陳同德， 朱夢陽， 焦菊英，3， 安韶山，3， 稅軍峰，3， 楊 陽， Fakher Abbas

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100；2.西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院， 陜西 西安 710127； 3.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100)

泛第三極面積約2.00×107km2，人口多達(dá)3.00×108多，目前面臨氣溫急劇升高[1]、冰川融化[2]和荒漠化加劇[1]等環(huán)境問題。泛第三極區(qū)域與中國提出的“一帶一路”倡議經(jīng)濟(jì)帶高度重合，了解、研究和解決該區(qū)域的資源環(huán)境問題是在該倡議實(shí)施過程中的重要環(huán)節(jié)。巴基斯坦是泛第三極南亞國家中重要的一員，調(diào)查分析巴基斯坦區(qū)域土壤侵蝕規(guī)律和治理狀況，將對(duì)該國土壤侵蝕防治以及服務(wù)泛第三極環(huán)境治理具有重要意義。

近年來巴基斯坦人口急劇增加。聯(lián)合國人口規(guī)劃和預(yù)測委員會(huì)預(yù)測，至2025年，巴基斯坦人口將高達(dá)2.60×108人[3]，雖然是南亞地區(qū)的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)對(duì)GDP的貢獻(xiàn)達(dá)到25%[4]，但巴基斯坦的耕地僅為2.00×107km2，人口和農(nóng)耕地均集中分布于印度河及其支流兩岸[5]；而且其76%的土地受到不同程度土壤侵蝕影響，已對(duì)該國畜牧業(yè)和生態(tài)安全造成巨大威脅[6]。人為因素方面，人口增加后毀林開荒、過度放牧和不合理的耕作等活動(dòng)[6]，加劇土壤侵蝕；在自然因素方面，印度河流域整體降雨量較大，土壤疏松[7]，因此容易發(fā)生水蝕。土壤侵蝕不僅引起農(nóng)耕地土壤表層的營養(yǎng)物質(zhì)持續(xù)不斷地流失，使土地沙化，也會(huì)污染下游水體[7]。

目前巴基斯坦的土壤侵蝕研究，是以遙感結(jié)合RUSLE等模型分析小流域或者區(qū)域尺度的土壤侵蝕時(shí)空變化和區(qū)域分異規(guī)律為主[8]，僅有個(gè)別小流域有部分年份的土壤侵蝕觀測數(shù)據(jù)[9]，并不能完全支撐模型所得結(jié)果。另外，巴基斯坦氣候變化劇烈，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，導(dǎo)致區(qū)域環(huán)境變化迅速，其土壤侵蝕發(fā)生的條件、形式和程度發(fā)生了改變。因此，本文采用野外調(diào)查和3S技術(shù)結(jié)合的方式，對(duì)巴基斯坦的土壤侵蝕現(xiàn)狀、區(qū)域分異規(guī)律和侵蝕影響因子等方面進(jìn)行分析，旨在研究該區(qū)土壤侵蝕防治對(duì)策，為認(rèn)識(shí)泛第三極區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化及其治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查區(qū)域概況

巴基斯坦(23°45′—36°56′N，60°53′—71°03′E)西北部與中國新疆接壤，其東部為印度、西部為阿富汗。巴基斯坦國土面積約8.81×105km2(含巴控克什米爾地區(qū))，南北長約1 600 km，擁有平原、丘陵、高原和山地等多種地貌類型。巴基斯坦大部分地區(qū)屬于熱帶干旱和半干旱氣候，處于熱帶季風(fēng)區(qū)西緣，年降雨量為50～1 000 mm，降雨分布空間不均，北部地區(qū)年降雨可達(dá)2 000 mm[10]。巴基斯坦地形多變，可分為北部高山區(qū)、波特瓦爾高原、旁遮普平原、俾路支高原和信德平原等單元，侵蝕地貌也有多種類型(附圖18a—18d)。其中，北部高山區(qū)是巴基斯坦最高的區(qū)域，也是印度河、杰盧姆河和齊納布河等主要河流的發(fā)源地；高山區(qū)南部為波特爾高原(32°13′—34°22′N，71°18′—73°57′E)，面積約220 km2，高原中部由平原區(qū)和溝壑區(qū)組成(附圖19a—19b)，坡度范圍為8%～40%，是巴基斯坦重要的糧食生產(chǎn)地[11]，也是政治文化中心(伊斯蘭堡位于波特爾高原北部)。波特瓦爾高原降雨年際分布不均，約50%～80%的降雨分布于5—10月[11]，因此降雨侵蝕力較大，水土流失嚴(yán)重，是巴基斯坦水蝕最嚴(yán)重的地區(qū)(附圖19c—19d)，總侵蝕量約4.24×108t/a，其中西部(Attock)和東部地區(qū)(Jhelum)年平均侵蝕量約8.00×107t/a，而北部地區(qū)(Rawalpindi)高達(dá)1.60×108t/a[9]；波特瓦爾高原北部區(qū)域，即使是覆蓋度較高的林區(qū)，部分區(qū)域的侵蝕也較嚴(yán)重(附圖20a—20d)，另外該區(qū)域的塔貝拉水庫，是伊斯蘭堡城市用水以及附近農(nóng)業(yè)用水的主要來源地，印度河每天向該水庫傾注的泥沙量可達(dá)50 000 t，嚴(yán)重縮短水庫的使用壽命和儲(chǔ)蓄能力[7]。

2 調(diào)查內(nèi)容與方法

2.1 樣點(diǎn)布設(shè)及調(diào)查路線

波特瓦爾高原伊斯蘭堡附近人口分布密集，地表環(huán)境受人為干擾程度較重，土地利用變化較快，因此，基于年降雨量變化(500～1 400 mm)、土地利用的多樣性和地形等。在伊斯蘭堡東北—西南方向布設(shè)樣線，以10 km左右的間距選擇了15個(gè)面積在0.74～2.14 km2的調(diào)查單元(12個(gè)小流域，3 個(gè)矩形區(qū))進(jìn)行野外調(diào)查(圖1)，調(diào)查單元的基本信息如表1所示。

圖1 巴基斯坦波特瓦爾高原土壤侵蝕調(diào)查路線和調(diào)查單元分布位置表1 波特瓦爾高原土壤侵蝕調(diào)查單元基本信息

調(diào)查單元編號(hào)調(diào)查日期年均降雨量/mm海拔高度/m地貌特征主要土地利用120190420520600～700山區(qū),多砂巖林地、耕地220190420500517～526高原區(qū)、地勢平坦耕地、建設(shè)用地320190420600524～554高原區(qū)、調(diào)查單元內(nèi)有寬淺溝壑,面積約占40%耕地、草地420190416640498～525高原區(qū),調(diào)查單元東部有溝壑,面積約占15%耕地520190420720508～528高原區(qū)耕地、建設(shè)用地620190419800517～575高原區(qū)、調(diào)查單元內(nèi)有寬淺溝壑,面積約占45%耕地、草地720190419820502～535高原區(qū)、調(diào)查單元內(nèi)有寬淺溝壑,面積約占20%耕地、草地820190419800487～524高原區(qū)、調(diào)查單元內(nèi)有寬淺溝壑,面積約占5%耕地、草地920190419900543～580高原區(qū)、調(diào)查單元內(nèi)多寬淺溝壑,面積約占35%耕地、建設(shè)用地1020190418900438～532丘陵區(qū)林地、草地11201904171 000499～520河流階地耕地、草地12201904171 100592～816山地區(qū)林地、草地13201904181 2001 111～1 385山地區(qū)耕地、林地14201904181 2001 161～1 755山地區(qū)林地、草地、耕地15201904181 3001 425～1 928山地區(qū)林地、草地、耕地

注：降雨量數(shù)據(jù)來自于Fick, Stephen E和Hijmans, Robert J[12]。

2.2 調(diào)查方法和內(nèi)容

根據(jù)第一次中國水利普查水土保持普查中的土地利用的分類標(biāo)準(zhǔn)[13]，利用前期解譯的土地利用和水保措施圖手動(dòng)記錄和奧維互動(dòng)地圖APP定位照相，記錄調(diào)查單元每個(gè)圖斑的土地利用情況，后期基于ArcGIS進(jìn)行修編，解譯結(jié)果如圖1所示。同時(shí)，調(diào)查并記錄不同地類圖斑的地理位置、土壤侵蝕特征、植被類型與蓋度和農(nóng)耕地利用現(xiàn)狀等信息，調(diào)查共計(jì)15個(gè)調(diào)查單元(圖1)共1 026個(gè)圖斑。然后，利用中國土壤流失方程(CSLE)計(jì)算每個(gè)單元中各圖斑的土壤侵蝕速率t/(km2·a)，以此分析各抽樣單元的土壤侵蝕程度以及空間分布特征。中國土壤侵蝕模型(CSLE)是在美國通用土壤流失方程(USLE)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國土壤侵蝕特征、試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)和治理技術(shù)方法等改進(jìn)模型。CSLE將USLE的LS算法改為適用于陡坡的算法，將植被覆蓋和管理因子(C)和水土保持措施因子(P)改為水土保持生物措施(B)、工程措施(E)和耕作措施(T)3個(gè)因子[14-16]。CSLE已在中國新疆[17](與巴基斯坦接壤)、陜西省[18]和其它不同地形、氣候區(qū)[19-21]以及泰國[22]等泛第三極部分區(qū)域有成功應(yīng)用，因此本次調(diào)查抽樣單元的土壤侵蝕侵蝕模數(shù)計(jì)算使用該模型。

2.3 CSLE各因子和流失速率計(jì)算方法

本文采用中國第1次水力普查中CSLE各因子的計(jì)算方法[13]，計(jì)算區(qū)域土壤侵蝕力因子(R)和土壤可蝕性因子(R)；利用1弧秒分辨率的SRTM數(shù)據(jù)和LS_Tool計(jì)算工具計(jì)算坡度坡長因子(LS)；基于NDVI和PVI數(shù)據(jù)以及實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算水土保持措施因子(B，E，T)；最終通過CSLE計(jì)算得到土壤侵蝕速率(A)。

3 土壤侵蝕特征與土壤侵蝕治理措施

3.1 土地利用類型土壤侵蝕特征

3.1.1 林地土壤侵蝕特征 林地主要分布在巴基斯坦東北部的穆里地區(qū)(第13—15調(diào)查單元)，喬木林地(主要為馬尾松)可占調(diào)查單元總面積的28.87%～69.90%，平均郁閉度在50%以上。平均土壤侵蝕速率在248.17～723.44(t/(km2·a)之間(表2)。自然條件下土壤侵蝕程度較輕，僅部分林間地有片狀侵蝕(圖2a)，部分山坡坡腳發(fā)生重力侵蝕(圖2b)；但在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)，裸露邊坡侵蝕嚴(yán)重(圖2c)，甚至產(chǎn)生大切溝(圖2d，切溝長約20 m，寬1～5 m，深1～3 m)。林間地片狀侵蝕產(chǎn)生原因是馬尾松林地間的草被稀疏，無法對(duì)地表實(shí)現(xiàn)全覆蓋，降雨匯集后產(chǎn)生漫流，無草被覆蓋的區(qū)域，地表的抗侵蝕能力相對(duì)較弱，因此發(fā)生較大面積剝蝕，甚至在下方產(chǎn)生與坍塌。草被稀疏可能的原因有兩個(gè)方面：①此處的年均降雨量在1 200～1 300 mm(表1)，因此馬尾松生長繁茂巨大(個(gè)別樹高達(dá)40 m多)，馬尾松林與林下草本植物爭奪養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致林間草被稀疏；②已有研究證實(shí)馬尾松會(huì)分泌化感物質(zhì)，會(huì)影響附近的其它植物生長[23]。

圖2 穆里地區(qū)林地土壤侵蝕(陳同德攝于20190418)

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)域，因植被遭到破壞，土壤失去保護(hù)層，在降雨和徑流的直接打擊和沖刷作用下，侵蝕強(qiáng)烈，產(chǎn)生細(xì)溝侵蝕和切溝侵蝕，土壤細(xì)顆粒物質(zhì)隨徑流搬運(yùn)輸移，地下礫石逐漸出露，對(duì)自然景觀造成破壞。

坡腳發(fā)生重力侵蝕的原因主要包括兩個(gè)：①巴基斯坦北部為喜馬拉雅山脈上升地區(qū)[24]，因此坡面長、坡度大，應(yīng)力集中于坡腳，容易發(fā)生崩塌；②該區(qū)域降雨量大，坡腳處為徑流匯集的區(qū)域，水分充足，土層之間的黏結(jié)力因水分作用而降低，易在水分作用下發(fā)生滑塌。

3.1.2 草地土壤侵蝕特征 在調(diào)查范圍內(nèi)，草地主要分布在古杰爾汗—杰格瓦爾地區(qū)(第3—9調(diào)查單元)，其面積可占調(diào)查單元總面積的16.70%～37.75%，平均土壤侵蝕速率在9.93～306.47 t/(km2·a)之間(表2)。該區(qū)域年均降雨量498～580 mm，屬半濕潤氣候。自然條件下草被生長較好，侵蝕程度也較輕，坡面分布片狀侵蝕。是由于在降雨和徑流作用下，無植被覆蓋的區(qū)域土壤細(xì)顆粒不斷被運(yùn)移，礫石逐漸出露，出現(xiàn)片狀侵蝕。另外，地表在長期侵蝕作用下，也會(huì)產(chǎn)生侵蝕溝道(圖3a)。在人為活動(dòng)影響下，草地產(chǎn)生較為嚴(yán)重的土壤侵蝕，土質(zhì)道路邊坡，因無植被措施防護(hù)，土質(zhì)松散，降雨容易匯集，產(chǎn)生大量細(xì)溝侵蝕，部分區(qū)域出現(xiàn)切溝(圖3b)；高草被蓋度的自然山坡因修路被切割，沒有草被防護(hù)的區(qū)域，失去了植被對(duì)土壤的固結(jié)作用，不斷發(fā)生泄溜、撒落等重力侵蝕，與有草被區(qū)域形成鮮明對(duì)比(圖3c)；放牧活動(dòng)可對(duì)草被造成嚴(yán)重破壞，食草動(dòng)物啃食植物莖葉，影響植物生長，使地表覆蓋度降低，踩踏使地表土壤緊實(shí)，其儲(chǔ)水性能降低，降雨條件下，更容易形成徑流，出現(xiàn)重力侵蝕和切溝侵蝕(圖3d)。

圖3 古杰爾汗-杰格瓦爾地區(qū)草地(稀樹)土壤侵蝕(焦菊英攝于20190418-20190419)

3.1.3 建設(shè)用地土壤侵蝕特征 巴基斯坦的人口、經(jīng)濟(jì)近年都在飛速增長中[4]，不可避免地會(huì)進(jìn)行開發(fā)建設(shè)。在本次調(diào)查過程中，80%的調(diào)查單元均有建設(shè)項(xiàng)目，平均土壤侵蝕速率在17.09～1 711.76(t/(km2·a)之間(表2)。在各種項(xiàng)目的建設(shè)過程中，會(huì)使地表植被遭到破壞，土體遭到嚴(yán)重干擾，極易產(chǎn)生水土流失。比如，在第10調(diào)查單元(圖1)東側(cè)，分布有約5 km2的建設(shè)用地，地表原生植被均已被破壞殆盡；排土邊坡(附圖21a)植被稀疏，土質(zhì)松散，發(fā)生了嚴(yán)重的細(xì)溝、切溝侵蝕，另外，排土邊坡呈多級(jí)分布，每一級(jí)平臺(tái)對(duì)下一級(jí)而言形成匯水區(qū)域，因此越往下的排土邊坡更容易產(chǎn)生股流，形成的細(xì)溝、切溝數(shù)量越多，深度、寬度也較大；路旁棄土形成的地表植被蓋度雖然較高，但卻形成眾多較大切溝(圖4a，切溝長約30 m，深0.5～2 m，寬0.5～5 m)，主要是由于棄土攤開后形成的地表坡面較長，形成的徑流量較大。加之土質(zhì)松軟，草被層無法完全吸收水分、分散徑流，形成較大切溝，對(duì)當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源造成嚴(yán)重破壞。在第5調(diào)查單元(圖1)內(nèi)，分布有小磚廠群，制磚過程中會(huì)大量取土，破壞植被，使得地表裸露，抗侵蝕能力降低，產(chǎn)生切溝侵蝕(附圖21b)；因取土過程中地表不斷被車輛壓實(shí)，取土平臺(tái)土壤的入滲能力大大降低，取土平臺(tái)本身構(gòu)成較大面積的匯水區(qū)域，在降雨條件下，取土平臺(tái)邊坡易產(chǎn)生細(xì)溝、切溝侵蝕(圖4b)。除以上建設(shè)類型，推平地和高壓塔(附圖21c—21d)建設(shè)等也有不同程度的土壤侵蝕產(chǎn)生，對(duì)當(dāng)?shù)氐乃临Y源造成了破壞。

圖4 伊斯蘭堡首都區(qū)旁遮普地區(qū)和門德拉北部地區(qū)建設(shè)用地侵蝕溝

3.2 調(diào)查單元的土壤侵蝕速率

利用CSLE計(jì)算得出15個(gè)調(diào)查單元土壤侵蝕速率的平均值介于51.40～1 338.91 t/(km2·a)之間(表2)。Muhammad等人[7]在恰克瓦爾地區(qū)(位于波特瓦爾高原南部)兩個(gè)小流域的實(shí)測的土壤侵蝕速率變化范圍為479～1 231 t/(km2·a)。S. Ellis等人[25]在穆里地區(qū)(位于波特瓦爾高原北部)高海拔砍伐林地和較低海拔過度放牧地實(shí)測土壤侵蝕速率約為15 000 t/(km2·a)和500～7 500 t/(km2·a)，這2組數(shù)據(jù)代表受人為干擾較大的地區(qū)的侵蝕速率。目前，波特瓦爾高原僅有的土壤侵蝕實(shí)測值約在479～15 000 t/(km2·a)，可見，CSLE模型計(jì)算結(jié)果基本在這個(gè)范圍內(nèi)。因此，CSLE模型計(jì)算結(jié)果具有一定可信度，可嘗試在更大范圍內(nèi)推廣該模型。

3.3 土壤侵蝕治理措施

本次調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)波特瓦爾高原水土保持措施種類相對(duì)較少，主要包括水平梯田、排水溝砌石護(hù)坡、小型石谷坊、農(nóng)田地埂、草被護(hù)坡等(圖5)。水平梯田、砌石護(hù)坡(圖5a)、和小型石谷坊(圖5b)主要應(yīng)用于波特瓦爾高原北部穆里山區(qū)，此處山勢陡峭，當(dāng)?shù)厝藶樯a(chǎn)安全，多依山勢開挖水平梯田，水平梯田相鄰坡面一般使用砌石護(hù)坡，另有排水溝對(duì)水平梯田以及上方匯水進(jìn)行導(dǎo)排，以防止發(fā)生溯源侵蝕損毀水平梯田；小型石谷坊一般修建在集水區(qū)出口處，而且每個(gè)石谷坊都設(shè)置有排水管，達(dá)到水走沙留的效果。水平梯田在穆里山區(qū)較為常見，大部分的房屋修建在水平梯田上，同時(shí)在房屋周圍開墾農(nóng)田(類似中國的石坎梯田)，因削坡開級(jí)，水平梯田穩(wěn)定性很好，另有砌石或者漿砌石護(hù)坡，保證了水平梯田不被徑流沖毀，這類水平梯田兼具生產(chǎn)和生態(tài)功能，是山區(qū)一類良好的水土保持工程措施。在調(diào)查范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田的坡度很小，農(nóng)田少有侵蝕發(fā)生，而且大部分農(nóng)田修建有質(zhì)量較好的梯形地梗(圖5c)；這種地埂與中國農(nóng)田埂有較大區(qū)別，中國的農(nóng)田埂一般呈長條形，而波特瓦爾高原的地埂是農(nóng)田內(nèi)側(cè)邊長約0.3 m，外側(cè)約1.5 m，頂寬約0.5 m的梯形地埂，因梯形地埂外邊長度遠(yuǎn)大于內(nèi)邊長度，因此梯形地埂的穩(wěn)定性比條形地埂更好。地埂防止了農(nóng)田土壤侵蝕的發(fā)生，對(duì)農(nóng)田內(nèi)部環(huán)境有良好的防護(hù)作用。鐵路邊坡防護(hù)雖然僅采用了簡單的草被護(hù)坡(圖5d)，但效果較好，沒有明顯的土壤侵蝕發(fā)生，可能是因?yàn)樾藿ㄨF路的區(qū)域地勢平坦，邊坡較短，匯水面積小，在降雨過程中較難生成股流；另外，火車道一般會(huì)鋪約0.2 m的石子(道砟)，降雨進(jìn)入石子之間的大孔隙，不會(huì)形成匯流至鐵道邊坡。

表2 各調(diào)查單元的平均土壤侵蝕速率

注：土地利用的土壤侵蝕速率是調(diào)查單元內(nèi)部每一種土地利用的所有斑塊(cell)的土壤侵蝕速率統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到的平均值；平均土壤侵蝕速率是由每個(gè)調(diào)查單元內(nèi)部的多個(gè)圖斑(cell)的土壤侵蝕速率統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到的平均值。

圖5 波特瓦爾高原水土保持措施類型

4 土壤侵蝕的主要影響因素

波特瓦爾高原土壤侵蝕的影響因素分為自然和人為兩方面。高原本身的自然條件較好，平均降雨量由南到北約500～1 900 mm，即整個(gè)高原均為半濕潤和濕潤地區(qū)，因此人類影響較小的區(qū)域天然植被覆蓋較好，土壤侵蝕程度較輕。但同時(shí)，北部山區(qū)降雨量大，坡度陡，南部區(qū)域降雨集中，降雨侵蝕力大，均為土壤侵蝕的發(fā)生提供了潛在的有利條件。當(dāng)人類活動(dòng)破壞植被后，將產(chǎn)生劇烈的土壤侵蝕，因此人為活動(dòng)是影響波特瓦爾高原土壤侵蝕的主導(dǎo)因素。波特瓦爾高原的農(nóng)業(yè)人口比重較大，而且整體較為貧困，對(duì)自然資源的依賴程度較高，砍伐森林、過度放牧和開墾農(nóng)田等引起劇烈侵蝕[6]。更重要的一點(diǎn)是，因?yàn)樨毨?，教育普及率很低[3]，所以無論從政府層面，還是普通民眾中，在生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)過程中沒有足夠的政策或者意識(shí)防治土壤侵蝕，保護(hù)水土資源。如北部山區(qū)目前大量零散無序分布的居民地，因毀林修建房屋、道路，對(duì)自然植被造成破壞，在降雨和地形的影響下，建設(shè)區(qū)域產(chǎn)生較為劇烈的侵蝕；中部和南部區(qū)域地勢總體平坦，海拔范圍在500～600 m左右，但人口分布眾多(調(diào)查單元3—9)，各類型在建項(xiàng)目產(chǎn)生較嚴(yán)重的土壤侵蝕(如圖4和圖5所示，包括松散堆積物、新開挖面和強(qiáng)度擾動(dòng)地面等)。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

本文對(duì)巴基斯坦波特瓦爾高原典型單元的土壤侵蝕特征、植被類型與蓋度和土地利用現(xiàn)狀等信息進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，結(jié)合CSLE模型，對(duì)調(diào)查單元的土壤侵蝕進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)，得到以下結(jié)論。

土壤侵蝕主要發(fā)生在建設(shè)用地，包括開挖邊坡、排土邊坡、土路邊坡和磚廠平臺(tái)等人為形成的邊坡和裸露平臺(tái)在降雨和徑流的作用下產(chǎn)生溝蝕；農(nóng)耕地因坡度平緩，田埂規(guī)格高，土壤侵蝕特征不明顯；部分自然山坡因過度放牧，發(fā)生重力侵蝕和溝蝕。因此，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持規(guī)劃、監(jiān)督和治理工作非常重要。

15個(gè)調(diào)查單元的平均土壤侵蝕模數(shù)介于51.40～1 338.91 t/(km2·a)之間。波特瓦爾高原目前僅有的土壤侵蝕實(shí)測值約在479～15 000 t/(km2·a)，而CSLE計(jì)算所得結(jié)果基本在實(shí)測值范圍內(nèi)，說明計(jì)算結(jié)果具有一定可信度，可嘗試在更大范圍內(nèi)推廣該模型。

CSLE模型計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度評(píng)估，應(yīng)以徑流監(jiān)測小區(qū)所得泥沙數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，而巴基斯坦土壤侵蝕基礎(chǔ)研究薄弱，現(xiàn)階段并沒有規(guī)范的徑流監(jiān)測小區(qū)，后期可在巴基斯坦修建小區(qū)，對(duì)CSLE模型在該國的適用性進(jìn)行進(jìn)一步評(píng)估。

5.2 建 議

5.2.1 加強(qiáng)土壤侵蝕基礎(chǔ)研究 土壤侵蝕不僅造成農(nóng)地草地退化，也使得河流泥沙含量增大(印度河的年輸沙量可達(dá)4.35×108t)[7]，影響下游生態(tài)安全。巴基斯坦地形和地貌類型多變，降雨量空間分布差異很大，侵蝕空間分異也較大[7]，但目前巴基斯坦沒有全國的土壤侵蝕分區(qū)成果。另外，本次調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)巴基斯坦土壤侵蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)匱乏，僅有的土壤侵蝕監(jiān)測小區(qū)(位于杰格瓦爾PMAS干旱農(nóng)業(yè)大學(xué)研究農(nóng)場(URF))也不規(guī)范。小區(qū)沒有完全閉合，無法精確收集降雨后全部的徑流和泥沙，難以準(zhǔn)確反映從坡面—流域的土壤侵蝕空間特征。巴基斯坦區(qū)域土壤侵蝕研究多利用USLE等其它國家開發(fā)的模型，在使用時(shí)也少有校準(zhǔn)，難以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，未來應(yīng)立足本國土壤侵蝕特征開發(fā)適用的土壤侵蝕模型。應(yīng)開展土壤侵蝕長期監(jiān)測工作，明確各地區(qū)土壤侵蝕發(fā)生發(fā)展規(guī)律并分析其主導(dǎo)影響因素，為坡面—流域—區(qū)域的土壤侵蝕分區(qū)和土壤侵蝕治理工作服務(wù)。

5.2.2 重視高原溝壑區(qū)溯源侵蝕防治 波特瓦爾高原地勢整體平坦，分布有大量耕地。調(diào)查單元土地利用結(jié)果顯示，農(nóng)耕地比例最高可達(dá)86.89%。同時(shí)，該處由于長期水力侵蝕的結(jié)果，高原分布有大量寬淺型的溝壑，目前溝壑面積還在擴(kuò)張。以杰格瓦爾地區(qū)PMAS干旱農(nóng)業(yè)大學(xué)研究農(nóng)場(URF)附近溝壑區(qū)為例(圖6)，1號(hào)和2號(hào)溝頭區(qū)面積從2001年(圖6a)的67 100 m2和26 046 m2擴(kuò)張到2018年(圖6b)的154 838 m2和4 4256 m2(在Googleearth勾繪溝頭區(qū)，得到其面積)，平均擴(kuò)張速率分別可達(dá)5 161.06 m2/a和1 071.18 m2/a，溯源侵蝕不斷蠶食農(nóng)田，危害區(qū)域土地資源和糧食安全。這種地貌類型可能與中國黃土高原溝壑區(qū)的早期狀態(tài)相似，其主要的地貌單元包括塬地和溝壑2部分，其中最大的塬地——董志塬(有“隴東糧倉”之稱)。近年來由于溯源侵蝕，大片農(nóng)田被損毀，也威脅著塬面人們的生命安全，因此已經(jīng)引起政府部門和專家學(xué)者的關(guān)注[26]。目前已開展了大量有關(guān)溯源侵蝕的研究和固溝保塬工作。巴基斯坦的溝壑雖然多呈現(xiàn)寬淺型，其深度、寬度遠(yuǎn)小于黃土高原的溝壑，但擴(kuò)張速率依然很大。如果對(duì)波特瓦爾高原溝壑區(qū)的溝頭不進(jìn)行治理，地貌類型可能會(huì)朝著黃土高原溝壑區(qū)的地貌演化，大量的耕地將遭到破壞，最終成為“第二個(gè)黃土高原”。因此，亟需治理溯源侵蝕，保護(hù)塬面耕地，保證糧食安全。

圖6 杰格瓦爾PMAS干旱農(nóng)業(yè)大學(xué)研究農(nóng)場(URF)附近的溝頭變化(4號(hào)調(diào)查單元附近)

5.2.3 推行生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持規(guī)劃、監(jiān)督和治理工作 巴基斯坦是個(gè)經(jīng)濟(jì)和人口正處于高速發(fā)展的國家，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還有很大的提升空間[4]。建設(shè)過程中會(huì)產(chǎn)生開挖地面、松散堆積體、棄土棄渣和擾動(dòng)地面等多種人為侵蝕類型，從而形成嚴(yán)重的土壤侵蝕，影響生態(tài)環(huán)境。

為避免劇烈人為侵蝕發(fā)生，首先需進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失規(guī)劃。以巴基斯坦北部為例，該區(qū)降雨量充沛，森林繁茂，發(fā)育有眾多河流，對(duì)下游的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要影響，因此這一水源涵養(yǎng)區(qū)域應(yīng)規(guī)劃為生態(tài)保護(hù)區(qū)，禁止人為破壞。但在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，大量的居民地?zé)o序散亂分布于林間(圖7a)，部分開發(fā)區(qū)域已產(chǎn)生劇烈的土壤侵蝕(圖7b)；因此，大量的開發(fā)項(xiàng)目需進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和審批。其次，對(duì)建設(shè)過程的水土流失進(jìn)行及時(shí)監(jiān)督和治理，以保護(hù)巴基斯坦的水源涵養(yǎng)地區(qū)。

如何對(duì)各類人為侵蝕進(jìn)行有效監(jiān)督和治理？目前巴基斯坦沒有對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤侵蝕進(jìn)行監(jiān)督，防治措施薄弱，但相比較巴基斯坦大量的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，現(xiàn)有防治面積和防治措施的種類還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，亟需針對(duì)各類建設(shè)項(xiàng)目有針對(duì)性地進(jìn)行監(jiān)管和布設(shè)土壤侵蝕防治措施。這方面可以借鑒中國的經(jīng)驗(yàn)，在監(jiān)督管理方面，中國已從以往的文件、報(bào)告、現(xiàn)場抽查等方式進(jìn)入了“3S”監(jiān)督檢查時(shí)代，具有高效、快速、客觀和精確等特點(diǎn)[27]；生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目土壤侵蝕防治措施方面，中國對(duì)臨時(shí)松散堆積體、公路邊坡和礦區(qū)排土場邊坡等不同建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生的易侵蝕地表，根據(jù)各地氣候特點(diǎn)，采取稻草簾子[28]、無紡布、遮陽網(wǎng)覆蓋[29]和“沙柳方格+沙打旺”[30]等土壤侵蝕防治措施，并取得了良好的效果。

圖7 穆里地區(qū)居民地分布概況

致謝：感謝巴基斯坦PMAS-Arid Agriculture University 對(duì)本次合作交流和野外考察的大力支持，特別感謝Shazada Sohail Ijaz教授團(tuán)隊(duì)工作人員在野外調(diào)查過程中給予的無私幫助，也感謝巴基斯坦政府對(duì)調(diào)查人員生命安全的保障工作；感謝西北大學(xué)楊勤科教授團(tuán)隊(duì)師生為本研究提供的降雨數(shù)據(jù)以及對(duì)15個(gè)調(diào)查單元的土地利用圖像解譯以及土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算工作。