不同水土保持干預(yù)措施對(duì)土壤侵蝕的影響研究

摘要：以綿陽(yáng)市涪江流域?yàn)槔?，研究不同水土保持干預(yù)措施對(duì)土壤侵蝕的影響。研究結(jié)果表明，4種干預(yù)措施的土壤損失量從高到低為無(wú)土地干預(yù)措施＞有土地干預(yù)措施＞牧場(chǎng)干預(yù)措施＞柳樹(shù)干預(yù)措施。其中，柳樹(shù)干預(yù)措施的耕地土壤損失量最低，無(wú)土地干預(yù)措施、有土地干預(yù)措施的土壤損失量較高。通過(guò)采取適當(dāng)?shù)耐恋馗深A(yù)措施，如修建帶溝渠的土堤和種植柳樹(shù)，可以顯著減少地表徑流和排水量，達(dá)到水土保持的目的。

關(guān)鍵詞：土壤侵蝕；水土保持；干預(yù)措施；土地利用

中圖分類號(hào)：U416.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.042

Study on Effects of Different Soil and Water Conservation Interventions on Soil Erosion

LIU Xu

（Sichuan Forestry and Grassland Survey and Planning Institute， Chengdu 610084， China）

Abstract： Taking the Fujiang River Basin in Mianyang city as an example， this study investigates the impact of different soil and water conservation interventions on soil erosion. The research results indicate that the soil loss of the four intervention measures ranges from high to low as follows： no land intervention measures＞land intervention measures＞pasture intervention measures＞willow intervention measures. Among them， the willow intervention measures resulted in the lowest soil loss in cultivated land， while those without and with land intervention measures had higher soil loss. By taking appropriate land intervention measures， such as building embankments with ditches and planting willow trees， surface runoff and drainage can be significantly reduced， achieving the goal of soil and water conservation.

Keywords： soil erosion; water and soil conservation; intervention measures; land use

土壤侵蝕是全球范圍內(nèi)普遍存在且嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和生態(tài)環(huán)境的自然過(guò)程[1]。人類活動(dòng)、坡地農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)、土地利用不合理及氣候變化等因素加劇了這一問(wèn)題。土壤侵蝕導(dǎo)致土壤肥力下降、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力減弱，引發(fā)水土流失、水質(zhì)惡化、洪澇災(zāi)害及生態(tài)系統(tǒng)退化等環(huán)境問(wèn)題。探討有效的土壤侵蝕防治措施具有重要意義[2]。通過(guò)分析不同水土保持干預(yù)措施的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)估其對(duì)土壤侵蝕的影響，為制定科學(xué)的防治策略提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在綿陽(yáng)市涪江流域進(jìn)行，該流域地勢(shì)東高西低，整體呈階梯狀分布。流域內(nèi)的主要河流自北向南流經(jīng)全區(qū)，形成多條支流匯合水系網(wǎng)絡(luò)。流域東部以丘陵和低山為主，是區(qū)域內(nèi)重要的林區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)；中部地形起伏不定，以丘陵和臺(tái)地為主，土壤肥沃，適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；西部為低丘緩坡區(qū)，地貌類型以沖積平原和低丘陵為主，土壤肥力較高，易受水蝕[3]。

為確保研究結(jié)果的適用性，選擇地理特征相似的兩個(gè)相鄰子區(qū)域A1和A2作為研究對(duì)象。兩個(gè)子區(qū)域呈橢圓形，海拔為2 100～2 300 m。A1采取水土保持干預(yù)措施，為試驗(yàn)區(qū)域；A2不采取水土保持干預(yù)措施，為對(duì)照區(qū)域。

1.2 研究方法

A1設(shè)置徑流區(qū)，采取4種水土保持干預(yù)措施：一是無(wú)土地干預(yù)措施，土地利用類型為農(nóng)田，試驗(yàn)期間在農(nóng)田種植小麥；二是有土地干預(yù)措施，土地利用類型為耕地；三是柳樹(shù)干預(yù)措施，土地利用類型為耕地，土堤上種植柳樹(shù)；四是牧場(chǎng)干預(yù)措施，土地利用類型為牧場(chǎng)，采用放牧形式[4]。

在A1和A2設(shè)立固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)2021—2023年的坡面徑流、土壤損失量、產(chǎn)沙量及排水流量等參數(shù)。坡面徑流采用標(biāo)準(zhǔn)徑流采集器連續(xù)監(jiān)測(cè)各子流域的坡面徑流，記錄降雨事件后的徑流量和流速。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝土壤侵蝕量測(cè)定裝置，通過(guò)收集降雨和徑流過(guò)程中流失的土壤，計(jì)算土壤損失量。通過(guò)設(shè)置沉沙池或使用便攜式沉積物采樣器，收集徑流中的泥沙，測(cè)定各子流域的產(chǎn)沙量。在子流域排水出口處安裝流量計(jì)，連續(xù)監(jiān)測(cè)排水流量[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 坡面徑流量和土壤損失

4種干預(yù)措施的坡面徑流量分別為422 mm、329 mm、368 mm、525 mm，土壤損失量分別為12.5 t/hm2、6.4 t/hm2、3.7 t/hm2、5.7 t/hm2。牧場(chǎng)干預(yù)措施下的徑流量最高，達(dá)到525 mm，由于牧場(chǎng)地表植被稀疏，土壤表面暴露較多，雨水易形成地表徑流。相對(duì)而言，有土地干預(yù)措施和柳樹(shù)干預(yù)措施的徑流量明顯低于無(wú)土地干預(yù)措施的農(nóng)田。其中，有土地干預(yù)措施通過(guò)修建帶溝渠的土堤，增加雨水滲透和滯留，顯著減少地表徑流。4種干預(yù)措施的土壤損失量從高到低為無(wú)土地干預(yù)措施＞有土地干預(yù)措施＞牧場(chǎng)干預(yù)措施＞柳樹(shù)干預(yù)措施。其中，柳樹(shù)干預(yù)措施的耕地土壤損失量最低為3.7 t/hm2，表明植被根系可以有效固土，顯著減少土壤侵蝕。無(wú)土地干預(yù)措施、有土地干預(yù)措施的土壤損失量較高，分別為12.5 t/hm2和5.7 t/hm2。

不同水土保持措施對(duì)坡面徑流量和土壤損失量的控制效果顯著。有土地干預(yù)措施和柳樹(shù)干預(yù)措施在減少?gòu)搅髁亢屯寥懒魇Х矫婢哂休^好的效果。這說(shuō)明采用帶溝渠的土堤和植樹(shù)等水土保持措施，可以有效減少?gòu)搅髁亢屯寥懒魇В瑥亩_(dá)到水土保持的目的。研究結(jié)果表明，針對(duì)不同土地利用方式和土壤特性的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用植被恢復(fù)和工程措施相結(jié)合的方法，以達(dá)到最佳的水土保持效果。這為未來(lái)制定更科學(xué)的水土保持措施提供了重要的參考依據(jù)。

2.2 流域產(chǎn)沙量分析

監(jiān)測(cè)不同年份有無(wú)土地干預(yù)措施的7 d產(chǎn)沙量變化數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如下。2021年，無(wú)土地干預(yù)措施下1～7 d的產(chǎn)沙量約為0.3 t/hm2、0.5 t/hm2、2.0 t/hm2、1.5 t/hm2、1.7 t/hm2、1.2 t/hm2、1.7 t/hm2，有土地干預(yù)措施下1～7 d的產(chǎn)沙量約為0.2 t/hm2、0.4 t/hm2、1.2 t/hm2、0.9 t/hm2、1.1 t/hm2、0.7 t/hm2、1.0 t/hm2。

2022年，無(wú)土地干預(yù)措施下1～7 d的產(chǎn)沙量約為0.2 t/hm2、0.4 t/hm2、0.6 t/hm2、0.8 t/hm2、1.2 t/hm2、2.0 t/hm2、1.8 t/hm2，有土地干預(yù)措施下1～7 d的產(chǎn)沙量約為0.1 t/hm2、0.2 t/hm2、0.3 t/hm2、0.5 t/hm2、0.6 t/hm2、1.1 t/hm2、1.0 t/hm2。2023年，無(wú)土地干預(yù)措施下1～7 d的產(chǎn)沙量約為1.1 t/hm2、0.8 t/hm2、0.9 t/hm2、0.7 t/hm2、1.0 t/hm2、0.9 t/hm2、1.2 t/hm2，有土地干預(yù)措施下1～7 d的產(chǎn)沙量約為0.5 t/hm2、0.4 t/hm2、0.3 t/hm2、0.2 t/hm2、0.4 t/hm2、0.3 t/hm2、0.5 t/hm2。

由2021年有無(wú)土地干預(yù)措施的7 d產(chǎn)沙量變化數(shù)據(jù)可知，監(jiān)測(cè)期間無(wú)土地干預(yù)措施的區(qū)域產(chǎn)沙量明顯高于有土地干預(yù)措施的區(qū)域。在第1天、第2天，產(chǎn)沙量增長(zhǎng)相對(duì)較慢。從第3天開(kāi)始，無(wú)土地干預(yù)措施的區(qū)域產(chǎn)沙量急劇上升，達(dá)到峰值，約為2.0 t/hm2。

有土地干預(yù)措施的區(qū)域在第3天后產(chǎn)沙量有所波動(dòng)，整體低于無(wú)土地干預(yù)措施的區(qū)域，表明土地干預(yù)措施對(duì)減少土壤流失的效果明顯。從2022年有無(wú)土地干預(yù)措施的7 d產(chǎn)沙量變化數(shù)據(jù)可知，2022年產(chǎn)沙量總體上比2021年有所降低，但無(wú)土地干預(yù)措施的區(qū)域依然表現(xiàn)出較高產(chǎn)沙量，在第5天、第6天，產(chǎn)沙量迅速增加。有土地干預(yù)措施的區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)期間保持較低的產(chǎn)沙量，其在不同年份均能有效控制土壤流失。從2023年有無(wú)土地干預(yù)措施的7 d產(chǎn)沙量變化數(shù)據(jù)可知，2023年的產(chǎn)沙量進(jìn)一步降低，無(wú)土地干預(yù)措施的區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)產(chǎn)沙量變化平穩(wěn)，但依然高于有土地干預(yù)措施的區(qū)域。有土地干預(yù)措施的區(qū)域產(chǎn)沙量均低于0.8 t/hm2，表明干預(yù)措施在減少產(chǎn)沙量方面效果顯著。

在不同年份，有土地干預(yù)措施的區(qū)域產(chǎn)沙量均顯著低于無(wú)土地干預(yù)措施的區(qū)域。這表明土地干預(yù)措施在不同年份、不同降雨條件下均能有效減少土壤流失，達(dá)到水土保持的目的。針對(duì)不同地區(qū)的地理特征和土壤類型，建議結(jié)合植被恢復(fù)和工程措施，實(shí)現(xiàn)最佳水土保持效果。

2.3 流域排水流量分析

2022年，A1的排水流量增加至450 mm，A2的排水流量下降至570 mm。A1的排水量有所增加，但仍低于A2，表明干預(yù)措施在減少排水方面繼續(xù)發(fā)揮作用。2023年，A1的排水流量進(jìn)一步增加至530 mm，A2的排水流量增加至780 mm。盡管A1的排水量有所增加，但仍遠(yuǎn)低于A2，顯示干預(yù)措施在減少排水方面的持續(xù)效果。

有土地干預(yù)措施的區(qū)域（A1）在各年份排水量均顯著低于無(wú)土地干預(yù)措施的區(qū)域（A2）。土地干預(yù)措施，如修建帶溝渠的土堤和種植柳樹(shù)，能夠有效提高土壤的滲透性和水分滯留能力，從而減少地表徑流和排水量。A1區(qū)域的排水量逐年增加，但相較于A2區(qū)域，增加幅度較小，說(shuō)明干預(yù)措施在長(zhǎng)期內(nèi)仍具有效果。各年份中，A1和A2的排水量變化顯示了干預(yù)措施在不同降雨條件下的效果。在降雨較多的年份，如2023年A1區(qū)域排水量有所增加，但相對(duì)A2區(qū)域仍較低。這說(shuō)明土地干預(yù)措施在多雨季節(jié)和強(qiáng)降雨事件下，仍能有效控制排水量。A2區(qū)域的排水量逐年增加，表明在無(wú)干預(yù)措施的情況下，土壤水分滯留能力降低，地表徑流增加，導(dǎo)致排水量增大。

研究結(jié)果表明，通過(guò)采取適當(dāng)?shù)耐恋馗深A(yù)措施，如修建帶溝渠的土堤和種植柳樹(shù)，可以顯著減少地表徑流和排水量，達(dá)到水土保持的目的。

3 水土流失危害分析及治理措施

3.1 危害分析

水土流失會(huì)導(dǎo)致侵蝕表土層，直接影響土地生產(chǎn)力和可持續(xù)利用性。具體表現(xiàn)如下：土壤肥力下降，表土層富含的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分逐漸減少，影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和植物生長(zhǎng)；土壤結(jié)構(gòu)破壞，侵蝕帶走表層土壤，破壞團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤緊實(shí)度和表面徑流，降低滲透性和保水能力；土地退化和荒漠化，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和當(dāng)?shù)鼐用竦目沙掷m(xù)發(fā)展。

水土流失對(duì)水資源的影響主要表現(xiàn)為水質(zhì)惡化和水量減少。水質(zhì)惡化是由于大量泥沙和污染物被帶入河流和湖泊，導(dǎo)致水體渾濁、污染加劇，影響水生生態(tài)系統(tǒng)健康，增加水資源處理難度。水量減少是因?yàn)榈乇韽搅髟黾?，雨水下滲減少，地下水補(bǔ)給不足，水源涵養(yǎng)能力下降，尤其在降雨量少的地區(qū)，這種現(xiàn)象更嚴(yán)重。

3.2 治理措施

針對(duì)水土流失的危害，提出以下治理措施。

第一，加強(qiáng)綜合防治。通過(guò)大規(guī)模植樹(shù)造林和草地恢復(fù)，提高地表植被覆蓋率，增強(qiáng)土壤固持能力。采取梯田建設(shè)、護(hù)坡工程、攔沙壩等工程措施，改變地形結(jié)構(gòu)，降低坡度和水流速度，減少水力侵蝕強(qiáng)度。推廣保護(hù)性耕作和秸稈覆蓋等農(nóng)業(yè)管理措施，減少土壤表面的裸露時(shí)間，增加地表覆蓋物，減少雨滴對(duì)土壤的直接沖擊。

第二，合理施工。施工前，制定詳細(xì)的水土保持規(guī)劃，合理安排施工順序，減少大面積推土和裸露地表時(shí)間。施工中，采用草墊、稻草覆蓋、塑料膜覆蓋等臨時(shí)覆蓋措施，防止雨水沖刷裸露土壤。施工后，及時(shí)進(jìn)行植被恢復(fù)和水土保持工程建設(shè)，增強(qiáng)土壤穩(wěn)定性。

第三，加強(qiáng)施工期的監(jiān)測(cè)和管理。建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用遙感技術(shù)和無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)降雨、徑流和土壤侵蝕情況，提高監(jiān)測(cè)精度并擴(kuò)大覆蓋范圍。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，嚴(yán)格控制施工活動(dòng)，避免大規(guī)模開(kāi)挖和推土，設(shè)置專門(mén)的水土保持監(jiān)督人員落實(shí)防護(hù)措施。制定應(yīng)急預(yù)案，遇極端天氣和突發(fā)情況時(shí)，迅速采取應(yīng)急措施，防止大規(guī)模水土流失。

4 結(jié)論

監(jiān)測(cè)4種土地干預(yù)措施的坡面徑流量和土壤損失，并評(píng)估這些措施對(duì)土壤侵蝕的影響。實(shí)施水土保持干預(yù)措施后，能夠顯著減少?gòu)搅髁亢彤a(chǎn)沙量，不同干預(yù)措施的土壤損失量差異明顯。排水量分析結(jié)果表明，盡管干預(yù)措施效果隨時(shí)間有所下降，但總體上仍能有效減少地表徑流和排水量。施工期間的推土和開(kāi)挖活動(dòng)是土壤侵蝕的重要誘因，需特別防范。采用植樹(shù)造林、梯田建設(shè)、護(hù)坡工程等綜合措施有效減少土壤流失和水土流失，為制定科學(xué)的水土保持措施提供參考。

參考文獻(xiàn)

1 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(duì)土壤侵蝕的影響[J].中國(guó)水土保持，2024（5）：42-45.

2 王 勇.不同水土保持干預(yù)措施對(duì)土壤侵蝕的影響研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2024（2）：201-204.

3 牛蘭蘭，樊 華，羅 騰.武都引水第二期工程武都水庫(kù)工程水土保持措施及效果分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2023（11）：257-258.

4 高春泥，馬 力，尹元銀，等.長(zhǎng)江上游地區(qū)水土保持林草措施碳匯能力測(cè)算[J].中國(guó)水土保持，2023（9）：20-24.

5 管鴻智.南方丘陵區(qū)風(fēng)電工程水土保持措施模塊化設(shè)計(jì)[J].亞熱帶水土保持，2022（3）：37-40.