地区水土流失引起的一系列重大生态环境问题,不但引起土地生产力下降,严重制约了区域社会经济的可持续发展,导致一些地方出现了“一方水土养不活一方人”的现象,成为中国农村贫困面最广、贫困人口最多、贫困程度最深的地区,而且,入江泥沙沉积,对国家重点工程安全运行及长江、珠江中下游生态安全带来严重威胁。因此,喀斯特流域侵蚀与产沙问题是水土保持工作最为关心的问题之一,也是开展水土流失动态监测需要解决的关键问题之一。

此前,一些科学家老前辈对西南喀斯特地区的土壤侵蚀现状进行了前期探索性的研究。但总体来说,国家对西南喀斯特地区水土流失基础研究投入严重不足,侵蚀泥沙研究基础薄弱,径流小区和小流域实测资料有限,不同研究者给出的土壤流失量数值往往差别很大。传统水土流失监测方法有太多的局限性,很难适用于喀斯特地区。

白晓永举例说,水文站观测法投资大、历时长,测得的数据只能反映整个流域的侵蚀产沙状况,不能得到流域内不同地貌单元或土地利用类型上的侵蚀量;插针(桩)法会容易受耕作活动的影响,而且每年侵蚀一般只有几毫米,误差大;径流小区法费工费时,需要大量的人力物力投入,只能得到整个坡面的侵蚀量,不能揭示不同坡面部位侵蚀强度。因此,正确认识喀斯特地区的土壤侵蚀过程和机理困难重重。

幸运的是,峰丛洼地是喀斯特地区的独特地貌。洼地沉积物含有丰富的信息,真实地记载了洼地过去气候、环境变迁的信息,人类活动对洼地环境的影响也保存在该地质记录中。在缺乏长期监测记录的情况下,洼地沉积物可以用来重建洼地及其流域过去变化的历史,为喀斯特环境整治与生态修复的重要科学依据。

据此,白晓永等人以贵州高原典型的岩溶洼地为研究对象,使用137Cs和210Pbex示踪技术为主要手段,对岩溶洼地沉积的泥沙进行断代分析,探讨了泥沙中赋存的信息对土地石漠化进程的记录与响应。他们测算了不同地区岩溶洼地土壤的沉积速率和流域的侵蚀速率,探讨了137Cs面积活度空间的分布差异及其环境指示意义。

此外,他们通过前期广泛调研、结合室内计算机图件分析与野外实地探勘的方法,选择了荔波县洞落洼地、普定县石人寨洼地、马官洼地、威宁县邓家洼地等,开展了喀斯特洼地泥沙堆积的137Cs示踪研究。

“我们基于岩溶洼地沉积物对石漠化过程的反应特点,测算了贵州岩溶地区的土壤允许流失量及其分布规律和特点,研究了岩溶地区土壤允许流失量与石漠化发生率的关系。”白晓永说。

另外,白晓永等人基于岩溶洼地沉积物对区域石漠化景观格局变化的响应,探讨了近30年来石漠化时空演变历史过程中的规律和特点,该成果受到国家林业局的重视。

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