貴州黃壤地區(qū)坡改梯水土保持效果研究
——以貴州松桃牛郎監(jiān)測點為例

黃澤河，劉 藜，吳長輝，楊 明

(1.銅仁市水務(wù)局，貴州 銅仁 554300； 2.貴州省資源與環(huán)境研究所，貴州 貴陽 550006；3.松桃苗族自治縣牛郎水土保持試驗站，貴州 松桃 554100)

貴州位于長江和珠江的分水嶺地帶，黃壤旱地分布廣，占旱地面積的46.2%，境內(nèi)地勢起伏、高差較大，耕地大都分布在緩坡、陡坡、丘陵、槽谷之中，地塊破碎，是全國坡耕地最為集中的山區(qū)省份[1-4]。由于地處濕潤氣候帶，降雨量豐富，同時疊加了起伏較大的地勢，導(dǎo)致坡耕地“跑水、跑土、跑肥”現(xiàn)象非常突出。全省土地面積的43.5%有水土流失發(fā)生 ，其中又有90%是坡地。水土流失是貴州黃壤旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用中的主要問題之一，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)利用。

當(dāng)前，貴州治理坡耕地水土流失的主要措施是坡改梯，通過建設(shè)水平梯田控制黃壤坡地的水土流失，實現(xiàn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，并根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，探索費省效宏的水土保持措施組合，尋找最為合理的坡地耕作方式。

為此，我們于2011年1月—2012年12月在貴州省松桃縣牛郎監(jiān)測點進(jìn)行了坡改梯工程治理試驗研究，旨在為貴州黃壤地區(qū)防治水土流失提供科學(xué)依據(jù)。

1 監(jiān)測站概況

貴州省松桃縣牛郎水土保持試驗站地處東經(jīng)109°04′05″—109°09′33″、北緯27°42′12″—27°55′03″之間。年降水量約1 400 mm，5—9月降水量占全年降水量的70%。最高海拔934.3m，最低海拔337m，年均氣溫18.1℃，年均積溫5 276℃。無霜期285 d，日照時數(shù)926 h。巖性以砂頁巖為主，山高坡陡，地形破碎，溝谷縱橫。主要植被類型為亞熱帶常綠闊葉林，喬木樹種以松、杉為主，土壤為沙壤土。

2 監(jiān)測內(nèi)容與方法

2.1 監(jiān)測內(nèi)容與方法

根據(jù)《全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目》典型小流域監(jiān)測合同書的監(jiān)測任務(wù)及要求，通過簡易氣象站監(jiān)測設(shè)備，全年連續(xù)不間斷監(jiān)測降水，了解水土流失的主要因子。以小流域控制站監(jiān)測、試驗資料為依據(jù)，對小流域水土流失量進(jìn)行量化分析，推算小流域徑流量、泥沙量，從而掌握木寨河小流域年度動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過設(shè)置不同土地利用、不同坡度的徑流小區(qū)開展對比試驗觀測，總結(jié)各項措施防治水土流失的效益。

(1)降水監(jiān)測內(nèi)容及方法。通過虹吸雨量計了解降水歷時、強(qiáng)度、降雨侵蝕力等指標(biāo)。人工雨量器每天早8時觀測，自記雨量計每天早8時更換記錄紙，當(dāng)無降雨時，用量筒取2 mm的水注入雨量器中，使記錄紙?zhí)劣涗浳恢?。每張記錄紙最多記? d。人工處理各要素值，計算各指標(biāo)值，并錄入微機(jī)。

(2)徑流小區(qū)監(jiān)測內(nèi)容與方法。監(jiān)測指標(biāo)為天然降雨侵蝕下的徑流量、徑流深、徑流系數(shù)及渾水含沙量、土壤侵蝕量等。監(jiān)測方法為天然降雨后人工進(jìn)入實地觀測有無產(chǎn)生徑流，當(dāng)產(chǎn)生徑流泥沙時，人工測量水池水位，取泥水樣3瓶，每瓶1 000 mL以上，收集集流槽泥沙樣，并清掃蓄水池，再將樣品帶回實驗室及時進(jìn)行試驗，并將試驗結(jié)果錄入電腦。當(dāng)無產(chǎn)流時，將蓄水池清掃干凈，迎接下次降雨產(chǎn)流，使其數(shù)據(jù)不受影響。

2.2 監(jiān)測小區(qū)設(shè)置

監(jiān)測小區(qū)面積為10 m×10 m。小區(qū)四周以水泥板隔離，下設(shè)集水池及分水池，在試驗區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置虹吸雨量計觀測降雨量。

2.3 監(jiān)測小區(qū)基本情況

選擇5個小區(qū)(表1)進(jìn)行對比試驗，觀測內(nèi)容包括徑流量、產(chǎn)沙量、降雨強(qiáng)度。各小區(qū)基本情況為：9號小區(qū)，坡改梯工程種植紅薯；18號小區(qū)，坡耕地種植玉米；19號小區(qū)，坡耕地種植玉米；22號小區(qū)，坡耕地種植紅薯；23號小區(qū)，坡耕地種植紅薯。

表1 各試驗小區(qū)基本情況

3 結(jié)果與分析

3.1 監(jiān)測期間年降雨特征

試驗區(qū)內(nèi)5年(2008— 2012年)間降水特征見表2，其月降雨量特征見圖1。

表2 各小區(qū)年降水量特征

圖1 2008—2012年各月降雨量分布

從表2可看出，在降水量較低的年份，降雨強(qiáng)度可能較高，也需加強(qiáng)水土保持。

從圖1可以看出， 1、2月降雨量相對較低，年降雨量相對集中在5—8月。

3.2 保水保土效果分析

3.2.1 保水效果分析

從2008—2012年各小區(qū)保水效果(表3)可看出：9號小區(qū)年均產(chǎn)流次數(shù)為8.8次，是各小區(qū)中產(chǎn)流次數(shù)最少的；年均渾水徑流總量為914.9 L，明顯低于其他各小區(qū)，分別為18號(2 308.25 L)和23號(1 874.44 L)的39.64% 和48.81%，重復(fù)處理(18和19號，22和23號)差別不大；年平均徑流深6.87 mm，分別為18號小區(qū)(21.79 mm)和23號小區(qū)(15.82 mm)的31.5%和43.4%；年均渾水徑流系數(shù)也低于其余各小區(qū)。以上結(jié)果充分說明坡改梯工程保水效果明顯優(yōu)于一般坡耕地。

從表3還可看出，坡耕地種植紅薯(22、23號小區(qū))比種植玉米(18、19小區(qū))保水效果更好。由此可推斷，坡改梯工程措施結(jié)合合適的植物措施更能夠減少地表徑流，提高土壤入滲，其保水效果更加顯著。

表3 2008—2012年各小區(qū)保水效果

3.2.2 保土效果分析

統(tǒng)計各監(jiān)測小區(qū)的泥沙總量(表4)可發(fā)現(xiàn)：9號小區(qū)各年泥沙總量均低于其余各小區(qū)， 5年平均泥沙總量174.16 g，明顯低于18號小區(qū)及23號小區(qū)，僅為18號小區(qū)(1 758.53 g)的9.90%和 23號小區(qū)(884.36g)的19.69%；9號小區(qū)各年單位面積沖刷量均低于其余各小區(qū)，5年平均單位面積沖刷量為1.33 t/km2,僅為18號小區(qū)(16.60 t/km2)的8.01%和23號小區(qū)(7.56 t/km2)的17.59%；9號小區(qū)的沖刷深無論是單年還是5年平均都低于其余各小區(qū),說明坡改梯能大大降低泥沙流失總量及單位面積沖刷量。以上結(jié)果充分說明坡改梯工程能有效提高土壤的保土效果。

3.3 典型降雨的水土保持效果分析

選取2008—2012年每一年降雨量最大的一天進(jìn)行對比，通過所選取的典型降雨情況下各試驗小區(qū)的徑流量(表5)可以看出，在出現(xiàn)暴雨甚至大暴雨時，坡改梯工程就顯示出優(yōu)越性，無論是保水還是保土，9號小區(qū)效果最好。這也同時說明了在貴州黃壤地區(qū)，雨季是徑流和土壤侵蝕相對集中的時期，且隨降雨強(qiáng)度的加大而急劇增加。

表4 2008—2012年各小區(qū)保土效果

4 結(jié)論與討論

(1)了解降雨特征有助于正確掌握水土流失產(chǎn)生的重要時期，為提前防護(hù)做好準(zhǔn)備。

(2)從5年平均水土保持效果來看，梯田與坡耕地相比，具有明顯的保水保土效果，地表徑流量和泥沙流失量明顯減少。

(3)從單次典型性降雨分析可以看出，降雨量和降雨強(qiáng)度越大，坡改梯的水土保持效果就越突出。

綜上所述，坡改梯是貴州黃壤區(qū)坡耕地治理的重要措施。在黃壤區(qū)，徑流量和土壤侵蝕量同樣存在年內(nèi)分配不均的狀況，徑流量和土壤侵蝕量隨著降雨量的集中、強(qiáng)度的加大而急劇增加，雨季是水土流失產(chǎn)生的重要時期。在有條件的地方，應(yīng)將現(xiàn)有坡耕地改成水平梯田，并配以農(nóng)作物，以利保持水土。

表5 單場典型降雨情況下試驗小區(qū)水土保持效果對比