人工模擬降雨條件下紅壤水土保持效應(yīng)的研究綜述

李闖 劉艷偉 楊具瑞

摘要概括了我國南方紅壤土水土流失的現(xiàn)狀及危害，提出亟待保護的迫切要求，通過綜合分析坡地試驗小區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)、產(chǎn)流特征，研究不同植被小區(qū)的水土保持效應(yīng)，并且分析降雨對小區(qū)水土流失的影響，以期對紅壤土的綜合利用提出理論支持。針對我國紅壤退化日益嚴(yán)重的問題，在人工模擬降雨條件下，分析紅壤水分特征、產(chǎn)匯流過程所做的研究工作，通過研究找到合適植物以改良紅壤，使得紅壤沙化過程減緩。

關(guān)鍵詞人工模擬降雨；水土保持；紅壤；坡地

中圖分類號S157.1文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）23-07838-01

基金項目云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃項目（KKSY201223076）；國家自然科學(xué)基金項目（51109102，50769005）。

作者簡介李闖（1992- ），男，江蘇沭陽人，碩士研究生，研究方向：水土保持、生態(tài)恢復(fù)。*通訊作者，講師，博士，從事生態(tài)水文學(xué)及水土保持方面的教學(xué)和研究。

收稿日期20140710我國長江流域以南紅色與黃色酸性土壤總稱為紅壤，分布在N10°～30°之間，其面積達全國總面積的20%以上，約為203萬km2。近年來，研究南方紅壤的水土流失現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)紅壤流失面積達20萬km2，占紅壤土地總面積的20%[1]。土壤水土流失已經(jīng)嚴(yán)重影響我國的水土資源利用、生態(tài)環(huán)境以及國民經(jīng)濟的發(fā)展。水土保持的目的在于提高與改善土壤的生態(tài)環(huán)境，減少土壤流失，減輕土壤侵蝕效應(yīng)，最終實現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。在水土保持研究中，利用人工模擬降雨系統(tǒng)，可在一定時間內(nèi)積累可靠數(shù)據(jù)，彌補野外獲取數(shù)據(jù)誤差大的缺陷。

1紅壤水土流失及其治理

1.1紅壤水土流失現(xiàn)狀根據(jù)水利部2000年統(tǒng)計結(jié)果，南方紅壤丘陵考察區(qū)（簡稱“紅壤考察區(qū)”）共有水土流失面積13.12萬km2，占紅壤考察區(qū)土地面積的15.06%。其中，輕度侵蝕面積6 113萬km2，中度侵蝕4 183萬km2，強度以上侵蝕面積2.16萬km2，分別占紅壤考察區(qū)面積的7.04%、5.54%、2.47%。不難看出，紅壤考察區(qū)的水土流失面積以輕、中度的流失為主，二者的流失面積占考察區(qū)水土流失總面積的83.54%，強度以上的面積僅占16.46%。在紅壤考察區(qū)的8個省中均有不同程度的水土流失，其中湖南的水土流失面積最大，占紅壤考察區(qū)總土地面積的4.7%，江西次之，占3.8%，其余6省水土流失面積占紅壤考察區(qū)總土地面積的比例均在2%以下[2]。

1.2紅壤治理研究現(xiàn)狀眾多研究表明，植被作為治理水土流失的常見手段之一。近年來，由于土地侵蝕、水土流失等環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，植被重建工作已經(jīng)大力展開[3]。楊春霞等[4]針對不同植被對林地的水土流失差異進行了研究，主要有裸地、紫花苜蓿以及小葉女貞3種地礦。研究結(jié)果表明，減水減沙作用最為明顯的是草地，如果是在坡面上剛栽植的灌木，栽種密度越大，水土流失越明顯。左長清等[5]研究表明，不同植被下水土保持效應(yīng)是不同的，并且各植被之間的水土保持效應(yīng)的差異很大。試驗方法是對植被覆蓋小區(qū)與對照小區(qū)逐月徑流深度比值以及侵蝕量比值進行計算，得到的數(shù)值即為水土效應(yīng)值。彭紹云等[6]針對南方紅壤試驗小區(qū)喬灌草多年水土保持效應(yīng)進行比較研究，得出各植被保水效應(yīng)差異明顯的結(jié)論，其徑流深度受到降雨量的影響，不同植被小區(qū)徑流深度與降水量的線性方程決定系數(shù)均在0.9以上，而土壤侵蝕量與降雨量的線性關(guān)系方程決定系數(shù)則因各小區(qū)植被覆蓋的不同而存在較大差異。

2人工模擬降雨對紅壤水土保持的影響

2.1人工模擬降雨系統(tǒng)人工模擬降雨系統(tǒng)通過對人工降雨輸水管道和供水管道流量的控制以及對人工降雨噴頭的開關(guān)全控制，實現(xiàn)不同強度、分布和歷時的人工模擬降雨過程，并提供實時、準(zhǔn)確而有效的原始數(shù)據(jù)。其最重要優(yōu)點就在于它可以彌補在自然降雨條件下，環(huán)境變化而無法得到試驗期內(nèi)預(yù)計的研究結(jié)果。同時，人工模擬降雨系統(tǒng)的應(yīng)用減少了徑流小區(qū)設(shè)備以及裝置設(shè)備的財力投入，節(jié)約了試驗經(jīng)費，加快了試驗進程，為各種試驗創(chuàng)造出更可行的試驗條件以得到更可靠的數(shù)據(jù)。在人工模擬降雨的試驗中，試驗主要的影響因素為人工降雨的均勻性。