西南喀斯特丘陵区坡耕地土壤侵蚀对土地资源承载力的影响机制

Sloping farmland distributes widely and it has serious soil erosion and rocky desertification problems in southern Karst regions, where has low productivity of land carrying capacity which deeply restricts the sustainable development of social economy. Therefore, selecting the sloping farmland in Guizhou provincial central Karst hilly region as the object and using methods of the field investigation and monitoring, remote sensing interpretation, and laboratory tests and analysis, etc., the research intends to analyze the characteristics of sloping farmland soil erosion and its influences on soil physical and chemical properties, verify the soil quality of different types sloping farmlands and its responses on the soil erosion, reveal the impact process and key factors of soil erosion on land productivity of sloping farmland, dissect the relationship between soil erosion and soil quality, land productivity and land carrying capacity, clarify the effect mechanism of sloping farmland soil erosion to land carrying capacity. The research could provide the references for the sloping farmland’s land productivity improvement, the land carrying capacity evaluation, and the soil erosion control, and also have the important theoretical and practical significance to ecological environment protection, land resources rational utilization, social and economic sustainable development and ecological civilization construction in Karst region.

西南喀斯特地区坡耕地分布广泛及其土壤侵蚀/石漠化问题突出，土地生产力低，土地资源承载力弱，严重制约区域社会经济可持续发展。为此，本项目以黔中喀斯特丘陵区坡耕地为研究对象，运用野外调查与监测、遥感解译、室内测试分析等手段和方法，分析典型坡耕地土壤侵蚀特征及其对土壤理化性状的影响，探明主要作物不同立地环境的坡耕地土壤质量及其对土壤侵蚀的响应，揭示土壤侵蚀对坡耕地生产力的影响过程与关键因素，剖析土壤侵蚀与土壤质量、土地生产力、土地资源承载力之间的关系，阐明坡耕地土壤侵蚀对土地资源承载力的影响机制。可为喀斯特地区坡耕地土地生产力提升、土地资源承载力评价及土壤侵蚀治理提供重要支撑，对喀斯特地区土地资源合理利用、生态环境保护以及社会经济可持续发展和生态文明建设具有重要理论和实践意义。

西南喀斯特地区坡耕地土壤侵蚀问题突出，对土地生产力和土地资源承载力造成严重影响。为此，本项目以黔中喀斯特贵阳市、花溪区及其坡耕地为研究对象，运用遥感解译、野外径流小区监测、室内测试分析等方法，分析了研究区土地利用时空变化和坡耕地分布格局，揭示了贵阳市土壤侵蚀时空变化及其热点区域和影响因素，剖析了不同类型坡耕地地表产流产沙特征，解析了坡耕地土壤侵蚀对土壤质量和作物产量的影响，阐明了坡耕地土壤侵蚀对耕地承载量的影响，评价和预测了贵阳市土地资源承载力的变化。结果表明：1）2008-2018年花溪区土地利用结构发生剧烈变化，以耕地面积大量减小，林地和建设用地持续增大为主要特征；贵阳市现阶段土壤侵蚀整体以微度侵蚀为主，侵蚀热点主要分布在坡度为8~15°的区域，植被覆盖因子是土壤侵蚀变化的主导因子，贡献约74%~92%。2）有作物覆盖的坡耕地具有不同程度的减水减沙效益，土豆坡耕地地表产流量和产沙强度总体上低于玉米和毛豆；2°~20°坡度区间内，随坡度增大，各作物类型坡耕地地表产流和产沙强度呈增加的趋势；暴雨或高雨强降雨是坡耕地产流产沙的主导因素。3）监测时段内，不同作物坡耕地平均土壤质量指数减小1.89%~26.04%，不同坡度坡耕地平均土壤质量指数减小2.09%~31.14%，坡耕地地表产沙强度每增加10g/m2，各作物类型坡耕地平均土壤质量指数约减少2.8%~5.5%。4）与2°坡耕地相比，玉米、土豆和毛豆作物坡耕地小区亩产量减幅分别达10.5%~90.9%、35.8%~66.9%和15.2%~91.4%；现有坡耕地理论极限坡耕地承载量表现出严重超载的特征；坡耕地地表产沙强度与理论极限承载量呈显著负相关指数函数关系；人均粮食产量、人均水资源量和人口密度是潜在障碍因子，未来10年贵阳市土地资源承载力呈指数增加趋势。研究结果丰富了喀斯特土壤侵蚀研究理论，可为喀斯特地区坡耕地土壤侵蚀治理和土地生产力提升、国土三生空间优化提供重要的理论依据。