甌江流域低丘緩坡區(qū)生產建設項目水土流失防治措施效果研究

［關鍵詞］ 生產建設項目；水土流失；防治措施；低丘緩坡區(qū)；甌江流域

［摘 要］ 開發(fā)利用甌江流域低丘緩坡區(qū)土地可緩解浙江省土地供給緊張的狀況，然而該區(qū)屬南方紅壤丘陵區(qū)，土壤抗蝕性差，易發(fā)生水土流失。在屬于甌江流域低丘緩坡區(qū)的浙江省麗水市石牛水文站石牛坡面徑流場設立原狀小區(qū)和水土保持工程措施小區(qū)、植物措施小區(qū)、臨時措施小區(qū)、綜合防護措施小區(qū)5個徑流小區(qū)，以實地試驗的方式對比分析水土保持工程、植物、臨時措施的水土流失防護效果，結果表明：①采取水土保持工程、植物、綜合防護措施的徑流小區(qū)土壤流失量分別減少了78.24%、98.58%、83.11%，而采取水土保持臨時措施的徑流小區(qū)土壤流失量增加了^11.21%；②水土保持工程、植物措施可有效減少土壤流失量，其中植物措施控制水土流失的效果最好，而臨時措施的控制效果不佳，甚至會造成土壤流失量的增加。

［中圖分類號］ S157" [文獻標識碼] A" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.12.002

［引用格式］ 王忠禹，賈洋海，李華斌，等.甌江流域低丘緩坡區(qū)生產建設項目水土流失防治措施效果研究[J].中國水土保持，2024（12）：4-7.

近年來，浙江省提出綜合開發(fā)利用甌江流域低丘緩坡地，以緩解人多地少的矛盾和土地供給緊張的狀況，實現(xiàn)耕地占補平衡，保障經濟社會可持續(xù)發(fā)展^[1]。根據相關規(guī)劃，截至2020年，甌江流域低丘緩坡區(qū)有生產建設用地重點區(qū)塊約3 600 hm²，耕地墾造重點區(qū)塊超過8 000 hm^2[2]。依照全國水土流失類型區(qū)劃分，甌江流域屬南方紅壤丘陵區(qū)，主要侵蝕類型為水力侵蝕，主要表現(xiàn)形式是坡面面蝕。紅壤黏土的礦物質以氧化鐵、鋁為主，土壤間的黏結力弱，抗蝕性差，低丘緩坡區(qū)開發(fā)建設過程中若不能及時采取科學合理、全面有效的水土流失防治措施，則極易發(fā)生嚴重水土流失，不僅會造成土壤養(yǎng)分的大量流失，而且會導致甌江水質的下降^[2-3]。因此，開展低丘緩坡區(qū)生產建設項目水土流失防治措施效益研究對于控制水土流失問題、保護甌江水質等具有重要意義。

國內許多學者針對低丘緩坡區(qū)水土流失防治開展了相應研究。樓琦等^[1]通過對浙江省低丘緩坡區(qū)水土流失現(xiàn)狀進行研究，提出開發(fā)與保護相結合、增強水土資源保護意識、加強退耕還林（草）補助與扶持、改進低丘緩坡資源利用的工程技術措施等低丘緩坡區(qū)水土流失綜合防治對策。張茨林等^[4]通過地面觀測和調查監(jiān)測相結合的方法，對江西省生產建設項目產生的人為水土流失進行調查研究，認為低丘緩坡區(qū)城鎮(zhèn)建設類項目是江西省生產建設項目水土流失的最大來源，并針對不同生產建設項目類型提出了低丘緩坡區(qū)水土流失防治建議。?？∥牡?sup>[5]總結了低丘緩坡區(qū)園區(qū)開發(fā)的水土流失特點，并概括提出了相應的防治措施。然而，目前大部分的相關研究偏向于理論指導，很少開展水土流失定量監(jiān)測。因此，本研究通過在甌江流域低丘緩坡區(qū)設置5個不同水土保持措施的坡面徑流小區(qū)，開展為期10個月的土壤流失量監(jiān)測，分析不同水土保持措施的水土流失防治效果，以期能為甌江流域低丘緩坡區(qū)生產建設項目水土保持高質量發(fā)展提供支撐。

1 研究區(qū)概況

甌江發(fā)源于浙江省麗水市龍泉市與慶元縣交界的百山祖，自西向東貫穿整個浙南山區(qū)，干流長384 km，流域面積18 100 km²，屬亞熱帶季風氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，年降水量1 400～2 100 mm。本研究試驗場地位于浙江省麗水市石牛水文站石牛坡面徑流場內，地理坐標為28°24′38″N，119°50′04″E，屬中亞熱帶季風氣候區(qū)，年均氣溫17.7 ℃，年均降水量1 500 mm，降水主要集中在4—9月，地貌類型為典型的低山緩坡，主要土壤類型為第四紀紅色黏土和其他基巖發(fā)育的地帶性紅壤，主要植被類型為亞熱帶常綠闊葉林。

2 試驗設計

本研究在石牛坡面徑流場共設置5個徑流小區(qū)：1^#小區(qū)，保持原狀，不采取水土保持措施，并定期清除小區(qū)內的雜草，保證小區(qū)內表土裸露；2^#小區(qū)，僅采取排水溝和擋墻等工程措施，排水溝設置在小區(qū)四周及中間位置，采用C15混凝土結構，排水溝寬10 cm、深10 cm，混凝土厚5 cm，并在小區(qū)底部設置高10 cm的小區(qū)擋墻；3^#小區(qū)，僅采取植物措施，通過鋪植狗牙根草皮進行防護；4^#小區(qū)，僅采取填土草包和臨時土質排水溝等臨時措施，填土草包是用白色蛇皮袋填充土壤制成，在小區(qū)四周堆高15 cm，臨時土質排水溝寬10 cm、深10 cm；5^#小區(qū)，采取包含工程、植物、臨時措施的綜合防護措施，包括C15混凝土結構排水溝、擋墻、鋪植草皮、填土草包等。5個徑流小區(qū)的布設模式見圖1（a）。

5個徑流小區(qū)采用標準徑流小區(qū)設計，小區(qū)垂直投影長20 m、寬5 m，坡度為15°。

小區(qū)下方設置磚砌集流池，并采用當?shù)氐湫屯潦旌显鳛槊總€徑流小區(qū)的墊層，墊層深度不小于30 cm。5個徑流小區(qū)的現(xiàn)場實景見圖1（b）。

試驗時長10個月，從第一年8月至第二年6月。監(jiān)測期間，若當次降水發(fā)生產流或日降水量大于10 mm，則進行數(shù)據采集；若連續(xù)數(shù)天降水，則分別觀測記錄每天的降水量和水土流失量。每次取樣時，首先記錄各徑流小區(qū)集流池內水的體積；然后將集流池內的水攪拌均勻，用試劑瓶取出1 000 mL，將試劑瓶靜置一周后，倒去上清液，洗出懸移質，烘干稱量，計算泥沙質量；最后根據徑流量計算泥沙濃度，作為此次的土壤流失量，并記錄取樣時間內對應的降水量。采樣完畢后，將集流池內積水、泥沙全部清空，清洗集流池，并及時關閉排水管閥門，以便下一次數(shù)據采集。

3 結果與分析

3.1 水土流失量

監(jiān)測期間，共記錄了43組降水數(shù)據和對應的土壤流失量數(shù)據，見表1。

經統(tǒng)計，監(jiān)測期間降水總量為^{1 257.8} mm，1^#、2^#、3^#、4^#、5^#小區(qū)的土壤流失量分別為159.62、34.74、^2.27、177.51、26.96 kg。相比于不采取防護措施的1^#小區(qū)，2^#、3^#、5^#小區(qū)的土壤流失量分別減少了124.88、157.35、132.66 kg，減幅分別為^78.24%、98.58%、^83.11%；而采取臨時措施的4^#小區(qū)土壤流失量增加了^17.89 kg，增幅達11.21%。通過對比每次降水時1^#、2^#、3^#、4^#、5^#小區(qū)的土壤流失量可以發(fā)現(xiàn)，2^#、3^#、5^#小區(qū)的單次土壤流失量基本均小于1^#小區(qū)，其中3^#小區(qū)的土壤流失量下降顯著，而4^#小區(qū)的土壤流失量與1^#小區(qū)基本相近。由此可以看出，水土保持工程、植物措施的布設對減少徑流小區(qū)土壤流失量具有顯著作用，而臨時措施的布設對土壤流失防護效果不佳，甚至存在消極影響。植物措施在減少土壤流失量方面的效果優(yōu)于工程措施，其原因可能是狗牙根草皮的鋪植使土壤表層逐漸形成物理和生物結皮，土壤結皮可以有效遏制表層土壤侵蝕的發(fā)生^[6]，且隨著時間的推移，土壤結皮不斷完善，植物措施的水土流失控制效果會不斷增強，而工程措施僅能在一定程度上攔截已發(fā)生的水土流失。試驗中發(fā)現(xiàn)，臨時土質排水溝和填土草包會引起小區(qū)內土壤流失量的增加，其原因：一是降雨條件下坡面上的臨時土質排水溝會導致大量坡面匯水進入溝內，加劇侵蝕溝發(fā)育，增加土壤侵蝕；二是填土草包由白色蛇皮袋包裝，蛇皮袋經風化作用易破損，會導致大量填土外露，進而加劇土壤流失。填土草包的破損也是導致5^#小區(qū)的土壤流失量高于3^#小區(qū)、水土流失綜合防護措施的土壤流失控制效果弱于植物措施的原因。

3.2 水土流失過程

為分析徑流小區(qū)降水量與土壤流失量之間的關系，將土壤流失量與日降水量進行回歸分析，發(fā)現(xiàn)兩者間并無顯著的相關性，這也表明相比于日降水量，下墊面因素對土壤流失量的影響更大^[7]。對日降水數(shù)據進行篩選，選取與上次降水間隔10 d以上的日降水數(shù)據組成次降水量數(shù)據，并去除異常值，共得到11組次降水數(shù)據，次降水量為10.2～66.7 mm。將次降水數(shù)據與對應的土壤流失量進行回歸分析，結果見圖2，發(fā)現(xiàn)除3^#小區(qū)外，其余徑流小區(qū)的土壤流失量與次降水量均有較好的相關性（p＜0.05），1^#、2^#、4^#、5^#小區(qū)土壤流失量與次降水量的回歸系數(shù)分別為0.076 7、0.009 9、0.083 4、0.023 8，R2分別為0.693 7、0.320 3、0.794 5、0.782 4。次降水量較大時會引起坡面產流過程，造成坡面侵蝕，相比于1^#小區(qū)，2^#、3^#、5^#小區(qū)對次降水的響應較弱，發(fā)生相同降水時引起的土壤流失量較少，表明水土保持工程、植物措施對土壤流失的控制效果較好；而4^#小區(qū)對次降水的響應與1^#小區(qū)相近，表明水土保持臨時措施對土壤流失的控制效果不佳。

4 結束語

甌江流域低丘緩坡區(qū)紅壤黏土的土壤抗蝕性差，開發(fā)過程中若不采取有效的水土保持措施，則極易發(fā)生水土流失，危害甌江水質。通過建立5個采取不同水土保持措施的徑流小區(qū)進行試驗，對比分析水土保持工程、植物、臨時措施的水土流失防護效果，結果表明，相比于不采取水土保持措施的對照徑流小區(qū)，采取水土保持工程、植物、綜合防護措施的徑流小區(qū)土壤流失量分別減少了78.24%、98.58%、83.11%，而采取水土保持臨時措施的徑流小區(qū)土壤流失量增加了^11.21%。水土保持工程、植物和綜合防護措施可有效減少土壤流失量，其中植物措施控制水土流失的效果最好，這主要是因為隨著時間推移，植物措施可使徑流小區(qū)土壤表層形成物理和生物結皮，土壤結皮可有效抑制土壤侵蝕的發(fā)生，且在試驗后期控制水土流失的效果會更好。而水土保持臨時措施的水土流失控制效果不佳，甚至會造成土壤流失量的增加。通過對土壤流失量和降水量進行回歸分析，發(fā)現(xiàn)土壤流失量與對應的日降水量并無顯著相關性；除采取植物措施的徑流小區(qū)外，其余徑流小區(qū)土壤流失量與次降水量均有較好的相關性，發(fā)生相同降水時，采取工程、植物和綜合防護措施的徑流小區(qū)土壤流失量較少。

綜上，在甌江流域低丘緩坡區(qū)生產建設項目的開發(fā)建設過程中，需要因地制宜布設水土保持工程和植物措施，以達到更好的水土流失控制效果。而臨時措施的布設需要科學合理的規(guī)劃，避免臨時土質排水溝的順坡布設，同時填土草包需要用質量較好、不易破損的蛇皮袋進行包裝，否則臨時措施的布設反而有增加水土流失的風險。

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