范瑞瑞　张艳　郁科科

摘要：全球气候变化正在改变着全球陆地生态系统结构、全球格局甚至生态功能，由于土壤侵蚀这一全球性生态环境问题备受热议，土壤侵蚀强度对气候变化的敏感性问题逐渐受到关注。黄土高原地区土壤侵蚀强弱对气候变化的敏感性越来越成为公众关注的热点话题。本文在无实测数据的条件下，将历史资料中关于暴雨洪水的定性描述进行定量化为等级1（轻度侵蚀）、等级2（中度侵蚀）、等级3（重度侵蚀），结合区域气候干湿变化记录，试图查明近360a黄土高原中南部地区土壤侵蚀强度在不同气候条件下的变化特征。结果表明：近360a来，该区共发生42次不同强度土壤侵蚀事件，平均约每9a发生1次，其中1级轻度侵蚀29次，2级中度侵蚀2次，3级重度侵蚀11次。在10a至数十年尺度上，气候偏湿期共发生22次土壤侵蚀事件，其中1级轻度侵蚀17次，2级中度侵蚀1次，3级重度侵蚀4次，说明土壤侵蚀程度总体较弱;气候偏干期共发生20次，其中1级轻度侵蚀12次，2级中度侵蚀1次，3级重度侵蚀7次，说明土壤侵蚀程度总体较强。

关键词：黄土高原;土壤侵蚀;气候变化;敏感性

中图分类号：S157

文献标识码：A

作者简介：范瑞瑞（1994-），女，硕士研究生在读。研究方向：土地工程学;通讯作者张艳（1978-），女，博士，副教授。研究方向：土地资源管理的教学与科研。

引言

以变暖为主要特征的气候变化影响着陆地生态系统的结构和功能的转化[1-4]，温室气体的增加，导致全球平均降水量、雨强及蒸发量均随之增加，致使极端气候事件出现概率增大，从而对全球土壤侵蚀以及生态系统产生潜在影响[5]。从小范围尺度来看，土壤侵蚀问题加剧的主要原因是土壤颗粒、土壤团聚体等被破坏，而土壤团聚体受土壤含水量、有机质含量等影响，可能随气候变化而变化。如，全球气温上升加快土壤有机质分解，促进地表结皮的快速形成，保留住地表土壤养分，降低土壤侵蚀对环境的危害。从大范围尺度上来看，气候变化引起全球大范围降雨时空分布异常，进一步对泥沙输移、水分入渗等产生影响，最终决定地表径流的时空分布特征和流向。对于全球变化与土壤侵蚀之间的关系的界定是土壤侵蚀学科研究热点之一[6]。然而，目前关于全球气候变化对土壤侵蚀影响研究以及土壤侵蚀对全球气候变化的敏感性、脆弱性和适应性研究都相对薄弱[6]。由此可见，开展土壤侵蚀强弱程度与气候变化之間的关系研究显得尤为迫切。

气候变暖会加剧土壤侵蚀严重程度已经成为大多数学者得出的一致结论，但全球气候变暖最终会加剧土壤侵蚀的机理和原因目前还没有定论。更为重要的是，目前多数基于全球气候变暖背景下的降雨量变化趋势复杂，因为全球降雨量变化具有区域性特点，一些区域降雨增多，而另外的区域则有所降低，可见全球气候变化对未来土壤侵蚀强弱程度关系依旧没有明确定论[7]。由此可引发出一系列科学问题：历史时期土壤侵蚀强度是如何发生一系列变化;土壤侵蚀强度与气候变化之间存在什么样的复杂关系;不同区域表现形式有何异同;土壤侵蚀强度变化的驱动因素是什么;影响过程和驱动机制是什么。这些都是广大学者值得关注和深思的研究热点问题。

处在东南季风、西南季风和高原季风相互作用地带的黄土高原是我国土壤侵蚀的严重发生区域，了解该区土壤侵蚀对气候变化敏感程度对认识其它区域土壤侵蚀对气候变化的敏感性与适应性有着重要的参考价值。现已认识到，暴雨等强降雨过程是造成黄土高原地区土壤侵蚀的气候因素[8]。因此，本文以陕西省咸阳北5县（长武县、彬县、永寿县、旬邑县和淳化县）为例，查阅近360a来历史文献中关于该区暴雨洪水等强降雨事件，将其定性的描述进行定量化划分侵蚀强度，结合区域历史时期的气候干湿序列，研究历史时期咸阳北5县地区土壤侵蚀强度与气候变化之间的敏感关系，试图为当前土壤侵蚀对气候变化的敏感性寻找历史相似性。

1研究区域概况

咸阳北5县地区地处暖温带季风气候区，受大陆性季风气候控制，四季气候变化差异明显，位于陕西中南部地区[9]。陕西北5县地区由东南向西北地势呈阶梯状，主要以平原跟高原地形为主。该区可以划分为3个地理单元：南部渭河、泾河平原;中部苔原区;北部高原丘陵区[10]。约有11条土石山岭位于咸阳市境内，分布于北部安远地区。咸阳最高点为东北部石门山，最低点海拔高度是362m，主要位于陕西咸阳东南部三原县大程镇清河出境地。中北部山脉密布，使咸阳形成2个不同特点的地区[11]。

2数据来源与方法

我国历史悠久，历史文献资料浩瀚如海，其中关于气象及气候方面的记载更是不胜繁多，这为研究陕西咸阳北5县历史时期的气候环境变化提供了依据。本文所涉及的暴雨洪水灾害记录来源于袁林先生所著的《西北灾荒史》[12]，其囊括了中国近2000a来的各类灾害。气候干湿指数获取于《中国近五百年年旱涝分布图集》[13]、《中国近五百年旱涝分布图集》续补（1980—1992）[14]、《中国近五百年旱涝分布图集》的再续补（1993—2000）[15]。

暴雨的侵蚀程度随降雨强度增加而增强，突发性洪水对陆地表面冲刷力度更大，由此可见，两者通常会引发一系列严重的土壤侵蚀事件。史料记载中采用“漫淹”、“淹没”、“湮没”等这些表示程度的词来描述降雨的侵蚀力度大小。如“清圣祖康熙元年（1662AD），永寿县六月，大雨。六月二十四日至八月二十八日，淫雨如注，连绵不绝，城垣、公署、佛寺、民窑俱倾”。北5县地区遭遇强降雨侵蚀力的表示有“漂没”。如“永寿县七、八月，阴雨连绵，山水涨发，秋禾多被损坏，共冲刷淹浸民地六十二顷余亩，收成失望”。用来描述更高一级侵蚀程度的词语有“冲没”、“冲压”、“冲剥”和“冲毁”等，如“清高宗乾隆二十一年（1756AD），彬县、长武县、礼泉县，被水、被雹，冲塌房屋，淹伤秋禾”。因此，统计并将《西北灾荒史》中关于暴雨与洪水事件的定性描述进行定量化。如将带“冲”字定量为等级3，定义为重度侵蚀;带“漂”字定量为等级2，定义为中度侵蚀;带“淹”、“漫”字定量为等级1，定义为轻度侵蚀。值得说明的是，若仅记载“某年某月，雨”等简要描述，则不在统计范围之内，如“清圣祖康熙四十八年（1709AD），咸阳三月，雨，至五月，麦收斗余，余禾未成”。若仅记载“某年某月，某地大雨”，则将其定量为等级1（轻度侵蚀），如“清圣祖康熙三十三年（1694AD），咸阳，夏，大雨，水深二尺”，或仅记载“某年某月，某地大水”则将其定量为等级2（中度侵蚀）。若同年中有“冲”、“淹”或“漂”的记载，则根据各自发生的受灾面积、区域大小、所占比重进行比较，按照比重的大小进行定级，处理得到灾情定量化结果，如“清德宗光绪十三年（1887AD），长武，五月，抚恤陕西长武、洛南、陇三州、县被水、被雹灾民。十月奏：陕西长安等属被水，獒厔等属城垣坍塌。淳化，东北乡方里镇旁沟土窑被水冲灌，淹毙男妇大小二十一丁口。永寿，七、八月，阴雨连绵，山水涨发，秋禾多被冲伤”。对《中国近五百年年旱涝分布图集》系列中的气候干湿指数进行逐年统计，建立近360a陕西咸阳北5县地区气候干湿变化序列。根据对暴雨洪水侵蚀强度的定量化结果与建立的气候干湿变化序列对比分析，初步探讨土壤侵蚀强度对气候干湿变化的敏感性程度。

3结果分析

3.1近360a来咸阳北5县暴雨洪水事件特征

表1为近360a咸阳北5县地区发生的暴雨洪水事件。近360a来，该区共发生42次典型的不同强度土壤侵蚀事件，平均约每9a发生1次，其中1级轻度侵蚀29次，2级中度侵蚀2次，3级重度侵蚀11次。其中某些年份洪灾发生的比较集中，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暴雨洪水事件与土壤侵蚀

咸阳北5县地区降水量较少且比较集中，降水变化明显，突发性强降雨事件发生频率增加，引发洪水，土壤侵蚀危机加重。根据一段时间的水文泥沙观测数据显示，陕西北5县地区降雨特性和降雨强度决定了土壤侵蚀程度，降雨强度变大，土壤侵蚀力度加剧。周佩华等[16]进行多次降雨强度的实验探索，得出黄土高原地区土壤侵蚀量由降雨强度决定，降雨强度大则侵蚀量加剧，反之亦然。江忠善等[17]总结得出，土壤侵蚀的重要原因是小面积短时间区域的突发性降水。王万忠[18]提到突发性暴雨是引起黄土高原地区水土快速流失的重要影响因子。贾志伟等[19]提出，30min以内集中性降雨和水土流失量表现出正向关关系。吕甚悟和李君莲[20]指出，随着陇中黄土高原地区年侵蚀雨量的增加水土流失量随之增强。除此之外，通过之前学者对陕北黄土高原地区的长期观察研究，发现淤地坝小流域产沙的最重要的驱动力是强降雨和洪水，产沙量随暴雨强度增大而变大[21，22]。

近360a来咸阳北5县共发生42次典型的不同等级暴雨洪水事件，对该区的地表生态环境造成一系列严重负面影响。根据记载，等级3的有“清德宗光绪十三年（1887AD），淳化，东北乡方里镇旁沟土窑被水冲灌，淹毙男妇大小二十一丁口”，“清德宗光绪十四年，永寿，七、八月，阴雨连绵，山水涨发，秋禾多被损坏，共冲刷淹浸民地六十二顷余亩，收成失望”;等级2的有“中华民国二十三年（1934AD），彬县，山洪爆发，或已河流涨溢，大灾降临，猝不及避，男女老幼淹毙无算，庐舍牲畜漂没无存”;等级1的有“清德宗光绪十三年（1887AD），淳化，东北乡方里镇旁沟土窑被水，淹毙男妇大小二十一丁口。中华民国二十二年，淳化，大雨连绵，泾水暴涨，漫滥成灾”。

3.3黄土高原土壤侵蚀与气候变化的关系

黄土质地细腻，结构疏松，空隙较多，湿陷性和渗透性较大，具有快速分散的特性，抗冲刷力较弱。大量的试验研究[23]证实，植被覆盖度与土壤侵蚀量之间存在负相关关系，即土壤侵蚀量随植被覆盖度的增高而逐渐减少。刘元保等[24]对黄土高原小流域研究发现植被能从根本上降低或消除径流冲刷力，并且减缓土壤侵蚀力度。郑粉莉等[25]通过对子午岭小流域观测站点资料进行分析和林地开垦前后土壤侵蚀特征进行对比，发现林地土壤侵蚀模数经过开垦后明显增加;研究发现，这是因为原来的林地土壤被黄绵土所代替，引起土壤侵蚀速度加快[26]。通过比较延安水土保持试验站的数据，发现陕西延安地区黄龙山寺沟侵蚀量是无林流域南沟的1/5[27]。另外分析发现，决定黄土高原地区植被覆盖度的主要气候因子为降水。闵庆文[28]研究表明，黄土高原地区植被类型由于受到降水量多少的影响，随着降水强度依次递减并呈现森林、森林草原、草原和荒漠草原分布格局。由此可见，黄土高原地区植被覆盖和降水量的多少系负相关。信忠宝等[29]通过对1981—2006年黄土高原地区植被覆盖和降水量之间的机理进行研究发现，植被覆盖度在多雨期快速增加，在降水减少期随之减少。李登科[30]总结出黄土高原地区雨季降水量的增多引起植被覆盖增高。齐清等[31]经实验观测发现，黄土高原地区降水量多的年份比降水量少的年份植被覆盖度高。张翀等[32]发现在黄土高原区随着降水量的增加，随之增多的还有植被覆盖度。由此可见，要控制黄土高原土壤侵蚀问题，最需要关注的因子是降水量与植被覆盖度。

根据表1和图2显示，在10a至数十年尺度上，气候偏湿期共发生22次土壤侵蚀事件，其中1级轻度侵蚀17次，2级中度侵蚀1次，3级重度侵蚀4次，说明土壤侵蚀程度总体较弱。气候偏干期共发生20次土壤侵蚀事件，其中1级轻度侵蚀12次，2级中度侵蚀1次，3级重度侵蚀7次，说明土壤侵蚀程度总体较强。

陕西咸阳北5县地区在气候偏湿期，降水量剧增，研究区植被生长迅速，将截留部分降水与加大雨水入渗量，从而导致地表径流减少，土壤侵蚀问题得到缓解。与之相反，干旱期降水量少，陕西北5县地区处于黄土高原区域，受长时间干冷气候影响植被覆盖度相对较低，裸露的地表占据较大面积。但是在黄土高原地区，干旱气候条件下8、9月份降水相对集中且密集，所以地表径流冲刷流动能力增强，因此土壤侵蚀程度加剧。

可以从表2中观察到清代以来咸阳中南部暴雨洪水事件发生的分布情况。共统计了42次的暴雨洪水事件发生情况，其中洪涝灾害等级1总计29次，处于偏干期13次，约占44.82%，处于偏湿期16次，约占57.14%;洪涝灾害等级2总计2次，1次处于偏干期，另外1次处于偏湿期;在洪涝灾害等级3中纪录有12次，其中3次处于偏湿期，约占25%，9次处于偏干期，约占75%。由此可知，侵蚀强烈发生时段既不发生在湿润时期，也不在过渡时期，而是发生在气候变化相对干旱时期。

4结论

纵观世界发现，陆地生态系统结构、功能以及格局都随气候变化而改变，土壤侵蚀问题普遍成为全球环境学家的研究重点和热点，探讨土壤侵蚀强度与气候变化之间的响应机制更加成为热点话题。陕西咸阳北5县地区作为黄图高原区土壤侵蚀最严重的地区之一，研究该区域土壤侵蚀强弱对气候变化的敏感性最为典型。研究发现近360a来，陕西省咸阳北5县地区共发生42次不同强度土壤侵蚀事件，平均约每9a发生1次，其中1级轻度侵蚀28次，2级中度侵蚀2次，3级重度侵蚀11次。在数十年尺度上，气候偏湿期共发生21次土壤侵蚀事件，其中1级轻度侵蚀16次，2级中度侵蚀1次，3级重度侵蚀4次，说明土壤侵蚀程度总体較弱;气候偏干期共发生20次，其中1级轻度侵蚀12次，2级中度侵蚀1次，3级重度侵蚀7次，说明土壤侵蚀程度总体较强。

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（责任编辑 常阳阳）