滸洋水小流域徑流小區(qū)不同水土保持措施下降雨對土壤侵蝕的影響

［關(guān)鍵詞］ 降雨侵蝕；水土保持；徑流小區(qū)；滸洋水小流域；遵義縣

［摘 要］ 為探究喀斯特地區(qū)不同水土保持措施下降雨對土壤侵蝕特征的影響，以貴州省遵義縣滸洋水小流域坡面徑流場為研究對象，研究了7個徑流小區(qū)在不同水土保持措施下降雨對土壤侵蝕的影響，以期選出最適合當(dāng)?shù)氐乃帘３执胧?。結(jié)果表明：①7個徑流小區(qū)的徑流量從大到小為裸地小區(qū)gt;玉米（順坡耕作）小區(qū)gt;香樟小區(qū)gt;矮晚柚小區(qū)gt;玉米（橫坡耕作）小區(qū)gt;茶樹小區(qū)gt;寶石李小區(qū)，反映了不同措施對地表徑流的調(diào)節(jié)作用；②7個徑流小區(qū)地表徑流平均含沙量和土壤流失量均以裸地對照小區(qū)值最大，平均含沙量以寶石李小區(qū)為最小，土壤流失量以茶樹小區(qū)為最小，表明以寶石李和茶樹為代表的經(jīng)果林抗侵蝕能力強，綜合考慮整體水土保持能力，認(rèn)為寶石李抗侵蝕能力更強，建議選擇種植寶石李。

［中圖分類號］ S157.2" [文獻標(biāo)識碼] A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.05.013

水土流失是指在水力、重力、風(fēng)力等外營力作用下，水土資源和土地生產(chǎn)力遭受破壞和損失的現(xiàn)象，它不僅會導(dǎo)致大量肥沃土壤流失，降低土地生產(chǎn)力，也會加劇河流泥沙淤積，加重地質(zhì)災(zāi)害，危害生態(tài)環(huán)境[1]。

降雨和地表植被是水土流失的兩大決定因素。降雨會破壞地表土壤結(jié)構(gòu)，形成地表徑流，是水土流失所需的動力條件[2]。坡面不同的植被措施類型會改變地表微地貌和地表覆蓋狀態(tài)，保護土壤免受擊濺侵蝕，并通過改變地表入滲、地表徑流流速、徑流剪切力等方式影響坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙。因此，合理利用植被措施對雨滴沖擊起到緩沖作用，通過減少濺蝕、增加入滲、降低徑流速度和延緩地表徑流等方式，能夠有效治理水土流失。

喀斯特地區(qū)因其特殊的地質(zhì)地貌條件，水土流失尤為嚴(yán)重。該區(qū)植被覆蓋薄弱，暴雨頻繁，山體鈣化發(fā)育，地表徑流強勁，導(dǎo)致大量表層土壤遭到?jīng)_刷。水土流失不僅消減土壤肥力，也加重了該地區(qū)河川泥沙淤積，增加洪澇和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，嚴(yán)重制約區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展[3]。目前，在喀斯特地區(qū)防治坡面水土流失的措施主要有生物措施、耕作措施等，研究表明生物措施能夠起到較好的保水保土效果[4-5]，達(dá)到涵養(yǎng)水源、保持水土的目的。此外，產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量是影響土壤侵蝕強度的2個重要指標(biāo)，受降雨量、植被、前期土壤含水量等多種因素綜合影響[6-7]。因此，研究不同水土保持措施下降雨對土壤侵蝕的影響有利于指導(dǎo)坡面水土保持工作。

本研究以貴州省遵義縣滸洋水水土保持監(jiān)測站徑流小區(qū)為例，研究不同水土保持措施條件下降雨對土壤侵蝕的影響，分析不同植被的水土保持能力，以選出最適合當(dāng)?shù)氐乃帘３执胧?，以期為喀斯特地區(qū)水土保持工作開展提供相關(guān)理論依據(jù)。

1 試驗與方法

1.1 研究區(qū)概況

滸洋水小流域坡面徑流場（滸洋水水土保持監(jiān)測站）位于貴州省遵義縣西部，地理位置為東經(jīng)106°37′57.64″、北緯27°36′49.18″。從流域范圍看，監(jiān)測站位于烏江水系偏巖河支流上游，流域面積20.87 km2，屬于典型的中低山丘陵地貌區(qū)。氣候溫和，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，無霜期長達(dá)300 d以上，年平均氣溫14.6 ℃，年降水量1 200 mm，主要集中在每年的5—10月，期間降水量占全年降水量的67%左右，平均相對濕度為82%。土壤主要為黃壤，土層厚50～70 cm，呈酸性。

監(jiān)測站徑流小區(qū)建成于2015年，坡面徑流小區(qū)共7個，設(shè)置不同土地利用類型，種植不同作物，1號小區(qū)為耕地（順坡耕作播種玉米）、2號小區(qū)為耕地（橫坡耕作播種玉米）、3號小區(qū)為經(jīng)果林（寶石李）、4號小區(qū)為經(jīng)果林（矮晚柚）、5號小區(qū)為經(jīng)果林（茶樹）、6號小區(qū)為人工喬木林（香樟）、7號小區(qū)為耕地（裸地對照小區(qū)）。各小區(qū)坡度均為15°，水平坡長20 m，寬5 m，面積100 m2，土壤類型均為黃壤。徑流小區(qū)基本情況見表1。

1.2 研究方法

本研究采用遵義滸洋水小流域坡面徑流場7個徑流小區(qū)2022年降雨、泥沙、徑流等實測數(shù)據(jù)，對試驗數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計分析，利用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計描述。監(jiān)測站內(nèi)每個徑流小區(qū)均有泥沙徑流自動監(jiān)測設(shè)備，并配有HOBO小型自動氣象站、人工雨量器。

降雨侵蝕力計算公式[8]為

R=E×I30（1）

式中：R為降雨侵蝕力，單位MJ·mm/（hm2·h）；E為降雨總動能，單位MJ/hm2；I30為30 min最大降雨強度，單位mm/h。

試驗期間徑流小區(qū)的降雨量、降雨歷時、I30、降雨侵蝕力基本概況見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨對徑流量的影響

圖1為各徑流小區(qū)徑流量。由圖1可知，遵義滸洋水小流域7個徑流小區(qū)的徑流量整體趨勢表現(xiàn)為：7號小區(qū)gt;1號小區(qū)gt;6號小區(qū)gt;4號小區(qū)gt;2號小區(qū)gt;5號小區(qū)gt;3號小區(qū)，3號小區(qū)的地表徑流截留能力最強。

作為對照的7號小區(qū)徑流量在7個小區(qū)中最大，為428.25 m3。這可能是因為7號小區(qū)作為對照小區(qū)，地表枯枝落葉層較少，地面蓋度常年保持5%以下，缺乏地被物保護，在降雨時無法有效降低雨水濺蝕[9]，導(dǎo)致較大的徑流量。此外，在7號小區(qū)中，降雨侵蝕力與各指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)，進一步證實了這一點。

在4個林地小區(qū)中，3號小區(qū)的徑流量在所有小區(qū)中最小，為14.39 m3，原因是寶石李樹種根系發(fā)達(dá)，使得土壤孔隙度較高，土壤疏松[10]，地表徑流能較好地入滲。同時，發(fā)達(dá)的根系能更好地固結(jié)土壤[11]，使得土壤團聚體穩(wěn)定性更好，從而減少了徑流。6號小區(qū)徑流量最大，為64.3 m3，分析原因可能是香樟是純林，林分結(jié)構(gòu)單一，郁閉度較低，無法有效截留雨水[12]，導(dǎo)致產(chǎn)生大量地表徑流。

在2個農(nóng)耕小區(qū)中，2號小區(qū)徑流量更小，為35.56 m3，原因可能為2號小區(qū)玉米采用的橫坡耕作方式，通過改變土壤微地形，使地表徑流分散，影響了降雨過程中水分轉(zhuǎn)化與土壤侵蝕過程，延長了產(chǎn)流時間，增加了水流的入滲，從而減小了地表徑流[13]。

2.2 降雨對地表徑流含沙量、土壤流失量的影響

圖2為各徑流小區(qū)土壤流失量與地表徑流平均含沙量。由圖2可知，各徑流小區(qū)土壤流失量表現(xiàn)為7號小區(qū)gt;1號小區(qū)gt;4號小區(qū)gt;2號小區(qū)gt;6號小區(qū)gt;3號小區(qū)gt;5號小區(qū)，地表徑流平均含沙量表現(xiàn)為7號小區(qū)gt;1號小區(qū)gt;2號小區(qū)gt;4號小區(qū)gt;5號小區(qū)gt;6號小區(qū)gt;3號小區(qū)。

7號小區(qū)地表徑流平均含沙量為8.08 g/L，土壤流失量為0.274 7 t/hm2，均為最大，這是由于對照小區(qū)無任何植

被措施，降雨直接作用于地面，導(dǎo)致土壤流失量較大。1號小區(qū)地表徑流平均含沙量為1.59 g/L，土壤流失量為0.051 7 t/hm2，而同樣是種植玉米的2號小區(qū)地表徑流平均含沙量和土壤流失量分別為1.07 g/L和0.017 9 t/hm2，耕作措施的不同是導(dǎo)致二者土壤流失量和徑流含沙量不同的直接原因。3號小區(qū)地表徑流平均含沙量最低，為0.042 g/L，分析原因可能是寶石李的植被覆蓋度相對較高，凋落物分解形成有機質(zhì)，提高了土壤團粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；此外，經(jīng)果林具有較好的經(jīng)濟價值，每年會定期進行管護和施肥等措施，進一步提升了土壤肥力，增強了土壤穩(wěn)定性，這使得降雨形成的地表徑流所攜帶的泥沙含量較低，土壤流失量也較低。6號小區(qū)土壤流失量和地表徑流平均含沙量表現(xiàn)中等，原因是地面植被覆蓋度較高，受凋落物的保護，降雨到達(dá)地面時減少了對地表的沖擊[14]；同時香樟作為闊葉樹種，凋落物分解速度較快，大大提高了土壤有機碳含量，而有機碳是團聚體的膠結(jié)物質(zhì)，對團粒結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定有重要影響，土壤有機碳含量越高，越有利于土壤穩(wěn)定性的提升，減少了地表徑流帶走的泥沙量，從而降低了土壤流失量[15-16]。土壤流失量最低的小區(qū)為5號小區(qū)，為0.004 7 t/hm2，這可能是由于茶樹作為灌木樹種，對土體起到的保護作用較大，且植被覆蓋度較高，相較于其他小區(qū)，降雨無法直接作用于地面，因此所產(chǎn)生的地表徑流量較少，土壤流失量也最低。

2.3 土壤侵蝕與降雨的相關(guān)關(guān)系

表3為土壤侵蝕參數(shù)與降雨參數(shù)的相關(guān)性分析結(jié)果。由表3可知，各小區(qū)土壤流失量與降雨量、降雨侵蝕力均為正相關(guān)，部分小區(qū)呈顯著正相關(guān)或極顯著正相關(guān)。各小區(qū)降雨侵蝕力與徑流量均呈顯著或極顯著正相關(guān)，作為對照的7號小區(qū)徑流量與降雨量、降雨侵蝕力均呈極顯著正相關(guān)。

3 討論

此次研究中，7號小區(qū)的各降雨侵蝕指標(biāo)均為最大，與吳世祥等[17]的研究結(jié)果相一致，這是由于對照小區(qū)缺乏地表植被保護，降雨直接作用于地面導(dǎo)致土壤流失量大。在農(nóng)耕小區(qū)中，1號小區(qū)土壤流失量和地表徑流平均含沙量均大于2號小區(qū)，歐陽鋮人等[18]在研究中也得出了同順坡耕作相比，橫坡耕作分別減少20%的徑流和42%的土壤侵蝕的結(jié)論。整體水土保持能力表現(xiàn)最好的是3號小區(qū)，說明寶石李是適合當(dāng)?shù)貤l件的鄉(xiāng)土樹種，加之定期精細(xì)化管理，大大提高了土壤穩(wěn)定性，使得其產(chǎn)生較好的抵抗土壤侵蝕的能力，同時還給農(nóng)民帶來經(jīng)濟收益。但本研究未針對寶石李樹種特性進行研究分析，且目前很少有關(guān)于此樹種在水土保持功能發(fā)揮方面的探討，本研究結(jié)論可為日后深入探討水土保持措施提供新思路。

本研究分析討論了徑流量和土壤流失量在不同水土保持措施條件下的表現(xiàn)，比較并得出了整體水土保持能力較好的樹種。受數(shù)據(jù)的限制，缺乏將徑流小區(qū)中樹種根系指標(biāo)和土壤枯落物層與土壤侵蝕的關(guān)系進行進一步的深入討論，今后應(yīng)持續(xù)觀測降雨數(shù)據(jù)并結(jié)合樹種自身特性、土壤養(yǎng)分指標(biāo)、雨前（后）土壤含水量等因子的研究，總結(jié)出適合區(qū)域特征、能夠更好抵抗降雨侵蝕的水土保持措施，為喀斯特地區(qū)水土保持工作開展提供更多的理論依據(jù)。

4 結(jié)論

本研究以遵義縣滸洋水小流域坡面徑流場為研究區(qū)，從人工喬木林小區(qū)、農(nóng)耕小區(qū)、經(jīng)果林小區(qū)3種類型的7個徑流小區(qū)分析不同水土保持措施下降雨對土壤侵蝕的影響，得出以下結(jié)論：

1）7個徑流小區(qū)的徑流量趨勢表現(xiàn)為7號小區(qū)gt;1號小區(qū)gt;6號小區(qū)gt;4號小區(qū)gt;2號小區(qū)gt;5號小區(qū)gt;3號小區(qū)。

2）7個徑流小區(qū)地表徑流平均含沙量和土壤流失量中，7號小區(qū)值均為最大，分別為8.08 g/L和0.274 7 t/hm2；3號小區(qū)平均含沙量最??；5號小區(qū)土壤流失量最小。綜合考慮整體水土保持能力，寶石李是適合當(dāng)?shù)胤N植條件的鄉(xiāng)土樹種。

3）各小區(qū)土壤流失量和徑流量與降雨量、降雨侵蝕力正相關(guān)，部分呈顯著或極顯著正相關(guān)。

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基金項目： 貴州省水利廳科技專項經(jīng)費項目（KT202225）

第一作者： 杜姣姣（1997—），女，貴州銅仁人，助理工程師，碩士，主要研究方向為水土保持與荒漠化防治。

通信作者： 顧再柯（1970—），男，貴州貴陽人，正高級工程師，研究員，主要研究方向為水土保持與荒漠化防治。E-mail： 1135901007@qq.com

（責(zé)任編輯 楊傲秋）

［引用格式］ 杜姣姣，顧再柯，覃莉，等.滸洋水小流域徑流小區(qū)不同水土保持措施下降雨對土壤侵蝕的影響[J].中國水土保持，2024（5）：42-45.