受西南喀斯特区特殊的生态环境和长期人为活动干扰,该区脆弱的生态系统发生大面积退化。水和土作为喀斯特地区最主要的限制性生态因子,地表水土资源组合决定了其生态系统的稳定性,水土资源越丰富的地区生态系统越稳定,反之越脆弱。喀斯特石漠化区的水土地下漏失已经成为该地区最严重和迫切需要解决的生态环境问题,而浅层孔(裂)隙(以下简称裂隙)发育为该地区水土地下漏失提供了重要的运移通道。为系统揭示喀斯特坡地裂隙水土漏失过程、特征及机制,本文以贵州省喀斯特高原坡地裂隙为研究对象,在系统分析其类型及结构特征基础上,通过室内模拟和野外定位观测相结合的方法,开展了裂隙水土漏失过程模拟、裂隙水分运移过程及裂隙土壤漏失机制的研究,研究结果可为国家石漠化生态工程的实施及生态恢复提供理论依据。主要结果如下:(1)裂隙类型根据不同分类依据其划分的结果不同,其中在平面形态上可分为孔隙和裂隙,在剖面形态上可分为漏斗型裂隙、竖长方裂隙、梯形裂隙和斜长方裂隙等。基于野外实地调查和地统计学分析,发现在不同石漠化强度等级下裂隙均有发育和分布,所调查302条裂隙中53%裂隙属于潜在(20%~30%)和轻度石漠化(30%~50%)等级;70%裂隙支撑灌草群落甚至乔灌草群落,且71%裂隙的植被覆盖度超过30%;43%裂隙的张开度主要集中在25~75 cm之间,87%裂隙的倾角均高于50°;裂隙充填土壤主要为黄壤和石灰土,其中黄壤裂隙类型单一,主要为竖长方,而石灰土裂隙形态多样化,包括竖长方、斜长方、漏斗型及梯形等;作为发生地下漏失的对象,不同类型裂隙的充填物在物质组成、水分特性、结构特征及养分含量方面差异较大。(2)通过水土裂隙漏失过程模拟降雨试验,发现大雨强、缓坡条件、裂隙发育及严重石漠化强度均会加重水分裂隙漏失,喀斯特坡地水分裂隙漏失是坡面主要的流失方式之一,不同雨强、坡度、岩石裸露率下水分裂隙漏失比例总体高于50.8%。喀斯特坡地土壤流失方式是一个随雨强、坡度变化而变化的过程,即随雨强或坡度增加由一个从地下漏失到地表流失的转变过程,小雨强(15~30 mm/h)或缓坡(5°~15°)时以漏失为主,而大雨强(50 mm/h及以上)或陡坡(20°~25°)下以地表流失为主;不同裂隙度、岩石裸露率下土壤裂隙漏失比例总体低于48.4%,即土壤流失总体以地表流失为主,而地表发生土壤流失存在一个临界雨强(数值在30~50 mm/h之间)。雨强是决定土壤裂隙漏失量、裂隙产流量以及二者关系的主导因素;坡度和裂隙度对裂隙产流量有一定作用,但对土壤裂隙漏失量并不起主导作用;岩石裸露率主导着裂隙产流量,而对土壤裂隙漏失量的主导作用存在一个临界值(30%)。裂隙产流率与雨强呈极显著(P<0.01)线性正相关,与裂隙度和岩石裸露率呈不显著正相关,而与坡度呈极显著(P<0.01)线性负相关。土壤裂隙漏失率与雨强呈极显著(P<0.01)指数函数关系,与坡度呈极显著(P<0.01)线性负相关关系,土壤裂隙漏失率随裂隙度呈先减小后增加趋势,其在裂隙度为3%时取得最小值,土壤裂隙漏失率随岩石裸露率增大呈先增加后减小的变化趋势,其在30%岩石裸露率下取得最大值。(3)运用单环入渗法研究裂隙土壤水分入渗过程,发现不同裂隙的土壤水分入渗过程可分为迅速降低和趋于稳定阶段两个阶段;受裂隙充填物特性(如充填土壤总量以及土层下第四纪红粘土覆盖等)及裂隙土壤两侧岩石界面特性以及裂隙下部联通状况影响,不同裂隙入渗过程差异较大,数值在0.05~5.89 mm/min之间。基于不同裂隙染色示踪发现,岩-土界面流是裂隙最主要的优先流形式,裂隙土+岩剖面、土剖面、岩剖面染色面积比分别在0.12~0.48、0.06~0.43、0.02~0.16之间;不同裂隙先流主要发生在20 cm土层范围,优先流路径主要为两侧岩石界面,两侧岩-土界面流能穿过渗透性较差的黄色黏土层,岩石界面被染色部分能达到裂隙土层50 cm及以下深度;裂隙优先流发育主要受裂隙岩石界面起伏状况、倾斜程度、充填物(包括黄色黏土层覆盖等)及其植物根系等影响。(4)基于划油漆法、REE示踪技术及土壤颗粒分析相结合的方法,对不同裂隙土壤漏失过程的研究发现,暴雨或大暴雨是裂隙土壤发生漏失的关键因素,其漏失形式主要为土壤蠕移,其中104.5 mm雨量(包括1次暴雨、2次中雨及多次小雨)下不同裂隙土壤蠕移位移1.0~2.5 cm,占332.7 mm雨量下的62.5%以上,而较大雨量181.5 mm下(1次大雨、4次中雨和多次小雨)裂隙土壤蠕移仅在0.2~0.3 cm之间。3次雨量(104.5、151.2和332.7 mm)事件下6条裂隙岩-土界面及裂隙土壤Ce、La、Sm浓度及不同粒级颗粒含量变化表明,裂隙土壤在蠕移漏失过程中并不是整体均匀下移,而是土壤层内或岩-土界面处某些颗粒随机地向下层移动,发生层次和粒级具有偶然性,且岩-土界面与裂隙土层内土壤颗粒均有向下漏失的可能。裂隙土壤蠕移漏失是一个由裂隙结构、充填物特性及下部联通情况等内在因素以及降雨等外在因素共同决定的复杂变化过程。