喀斯特山区乡村聚落水土流失监测指标

赵龙山，侯 瑞，吴发启

水土流失监测是水土保持研究和应用的基础工作，对充分了解区域水土流失状况、制订水土保持对策、开展水土保持规划和措施布局都具有非常重要的作用，是《中华人民共和国水土保持法》明确规定的内容［1-2］，要加强水土流失监测。水土流失监测必须按照国家有关技术规范和规程进行，如水土保持监测技术规范、水土保持试验规程等［3-4］，以保证监测质量。在这些技术规范和规程中，进一步明确了水土流失监测的对象、内容、程序、技术条件和最终成果，为水土流失监测与实践奠定了基础。

尽管水土流失监测有规范可循，但是由于水土流失是一个复杂的过程，受自然、社会、经济发展及人类活动等多重因素的影响，实际情况较复杂，在开展水土流失监测时，关于监测指标的选取依然是人们面临的问题，监测指标仍然是制约水土流失监测精度和质量的关键因素［5-6］。因此，在实际工作中，除了严格遵守相关法律规范外，还需要因地制宜的选择指标。对水土流失的监测，应采用分类实策的方法，对不同的土地利用类型、不同监测尺度应采取不同的指标与技术手段［7-9］。比如，在坡面尺度上，采用径流小区监测的方法即可，而在流域尺度上，除了径流小区监测外，还需要结合现场调查和遥感技术等手段。另外，对开发建设项目的水土流失监测与农业、林业用地的监测方法和指标也不同［10］。

土地利用类型水土流失的监测方法和监测指标基本成熟，技术手段也逐渐提高;但对一些特殊土地利用类型，监测方法还没有明确的监测方法，尤其是监测指标还需进一步研究，如人类生活的重要场所——乡村聚落。乡村聚落受人类活动影响较大，水土流失较为严重。研究［11-12］表明，乡村聚落水土流失的产生不仅与其自然环境有关，还与其空间结构、生产生活方式及开发建设有关。与一般的土地利用相比，乡村聚落的水土流失强度甚至更高，尤其在喀斯特地貌的西南地区［13］。关于水土保持监测及其指标体系的研究较多，这些指标体系对促进我国水土流失监测结果的科学性发挥了重要作用［1，5-6，10］，但是，纵观现有水土流失监测指标体系，尚缺少专门针对乡村聚落环境的。

鉴此，本研究在分析喀斯特水土流失特征及乡村聚落侵蚀环境的基础上，借鉴其他区域水土流失监测指标，提出适应喀斯特山区乡村聚落环境的水土流失监测指标体系，以期为喀斯特地区乡村聚落水土流失的研究与防治提供科学支持。

1 喀斯特山区水土流失特征

喀斯特山区是我国水土流失极为严重的区域之一，喀斯特地貌具有基岩裸露率高、植被分布不连续、土层浅薄和地形坡度大等特征，为水土流失与石漠化提供了基本条件。

研究［13］表明，人类活动是造成喀斯特山区水土流失严重的一个关键驱动因子。由于人口增长，为了满足人类生存和发展的需要，对本就有限的土地资源进行了过度开发和利用，造成地表植被退化，植被覆盖度降低，使地表土壤失去天然的保护层，水土流失加剧。据统计，贵州省石漠化面积约225万hm2，约占全省土地12%，石漠化面积每年仍以3% ～6%的速度递增，其中绝大部分位于坡耕地。

其次，喀斯特山区特殊的土壤、地质环境也是水土流失相对严重的另一原因［14］。碳酸盐岩风化成土作用是喀斯特坡面土壤资源的一个重要来源，其过程又取决于碳酸盐岩的化学溶蚀过程。该地区成土母质主要为海相碳酸盐岩建造，地表基质是由可溶性矿物和少量酸性不溶物组成的石灰岩、白云岩。自然条件下可溶组分几乎全部被水溶蚀带走，只有少量不溶组分残留，造成地表成土物源十分匮乏，故地表土层较薄，稍加流失，即会产生石漠化现象。此外，喀斯特山区地形地貌复杂，坡度较大，进一步促进了地表径流对土壤搬运和流失［15］。

水土流失是降雨、径流等外力对土壤的剥蚀、搬运及沉积过程。从机理上来讲，任何形式的水土流失都应该满足这一过程;但是，特殊的地质地貌条件，喀斯特坡地水土流失规律与黄土高原、东北黑土区等地貌存在一定差别。在喀斯特山区，地下孔(裂)隙发育，在水土流失过程中，地表土壤不仅随地表水流失，还通过地下孔(裂)隙、落水洞等途径流失。也就是说，喀斯特山区水土流失由地表流失和地下孔裂隙流失2个途径。

2 喀斯特山区乡村聚落及其侵蚀环境

2.1 乡村聚落概述

乡村聚落是乡村人口居住和从事农业生产的主要场所。对于不同的学科，由于研究角度和认识深度不同，人们对于乡村聚落概念的认识不尽相同［16］;但是，随着研究的深入，人们对乡村聚落内涵的认识逐步加深。在调查研究的基础上，结合前人研究成果和喀斯特山区实际，我们认为喀斯特山区乡村聚落应该是以农业生产为主的乡村人口的聚居地，其范围一般在0.01～0.03 km2之间。在乡村聚落结构上，除包括一定的人口外，还包括供人们生活利用的植被、土壤、气候、水文等自然要素和人类劳动所形成的庭院、房屋、圈舍、交通等社会要素。

2.2 喀斯特山区乡村聚落侵蚀环境分析

乡村聚落是乡村人口居住生活的场所，具有区别于城镇地域的功能与特征［17］。从乡村聚落构成要素上讲，它既包含一定地域范围内的自然景观，包括地形地貌、水系、气候及植被等，也包括人类对自然要素改造与利用后形成的结果，如道路、庭院建筑、养殖与生产设施及开挖剖面、弃土弃渣等。因此，乡村聚落是一个自然环境与人类活动共同作用形成的综合体，具有居住家园功能和生产功能。

受喀斯特山区自然条件限制，乡村聚落侵蚀环境具有明显的空间分异特征。谢显奇等［18］研究认为喀斯特乡村聚落的空间分布具有低密度、极分散、形状不规则等特点。交通和河流对乡村聚落空间分布影响明显，距离道路和河流越近，乡村聚落分布数量越多且规模也越大，随着距离的增加，乡村聚落数量明显减小。罗光杰等［19］利用RS和GIS技术研究了贵州省普定县后寨河流域乡村聚落分布特征，指出土地利用与地貌特征是影响乡村聚落分布格局的主导因素，如在喀斯特峰丛洼地，乡村聚落往往位于地势平坦位置，其规模一般较大，居住人口较多;在喀斯特峡谷区和槽谷区，乡村聚落往往分布在山坡上，地势陡峭，受土地资源的限制，乡村聚落分布规模较小，且较分散。

在喀斯特山区，资源匮乏，经济发展滞后，为了生存，人们不得不开垦山地，增加人为活动对乡村聚落环境的干扰，必然导致地表植被破坏，为水土流失提供条件。其次，喀斯特山区降雨量大，在道路、房屋建设中主要采用石质材料，阻隔了土壤入渗，形成较多的集水面，增强了潜在降雨侵蚀能力。此外，在一些地质环境复杂的山区，由于水土保持意识不足，随意开挖与建设还容易导致地质灾害的发生，如2014年8月发生在贵州省福泉市道坪镇英坪村和2017年8月发生在贵州省毕节市纳雍县张家湾镇普洒社区大树脚组的山体滑坡灾害，造成当地多个乡村被淹没，损失较大。据估计［13］，在喀斯特山区乡村聚落环境中，由于人为不合理土地利用，造成地表植被破坏产生的水土流失可达2 315 t/(km2·a);因此，喀斯特山区乡村聚落特殊的侵蚀环境为水土流失发生提供了自然条件，而人为不合理的土地利用必然造成水土流失加速，最终形成人为活动—植被退化—水土流失—石漠化的土地退化过程。

在喀斯特山区，乡村聚落所在地质环境复杂，地形坡度大、空间分布较分散，土地利用破碎，耕地面积少，土壤资源缺乏，乡村聚落经济发展落后，交通不便;但是，在社会经济发展驱动下，乡村聚落的功能与环境不断发生变化。喀斯特山区气候、旅游资源优势明显，近年来，在政府支持下，一些地方加快了山区资源开发，通过引进技术和资本，发展特色经济，选择具有生态和经济价值的中药材、经果林、发展以农牧结合的复合农林生产模式，大力调整农业生产结构。同时，结合特色种植，大力发展观光旅游业，山区农家乐。为了促进乡村社会经济发展，地方政府和居民实施了一系列配套政策措施，包括开发建设、基础设施建设等，如贵州省近年来依托喀斯特自然景观和民族村落特色，建设了一批美丽乡村。这些措施实施必然会造成乡村聚落的景观格局变化，产生新的水土流失来源。

乡村聚落变化与社会经济发展密切相关，而乡村功能转变是造成乡村聚落空间格局变化的直接原因［20］。原来以人口居住、农业生产为主的乡村聚落，现在逐步演变为集居住、农业生产、旅游观光等多产业发展的区域，在山区民族乡村聚落这种变化更明显，乡村聚落功能由农业生产与居住家园，逐渐扩展形成包括经济发展、生态保育、旅游休憩、农业生产与人居生活等功能(图1)。

总的来看，乡村聚落社会经济变化必然会引起乡村聚落侵蚀环境变化，为水土流失监测带来新的挑战，加强喀斯特山区水土流失监测研究是非常必要和迫切的。

图1 喀斯特山区乡村聚落功能体系Fig．1 Function analysis of rural settlements in Karst mountain areas

3 喀斯特山区乡村聚落水土流失监测指标

3.1 指标选择原则

水土流失监测是水土保持的基础性工作，是决定实施何种水土保持措施的依据，而开展水土保持监测，最重要的就是指标体系的选择。由于我国水土流失类型多、面积大，水土流失监测任务繁重，尽管乡村聚落的水土流失也较严重，对区域社会经济的影响也较突出，但其仍不是水土流失监测的主要对象;因此从政策、技术、经费与人员等方面都得不到有效保障。在此种条件下，为了保证监测工作的顺利完成，对于乡村聚落水土流失的监测指标选择，切不可贪大求全，面面俱到;相反，要结合当地实际情况，选择最具有代表性的指标进行监测，即监测指标既要客观反映监测区水土流失状况，又要具有可实现性。因此，在水土保持监测指标选取中特别要遵循如下原则:

1)代表性原则，即建立的指标体系既要全面地反映对象水土流失特征，又要避免指标繁杂，即选择的指标要反映水土流失的的主导因素;

2)系统性原则，即监测指标体系的构成框架应与监测内容相一致，避免指标与内容相互交织、产生冗余数据，降低人力、物力和财力等资源浪费;

3)实用性原则，即监测指标在服务对象的同时，要指导生产实践，可直接服务于水土保持措施的规划与布设;

4)规范性原则，监测指标的表达和描述应具有统一标准，指标简单且可重复监测，以使监测结果具有对比性，为水土保持评价提供支持。

3.2 监测指标

在喀斯特山区，地形地貌复杂，乡村聚落较分散，土地利用破碎。在乡村聚落，以传统农业生产为主，资源优势不明显，经济来源少;居民文化水平低，水土保持意识不高，为了维持生活，对地表破坏程度普遍较高，水土流失易发生。喀斯特乡村聚落的水土流失，是社会、经济和资源环境综合作用的结果，其中尤以人类活动最为突出，水土流失监测指标选择要突出这一特点。同时，乡村聚落也是喀斯特环境的重要组成部分，承担着喀斯特生态环境保护与建设的重要功能，因此，水土流失监测既要突出人类活动的影响，也要反映其生态保护功能。所以，喀斯特乡村聚落水土流失监测指标既要遵循一般监测的原则，又要突出乡村聚落的特点。

在水土流失监测中，指标体系的选择是重点，指标选择是否科学，直接决定了监测结果的准确性和实用性［7］。本研究中，通过文献查阅、野外调查与专家咨询相结合的方法进行指标的确定，目的是在遵循水土流失监测指标选择一般原则的同时，突出喀斯特山区乡村聚落水土流失的特殊性。同时，也参考了众多相关领域的研究成果，例如:郭索彦等［7］关于建立水土保持监测制度体系和规范化管理水土保持监测指标体系的观点;张信宝等［13］关于喀斯特地区水土流失与石漠化特征的研究;陈昆仑等［17］和洪惠坤等［20］关于乡村聚落环境演变与空间格局方面的研究成果，以期使选择的指标更具代表性和科学性;李昂等［21］建立的广西石漠化地区水土保持效应评价指标体系;王魁［22］关于岩溶山区小流域水土流失监测的指标体系;刘瑞禄等［23］关于贵州省赤水市生态修复水土保持工程效益评价指标体系;高振纪等［24］建立的黄土高原水土流失监测指标体系;姜德文［25］关于开发建设项目水土流失影响度评价方法，与现有的指标体系相比，新的指标体系既沿用了部分水土流失监测常用指标，如降雨、土壤、植被等，又加入新的指标，如土地石漠化、梯田、地下漏失量和旅游休憩等指标。

根据乡村聚落地理环境与社会发展，乡村聚落功能较以往发生了较大转变，已由农业生产与人居生活为主，逐渐扩展为农业生产—人居生活型、农业生产—经济发展型、农业生产—生态保育型等功能，因此，在指标体系框架中，要体现乡村聚落新功能(表1)。

表1 喀斯特山区乡村聚落水土流失监测指标Tab．1 Indexes of soil and water loss monitoring for rural settlements in Karst mountain areas

4 讨论与结论

4.1 农业生产指标

农业生产是乡村聚落主要的生产活动。坡耕地作为监测指标，是因为在众多土地利用中，坡耕地是水土流失的主要策源地，尤其在喀斯特山区由于地貌复杂，坡耕地占土地面积大，水土流失严重;其次，在喀斯特山区水田通常在洼地、地势平坦，不易发生水土流失，因此水田未考虑;此外，坡改梯是喀斯特山区水土流失与石漠化治理的主要手段，水土保持效益显著，在已实施坡改梯工程的乡村聚落，坡耕地占比降低，水土流失得到有效遏制，因此在指标体系中也将梯田作为指标。农业耕作措施是坡耕地水土保持的主要措施，利用不同的耕作措施，可以改变地表微地形，有效降低坡耕地水土流失。土壤可蚀性是水土流失监测的常见指标，土壤可蚀性越大，水土流失就越大。地形因子主要是坡度，反映乡村聚落地貌环境与水土流失关系，坡度越大水土流失就越强。农作物与地表覆盖有关，在农作物生长期，地表覆盖度逐渐增加，可有效降低水土流失的发生。

4.2 人居生活指标

人居生活指标主要包括居民区、道路及人口等指标。在乡村聚落，水土流失的发生受人为活动的影响大，而居民区是人口活动的核心场所。受地形限制，在喀斯特山区能够用于修建的平整土地极少，居民庭院、房屋、广场及养殖圈舍大多依山势而建，在建设中土壤开挖、平整面较大，容易产生大量陡峭裸露面，产生水土流失。而乡村聚落人口越多，对修建房屋的场地需求就越大，产生的水土流失面积就越多，因此人口、居民区需作为监测指标。此外，在乡村聚落环境中，道路大多未进行硬化，路基和路基边坡产生水土流失需要监测。

4.3 经济发展指标

在喀斯特山区乡村聚落，受自然条件，交通、文化水平及生产力等社会条件限制，工业化水平低，人均收入水平不高。尤其在西南喀斯特山区，许多乡村经济结构相对简单，仍然是粮食作物种植为主，辅以养殖牛、羊、猪、鸡来换取生产生活资料。但是，近年来，受城市化发展的影响，大量的农村劳动力向城市转移，获取农业生产以外的收入，改善生活条件。乡村劳动力向城市的转移会导致乡村实际劳动力减少，使人为活动对乡村环境的干扰降低，减少水土流失发生。另外，劳动力的变化也会促进乡村农业结构变化，包括粮食产量、养殖业等。因此，通过对人均收入水平、劳动力、粮食产量及养殖业指标的监测，即可间接反映乡村聚落的水土流失发生程度。

4.4 生态保育指标

生态保育主要包括生态环境影响因素和反映生态环境状况的两类指标。喀斯特地处亚热带季风性湿润气候区，降雨充沛，降雨侵蚀潜力大，良好的植被可以降低降雨对地表的溅蚀和冲刷，避免土壤侵蚀发生。水源涵养能力是植被重要功能之一，水源涵养能力越大，水土流失量就小。地表径流量与水土流失直接相关，地表径流量越大，其对土壤的侵蚀能力就越强。石漠化面积反映喀斯特山区水土流失的重要指标，石漠化面积越大，说明水土流失的程度越深。在已有的研究中，都将石漠化面积作为喀斯特山区水土流失监测和评价的指标，如王魁［22］通过对喀斯特小流域水土流失特征的调查研究，构建了包括4个要素20个具体指标的喀斯特小流域水土流失监测指标体系，其中就有土地石漠化面积。水土保持工程在区域水土流失治理中较为常见，在喀斯特山区，也较为常见。在当前的水土保持监测体系中，水土保持工程措施作为水土流失监测指标已得到广泛应用，如胡克志［26］针对陕西省开发建设项目水土流失监测提出了108个指标，水土保持工程指标就占1/5。曾大林［27］通过对美国水土流失监测成果的分析，指出水土保持工程措施的拦沙作用显著，在区域水土流失监测中应该重视。岩溶裂隙和落水洞在喀斯特山区广泛分布，在雨季它们也是土壤流失的主要通道，因此，在指标中应包括地下漏失量。此外，地质灾害是最严重的水土流失，在西南山区时有发生，监测中需考虑。

4.5 旅游休憩指标

由于旅游休憩功能是目前乡村聚落发展的重要方面，尤其在喀斯特山区，因地制宜的开发乡村旅游具有广阔前景。旅游业发展也会造成乡村聚落土地利用与水土流失的变化，故在监测指标中特别加入了旅游休憩指标。在乡村聚落内部有相当大比例的种植用地和养殖用地，这些土地具有生产和经济发展的功能，是农户生计不可或缺的组成部分。在当前乡村振兴和美丽乡村建设背景下，乡村聚落土地利用将面临重要的结构调整。在西南喀斯特山区，特别是贵州山区，依托自然资源开发乡村旅游是当前一大热点，乡村聚落用地类型逐渐多样化，在监测指标选择中应充分考虑。

总之，监测指标是水土流失监测工作的核心部分，对监测工作具有决定性作用。本文通过分析喀斯特山区水土流失特征及乡村聚落功能，从农业生产、人居生活、经济发展、生态保育及旅游休憩等5个要素考虑，提出了适合喀斯特山区乡村聚落环境水土流失监测的指标体系，包括了乡村聚落社会、经济与资源环境等方面，大部分都是定量指标，操作性较强。同时，根据喀斯特山区水土流失的实际情况，突出了农业生产与生态保育方面的指标，这一安排既符合当前国家对喀斯特山区生态建设的需要，也符合当地社会实际，即农地仍然是当地水土流失的主要策源地，农业生产活动依然是当地乡村聚落水土流失的主要驱动力。

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