降雨侵蝕因子和植被類型及覆蓋度對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響

肖繼兵，孫占祥，劉 志，鄭家明，劉 洋，馮良山，楊 寧，白 偉

?

降雨侵蝕因子和植被類型及覆蓋度對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響

肖繼兵1，孫占祥2※，劉 志1，鄭家明2，劉 洋2，馮良山2，楊 寧2，白 偉2

（1. 遼寧省水土保持研究所，朝陽(yáng) 122000； 2. 遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，沈陽(yáng) 110161）

為探討降雨和植被對(duì)遼西褐土區(qū)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕的影響，2006－2010年采用坡面徑流小區(qū)觀測(cè)法研究了天然降雨條件下降雨侵蝕因子、植被覆蓋度、植被類型對(duì)坡耕地地表徑流量、土壤侵蝕量的影響。設(shè)5°和10°兩個(gè)坡度水平，以甘薯和谷子為供試作物，2006－2007年對(duì)照區(qū)為天然荒草地，2008－2010年為裸坡地。結(jié)果表明，甘薯地徑流量和侵蝕量與降雨量（）、最大30 min雨強(qiáng)（30）、×(平均雨強(qiáng))、×30正相關(guān)顯著（<0.05）；裸坡地徑流量與、×30正相關(guān)顯著（<0.05），侵蝕量與30、×30正相關(guān)顯著（<0.05），與降雨量相關(guān)不顯著（>0.05）。甘薯地和裸坡地的徑流量和侵蝕量與平均降雨強(qiáng)度正相關(guān)均不顯著（>0.05）?；貧w分析表明，降雨量主要影響徑流量，最大30 min雨強(qiáng)主要影響侵蝕量。中、高雨強(qiáng)下，侵蝕量與徑流量顯著正相關(guān)（<0.01）。甘薯地徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度呈顯著負(fù)指數(shù)關(guān)系（<0.05）。5°坡耕地，不同植被類型侵蝕量為甘薯地＞荒草地＞谷子地；10°坡耕地，荒草地侵蝕量總體最少。多元回歸分析表明，對(duì)土壤侵蝕的影響為地表徑流＞降雨侵蝕力（×30）＞植被覆蓋度。通過(guò)連續(xù)5 a坡面徑流小區(qū)觀測(cè)，初步探明降雨和植被對(duì)遼西褐土區(qū)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕的影響，可為該區(qū)坡耕地土壤侵蝕的有效防治提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

植被；土壤；侵蝕；褐土；坡地；降雨

0 引 言

土壤侵蝕使土地退化，生產(chǎn)力下降，生態(tài)環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響和制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展，土壤侵蝕已成為世界性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，而中國(guó)是世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的國(guó)家之一[1]。坡耕地是中國(guó)重要的耕地資源，中國(guó)現(xiàn)有坡耕地3 513×104hm2，其面積約占全國(guó)耕地總面積的17.5%，然而坡耕地又是中國(guó)水土流失的主要策源地，其年土壤流失量占全國(guó)流失總量的30.0%[2-3]。遼西地區(qū)5°以上坡耕地面積約占耕地總面積的32.1%，該區(qū)雨量少且集中，植被覆蓋度差，使其成為遼寧省土壤侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)。該區(qū)土壤侵蝕面積共209.06×104hm2，占全省總侵蝕面積的49.4%，占該地區(qū)總面積的41.6%[4]。

影響土壤侵蝕的因素有降雨、地形、土壤、植被等自然因素和人為活動(dòng)等社會(huì)因素。對(duì)同一地區(qū)而言，在較小的時(shí)間尺度上，降水與植被是影響土壤侵蝕的關(guān)鍵因子。降水是地表徑流和土壤水分的主要來(lái)源，是水力侵蝕的基礎(chǔ)，與土壤侵蝕關(guān)系比較密切的降雨因子有降雨量、降雨強(qiáng)度及降雨侵蝕力等。已有通過(guò)坡面徑流小區(qū)的研究表明，徑流量和侵蝕量主要受降雨量和最大時(shí)段雨強(qiáng)及二者乘積的影響，與平均雨強(qiáng)的相關(guān)性相對(duì)較差[5-9]。降雨強(qiáng)度是降雨因子中對(duì)土壤侵蝕影響最大的因子，是降雨侵蝕能力的重要潛在參數(shù)[10-12]。降雨侵蝕力反映了由降雨引起土壤侵蝕的潛在能力，它反映了雨滴濺蝕及地表徑流對(duì)土壤侵蝕的綜合效應(yīng)。國(guó)際上Wischmeier和Smith最早提出用最大30 min雨強(qiáng)（30）來(lái)說(shuō)明侵蝕與雨強(qiáng)的關(guān)系，并提出以降雨總動(dòng)能與最大30 min雨強(qiáng)的乘積作為降雨侵蝕力因子的指標(biāo)[13-14]。國(guó)內(nèi)很多學(xué)者研究認(rèn)為在黃土高原及其他地區(qū)，坡面次降雨流失量與最大30 min降雨強(qiáng)度存在很好的相關(guān)性，在降雨動(dòng)能不可得時(shí)可以采用降雨量和最大30 min雨強(qiáng)的乘積計(jì)算降雨侵蝕力[15-17]。植被是控制土壤侵蝕最重要的環(huán)境因子，是防治坡面土壤侵蝕的積極因素。植被影響土壤侵蝕主要包括植被類型、植被蓋度和植被根系等，其對(duì)侵蝕產(chǎn)沙的影響主要表現(xiàn)在冠層攔截降雨、減弱雨滴動(dòng)能、減少降雨侵蝕力及根系固土促滲、涵養(yǎng)水源和阻緩地表徑流等方面，對(duì)保護(hù)土壤起著重要作用，其中植被覆蓋度是當(dāng)今研究植被與水土流失關(guān)系中用的最多的一個(gè)參數(shù)[18-23]。植被類型不同，對(duì)坡面土壤侵蝕的影響也不盡相同，如農(nóng)耕地侵蝕模數(shù)一般大于荒草地，小于裸坡地[24-26]。

遼西地區(qū)是遼寧省土壤侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)，多年來(lái)對(duì)該區(qū)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕一直缺乏較為系統(tǒng)的研究。已有關(guān)于遼西地區(qū)坡耕地土壤侵蝕的相關(guān)研究[27-28]，但上述研究沒(méi)有明確遼西地區(qū)坡耕地降雨因子、坡度、植被（農(nóng)作物）及作物覆蓋度對(duì)土壤侵蝕的影響。因此及時(shí)掌握該區(qū)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕規(guī)律，對(duì)降水資源進(jìn)行有效調(diào)控，對(duì)于減輕土壤侵蝕，治理生態(tài)環(huán)境都具有指導(dǎo)性的意義。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2006－2010年在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院阜新旱農(nóng)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行，土壤為淋溶褐土，成土母質(zhì)為富含碳酸鈣的黃土性物質(zhì)，土層深厚。該區(qū)地處東經(jīng)121°01′～122°25′，北緯40°44′～42°34′之間。年平均氣溫7.2 ℃，≥10 ℃的活動(dòng)積溫年平均為3 324 ℃，無(wú)霜期年平均為144 d。植被覆蓋度差，年均降水量423 mm，冬季降水最少，春、秋季降水居中，夏季降水最多，占全年降水總量的70%以上，且多以大雨、暴雨形式出現(xiàn)，易超滲產(chǎn)流導(dǎo)致坡耕地水土流失加劇。除大小春旱年年發(fā)生外，常形成伏旱、秋旱，屬典型的半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。阜新地區(qū)坡耕地多分布在淺山丘陵漫崗區(qū)，地塊面積較小，土壤貧瘠。該區(qū)坡耕地總面積為21.65×104hm2，占耕地總面積的41.69%，其中5°～15°的坡耕地占坡耕地總面積的78.26%，是水土流失綜合治理的主要區(qū)域。

2006－2010年5月到9月份總計(jì)發(fā)生179場(chǎng)降雨（圖1），其中有33場(chǎng)降雨產(chǎn)生地表徑流。5年間，<5 mm的降雨次數(shù)占45.81%，<10 mm的降雨次數(shù)占63.13%，最大次降雨量為71 mm。從降雨總量來(lái)看，82.73%的降雨量來(lái)源于>10 mm的降雨。該區(qū)作物生育期間的降雨以小雨為主，降雨總量取決于次數(shù)不多的中到大雨，這部分降雨決定了該區(qū)的土壤侵蝕。2006－2010年作物生育期（5－9月）降雨量分別為369.0、504.7、461.1、250.0、431.7 mm，平均降雨量為403.3 mm，各月平均降雨量分別占作物生育期平均降雨量的9.73%、21.27%、43.59%、22.73%、2.67%，呈明顯的單峰式分布，7月份降雨最多，其次為6月和8月。坡耕地土壤侵蝕主要發(fā)生在6－8月，總體上以7月份最強(qiáng)烈，6月份次之，8月份最小。

圖1 2006－2010年作物生長(zhǎng)季降雨分布

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選取谷子（）和甘薯（）為供試作物，因?yàn)榇?種作物在阜新地區(qū)種植面積很大，且比較適應(yīng)半干旱區(qū)坡耕地條件下種植，是比較好的護(hù)坡作物。采用徑流小區(qū)觀測(cè)方法，小區(qū)長(zhǎng)15 m，寬4 m，建筑材料用磚作邊埂，并用水泥抹砌，邊埂上緣向外傾斜60°。小區(qū)下方接蓄水池，池壁附有標(biāo)尺，用于測(cè)量次降雨徑流小區(qū)產(chǎn)生的徑流量。坡度設(shè)5°和10°兩個(gè)水平，每個(gè)坡度下各設(shè)3種處理，其中2個(gè)處理為谷子和甘薯，輪作種植，另1個(gè)處理固定為對(duì)照，2006－2007年對(duì)照為荒草地（以灰菜、狗尾草(L.)、雞爪草、賴草()等為主），2008－2010年對(duì)照為裸坡地。谷子采用等高條播方式播種，種植密度為37.5萬(wàn)株/hm2，行距50 cm，溝壟種植。甘薯等高起壟栽插薯苗，行距50 cm，密度為6.75萬(wàn)株/hm2。文中T1、T2、T3、T4、T5、T6分別代表5°坡甘薯地、5°坡谷子地、5°坡對(duì)照地、10°坡甘薯地、10°坡谷子地、10°坡對(duì)照地。各小區(qū)土壤質(zhì)地為壤土，2006年播前各小區(qū)耕層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 徑流小區(qū)供試土壤基本理化性質(zhì)

注：T1－T6分別代表5°坡甘薯地、5°坡谷子地、5°坡對(duì)照地、10°坡甘薯地、10°坡谷子地、10°坡對(duì)照地，下同。

Note: T1－T6 respectively represent sweet potato field of 5degree, millet field of 5degree, check plot of 5degree, sweet potato field of 10degree, millet field of 10degree, check plot of 10degree, the same as below.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 降雨因子

在徑流場(chǎng)設(shè)置SJ1型虹吸式自計(jì)雨量計(jì)，記錄降雨過(guò)程，據(jù)此計(jì)算每次降雨的降雨量、降雨歷時(shí)、平均雨強(qiáng)、時(shí)段雨強(qiáng)等。

1.3.2 地表徑流量

=（1）

式中為蓄水池內(nèi)容納的徑流量，m3；為蓄水池面積，m2；為蓄水池內(nèi)徑流泥沙混合溶液的深度，m。每次降雨后，如果產(chǎn)流則及時(shí)測(cè)量地表徑流量。

1.3.3 土壤侵蝕量

=（2）

式中為小區(qū)泥沙侵蝕量，kg；為蓄水池內(nèi)容納的徑流量，m3；為徑流含沙量，kg/m3，測(cè)定方法為每次產(chǎn)流后，將蓄水池內(nèi)泥水?dāng)嚢杈鶆?，分上、中、?層用取樣器取樣混合，再?gòu)闹腥〕? L泥水樣用濾紙過(guò)濾、烘干，測(cè)定泥沙量。

1.3.4 植被覆蓋度

點(diǎn)測(cè)法（甘薯）：將一根根樣針在植被中垂直放下，接觸到植物枝葉的樣針數(shù)占總樣針數(shù)的百分?jǐn)?shù)即為植被覆蓋度（）。甘薯區(qū)覆蓋度的測(cè)量取坡上、坡中和坡下3點(diǎn)的平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19進(jìn)行相關(guān)和回歸分析，Microsoft Excel 2010繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響

遼西地區(qū)土壤侵蝕以水蝕為主，降雨與坡面徑流及土壤侵蝕有密切關(guān)系，降雨因子主要包括降雨量、最大降雨強(qiáng)度、平均降雨強(qiáng)度等，其中降雨量和最大降雨強(qiáng)度是影響降雨侵蝕力的2個(gè)最重要的特征因子[16-17]。2006－2008年農(nóng)耕坡地產(chǎn)生徑流的降雨，產(chǎn)流最小雨量為8 mm，最大雨量為71 mm，產(chǎn)流總雨量分別占作物生育期降雨總量的25.99%、51.81%、39.71%，產(chǎn)流降雨次數(shù)分別占作物生育期降雨次數(shù)的10.34%、31.11%、16.13%。表2甘薯地土壤侵蝕分析以2006－2008年數(shù)據(jù)為主，T3和T6分別代表5°坡和10°坡裸地，土壤侵蝕分析以2008－2010年數(shù)據(jù)為主。表2和表3主要分析徑流量和侵蝕量與降雨量和降雨強(qiáng)度的關(guān)系，次降雨量或降雨強(qiáng)度較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)均包含其中。從表2可以看出，T1和T4甘薯地的徑流量和侵蝕量與降雨量、最大30 min雨量30、×、×30顯著相關(guān)（<0.05）；T3和T6裸坡地的徑流量與、×30顯著相關(guān)（<0.05），侵蝕量與30、×30相關(guān)顯著（<0.05）。各小區(qū)徑流量和侵蝕量與降雨復(fù)合因子（×、×30）的相關(guān)程度總體上高于與單一降雨因子（、、30）的相關(guān)程度，但與平均降雨強(qiáng)度的相關(guān)性均不顯著。這是由于水土流失量的大小與短時(shí)段集中雨強(qiáng)關(guān)系較密切，尤其與最大30 min雨強(qiáng)密切相關(guān)，而平均雨強(qiáng)這個(gè)指標(biāo)僅僅反映某次降雨的總體特征，并沒(méi)有反映出降雨過(guò)程集中程度的差異[16-18]。

T1和T4甘薯地徑流量和侵蝕量與降雨量和最大30 min雨強(qiáng)均在0.05或001水平上顯著正相關(guān)，T3和T6裸坡地徑流量與最大30 min雨強(qiáng)相關(guān)不顯著，侵蝕量與降雨量相關(guān)不顯著。這可能是由于裸坡地缺乏植被覆蓋，無(wú)植被覆蓋的小區(qū)，雨滴和徑流都是侵蝕的主要?jiǎng)恿?。在雨滴擊濺侵蝕下，表土易結(jié)皮，一方面影響降雨入滲，雨強(qiáng)小的情況下也可能產(chǎn)生較大的徑流；另一方面表層可供徑流侵蝕攜帶的土壤顆粒減少，降雨量大的情況下也可能產(chǎn)生較小的侵蝕量。同時(shí)無(wú)植被覆蓋小區(qū)坡度因子在土壤侵蝕過(guò)程中可能起到了更重要的作用。

表2 場(chǎng)徑流量和侵蝕量與降雨因子皮爾遜相關(guān)分析

注：*. 在0.05水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)；**. 在0.01水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)。

Note: *. Correlation is significant at 0.05 level (2-tailed); **. Correlation is significant at 0.01 level (2-tailed).

皮爾遜相關(guān)系數(shù)僅僅考慮了2個(gè)變量之間的相關(guān)關(guān)系，并沒(méi)有考慮其他變量對(duì)其的影響。要系統(tǒng)考察因變量與各自變量之間的定量關(guān)系，可以先通過(guò)皮爾遜相關(guān)分析剔除相關(guān)不顯著的指標(biāo)，用顯著性指標(biāo)建立因變量與自變量之間的回歸方程，利用回歸系數(shù)分析各因素貢獻(xiàn)量。由于平均雨強(qiáng)與徑流量和侵蝕量相關(guān)性較差，故建立徑流量和侵蝕量與降雨量和最大30 min雨強(qiáng)的回歸方程。從表3可以看出，徑流量和侵蝕量與降雨量和最大30 min雨強(qiáng)均成正相關(guān)，其中降雨量對(duì)徑流量的影響大于最大30 min雨強(qiáng)，對(duì)侵蝕量的影響小于最大30 min雨強(qiáng)。

表3 場(chǎng)降雨徑流量和侵蝕量回歸分析

2.2 徑流對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響

降雨及其產(chǎn)生的徑流是造成坡面土壤侵蝕的直接動(dòng)力，在二者共同作用下發(fā)生土壤侵蝕。一般情況下，徑流量愈大，發(fā)生的土壤侵蝕也就愈烈。由于降雨強(qiáng)度與土壤侵蝕關(guān)系密切，本文依據(jù)江忠善等[29]以30≥15 mm/h為中、高強(qiáng)度降雨的劃分標(biāo)準(zhǔn)，以10°坡甘薯地為例分析徑流與土壤侵蝕的關(guān)系。由圖2可見(jiàn)，在中、高強(qiáng)度降雨下，侵蝕量和徑流量之間呈冪函數(shù)關(guān)系，正相關(guān)顯著（<0.01），徑流量越大，侵蝕量越大。遼西地區(qū)坡耕地以超滲產(chǎn)流為主，中高雨強(qiáng)下，降雨速度快，單位時(shí)間內(nèi)降雨量多，逐漸超過(guò)土壤入滲強(qiáng)度，地表徑流增多，同時(shí)降雨強(qiáng)度越大，侵蝕力就越大，對(duì)表層土壤穩(wěn)定性的破壞就越大[11]，而且雨滴打擊徑流表面增加其紊動(dòng)強(qiáng)度的能力也越大，對(duì)土壤顆粒的搬運(yùn)能力也隨之增強(qiáng)，因此中、高雨強(qiáng)下，徑流量越大，土壤侵蝕量就越大。

注：S為侵蝕量，Q為徑流量，下同。

2.3 植被對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響

2.3.1 植被覆蓋度與土壤侵蝕

同一場(chǎng)降雨在地形、土壤一致的情況下，植被決定了坡耕地產(chǎn)流產(chǎn)沙的差異，主要表現(xiàn)在植被覆蓋度的大小和植被類型的差異。植被覆蓋度作為表征地表植被生長(zhǎng)狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，是研究植被與土壤侵蝕中應(yīng)用最多的一個(gè)參數(shù)。對(duì)農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，它是指農(nóng)作物枝葉的投影面積與所占地面面積之比，與種植密度密切相關(guān)。圖3所示為甘薯區(qū)徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度的關(guān)系，由于降雨量和降雨強(qiáng)度是引起水土流失的2個(gè)最基本的降雨特征量，與土壤侵蝕關(guān)系密切，因此在分析徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度的關(guān)系時(shí)，盡量選擇次降雨量和降雨強(qiáng)度差異不大的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析，而次降雨量或降雨強(qiáng)度明顯偏大的數(shù)據(jù)點(diǎn)未加入到植被覆蓋度與水土流失的關(guān)系分析中。由圖3可以看出，5°坡和10°坡甘薯地徑流量與植被覆蓋度呈顯著（<0.05）負(fù)指數(shù)關(guān)系，侵蝕量與植被覆蓋度也呈現(xiàn)出顯著（<0.01）負(fù)指數(shù)關(guān)系。其中侵蝕量與植被覆蓋度的2值大于徑流量與植被覆蓋度的2值，表明農(nóng)耕坡地土壤侵蝕量與植被覆蓋度的關(guān)系更密切，植被覆蓋削減徑流的作用要弱于減沙效應(yīng)。從圖中還可看出，5°坡和10°坡甘薯地植被覆蓋度達(dá)到80%左右時(shí)，減水減沙效果基本穩(wěn)定。

圖3 徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度的關(guān)系

2.3.2 植被類型與土壤侵蝕

表4所示為2006－2010年不同植被土壤侵蝕情況。由于數(shù)據(jù)只是各年徑流量和侵蝕量的累加，因此次降雨量或降雨強(qiáng)度較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)均包含其中。從表4中2006－2007年數(shù)據(jù)可以看出，植被類型不同，對(duì)土壤侵蝕的影響不同。5°和10°坡谷子地總徑流量較荒草地減少28.35%，侵蝕量較荒草地增加10.73%；5°和10°坡甘薯地總徑流量和總侵蝕量較荒草地分別增加150.33%和608.28%。這是因?yàn)榛牟莸責(zé)o人耕種，表層土壤擾動(dòng)小，且由于雜草根系在土壤中縱橫穿插的纏繞固結(jié)作用，增強(qiáng)了土壤的團(tuán)聚力，使表層土壤致密，抗沖刷能力強(qiáng)；谷子地和甘薯地每年都要進(jìn)行耕種，形成一個(gè)明顯的耕作層，此層土壤相對(duì)疏松，土粒易被濺蝕隨徑流移動(dòng)，抗沖刷能力弱，因此谷子地和甘薯地的土壤侵蝕量都大于荒草地。但谷子地的徑流量要小于荒草地，這可能與谷子地表層土壤疏松、根系密集，降雨易于入滲有關(guān)。

表4 2006－2010年不同植被土壤侵蝕情況

有無(wú)植被覆蓋對(duì)坡耕地土壤侵蝕有顯著影響。從2008－2010年數(shù)據(jù)可以看出，5°和10°坡甘薯地總徑流量和總侵蝕量較裸地分別減少83.13%和98.86%；5°和10°坡谷子地總徑流量和總侵蝕量較裸地分別減少95.90%和99.25%。這是由于裸地?zé)o植被覆蓋，降雨直接拍打地表，表層土粒易崩解分散，土壤團(tuán)聚體被破壞，土壤大孔隙易被堵塞形成結(jié)皮，減弱降雨入滲，從而更易于形成地表徑流，發(fā)生土壤侵蝕。而甘薯地、谷子地由于有植被覆蓋，使降雨在與土壤表面接觸之前受到植被的影響，植被覆蓋可以攔截降雨，降低降雨侵蝕潛在能力，根系可以提高土壤抗侵蝕能力，而且植被整體可以像屏障一樣阻截徑流和泥沙[18-19]，從而減緩地表徑流的形成，減少和防止土壤侵蝕。

農(nóng)作物種類不同，對(duì)土壤侵蝕的影響不同。從2006－2010年數(shù)據(jù)可以看出，5°坡和10°坡谷子地總徑流量和總侵蝕量較甘薯地分別減少73.08%和77.39%，這可能是因?yàn)楣茸拥胤N植密度較大，土壤耕層根系密集，有效根密度較大，可有效增加降雨入滲，減少地表徑流量并減弱地表徑流對(duì)表層土壤的沖刷，減少侵蝕量。

從以上分析可知，不同植被類型的蓄水效果以谷子地最好，荒草地次之；5°坡耕地，保土效果以谷子地最好，荒草地次之。甘薯地蓄水保土效果最差，但與裸地相比，具有一定覆蓋度的甘薯地對(duì)降低坡面徑流和減少土壤侵蝕起到了積極的作用。10°坡耕地，總體上荒草地保土效果最優(yōu)。觀測(cè)期間，由5°坡到10°坡，甘薯地總徑流量和總侵蝕量分別增加了98.81%和289.01%，谷子地總徑流量和總侵蝕量分別增加了191.96%和863.06%，荒草地分別增加了37.98%和193.60%，裸地分別增加了15.90%和480.30%。隨著坡度的增大，徑流量和侵蝕量都隨之增加，但對(duì)侵蝕量的影響遠(yuǎn)大于對(duì)徑流量的影響。

2.4 降雨和植被對(duì)土壤侵蝕的綜合影響

為研究降雨及其產(chǎn)生的徑流和植被對(duì)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕的聯(lián)合影響，以T1和T4甘薯地為例分析因變量—侵蝕量（, kg/hm2）與自變量—徑流量（, m3/hm2）、降雨量（, mm）和最大30 min雨強(qiáng)（30, mm/h）的乘積及植被覆蓋度（, %）的關(guān)系。由于表5主要分析土壤侵蝕量與降雨侵蝕因子、植被覆蓋度和徑流量的關(guān)系，因此次降雨量或降雨強(qiáng)度較大的數(shù)據(jù)點(diǎn)均包含其中。從表5可以看出，土壤侵蝕量與降雨侵蝕能力和徑流量正相關(guān)，與植被覆蓋度負(fù)相關(guān)，對(duì)坡面土壤侵蝕的影響為徑流量＞降雨侵蝕力＞植被覆蓋度。由5°坡到10°坡，降雨侵蝕因子和植被覆蓋度因子對(duì)土壤侵蝕的影響相對(duì)增大。作物的存在可在一定程度上削弱降雨徑流和坡度對(duì)坡面土壤侵蝕的影響，增加植被覆蓋對(duì)防治農(nóng)耕坡地土壤侵蝕具有重要意義。隨著坡度的增大，更要注重農(nóng)作物的田間管理，增加覆蓋度。

表5 土壤侵蝕與降雨、植被覆蓋度、徑流的回歸分析

3 討 論

3.1 雨量和雨強(qiáng)對(duì)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕的影響

雨量和雨強(qiáng)是影響土壤侵蝕的2個(gè)最基本的降雨特征量。關(guān)于降雨量對(duì)坡耕地徑流量和侵蝕量的影響，有的研究表明降雨量與坡面水土流失的大小關(guān)系非常密切，徑流量和侵蝕量隨降雨量的增多而增大[7-8,30-31]。但也有研究顯示，從統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)看，土壤侵蝕與降雨量的正相關(guān)關(guān)系不顯著[2,32]。本研究表明，T1和T4甘薯地徑流量和侵蝕量與降雨量正相關(guān)顯著；T3和T6裸坡地徑流量與降雨量正相關(guān)顯著，但侵蝕量與降雨量正相關(guān)未達(dá)顯著水平，而且降雨量和降雨強(qiáng)度（時(shí)段雨強(qiáng)）與土壤侵蝕的多元回歸分析表明，T1和T4甘薯地及T3和T6裸地處理，降雨量主要影響徑流量，最大30 min雨強(qiáng)主要影響侵蝕量，與前人研究結(jié)果[11,15,30-34]基本一致。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是因?yàn)槠旅娈a(chǎn)沙不同于坡面產(chǎn)流，相關(guān)研究[35-36]表明，產(chǎn)流量與降雨前期土壤含水量密切相關(guān)，而土壤含水量與降雨量密切相關(guān)，從而使得降雨量對(duì)徑流量的影響相對(duì)較大；侵蝕量除與土壤組成、坡度有關(guān)外，主要取決于地表徑流侵蝕力的大小。當(dāng)雨強(qiáng)不斷增大時(shí)，擊濺能力隨之增強(qiáng)，對(duì)土壤表層穩(wěn)定性的破壞增大，侵蝕力就越大，因此侵蝕量與降雨強(qiáng)度的關(guān)系更密切[11]。

雨量和雨強(qiáng)對(duì)徑流量和侵蝕量的影響程度不同也與區(qū)域降雨特征有關(guān)，遼西地區(qū)以超滲產(chǎn)流為主，夏季（6－8月）暴雨較多，歷時(shí)短、雨量相對(duì)集中，而短時(shí)段大雨強(qiáng)反映了降雨產(chǎn)生的徑流對(duì)土壤顆粒的搬運(yùn)作用，因此時(shí)段雨強(qiáng)（30）與土壤侵蝕的相關(guān)程度較雨量好。關(guān)于哪個(gè)最大時(shí)段降雨強(qiáng)度對(duì)土壤侵蝕影響最大，各地研究結(jié)果不盡相同，本文選取最大30 min雨強(qiáng)作為最大時(shí)段雨強(qiáng)的代表僅在說(shuō)明最大時(shí)段雨強(qiáng)對(duì)遼西褐土區(qū)農(nóng)耕坡地徑流量和侵蝕量的影響。

3.2 植被覆蓋度對(duì)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕的影響

坡面徑流量和侵蝕量的大小取決于降雨量及降雨強(qiáng)度，同時(shí)，坡面的植被覆蓋情況對(duì)其也有決定性的影響[7]。已有基于坡面尺度可控區(qū)域的研究[20-22,37-38]表明，植被覆蓋度與坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙負(fù)相關(guān)。本研究表明，農(nóng)耕坡地（T1和T4甘薯地）徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，相關(guān)顯著，與前人研究結(jié)果基本一致。這是由于植被覆蓋度的增加使攔截降雨的能力增強(qiáng)，削弱了降雨動(dòng)能，減小了雨滴對(duì)土壤的擊濺侵蝕并減弱地表徑流的紊動(dòng)性，進(jìn)而減弱降雨侵蝕力。同時(shí)隨著植被覆蓋度的增大，地下根量及根系分布也會(huì)相應(yīng)增多增大，改善了土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了土壤的入滲性能，從而植被減緩徑流速度、攔蓄徑流、涵養(yǎng)水源的能力增強(qiáng)，進(jìn)而降低超滲產(chǎn)流的機(jī)會(huì)，減小地表徑流對(duì)泥沙的輸移能力[39]，從而減少了土壤侵蝕。植被覆蓋度與侵蝕量的相關(guān)系數(shù)大于其與徑流量的相關(guān)系數(shù)，這可能是由于徑流量與降雨量關(guān)系更密切，植被覆蓋度的增加雖然會(huì)截留部分降雨，但這部分雨量占總降雨量的比例很小，場(chǎng)降雨總量受影響很小，因此徑流量與植被覆蓋度的相關(guān)程度小于侵蝕量與植被覆蓋度的相關(guān)程度。

本試驗(yàn)雖然連續(xù)進(jìn)行了5 a坡耕地徑流觀測(cè)，但由于天然降雨條件下在半干旱地區(qū)取得豐富準(zhǔn)確的徑流和侵蝕資料存在一定的困難，并且輔助的人工降雨實(shí)驗(yàn)不足，總體上甘薯地和谷子地土壤侵蝕樣本數(shù)量有限，對(duì)數(shù)據(jù)的分析可能會(huì)造成一定的影響。而且土壤侵蝕是多種因素綜合影響的復(fù)雜地表過(guò)程，本文重點(diǎn)分析了降雨、徑流、植被對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響，對(duì)坡度、耕種措施、雨前土壤水分等因子沒(méi)有進(jìn)行深入探討。今后應(yīng)加強(qiáng)這些方面的研究，以進(jìn)一步豐富遼西地區(qū)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕研究的基礎(chǔ)資料。

4 結(jié) 論

遼西地區(qū)坡耕地集中，而已有關(guān)于該區(qū)土壤侵蝕的基礎(chǔ)研究相對(duì)較少，因此開(kāi)展遼西地區(qū)坡耕地土壤侵蝕規(guī)律研究可以填補(bǔ)區(qū)域空白。本文通過(guò)坡面徑流小區(qū)初步探明了區(qū)域降雨和植被對(duì)農(nóng)耕坡地土壤侵蝕的影響，為該區(qū)坡耕地土壤侵蝕的有效防治提供一定的理論依據(jù)。

1）坡耕地徑流量和侵蝕量與降雨量、最大30 min雨強(qiáng)及降雨量與最大30 min雨強(qiáng)乘積正相關(guān)。其中降雨量對(duì)徑流量的影響大于最大30 min雨強(qiáng)，對(duì)侵蝕量的影響小于最大30 min雨強(qiáng)。中高雨強(qiáng)下，侵蝕量與徑流量顯著正相關(guān)（<0.01）。在雨季采取適當(dāng)?shù)慕亓鞔胧┰黾咏涤耆霛B，對(duì)減少坡耕地土壤侵蝕具有重要意義。

2）農(nóng)耕坡地徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，相關(guān)顯著（<0.05）。植被覆蓋削減徑流的作用弱于減沙效應(yīng)且農(nóng)作物只有達(dá)到一定的覆蓋度才能起到良好的保水固土作用。

3）多元回歸分析表明，對(duì)土壤侵蝕的影響為地表徑流＞降雨侵蝕力＞植被覆蓋度。在降雨一定的前提下，植被是影響土壤侵蝕的關(guān)鍵因子。遼西地區(qū)農(nóng)耕坡地增加地面覆蓋度是減少土壤侵蝕的基礎(chǔ)，是防治水土流失的重要舉措。隨著坡度的增大，更要注重農(nóng)作物的田間管理，增加覆蓋度。

[1] Liu Y, Fu B, Lü Y, et al. Hydrological responses and soil erosion potential of abandoned cropland in the Loess Plateau, China[J]. Geomorphology, 2012, 138(1): 404－414.

[2] 陳強(qiáng). 人工模擬降雨條件下重慶市黃壤坡耕地降雨侵蝕研究[D]. 重慶：西南大學(xué)，2012.

Chen Qiang. Study of Rainfall Erosion on the Condition of Artificial Simulation of Rainfall on Sloping Farmland of Yellow Soils in Chongqing[D]. Chongqing: Southwest University, 2012. (in Chinese with English abstract)

[3] 和繼軍，蔡強(qiáng)國(guó)，劉松波. 次降雨條件下坡度對(duì)坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23(5)：1263－1268.

He Jijun, Cai Qiangguo, Liu Songbo. Effects of slope gradient on slope runoff and sediment yield under different single rainfall conditions[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(5): 1263－1268. (in Chinese with English abstract)

[4] 曹忠杰，蔡景平，何建明，等. 遼寧省第四次土壤侵蝕遙感普查成果分析[J]. 水土保持應(yīng)用技術(shù)，2007(5)：21－22.

Cao Zhongjie, Cai Jingping, He Jianming, et al. Production analysis on remote-sense investigation of soil erosion for the fourth time in Liaoning Province[J]. Technology of Soil and Water Conservation, 2007(5): 21－22. (in Chinese with English abstract)

[5] Foster G R. Evaluation of rainfall-runoff erosivity factors for individual storms[J]. Transactions of ASAE, 1982, 25(1): 124－129.

[6] 秦偉，左長(zhǎng)清，晏清洪，等. 紅壤裸露坡地次降雨土壤侵蝕規(guī)律[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(2)：124－132. Qin Wei, Zuo Changqing, Yan Qinghong, et al. Regularity of individual rainfall soil erosion in bare slope land of red soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(2): 124－132. (in Chinese with English abstract)

[7] 史東梅，盧喜平，蔣光毅. 紫色丘陵區(qū)降雨侵蝕力簡(jiǎn)易算法的模擬[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(2)：116－121. Shi Dongmei, Lu Xiping, Jiang Guangyi. Simulation on simple algorithm of rainfall erosivity in purple hilly area[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(2): 116－121. (in Chinese with English abstract)

[8] 艾寧，魏天興，朱清科. 陜北黃土高原不同植被類型下降雨對(duì)坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2013，27(2)：26－30.

Ai Ning, Wei Tianxing, Zhu Qingke. The effect of rainfall for runoff-erosion-sediment yield under the different vegetation types in Loess Plateau of northern Shaanxi Province[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2013, 27(2): 26－30. (in Chinese with English abstract)

[9] Hammad A H A, B?rresen T, Haugen L E. Effects of rain characteristics and terracing on runoff and erosion under the Mediterranean[J]. Soil & Tillage Research, 2006, 87(1): 39－47.

[10] 趙艷茹，王碹，丘野，等. 模擬降雨下土壤剝蝕率和水流含沙量的關(guān)系[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2010，24(5)：97－100.

Zhao Yanru, Wang Xuan, Qiu Ye, et al. Relationship of soil detachment rate and how sediment load in simulate rainfall[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2010, 24(5): 97－100. (in Chinese with English abstract)

[11] 李廣，黃高寶. 雨強(qiáng)和土地利用方式對(duì)黃土丘陵區(qū)水土流失的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(11)：85－90.

Li Guang, Huang Gaobao. Effects of rainfall intensity and land use on soil and water loss in loess hilly region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2009, 25(11): 85－90. (in Chinese with English abstract)

[12] 王占禮，邵明安，常慶瑞. 黃土高原降雨因素對(duì)土壤侵蝕的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，26(4)：101－105.

Wang Zhanli, Shao Mingan, Chang Qingrui. Effects of rainfall factors on soil erosion in loess plateau[J]. Acta Univ. Agric. Boreali-occidentalis, 1998, 26(4): 101－105. (in Chinese with English abstract)

[13] Wischmeier W H, Smith D D. Rainfall energy and its relationship to soil loss[J]. Transactions American Geophysical Union, 1958, 39(2): 285－291.

[14] Wischmeier W H. A rainfall erosion index for a universal soil-loss equation1[J]. Soil Science Society of America Journal, 1959, 23(3): 246－249.

[15] 章文波，謝云，劉寶元. 用雨量和雨強(qiáng)計(jì)算次降雨侵蝕力[J]. 地理研究，2002，21(3)：384－390.

Zhang Wenbo, Xie Yun, Liu Baoyuan. Estimation of rainfall erosivity using rainfall amount and rainfall intensity[J]. Geographical Research, 2002, 21(3): 384－390. (in Chinese with English abstract)

[16] 王萬(wàn)忠. 黃土地區(qū)降雨特性與土壤流失關(guān)系的研究[J]. 水土保持通報(bào)，1983(4)：7－14. Wang Wanzhong. Study on the relations between rainfall characteristics and loss of soil in loess region[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 1983(4): 7－14. (in Chinese with English abstract)

[17] 蔡強(qiáng)國(guó). 岔巴溝流域次暴雨產(chǎn)沙統(tǒng)計(jì)模型[J]. 地理研究，2004，23(4)：432－439.

Cai Qiangguo. Research of sediment yield statistical model for single rainstorm in Chabagou drainage basin[J]. Geographical Research, 2004, 23(4): 432－439. (in Chinese with English abstract)

[18] 張思毅，梁志權(quán)，謝真越，等. 植被調(diào)控紅壤坡面土壤侵蝕機(jī)理[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2016，30(3)：1－5.

Zhang Siyi, Liang Zhiquan, Xie Zhenyue, et al. Mechanisms of grass in slope erosion control in red soil region of Southern China[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2016, 30(3): 1－5. (in Chinese with English abstract)

[19] 秦偉，曹文洪，左長(zhǎng)清. 植被與地形對(duì)侵蝕產(chǎn)沙耦合影響研究評(píng)述[J]. 泥沙研究，2015(3)：74－80.

Qin Wei, Cao Wenhong, Zuo Changqing. Review on the coupling influences of vegetation and topography to soil erosion and sediment yield[J]. Journal of Sediment Research, 2015(3): 74－80. (in Chinese with English abstract)

[20] Nazzareno D, Michele C. Multivariate indicator krig-ing approach using a GIS to classify soil degradation for Mediter-ranean agriculture lands[J]. Ecological Indicators, 2004(4): 177－187.

[21] Dunjo G, Pardini G, Gispert M. The role of land use-land cover on runoff generation and sediment yield at a microplot scale, in a small Mediterranean catchment[J]. Journal of Arid Environments, 2004, 57(2): 239－256.

[22] 高光耀，傅伯杰，呂一河，等. 干旱半干旱區(qū)坡面覆被格局的水土流失效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(1)：12－22.

Gao Guangyao, Fu Bojie, Lü Yihe, et al. The effect of land cover pattern on hillslope soil and water loss in the arid and semi-arid region: A review[J]. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(1): 12－22. (in Chinese with English abstract)

[23] 張清春，劉寶元，翟剛. 植被與水土流失研究綜述[J]. 水土保持研究，2002，9(4)：96－101.

Zhang Qingchun, Liu Baoyuan, Zhai Gang. Review on relationship between vegetation and soil and water loss [J]. Research of Soil and Water Conservation, 2002, 9(4): 96－101. (in Chinese with English abstract)

[24] 馬波，吳發(fā)啟，李占斌，等. 作物與坡度交互作用對(duì)坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2013，27(3)：33－38. Ma Bo, Wu Faqi, Li Zhanbin, et al. Interaction of crop cover and slope gradient on runoff and sediment yield[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2013, 27(3): 33－38. (in Chinese with English abstract)

[25] Singh R K, Panda R K, Satapathy K K, et al. Simulation of runoff and sediment yield from a hilly watershed in the eastern Himalaya, India using the WEPP model[J]. Journal of Hydrology, 2011, 405(3/4): 261－276.

[26] 閆勝軍，郭青霞，閆瑞，等. 不同土地利用類型下水土流失特征及雨強(qiáng)關(guān)系分析[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2015，29(2)：45－49.

Yan Shengjun, Guo Qingxia, Yan Rui, et al. Relationship of rainfall intensity and the characteristics of soil and water erosion under different land use types[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2015, 29(2): 45－49. (in Chinese with English abstract)

[27] 林素蘭，黃毅，曹忠杰，等. 遼西黃土丘陵區(qū)坡耕地土壤侵蝕研究[J]. 水土保持研究，2002，9(1)：14－16.

Lin Sulan, Huang Yi, Cao Zhongjie, et al. Study of soil erosion on cultivated slopeland in loess hilly region in Western Liaoning[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2002, 9(1): 14－16. (in Chinese with English abstract)

[28] 徐翠嬌，郭成久，范昊明. 遼寧省土石質(zhì)低山丘陵區(qū)土壤侵蝕研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34(3)：539－539，542.

Xu Cuijiao, Guo Chengjiu, Fan Haoming. Study on soil erosion in low mountain and mound area of the ground quality in liaoning province[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2006, 34(3): 539－539, 542. (in Chinese with English abstract)

[29] 江忠善，劉志，賈志偉. 地形因素與坡地水土流失關(guān)系的研究[J]. 中國(guó)科學(xué)院西北水土保持研究所集刊，1990(12)：1－8.

Jiang Zhongshan, Liu Zhi, Jia Zhiwei. Research for relationships between topographic factors and loss of soil and water on sloping land[J]. Memoir of NISWC, Academia Sinica & Ministry of Water Conservancy, 1990(12): 1－8. (in Chinese with English abstract)

[30] 何楊洋，王曉燕，段淑懷，等. 密云水庫(kù)上游流域次降雨坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙特征[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31(24)：134－141.

He Yangyang Wang Xiaoyan, Duan Shuhuai, et al. Characteristics of runoff and sediment during individual rainfall in upper area of Miyun Reservoir[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(24): 134－141. (in Chinese with English abstract)

[31] 陳杰，劉文兆，張勛昌，等. 黃土丘陵溝壑區(qū)林地水文生態(tài)效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28(7)：2954－2963.

Chen Jie, Liu Wenzhao, Zhang Xunchang, et al. Hydro-ecological effects of woodland in the loess hilly-gullied region[J]. Acta Ecologica Sinica, 2008, 28(7): 2954－2963. (in Chinese with English abstract)

[32] 劉剛才，朱波，代華龍，等. 四川低山丘陵區(qū)紫色土不同土地利用類型的水蝕特征[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2001，15(S2)：96－99.

Liu Gangcai, Zhu Bo, Dai Hualong, et al. Study of water erosion features of purple soil under different land utilization in hilly and low mountain area of sichuan[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2001, 15(S2): 96－99. (in Chinese with English abstract)

[33] 江淼華，黃榮珍，謝錦升，等. 不同雨強(qiáng)對(duì)裸露坡地水土流失的影響研究[J]. 亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，6(4)：24－28.

Jiang Miaohua, Huang Rongzhen, Xie Jinsheng, et al. Effects of rainfall intensity on soil and water losses in bare sloping land[J]. Journal of Subtropical Resources and Environment, 2011, 6(4): 24－28. (in Chinese with English abstract)

[34] 霍云梅，畢華興，朱永杰，等. 模擬降雨條件下南方典型粘土坡面土壤侵蝕過(guò)程及其影響因素[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2015，29(4)：23－26.

Huo Yunmei, Bi Huaxing, Zhu Yongjie, et al. Erosion process and its affecting factors of southern typical clay slope under simulated rainfall condition[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2015, 29(4): 23－26. (in Chinese with English abstract)

[35] 王麗，王力，王全九. 前期含水量對(duì)坡耕地產(chǎn)流產(chǎn)沙及氮磷流失的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33(11)：2171－2178.

Wang Li, Wang Li, Wang Quanjiu. Effect of antecedent soil moisture on runoff and sediment and nitrogen and phosphorus losses from slope cropland[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33(11): 2171－2178. (in Chinese with English abstract)

[36] He J J, Cai Q G, Wang Z K. Integrated control measures and environmental effects in small basins in rocky area of northern China[J]. International Journal of Sediment Research, 2010, 25(3): 294－303.

[37] Descroix L, Viramontes D, Vauclin M, et al. Influence of soil surface features and vegetation on runoff and erosion in the Western Sierra Madre: Durango, Northwest Mexico[J]. Catena, 2001, 43(2): 115－135.

[38] 張喜旺，秦奮. 砒砂巖地區(qū)降雨與植被耦合關(guān)系對(duì)侵蝕產(chǎn)沙的影響[J]. 地理研究，2016，35(3)：513－524.

Zhang Xiwang, Qin Fen. Coupling relationship of precipitation and vegetation and its influence for sediment yield in Pisha sandstone area[J]. Geographical Research, 2016, 35(3): 513－524. (in Chinese with English abstract)

[39] 余新曉，畢華興，朱金兆，等. 黃土地區(qū)森林植被水土保持作用研究[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)，1997，21(5)：433－440.

Yu Xinxiao, Bi Huaxing, Zhu Jinzhao, et al. Soil and water conservation by forest vegetation in Loess area[J]. Acta Phytoecologica Sinica, 1997, 21(5): 433－440. (in Chinese with English abstract)

肖繼兵，孫占祥，劉 志，鄭家明，劉 洋，馮良山，楊 寧，白 偉. 降雨侵蝕因子和植被類型及覆蓋度對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2017，33(22)：159－166. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.020 http://www.tcsae.org

Xiao Jibing, Sun Zhanxiang, Liu Zhi, Zheng Jiaming, Liu Yang, Feng Liangshan, Yang Ning, Bai Wei. Effects of rainfall erosion factor, vegetation type and coverage on soil erosion of sloping farmland[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(22): 159－166. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.020 http://www.tcsae.org

Effects of rainfall erosion factor, vegetation type and coverage on soil erosion of sloping farmland

Xiao Jibing1, Sun Zhanxiang2※, Liu Zhi1, Zheng Jiaming2, Liu Yang2, Feng Liangshan2, Yang Ning2, Bai Wei2

(1122000,; 2110161,)

In order to discuss the effect of rainfall and vegetion on soil erosion of sloping farmland in cinnamon soil region in western Liaoning, the experiment was carried out under natural rainfall on artificial slope runoff plots from 2006 to 2010. The runoff plots with an interval of 1 m were designed according to the 20-year standard and each area was 60 m2. Slope factor was set as 5° and 10° respectively. Among 3 runoff plots built under the same slope, 2 plots were practiced by millet - sweet potato rotation, and another runoff plot was set as the control, which was the natural hillside field in 2006-2007 and bare slope (coverage <5%) in 2008-2010. Millet and sweet potato were planted as test cropsby contour tillage and row spacing was 50 cm. The result showed that soil erosion in the sloping farmland mainly occurred between June and August, particularly in July. The surface runoff and erosion amount increased in accordance with the increasing of gradient and the effect of slope on erosion amount was greater than runoff with the slope increasing. When rainfall reached a certain intensity, soil erosion would occur. The experiment also showed that the surface runoff and erosion amount on sweet potato field had significantly positive relations with the rainfall (<0.01 for runoff,<0.05 for erosion amount), the maximum 30-minute rainfall intensity (<0.01), the rainfall erosivity (which was the product of the former 2 factors) (<0.01), and the product of rainfall and average rainfall intensity (<0.01); the runoff on bare soil field had significantly positive relations with the rainfall (<0.01 and<0.05 on 5° and 10° bare soil field, respectively), and the rainfall erosivity (<0.01); the erosion amount had significantly positive relations withthe maximum 30-minute rainfall intensity(<0.05 and<0.01 on 5° and 10° bare soil field, respectively), and the rainfall erosivity (<0.01), but had not positively significant relation with rainfall. The surface runoff and erosion amount were mostly affected by the precipitation and the maximum 30-minute rainfall intensity respectively through regression analysis and the both had not positively significant relation with average rainfall intensity on sweet potato and bare soil field. Erosion amount had a relation of power function and a significantly positive correlation with surface runoff under medium and higher rainfall intensity (<0.01). The surface runoff and erosion amount on sweet potato field had a significantly negative exponential function relation (<0.05). The amount of soil erosion on sweet potato field was the largest, the following was millet field and that of wild grass ground was the least. Multi variance regression analysis revealed that the factors impacting the amount of soil erosion from high to low were surface runoff, rainfall erosivity, and vegetation coverage, and the effects of rainfall erosivity and vegetation coverage on soil erosion increased with the slope increasing. Vegetation cover was especially important to protect against soil erosion on sloping farmland in western Liaoning, and crop management would be paid more attention with the increasing of gradient. The effects of different factors such as rainfall and crop varieties on soil erosion on sloping farmland were preliminarily known after the 5-year experiment in this paper. The research provides theoretical basis and technical support for the effective prevention and treatment of soil erosion in the region.

vegetation; soils; erosion;cinnamon soil; sloping farmland; rainfall

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.020

S157.1

A

1002-6819(2017)-22-0159-08

2017-03-28

2017-11-05

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2006BAD29B06）；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2012BAD09B02）；國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）專項(xiàng)（201303125-01，201503119-06-02）；國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”青年拔尖人才項(xiàng)目

肖繼兵，副研究員，主要從事旱作農(nóng)業(yè)與土壤侵蝕研究。 Email：xiaojb2004@126.com

孫占祥，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事旱作節(jié)水與農(nóng)作制度研究。Email：sunzhanxiang@sohu.com