拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域不同海拔土壤可蚀性 K 值空间差异性分析

杨来仙 ,  高鑫 ,  曹盛明 ,  张娟 ,  骆师堂 ,  万丹

高原农业 ›› 2025, Vol. 9 ›› Issue (05) : 585 -595.

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高原农业 ›› 2025, Vol. 9 ›› Issue (05) : 585 -595. DOI: 10.19707/j.cnki.jpa.2025.05.006

拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域不同海拔土壤可蚀性 K 值空间差异性分析

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Spatial Variability of Soil Erodibility (K Value) Across Different Elevations in the Layequ-Palung Zangbo-Yarlung Zangbo River Basin

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摘要

为探究拉月曲—帕隆藏布—雅鲁藏布江流域不同海拔梯度下土壤可蚀性K值的分布特征及其驱动机制,本文选取沿该流域典型径流路径(色季拉山—鲁朗—拉月—贡日村—墨脱)的5个具有代表性的样点,基于实地采样和EPIC模型估算,分析土壤理化性质、粒径组成与K值的响应关系。结果表明:(1)随着海拔升高,土壤容重增加,孔隙度、有机质和团聚体稳定性下降;(2)K值表现为高海拔与亚高海拔区域显著高于中低海拔,粉粒含量与K值极显著正相关(r = 0.907,P < 0.01),是驱动可蚀性差异的关键因素;(3)2 378 m海拔样点K值最高(0.3 221 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2)),显著高于741 m(0.2 163 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2))与1 380 m(0.2 090 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2))。研究揭示该流域沿河递降的地形—气候梯度对K值分布具有控制作用,对高海拔地区水土保持与生态防控提供理论参考。

Abstract

To investigate the distribution characteristics and driving mechanisms of soil erodibility (K factor) under different altitudinal gradients in the Layuequ-Parlung Zangbo-Yarlung Zangbo River Basin, five representative sampling sites were selected along a typical hydrological transect from Sejila Mountain to Motuo (including Lulang, Layue, and Gongricun). Based on field sampling and K factor estimation using the EPIC model, the relationships among soil physicochemical properties, particle-size composition, and K values were systematically analyzed. The results showed: (1) With increasing altitude, soil bulk density increased, while porosity, organic matter content, and aggregate stability decreased significantly; (2) K values in high and sub-high altitude regions were significantly higher than those in middle and low altitude areas, and the silt content was highly positively correlated with K values (r = 0.907, P < 0.01), serving as the dominant factor influencing spatial variation in soil erodibility; (3) The altitude at 2,378 m exhibited the highest K value (0.3 221 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2)), which was significantly higher than those at 741 m (0.2 163 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2) and 1,380 m (0.2 090 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2)). This study reveals that the downstream-decreasing terrain-climate gradient along the river exerts a strong control on the spatial pattern of K values by regulating soil structure and particle composition. These findings provide theoretical support for soil erosion risk assessment and ecological conservation in high-altitude mountainous regions.

Graphical abstract

关键词

土壤可蚀性K / 海拔梯度 / 土壤理化性质 / 拉曲—帕隆藏布—雅鲁藏布江流域

Key words

Soil erodibility (K Value) / Altitude gradient / Soil physical and chemical properties / Layequ-Palung Zangbo-Yarlung Zangbo River Basin

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杨来仙,高鑫,曹盛明,张娟,骆师堂,万丹. 拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域不同海拔土壤可蚀性 K 值空间差异性分析[J]. 高原农业, 2025, 9(05): 585-595 DOI:10.19707/j.cnki.jpa.2025.05.006

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土壤侵蚀是在水力、风力、重力等外营力的作用下,土壤及其母质被破坏、剥蚀、搬运沉积的过程[1]。作为全球性的生态环境问题,土壤侵蚀严重威胁粮食安全和生态系统稳定,同时也对社会经济发展造成巨大压力和难以预估的损失,制约地区经济发展[2]。土壤侵蚀的发生过程主要受降水侵蚀力、坡度、坡长、植被和土壤可蚀性等因素影响,其中土壤可蚀性作为表征土壤本身抗侵蚀能力的内在因素,是反映土壤对侵蚀敏感性的指标,在土壤侵蚀研究中被广泛应用,通常用土壤可蚀性(Soil ErodibilityK值表示[3,4]。土壤可蚀性K值即通过标准径流小区上单位降水侵蚀力所引起的土壤流失量来表征土壤性质对侵蚀的影响[5]。1984年由美国农业部开发了EPIC模型(Erosion-Productivity Impact Calculator[6],因其综合考虑了土壤、气候、植被和管理措施等多重因素,成为土壤侵蚀研究中的重要工具[5]。随着EPIC模型算法的不断优化,其结果的精度和准确性显著提高[6-8],EPIC模型不仅在全球范围内得到广泛应用,还被引入中国的水土保持研究中[9]。例如,在我国第一次水利普查的水土保持专项普查中,EPIC模型被用于估算全国土壤可蚀性K值,进一步验证了其普适性和可靠性[10]
拉月曲—帕隆藏布—雅鲁藏布江流域位于青藏高原东南缘,地形起伏剧烈、地质破碎、降水充沛,具备典型的高海拔山地河谷侵蚀环境[11]。该流域自色季拉山北麓延伸至墨脱,海拔落差达3 800 m以上,气候、水热条件与植被类型呈明显垂直分异,土壤类型多样,结构疏松,易受侵蚀[11]。受全球气候变暖与人类干扰共同影响,流域水土流失风险不断加剧。在该类高山峡谷区域,海拔作为集成温度、降水、植被覆盖与土壤发育的重要地理因子,成为分析土壤侵蚀空间分异特征与机制的关键变量本文以拉月曲—帕隆藏布—雅鲁藏布江流域为研究对象,选取5个典型海拔样地,基于实地采样与EPIC模型估算K值,探讨土壤理化性质与粒径组成对K值的影响及其海拔响应规律,旨在揭示高海拔流域土壤可蚀性分异机制,为土壤侵蚀风险评估与水土保持管理提供科学支持。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域地处青藏高原东南缘,属喜马拉雅山脉与横断山脉的过渡地带,整体呈东西向展布[11]。地势起伏剧烈,地貌类型丰富,构造背景复杂,高差悬殊,峡谷纵深,流域最高点为南迦巴瓦峰(海拔7 782 m),最低点为墨脱县城附近(约600 m),地势自西北向东南陡降,形成典型的“高山深谷”地貌格局[12]。山地垂直带谱明显,受强烈的构造抬升与河流切割作用控制,流域内形成明显的垂直地带性,从高山寒带冰缘地貌、亚高山针叶林带、中山阔叶林带,到河谷热带雨林景观依次分布[13,14]。拉月曲及帕隆藏布河上游多为强侵蚀性山地河流,沿岸可见大量滑坡、泥石流等地质灾害迹象,而至中下游平缓地段则出现冲积阶地、洪积扇等堆积地貌[11]。该流域横跨南亚热带至温带高原气候过渡带,受季风系统与地形影响显著,具有显著的空间异质性和季节性差异,季风控制显著,流域气候类型主要为高原山地季风气候,受印度洋西南季风影响,降水主要集中于每年6月至9月,年降水量东南部高达2 000 mm以上,西北部则不足400 mm[15]。温度垂直差异大,因海拔跨度大,年均气温从墨脱河谷地带的约18 ℃逐渐递减至鲁朗、色季拉山等高山区域的0 ℃ ~ 5 ℃,形成明显的高寒气候带[16,17]。湿润与干旱交错,流域整体气候呈现“东南湿润—西北干旱”格局,帕隆藏布下游的墨脱、达木等地常年湿润,而鲁朗、波密等地区为典型的山地湿润气候区,年均湿度较高[11,15]。冻融交替频繁,尤其在色季拉山口等海拔3 300 m以上地区,年均冻融次数可达50次以上,是冻融地貌发育显著、土壤物理结构变化频繁的重要区域[17,18]

1.2 样点设置与样品采集

为尽可能涵盖研究区的土壤侵蚀类型,本文基于气象学中拉普拉斯压高公式和温度与海拔关系的基本理论,设置海拔梯度。具体设置如下:根据多年气象数据查询,研究区墨脱海拔最低,温度最高,多年最低月均温均大于0 ℃(约0.88 ℃),不存在冻融作用或冻融侵蚀,因此将其作为区域采样的基准样点。随后,按照约每1 000 m的梯度,在尽量保证土壤侵蚀状况、坡向基本一致的情况下,设置采样点,位置见图1。根据李炳元等[19]对我国陆地基本地貌类型研究中关于青藏高原海拔高度分级,墨脱县城样地(741 m)为低海拔(< 1 000 m)、贡日村样地(1 380 m)为中海拔(1 000 ~ 2 000 m)、拉月样地(2 378 m)和鲁朗样地(3 342 m)为亚高海拔(2 000 ~ 4 000 m)、色季拉山样地(4 340 m)为高海拔(4 000 ~ 6 000 m)。在每个海拔梯度按“品”字形设置3个100 × 100 cm样方,每个样方于0 ~ 15 cm的表层土壤取3个100 cm3环刀样用作容重、含水率和孔隙度分析,同时采集2 kg原状土样用作团聚体、有机质和土壤粒径组成等指标的分析。与此同时,以3个样方的几何中心位置记录海拔、坡度、经纬度、植被类型等环境信息要素,详见表1

1.3 样品处理与指标测定

1.3.1 样品处理

环刀样采样现场测定鲜重后带回实验室。原状土样带回实验室,将其中300 g土样掰成1.0 ~ 1.2 cm的小块,放阴凉通风处摊开剔除植物残体、石块等杂质自然风干后,一部分用作测团聚体;剩余部分土样无需掰开处理,经碾磨后过2 mm土壤标准筛用于pH值、有机质和土壤粒径组成指标测定。

1.3.2 指标测定

土壤容重(SBD)和土壤饱和含水率(SP)采用浸泡后烘干法测定,土壤孔隙度(TP)根据SBD用公式法计算[20]。pH值分析采用电位法测定,土壤粒径组成采用Bettersize 2 000激光粒度分布仪测定。土壤团聚体稳定性用沙维诺夫法[17]测定:干筛法测定平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD);湿筛法测定> 0.25 mm水稳性团聚体含量。土壤有机质(SOM)采用重铬酸钾外加热法测定,计算结果除以1.724即可得到土壤有机碳含量[20]。指标计算参照中华人民共和国林业行业标准《森林土壤水分-物理性质的测定》(LY/T 1215-1999)[21]

1.4 土壤可蚀性K值计算

EPIC模型是青藏高原地区土壤可蚀性K值估算常用的方法,主要利用土壤有机碳含量和土壤粒径组成估算K[19],计算公式为[6]

K=0.2+0.3exp-0.256Sa1-Si100×SiCl+Si0.3×1-0.25CC+exp3.72-2.95C×1-0.7SNSN+exp-5.51+22.9SN

式中:Sa : 土壤砂粒含量(%);Si : 土壤粉粒含量(%);Cl : 土壤黏粒含量(%);C : 有机碳含量(g/kg);SN = (1-Sa )/100;本文所涉及K值单位均为国际制单位t·hm2·h/(MJ·mm·hm2)[17,22]

1.5 数据处理

数据统计汇总采用Microsoft Excel 2016完成,数据分析处理采用IMB SPSS Statistics 25.0完成,遥感数据提取采用ArcGIS PRO完成。土壤可蚀性K值与影响因子的相关性分析采用Pearson双变量相关分析,各组数据间差异显著性比较采用单因素方差分析(one way ANOVA)和邓肯(Duncan)多重比较。

2 结果与分析

2.1 土壤基本理化性质特征

2.1.1 基本物理性质特征

该流域土壤饱和含水率(SP/%)、容重(SBD/(g/cm3))和孔隙度(TP/%)的测定结果显示(图2):

(1)SP随海拔升高呈现下降趋势,低海拔741 m、中海拔1 380 m的SP显著高于亚高海拔(2 378 m、3 342 m)和高海拔(4 340 m),随海拔呈1 380 m > 741 m > 4 340 m > 3 342 m > 2 378 m的分布格局。其中亚高海拔(2 378 m)SP最小(47.49%),仅为最大值中海拔1 380 m(122.53%)的38.76%,这种差异可能与不同海拔的降水量、土壤颗粒组成、团聚体稳定性、植被类型与覆盖度差异以及放牧践踏等有关[16]

(2)SBD介于0.6 277 ~ 1.1 750 g/cm3之间,平均值为0.8 421 g/cm³,SBD最大值为亚高海拔2 378 m(1.1 750 g/cm3),比最小值中海拔1 380 m(0.6 277 g/cm3)增加了87.19%,随海拔呈2 378 m > 3 342 m >

4 340 m > 741 m > 1 380 m的分布格局。SBD随海拔的变化表现为先增加后降低的趋势,从低海拔741 m到亚高海拔2 378 m逐渐增加,而在更高海拔(3 342 m和4 340 m)又有所下降。这种变化可能与2 378 m处于亚高海拔,且土壤砂砾、石块含量高、SOM分解较慢有关,而更高海拔可能由于物理风化作用较强,土壤结构松散,导致SBD下降。此外,亚高海拔2 378 m的SBD大于高海拔4 340 m的原因可能与其沙砾含量、有机质含量和植被覆盖度有关。

(3)不同海拔TP的变化则与SBD相反,随海拔升高呈下降趋势,随海拔呈2 378 m > 3 342 m > 4 340 m > 741 m > 1 380 m的分布格局,中海拔1 380 m(76.31%)最大,而亚高海拔2 378 m(55.66%)最小。亚高海拔3 342 m和高海拔4 340 m TP比亚高海拔2 378 m小的原因可能与SBD增加和SOM减少造成土壤颗粒间胶结能力减弱有关[17]

2.1.2 土壤基本化学特征

(1)pH值:由图3可知,该流域不同海拔梯度土壤pH值介于6.52 ~ 6.76,随海拔变化不明显,且均小于7.00,整体呈酸性至弱酸性。这一结果与张世全[23]、杨红[24]关于藏东南地区土壤pH整体呈酸性/弱酸性的研究结果一致。其中低海拔741 m土壤略偏中性,中海拔1 380 m和亚高海拔2 378 m、3 342 m土壤略偏酸性。

(2)土壤有机质(SOM):由图4可知,该流域不同海拔SOM随海拔升高呈逐渐降低的趋势,介于123.96 ~ 178.8 g/kg之间。各海拔梯度的SOM均超过12%,且随海拔升高呈逐渐减少,呈1 380 m > 741 m > 3 342 m > 2 378 m > 4 340 m的分布格局。

低海拔741 m、中海拔1 380 m SOM接近,中海拔1 380 m SOM最高(178.8 g/kg),而高海拔4 340 m SOM最低(123.96 g/kg),显著小于其余海拔梯度的SOM。其中,亚高海2 378 m的有机质含量约为亚高海拔3 342 m的83.16%,SOM存在显著差异(P < 0.05)。

低海拔741 m区域因高温高湿环境促进SOM积累,中海拔1 380 m因常绿阔叶林枯枝落叶输入量大,SOM最高。亚高海拔2 378 m、3 342 m与高海拔4 340 m区域低温条件限制微生物活性,同时冻融作用加速SOM分解,导致SOM显著降低。

2.2 土壤团聚体分布及稳定性特征

2.2.1 土壤团聚体分布特征

图5表2可知,该流域不同海拔土壤团聚体粒径分布及稳定性随海拔梯度呈现系统性变化规律。土壤> 0.25 mm机械稳定性与水稳性团聚体含量随海拔升高呈现出阶梯式下降,随海拔呈741 m > 3 342 m > 1 380 m > 2 378 m > 4 340 m的分布格局,主要结果为:

(1)低海拔741 m土壤机械稳定性 > 0.25 mm团聚体占比最大(93.81%),其中 > 5 mm大粒径占42.10%,湿筛后,水稳性团聚体中 > 5 mm占比仍达34.58%,且水稳性 > 0.25 mm总量高达85.58%,表明741 m土壤结构紧密、抗水蚀能力强[23]

(2)相比之下,高海拔4 340 m的 > 0.25 mm机械稳定性团聚体(67.74%)与水稳性团聚体(61.57%)显著低于低海拔741 m,其中 > 5 mm含量仅19.4%与15.72%,仅为741 m的46.01%与45.46%,且高海拔4 340 m土壤 < 0.25 mm微团聚体占比分别达32.15%和38.43%,表明其土壤颗粒组成细颗粒占比较多。高海拔4 340 m水稳性团聚体分布显示:0.5 ~ 0.25 mm与 < 0.25 mm合计占比达46.61%,而741 m仅为20.81%,表明高海拔4 340 m土壤面临机械稳定性与水稳性下降的双重挑战,这可能与高海拔地区的低温、强风、植被类型等因素有关。

(3)亚高海拔3 342 m表现出接近低海拔的团聚体特征,其机械稳定性 > 0.25 mm占84.22%,非水稳性 > 5 mm大团聚体占41.7%,水稳性 > 5 mm占34.74%,且水稳性总量为75.82%,推测与高有机质含量及植被覆盖促进团聚体形成有关。相比之下,2 378 m机械稳定性(77.91%)与水稳性(68.33%)降低,非水稳性与水稳性 < 0.25 mm微团聚体分别达22.27%与31.66%,且水稳性团聚体中 > 5 mm含量(15.83%)不足3 342 m的50%,这与2 378 m土壤砂砾、石块含量多以及大团聚体含量低有关,植被退化可能导致微团聚体累积及结构脆弱性加剧。

2.2.2 土壤团聚体稳定性

土壤平均质量直径(MWD)、土壤团聚体几何平均直径(GMD)与土壤团聚体破坏率(PAD)是评价土壤团聚体稳定性和土壤抗蚀能力的重要指标,MWD、GMD二者数值越大代表土壤团聚体越稳定[25]。由表2可知:

(1)该流域低海拔741 m的MWD(3.40 mm)与GMD(1.96 mm)均为各海拔最高值,表明其团聚体粒径大且分布均匀,结构稳定性最优,与其非水稳性 > 5 mm团聚体占比42.10%及水稳性 > 0.25 mm总量85.58%高度吻合。

(2)而中海拔1 380 m的MWD与GMD低于741 m,但PAD(6.44%)为各海拔最低,反映其虽大团聚体含量低(非水稳性 > 5 mm仅2.21%),但微团聚体( < 0.25 mm占比21.81%)可能通过紧密堆积形成机械抗性,降低破坏率。

(3)亚高海拔3 342 m的MWD与GMD接近低海拔741 m,PAD(9.97%)与741 m(8.80%)无显著差异,结合其非水稳性 > 5 mm团聚体占比41.79%及水稳性 > 0.25 mm总量75.82%,说明高植被覆盖与SOM输入有效维持了团聚体稳定性。相比之下,亚高海拔2 378 m的MWD与GMD显著低于3 342 m,PAD(12.29%)为各海拔最高,与其水稳性 < 0.25 mm微团聚体占比31.66%及 > 5 mm大团聚体不足亚高海拔3 342 m的50%直接相关,同时与2 378 m土壤中沙砾、石块含量多以及枯落物较少等因素密切相关。

(4)高海拔4 340 m的MWD(1.79 mm)与GMD(0.67 mm)均为最低值,反映其团聚体粒径细小、分布分散、稳定性最差,与非水稳性及水稳性 < 0.25 mm微团聚体占比最高(32.15%与38.43%)一致,表明高海拔4 340 m土壤同时面临机械稳定性与水稳性同步衰退,气温、降水、强风、植被类型等环境因子可能通过影响SOM积累与促进物理风化加剧结构退化[26]

2.3 土壤粒径组成及可蚀性K

2.3.1 土壤可蚀性K值分布特征

(1)流域K值分布特征

通过对该流域不同海拔梯度土壤进行粒径组成分析并计算其K值,不同海拔梯度K值随着海拔升高而呈增大趋势(图7)。K值介于0.2 090 ~ 0.3 221之间,平均值为0.2 668,随海拔呈现2 378 m > 4 340 m > 3 342 m > 1 380 m > 741 m的分布格局,根据刘斌涛[27]等提出的青藏高原K值分级阈值:较低可蚀性(0.09 < K ≤ 0.20)、中可蚀性(0.20 < K ≤ 0.25)、较高可蚀性(0.25 < K ≤ 0.30)和高可蚀性(K > 0.30)4类。低海拔741 m、中海拔1 380 m属于中可蚀性,亚高海拔2 378 m与高海拔4 340 m属于高可蚀性,亚高海拔3 342 m为较高可蚀性,处于过渡区间。

(2)土壤粒径组成

土壤质地:对该流域内不同海拔土壤进行土壤粒径组成分析结果显示主要包含两种土壤质地:低海拔741 m、中海拔1 380 m为砂质壤土,亚高海拔2 378 m、3 342 m与高海拔4 340 m为粉砂质壤土。

图7可知,拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域不同海拔土壤粒径组成粉粒占比与K值表现出一致的变化趋势,亚高海拔2 378 m SIL含量最高(67.50%),其K值也最大(0.3 221),高海拔4 340 m SIL含量次之(65.85%),其K值亦次之(0.3 173),中海拔1 380 m SIL含量最少(31.39%),其K值也最小为(0.2 090),SIL与K值呈现协同增长,表明SIL增加引起松散、容易受到侵蚀的特性从而显著降低土壤抗蚀性。而低海拔741 m由于优越的植被条件以及高渗透性减少了径流的冲刷作用,降低了土壤侵蚀风险,使其K值维持低位(0.2 163)。

2.3.2 土壤可蚀性K值影响因子相关性分析

表3可知,K值与海拔呈微弱负相关(r = -0.150,P > 0.05),未通过显著性检验,表明海拔升高对可蚀性的直接影响有限。这一规律需结合土壤粒径组成变化(图7)解释:K值与CLA含量呈极显著正相关(r = 0.833,P < 0.01),但因整体占比低(741 m仅1.62%,2 378 m仅5.76%),其对可蚀性的贡献弱于SIL。K值与SIL含量极显著正相关(r = 0.907,P < 0.01),低海拔741 m与中海拔1 380 m SAN含量达65.10%、67.75%,而高海拔4 340 m SIL含量占比升至65.85%,SAN含量降至29.79%。SAN含量与K值极显著负相关(r = -0.853,P < 0.01),揭示粉粒(SIL)富集是驱动土壤可蚀性升高的核心因素。SOM与K值显著负相关(r = -0.612,P < 0.01)。

综上所述,海拔通过粉粒(SIL)富集与有机质(SOM)衰减的协同作用,驱动土壤可蚀性从低海拔砂质向高海拔粉砂质呈现递增,由低海拔741 m(0.2 163)递增至高海拔4 340 m(0.3 173)。而亚高海拔2 378 m与3 342 m,3 342 m的K值(0.2 693)比2 378 m(0.3 221)降低16.39%,说明K值在亚高海拔不同梯度存在显著差异。

3 讨论

拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域高山遍布,海拔垂直高差大,不同海拔气候类型和生态环境差异明显,导致植被类型、土壤垂直带谱有明显差异。随着海拔的升高,温度随之降低,根据气象数据分析结果,除低海拔741 m外,其余海拔梯度土壤在低温季节均发生不同程度的冻融交替。冻融作用通过直接或间接影响土壤理化性质,进一步对土壤可蚀性产生显著影响[26]。冻融作用对土壤理化性质具有显著影响:随着冻融作用的发生,土体发生冻胀与融沉,土壤结构发生变化,大颗粒土壤破碎为小颗粒,而小颗粒土壤随着冻融作用发生迁移,改变土壤颗粒组成,并带走部分SOM,从而影响团聚体稳定性[26,28,29]

拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域SOM随海拔升高呈现下降趋势。中低海拔741 m、1 380 m地处墨脱县境内,气候温暖湿润,分布着大面积的森林,植被覆盖度高,土壤腐殖质层较厚,SOM含量高。而随着海拔升高至亚高海拔2 378 m、3 342 m和高海拔4 340 m,气候、温度、植被类型等随之发生变化,同时伴随不同程度的冻融交替,加速了SOM的矿化和分解,导致了SOM含量降低[26,27]

土壤水稳性团聚体是影响土壤结构稳定性与土壤抗蚀能力的重要指标之一,其数量越多,土壤团聚体稳定性越强[25]。研究结果显示拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域不同海拔土壤团聚体稳定性良好,与梁博[16]、张耀方[31]、赵锦梅等[32]的研究结果相比,研究区土壤团聚体结构稳定性总体较好。团聚体破坏率(PAD)是直观反映土壤团聚体稳定性的指标,拉月曲-帕隆藏布-雅鲁藏布江流域不同海拔土壤团聚体结构破坏率介于6.44% ~ 12.29%之间,湿筛后,中海拔1 380 m团聚体粒径分布变化最小,PAD最低。亚高海拔2 378 m的PAD最大,主要是因为中低海拔741 m、1 380 m为砂质壤土,> 0.25 mm大团聚体占比高、有机质含量高、PAD小于2 378 m,有机质对土壤的胶结作用使土壤团聚体结构更加的稳定。而亚高海拔 3 342 m、高海拔4 340 m与亚高海拔2 378 m虽均为粉砂质壤土,但亚高海拔2 378 m土壤中含有大量砾石,黏粒、粉粒含量占比、PAD均大于亚高海拔3 342 m与高海拔4 340 m且有机质含量、> 5 mm大团聚体占比低于亚高海拔3 342 m,土体结构较为破碎,故土壤团聚体稳定性差。4 340 m因地处高海拔地区,受人为干扰较小,故土壤团聚体稳定性优于2 378 m。

本研究结果表明,该流域不同海拔土壤可蚀性K值介于0.2 090 ~ 0.3 221 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2)之间,平均值为0.2 668 t·hm2·h/(MJ·mm·hm2),基本符合王小丹[33]、刘斌涛等[27]对西藏高原土壤可蚀性K值的研究结果。K值海拔梯度呈2 378 m > 4 340 m > 3 342 m > 741 m > 1 380 m的分布格局,亚高海拔2 378 m海拔虽不是最高,但土壤粉粒含量占比最大,土壤沙砾含量高,放牧践踏等人为干扰强烈。此外,高海拔粉砂质壤土(4 340 m,K = 0.3 173)的可蚀性属高可蚀性(K > 0.30),由于高海拔、低气温的高寒环境影响,土壤温差变化大、风化程度弱,使得深层次土壤砾石在热胀冷缩作用下,不断达到地表层而风化破碎,增加颗粒组成粉砂粒含量,且高寒草甸植被覆盖度低,土壤裸露面积大,被降水或风力带走的土壤细颗粒增多,可蚀性增大,或许在藏东南水土流失防治中先防控[33,34]

4 结论

(1)拉月曲—帕隆藏布—雅鲁藏布江流域沿典型的“高山峡谷型”地貌递降路径分布,土壤理化性质随海拔变化显著。高海拔区域(色季拉山)土壤容重较大、有机质含量较低、团聚体稳定性差;低海拔区(墨脱)植被条件优良,有机质积累丰富,团聚体结构稳定,表征出流域从源头至下游的土壤抗蚀能力差异。

(2)K值呈现明显的空间异质性,自下而上依次为1 380 m(0.2 090)、741 m(0.2 163)、3 342 m(0.2 693)、4 340 m(0.3 173)、2 378 m(0.3 221)。流域中高海拔区域受冻融频繁、粉粒富集、植被退化影响,土壤可蚀性明显增强,是该流域土壤侵蚀高风险区。中低海拔地区因砂质壤土、有机质富集、植被覆盖度高,维持中等可蚀性。

(3)粉粒含量与K值呈极显著正相关(r = 0.907,P < 0.01),而砂粒与K值显著负相关,表明粉粒主导的结构松散化趋势是造成流域高海拔区K值升高的核心机制。海拔对K值影响主要通过粉粒富集与有机质递减的协同作用间接实现。

(4)应将本研究流域中高海拔区域作为水土流失重点防控带,结合冻融频率、地貌破碎度与地表植被状况进行分区治理。

参考文献

[1]

刘宝元,杨扬,陆绍娟,.几个常用土壤侵蚀术语辨析及其生产实践意义[J].中国水土保持科学,2018,16(1):9-16.

[2]

姚华荣,杨志峰,崔保山.云南省澜沧江流域的土壤侵蚀及其环境背景[J].水土保持通报,2005,(04):5-10+14-112.

[3]

田芷源,梁音,赵院,.中国水蚀区土壤可蚀性因子更新方法与应用[J].中国水土保持科学(中英文),2023,21(06):63-70.

[4]

高家勇,李瑞,杨坪坪,.贵州省土壤可蚀性K值空间分布特征及主要影响因子[J].水土保持研究,2022,29(05):77-84.

[5]

田培,刘嘉欣,曲丽莉.土壤可蚀性研究进展与展望[J].华中师范大学学报(自然科学版),2024,58(05):561-570.

[6]

Williams J R, Jones C A, Dyke P T. A modeling approach to determining the relationship between erosion and soil productivity: EPIC, Erosion-Productivity Impact Calculator[J].Transactions of the ASAE, 1984, 27(1): 129-144.

[7]

Liu B Y, Nearing M A, Risse L M. Slope gradient effects on soil loss for steep slopes[J].Transactions of the ASAE, 1994, 37(6): 1835-1840.

[8]

Zhang X C, Nearing M A. Impact of climate change on soil erosion, runoff, and wheat productivity in central Oklahoma[J]. Catena, 2005, 61(2-3): 185-195.

[9]

杜宇佳.北京市土壤可蚀性及空间分布特征[J].水土保持应用技术,2024,(01):7-9.

[10]

国务院第一次全国水利普查领导小组办公室.水利普查空间数据采集与处理[M].北京:中国水利水电出版社,2011.

[11]

西藏自治区水利厅.拉月曲流域综合规划环境影响评价信息公示[R/OL].(2022-02-16) [2025-03-27].

[12]

刘玉祯,刘文亭,冯斌,.坡向和海拔对高寒山地草甸植被分布格局特征的影响[J].草地学报,2021,29(06):1166-1173.

[13]

李文博,方江平,赵文涛.雅鲁藏布江流域林芝段景观指数相关性与景观格局差异性分析[J].高原农业,2020,4(06): 592-600+622.

[14]

牛钰杰,周建伟,杨思维,.坡向和海拔对高寒草甸山体土壤水热和植物分布格局的定量分解[J].应用生态学报,2017, 28(05):1489-1497.

[15]

徐迪.林芝森林生态安全评价研究[D].林芝:西藏农牧学院,2023.

[16]

梁博,聂晓刚,杨东升,.西藏尼洋河流域下游5种典型土地利用方式土壤物理性质差异分析[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2018(1):119-128.

[17]

乔锋,王明刚,李晶,.色季拉山垂直气候带土壤可蚀性研究[J].西南林业大学学报(自然科学),2018,38(06):121-126.

[18]

胡延杰,王培清,翟鹏飞.藏东南地区季节性冻土分析[J].河南科技,2016,(01):147-148.

[19]

李炳元,潘保田,韩嘉福.中国陆地基本地貌类型及其划分指标探讨[J].第四纪研究,2008,(04):535-543.

[20]

孙宝洋.季节性冻融对黄土高原风水蚀交错区土壤可蚀性作用机理研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2018.

[21]

森林土壤水分-物理性质的测定:LY/T 1215-1999 [S],1999.

[22]

梁万栋,王小姣,高志康,.西藏尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值空间分布特征[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2023,51(12):101-110.

[23]

刘世全,张宗锦,王昌全,.西藏酸性土壤的酸度特征[J].土壤学报,2005,(02):211-218.

[24]

杨红,曹舰艇,徐唱唱,.藏东南色季拉山不同森林类型土壤CO2_排放[J].浙江农业学报,2017,29(10):1733-1741.

[25]

刘亚龙,王萍,汪景宽.土壤团聚体的形成和稳定机制:研究进展与展望[J].土壤学报,2023,60(03):627-643.

[26]

高敏,李艳霞,张雪莲,.冻融过程对土壤物理化学及生物学性质的影响研究及展望[J].农业环境科学学报,2016,35(12): 2269-2274.

[27]

刘斌涛,陶和平,史展,.青藏高原土壤可蚀性K值的空间分布特征[J].水土保持通报,2014,34(04):11-16.

[28]

张海欧.冻融交替作用对土壤理化性质的影响研究进展[J].农业与技术,2021,41(04):33-36.

[29]

朱帅,李仕勇,姜泊宇,.冻融循环作用对东北农田黑土团聚体及有机碳的影响[J].中国农学通报,2024,40(23):53-59.

[30]

陈涛,周利军,齐实,.华蓥市山区典型林分土壤团聚体稳定性及抗蚀能力[J].浙江农林大学学报,2021,38(06):1161-1169.

[31]

张耀方,赵世伟,李晓晓,.利用方式对灌淤土团聚体稳定性及有机碳官能团特征的影响[J].水土保持学报,2015,29(1): 169-174.

[32]

赵锦梅,徐长林,马瑞,.东祁连山不同高寒灌丛草地土壤抗蚀性研究[J].水土保持学报,2016,30(5):119-123.

[33]

王小丹,钟祥浩,王建平.西藏高原土壤可蚀性及其空间分布规律初步研究[J].干旱区地理,2004,(03):343-346.

[34]

Zhang K, Shu H, Xu X, Yang K, Zhang W. Global synthesis of soil erosion rates and its controlling factors[J].Earth-Science Reviews, 2020, 209: 103303.

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