范瑞瑞　張艷　郁科科

摘要：全球氣候變化正在改變著全球陸地生態(tài)系統結構、全球格局甚至生態(tài)功能，由于土壤侵蝕這一全球性生態(tài)環(huán)境問題備受熱議，土壤侵蝕強度對氣候變化的敏感性問題逐漸受到關注。黃土高原地區(qū)土壤侵蝕強弱對氣候變化的敏感性越來越成為公眾關注的熱點話題。本文在無實測數據的條件下，將歷史資料中關于暴雨洪水的定性描述進行定量化為等級1（輕度侵蝕）、等級2（中度侵蝕）、等級3（重度侵蝕），結合區(qū)域氣候干濕變化記錄，試圖查明近360a黃土高原中南部地區(qū)土壤侵蝕強度在不同氣候條件下的變化特征。結果表明：近360a來，該區(qū)共發(fā)生42次不同強度土壤侵蝕事件，平均約每9a發(fā)生1次，其中1級輕度侵蝕29次，2級中度侵蝕2次，3級重度侵蝕11次。在10a至數十年尺度上，氣候偏濕期共發(fā)生22次土壤侵蝕事件，其中1級輕度侵蝕17次，2級中度侵蝕1次，3級重度侵蝕4次，說明土壤侵蝕程度總體較弱;氣候偏干期共發(fā)生20次，其中1級輕度侵蝕12次，2級中度侵蝕1次，3級重度侵蝕7次，說明土壤侵蝕程度總體較強。

關鍵詞：黃土高原;土壤侵蝕;氣候變化;敏感性

中圖分類號：S157

文獻標識碼：A

作者簡介：范瑞瑞（1994-），女，碩士研究生在讀。研究方向：土地工程學;通訊作者張艷（1978-），女，博士，副教授。研究方向：土地資源管理的教學與科研。

引言

以變暖為主要特征的氣候變化影響著陸地生態(tài)系統的結構和功能的轉化[1-4]，溫室氣體的增加，導致全球平均降水量、雨強及蒸發(fā)量均隨之增加，致使極端氣候事件出現概率增大，從而對全球土壤侵蝕以及生態(tài)系統產生潛在影響[5]。從小范圍尺度來看，土壤侵蝕問題加劇的主要原因是土壤顆粒、土壤團聚體等被破壞，而土壤團聚體受土壤含水量、有機質含量等影響，可能隨氣候變化而變化。如，全球氣溫上升加快土壤有機質分解，促進地表結皮的快速形成，保留住地表土壤養(yǎng)分，降低土壤侵蝕對環(huán)境的危害。從大范圍尺度上來看，氣候變化引起全球大范圍降雨時空分布異常，進一步對泥沙輸移、水分入滲等產生影響，最終決定地表徑流的時空分布特征和流向。對于全球變化與土壤侵蝕之間的關系的界定是土壤侵蝕學科研究熱點之一[6]。然而，目前關于全球氣候變化對土壤侵蝕影響研究以及土壤侵蝕對全球氣候變化的敏感性、脆弱性和適應性研究都相對薄弱[6]。由此可見，開展土壤侵蝕強弱程度與氣候變化之間的關系研究顯得尤為迫切。

氣候變暖會加劇土壤侵蝕嚴重程度已經成為大多數學者得出的一致結論，但全球氣候變暖最終會加劇土壤侵蝕的機理和原因目前還沒有定論。更為重要的是，目前多數基于全球氣候變暖背景下的降雨量變化趨勢復雜，因為全球降雨量變化具有區(qū)域性特點，一些區(qū)域降雨增多，而另外的區(qū)域則有所降低，可見全球氣候變化對未來土壤侵蝕強弱程度關系依舊沒有明確定論[7]。由此可引發(fā)出一系列科學問題：歷史時期土壤侵蝕強度是如何發(fā)生一系列變化;土壤侵蝕強度與氣候變化之間存在什么樣的復雜關系;不同區(qū)域表現形式有何異同;土壤侵蝕強度變化的驅動因素是什么;影響過程和驅動機制是什么。這些都是廣大學者值得關注和深思的研究熱點問題。

處在東南季風、西南季風和高原季風相互作用地帶的黃土高原是我國土壤侵蝕的嚴重發(fā)生區(qū)域，了解該區(qū)土壤侵蝕對氣候變化敏感程度對認識其它區(qū)域土壤侵蝕對氣候變化的敏感性與適應性有著重要的參考價值?，F已認識到，暴雨等強降雨過程是造成黃土高原地區(qū)土壤侵蝕的氣候因素[8]。因此，本文以陜西省咸陽北5縣（長武縣、彬縣、永壽縣、旬邑縣和淳化縣）為例，查閱近360a來歷史文獻中關于該區(qū)暴雨洪水等強降雨事件，將其定性的描述進行定量化劃分侵蝕強度，結合區(qū)域歷史時期的氣候干濕序列，研究歷史時期咸陽北5縣地區(qū)土壤侵蝕強度與氣候變化之間的敏感關系，試圖為當前土壤侵蝕對氣候變化的敏感性尋找歷史相似性。

1研究區(qū)域概況

咸陽北5縣地區(qū)地處暖溫帶季風氣候區(qū)，受大陸性季風氣候控制，四季氣候變化差異明顯，位于陜西中南部地區(qū)[9]。陜西北5縣地區(qū)由東南向西北地勢呈階梯狀，主要以平原跟高原地形為主。該區(qū)可以劃分為3個地理單元：南部渭河、涇河平原;中部苔原區(qū);北部高原丘陵區(qū)[10]。約有11條土石山嶺位于咸陽市境內，分布于北部安遠地區(qū)。咸陽最高點為東北部石門山，最低點海拔高度是362m，主要位于陜西咸陽東南部三原縣大程鎮(zhèn)清河出境地。中北部山脈密布，使咸陽形成2個不同特點的地區(qū)[11]。

2數據來源與方法

我國歷史悠久，歷史文獻資料浩瀚如海，其中關于氣象及氣候方面的記載更是不勝繁多，這為研究陜西咸陽北5縣歷史時期的氣候環(huán)境變化提供了依據。本文所涉及的暴雨洪水災害記錄來源于袁林先生所著的《西北災荒史》[12]，其囊括了中國近2000a來的各類災害。氣候干濕指數獲取于《中國近五百年年旱澇分布圖集》[13]、《中國近五百年旱澇分布圖集》續(xù)補（1980—1992）[14]、《中國近五百年旱澇分布圖集》的再續(xù)補（1993—2000）[15]。

暴雨的侵蝕程度隨降雨強度增加而增強，突發(fā)性洪水對陸地表面沖刷力度更大，由此可見，兩者通常會引發(fā)一系列嚴重的土壤侵蝕事件。史料記載中采用“漫淹”、“淹沒”、“湮沒”等這些表示程度的詞來描述降雨的侵蝕力度大小。如“清圣祖康熙元年（1662AD），永壽縣六月，大雨。六月二十四日至八月二十八日，淫雨如注，連綿不絕，城垣、公署、佛寺、民窯俱傾”。北5縣地區(qū)遭遇強降雨侵蝕力的表示有“漂沒”。如“永壽縣七、八月，陰雨連綿，山水漲發(fā)，秋禾多被損壞，共沖刷淹浸民地六十二頃余畝，收成失望”。用來描述更高一級侵蝕程度的詞語有“沖沒”、“沖壓”、“沖剝”和“沖毀”等，如“清高宗乾隆二十一年（1756AD），彬縣、長武縣、禮泉縣，被水、被雹，沖塌房屋，淹傷秋禾”。因此，統計并將《西北災荒史》中關于暴雨與洪水事件的定性描述進行定量化。如將帶“沖”字定量為等級3，定義為重度侵蝕;帶“漂”字定量為等級2，定義為中度侵蝕;帶“淹”、“漫”字定量為等級1，定義為輕度侵蝕。值得說明的是，若僅記載“某年某月，雨”等簡要描述，則不在統計范圍之內，如“清圣祖康熙四十八年（1709AD），咸陽三月，雨，至五月，麥收斗余，余禾未成”。若僅記載“某年某月，某地大雨”，則將其定量為等級1（輕度侵蝕），如“清圣祖康熙三十三年（1694AD），咸陽，夏，大雨，水深二尺”，或僅記載“某年某月，某地大水”則將其定量為等級2（中度侵蝕）。若同年中有“沖”、“淹”或“漂”的記載，則根據各自發(fā)生的受災面積、區(qū)域大小、所占比重進行比較，按照比重的大小進行定級，處理得到災情定量化結果，如“清德宗光緒十三年（1887AD），長武，五月，撫恤陜西長武、洛南、隴三州、縣被水、被雹災民。十月奏：陜西長安等屬被水，獒厔等屬城垣坍塌。淳化，東北鄉(xiāng)方里鎮(zhèn)旁溝土窯被水沖灌，淹斃男婦大小二十一丁口。永壽，七、八月，陰雨連綿，山水漲發(fā)，秋禾多被沖傷”。對《中國近五百年年旱澇分布圖集》系列中的氣候干濕指數進行逐年統計，建立近360a陜西咸陽北5縣地區(qū)氣候干濕變化序列。根據對暴雨洪水侵蝕強度的定量化結果與建立的氣候干濕變化序列對比分析，初步探討土壤侵蝕強度對氣候干濕變化的敏感性程度。

3結果分析

3.1近360a來咸陽北5縣暴雨洪水事件特征

表1為近360a咸陽北5縣地區(qū)發(fā)生的暴雨洪水事件。近360a來，該區(qū)共發(fā)生42次典型的不同強度土壤侵蝕事件，平均約每9a發(fā)生1次，其中1級輕度侵蝕29次，2級中度侵蝕2次，3級重度侵蝕11次。其中某些年份洪災發(fā)生的比較集中，如1881年、1884年、1886年、1887年、1888年、1889年和1902年、1905年、1906年、1907年、1909年等。

3.2暴雨洪水事件與土壤侵蝕

咸陽北5縣地區(qū)降水量較少且比較集中，降水變化明顯，突發(fā)性強降雨事件發(fā)生頻率增加，引發(fā)洪水，土壤侵蝕危機加重。根據一段時間的水文泥沙觀測數據顯示，陜西北5縣地區(qū)降雨特性和降雨強度決定了土壤侵蝕程度，降雨強度變大，土壤侵蝕力度加劇。周佩華等[16]進行多次降雨強度的實驗探索，得出黃土高原地區(qū)土壤侵蝕量由降雨強度決定，降雨強度大則侵蝕量加劇，反之亦然。江忠善等[17]總結得出，土壤侵蝕的重要原因是小面積短時間區(qū)域的突發(fā)性降水。王萬忠[18]提到突發(fā)性暴雨是引起黃土高原地區(qū)水土快速流失的重要影響因子。賈志偉等[19]提出，30min以內集中性降雨和水土流失量表現出正向關關系。呂甚悟和李君蓮[20]指出，隨著隴中黃土高原地區(qū)年侵蝕雨量的增加水土流失量隨之增強。除此之外，通過之前學者對陜北黃土高原地區(qū)的長期觀察研究，發(fā)現淤地壩小流域產沙的最重要的驅動力是強降雨和洪水，產沙量隨暴雨強度增大而變大[21，22]。

近360a來咸陽北5縣共發(fā)生42次典型的不同等級暴雨洪水事件，對該區(qū)的地表生態(tài)環(huán)境造成一系列嚴重負面影響。根據記載，等級3的有“清德宗光緒十三年（1887AD），淳化，東北鄉(xiāng)方里鎮(zhèn)旁溝土窯被水沖灌，淹斃男婦大小二十一丁口”，“清德宗光緒十四年，永壽，七、八月，陰雨連綿，山水漲發(fā)，秋禾多被損壞，共沖刷淹浸民地六十二頃余畝，收成失望”;等級2的有“中華民國二十三年（1934AD），彬縣，山洪爆發(fā)，或已河流漲溢，大災降臨，猝不及避，男女老幼淹斃無算，廬舍牲畜漂沒無存”;等級1的有“清德宗光緒十三年（1887AD），淳化，東北鄉(xiāng)方里鎮(zhèn)旁溝土窯被水，淹斃男婦大小二十一丁口。中華民國二十二年，淳化，大雨連綿，涇水暴漲，漫濫成災”。

3.3黃土高原土壤侵蝕與氣候變化的關系

黃土質地細膩，結構疏松，空隙較多，濕陷性和滲透性較大，具有快速分散的特性，抗沖刷力較弱。大量的試驗研究[23]證實，植被覆蓋度與土壤侵蝕量之間存在負相關關系，即土壤侵蝕量隨植被覆蓋度的增高而逐漸減少。劉元保等[24]對黃土高原小流域研究發(fā)現植被能從根本上降低或消除徑流沖刷力，并且減緩土壤侵蝕力度。鄭粉莉等[25]通過對子午嶺小流域觀測站點資料進行分析和林地開墾前后土壤侵蝕特征進行對比，發(fā)現林地土壤侵蝕模數經過開墾后明顯增加;研究發(fā)現，這是因為原來的林地土壤被黃綿土所代替，引起土壤侵蝕速度加快[26]。通過比較延安水土保持試驗站的數據，發(fā)現陜西延安地區(qū)黃龍山寺溝侵蝕量是無林流域南溝的1/5[27]。另外分析發(fā)現，決定黃土高原地區(qū)植被覆蓋度的主要氣候因子為降水。閔慶文[28]研究表明，黃土高原地區(qū)植被類型由于受到降水量多少的影響，隨著降水強度依次遞減并呈現森林、森林草原、草原和荒漠草原分布格局。由此可見，黃土高原地區(qū)植被覆蓋和降水量的多少系負相關。信忠寶等[29]通過對1981—2006年黃土高原地區(qū)植被覆蓋和降水量之間的機理進行研究發(fā)現，植被覆蓋度在多雨期快速增加，在降水減少期隨之減少。李登科[30]總結出黃土高原地區(qū)雨季降水量的增多引起植被覆蓋增高。齊清等[31]經實驗觀測發(fā)現，黃土高原地區(qū)降水量多的年份比降水量少的年份植被覆蓋度高。張翀等[32]發(fā)現在黃土高原區(qū)隨著降水量的增加，隨之增多的還有植被覆蓋度。由此可見，要控制黃土高原土壤侵蝕問題，最需要關注的因子是降水量與植被覆蓋度。

根據表1和圖2顯示，在10a至數十年尺度上，氣候偏濕期共發(fā)生22次土壤侵蝕事件，其中1級輕度侵蝕17次，2級中度侵蝕1次，3級重度侵蝕4次，說明土壤侵蝕程度總體較弱。氣候偏干期共發(fā)生20次土壤侵蝕事件，其中1級輕度侵蝕12次，2級中度侵蝕1次，3級重度侵蝕7次，說明土壤侵蝕程度總體較強。

陜西咸陽北5縣地區(qū)在氣候偏濕期，降水量劇增，研究區(qū)植被生長迅速，將截留部分降水與加大雨水入滲量，從而導致地表徑流減少，土壤侵蝕問題得到緩解。與之相反，干旱期降水量少，陜西北5縣地區(qū)處于黃土高原區(qū)域，受長時間干冷氣候影響植被覆蓋度相對較低，裸露的地表占據較大面積。但是在黃土高原地區(qū)，干旱氣候條件下8、9月份降水相對集中且密集，所以地表徑流沖刷流動能力增強，因此土壤侵蝕程度加劇。

可以從表2中觀察到清代以來咸陽中南部暴雨洪水事件發(fā)生的分布情況。共統計了42次的暴雨洪水事件發(fā)生情況，其中洪澇災害等級1總計29次，處于偏干期13次，約占44.82%，處于偏濕期16次，約占57.14%;洪澇災害等級2總計2次，1次處于偏干期，另外1次處于偏濕期;在洪澇災害等級3中紀錄有12次，其中3次處于偏濕期，約占25%，9次處于偏干期，約占75%。由此可知，侵蝕強烈發(fā)生時段既不發(fā)生在濕潤時期，也不在過渡時期，而是發(fā)生在氣候變化相對干旱時期。

4結論

縱觀世界發(fā)現，陸地生態(tài)系統結構、功能以及格局都隨氣候變化而改變，土壤侵蝕問題普遍成為全球環(huán)境學家的研究重點和熱點，探討土壤侵蝕強度與氣候變化之間的響應機制更加成為熱點話題。陜西咸陽北5縣地區(qū)作為黃圖高原區(qū)土壤侵蝕最嚴重的地區(qū)之一，研究該區(qū)域土壤侵蝕強弱對氣候變化的敏感性最為典型。研究發(fā)現近360a來，陜西省咸陽北5縣地區(qū)共發(fā)生42次不同強度土壤侵蝕事件，平均約每9a發(fā)生1次，其中1級輕度侵蝕28次，2級中度侵蝕2次，3級重度侵蝕11次。在數十年尺度上，氣候偏濕期共發(fā)生21次土壤侵蝕事件，其中1級輕度侵蝕16次，2級中度侵蝕1次，3級重度侵蝕4次，說明土壤侵蝕程度總體較弱;氣候偏干期共發(fā)生20次，其中1級輕度侵蝕12次，2級中度侵蝕1次，3級重度侵蝕7次，說明土壤侵蝕程度總體較強。

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（責任編輯 常陽陽）