引言

    土壤侵蝕是陸地生態系統中普遍發生且具有廣泛生態環境效應的地表物質運移過程，是土壤學、地貌學、水文學、生態學等多個學科共同關注的地表過程。在格局—過程—尺度及等級為核心的景觀生態學研究中，土壤侵蝕與景觀格局的相互作用是典型的例子。除降雨、土壤物理和化學屬性等因素外，土壤侵蝕過程中發揮抑制或促進功能的景觀單元在空間上的配置格局控制著土壤侵蝕過程的發生和發展。因此，定量描述景觀單元空間分布格局的指標可指示土壤侵蝕狀況或者發生風險，可與泥沙輸移建立定量的表達關系。景觀連通度（landscape connectivity）是描述景觀格局的重要概念，在揭示景觀格局的生態效應（如物種遷移、擴散）方面產生了豐碩的成果，也逐漸被應用于反映土壤侵蝕的景觀格局描述，涉及的空間尺度從小區、坡面、流域到區域。盡管景觀連通度對土壤侵蝕具有深刻的影響，而在土壤侵蝕研究中應用景觀連通度概念近年來才開始受到關注。但對景觀連通度概念仍然存在多樣化、不一致的理解，在景觀連通度的定量方法上仍處于探索階段，景觀連通度的作用在土壤保持實踐中尚未明確提出。基于景觀連通度與土壤侵蝕的相互作用，從概念、表征及其在土壤侵蝕過程中的作用三個方面對景觀連通度進行闡述和探討。

    土壤侵蝕研究中的景觀連通度概念

    土壤侵蝕受不同景觀功能單元空間配置和組成的控制。與生物過程不同，土壤侵蝕是具有空間方向性（沿地形梯度方向或風向、水流方向等）、主控因素和強度存在尺度依賴和臨界現象的地表物質運移過程。景觀連通度是影響土壤侵蝕過程的重要因素。近年來，景觀連通度概念在降雨侵蝕，特別是大尺度泥沙輸移研究中得到廣泛應用。從水文學和地貌學中發展起來的景觀連通度概念在土壤侵蝕研究中應用最為廣泛，大致包括三種：①描述流域內地形單元間空間鄰接關系的景觀結構連通度；②刻畫徑流從景觀中一個地方到另一個地方運動通道的暢通程度的水文連通度；③指示泥沙及其上附著污染物在流域內的物理傳輸、且隨顆粒大小變化的泥沙連通度。景觀結構連通度在一定的時間尺度上（月、季度、年）通常被看作靜態的，適合反映給定景觀格局下產流產沙和水沙輸移的平均狀態。水文連通度和泥沙連通度通常是高度動態的，依賴于降雨過程和具體的景觀屬性狀態，適合于描述次降雨等短時內的景觀連通狀況。面向土壤侵蝕過程的景觀連通度以徑流和水分橫向運移、土壤顆粒的剝離和沿地表的移動為目標過程。高強度的降雨、陡峭的地形以及低粗糙度的裸露土壤有利于增強景觀單元或景觀位置間的徑流和泥沙輸送，對應較高的景觀連通度。地形洼地、植被斑塊、人類建筑設施等起到阻礙作用的景觀單元削弱水沙輸送路徑的有效連通，形成較低的景觀連通度。

    總體上，對降雨侵蝕過程而言，景觀連通度有兩個方面的涵義：①景觀結構連通度：徑流、泥沙產生斑塊（“源”斑塊）內部以及斑塊間在水流路徑方向上的相互連通和泥沙產生區與泥沙輸送目的地（庫塘、湖泊、河道等）之間聯系通道的暢通程度；②景觀功能連通度：景觀中不同位置通過徑流和泥沙輸送聯系的程度，通常可用不同位置間徑流、泥沙輸送頻率、輸送量或徑流量表征。在土壤侵蝕過程中，景觀結構連通與功能連通之間存在反饋關系，即結構上的連通制約著功能上的連通，而后者作為重要的干擾方式，可改變前者。

    景觀連通度在土壤侵蝕中的作用

    土壤侵蝕過程在多個尺度受到包括地形格局、土地覆被格局等景觀格局的控制。塑造景觀連通狀態是景觀格局控制土壤侵蝕發生、發展的主要途徑之一，如低入滲斑塊之間在水流路徑方向上的連通、坡面與溝道之間通過泥沙輸送路徑建立的連通，溝道網絡之間的連通等。根據土壤侵蝕的發生和發展，可將其劃分為兩個相互銜接的子過程：物質供給過程和物質搬運—沉積過程，即泥沙的產生過程和在景觀中的再分配過程。物質供給過程指土壤顆粒在外力作用下的原位剝離；物質搬運—沉積過程指土壤物質在降雨、徑流、重力、風等作用下的輸送和在地形洼地、平坦部位、植被阻礙體中沉積的過程。在土壤顆粒的原位剝離過程中，景觀連通度通過影響徑流侵蝕能力而影響土壤顆粒原位剝離。在泥沙傳輸過程，景觀連通度影響著水沙向區外傳輸的難易程度。景觀中某位置上游低入滲、高產流區域之間的連通，以及其與上游集水區的有效連通可增強土壤物質的剝離。下游泥沙輸送路徑上低阻力單元的連通則有利于泥沙向區外輸出。

    從斑塊到流域、區域等多尺度的實驗和模型模擬研究表明，隨著尺度的變化，土壤侵蝕受不同類型景觀連通的影響。斑塊尺度上，斑塊內部結構控制著土壤侵蝕過程，其差異會非線性地放大侵蝕產沙。小區和坡面尺度上，徑流、泥沙源區的連通主導著侵蝕的發生和發展，因而徑流、產沙與源區的連通度指標具有很好的相關性。子集水區尺度，響應單元間的空間連通度及其與排水路徑的連通程度是泥沙傳輸的主導因素；小流域/溝道網絡水平上，溝道網絡的連通度是關鍵。集水區和小流域尺度上，植被斑塊、地形洼地等地表單元控制坡面產流、產沙區域與坡底溝道的連通度，制約著坡面泥沙向溝道的輸送。在流域和景觀尺度，土壤物質在景觀中的搬運—沉積是關注的主要土壤流失過程。地形洼地、大面積植被帶、水壩、山前洪積扇、河心灘等景觀單元間的連通度制約著泥沙運移。如洼地將坡面與河道分隔，洪積扇植被帶將溝道與主河道阻斷等。這些要素在泥沙輸移過程中發揮著開關的作用，決定了任何時刻的有效流域面積。