坡度和降雨對西南土石山區坡耕地水土流失特征的影響

孫 艷，李錦彬，呂文龍

（廣西水利科學研究院，廣西 南寧 530023）

廣西是一個山地多、丘陵廣、平地少、年降雨量大且分布很不均勻的省區。根據廣西壯族自治區第二次土地調查主要數據成果公報，廣西全區現有耕地面積為443.1 萬hm2，其中大于6°的坡耕地面積為153.20 萬hm2，占耕地總面積的34.58%；大于15°的坡耕地面積為54.6 萬hm2，占耕地總面積的12.33%。區內30%以上的耕地為坡耕地，10%以上的耕地為陡坡耕地。坡耕地是水土流失的重要策源地，在暴雨徑流的作用下，坡耕地土壤被分散、剝離、搬運、沉積，這造成大量的水土流失，使耕地土層變薄、土壤養分流失、保水能力變差，從而土壤生產力下降，阻礙當地農業可持續發展[1-2]。

近年來，國內諸多學者對坡耕地水土流失、防治措施及綜合治理模式進行了研究。陳偉[3]、王健等[4]研究了黑龍江省西部丘陵漫崗區及渭北旱塬的坡耕地水土流失特征，姜芃等[5]在浙江省中部錢塘江流域研究人工降雨條件下坡耕地水土流失特征，張曉遠等[6]、姚孝友等[7]研究了粵西、淮河流域的坡耕地水土流失特點，并提出防治措施和綜合治理模式。但是，針對西南土石山區坡耕地水土流失的研究相對較少，對水土流失的年內分配研究也較為缺乏。因此，研究選擇了西南土石山區種植玉米的坡耕地，以期明確當地坡耕地水土流失特征。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西壯族自治區河池市大化縣江南鄉帶林村，該區屬南亞熱帶季風氣候區，日照充足、熱量豐富，雨量充沛，干濕季節明顯，年均日照1 395 h，年均氣溫21.7℃，全年無霜期在360 d 以上，年均降水量1 170 mm，雨量較充沛，多集中在5～9月份。

1.2 徑流小區植被狀況

試驗地內種植作物為玉米，種植株行距為0.5 m×0.6 m，根據當地的耕作習慣，試驗地一年種植兩季玉米，其中春季玉米在2月中旬播種，6月底采收；秋季玉米在6月底或7月初播種，10月采收。2014年，試驗地春季玉米在2月18日播種，6月25日采收；秋季玉米在7月5日播種，10月20日采收。

1.3 徑流小區布設

徑流小區選取時做到避免跨越河流、道路、山脊，也不應靠近林緣，應布設在具有類似的地形地貌、坡向一致、坡度范圍在5°～15°的區域。試驗設3個徑流小區，編號依次為S1、S2、S3，分別布置在4.5°、9.0°、14.4° 3種不同坡度的坡耕地上。徑流小區設計為寬5 m、長20 m 的矩形標準徑流場，投影面積100 m2，小區間用漿砌水泥磚砌筑30 cm 高的隔墻，徑流小區下方設有徑流桶，采用分水設備將試驗區內全部徑流加以分割，只取其中小部分通過量水設備，最后按分水比例還原計算，徑流桶直徑1 m，高1.2 m。

1.4 氣象數據的觀測

試驗期間，利用小型氣象站對試驗地的氣象指標持續進行觀測，觀測指標包括降雨量、風速、風向、氣溫、太陽輻射、大氣壓力、空氣濕度等。

1.5 徑流泥沙觀測

徑流泥沙觀測在每次能產流的降雨之后進行，觀測內容主要包括測量徑流桶水位高度、徑流含沙量等指標。徑流桶水位高度主要采用鋼尺進行測量，用鋼尺在桶內取不同的3 點測定水位深度，取平均值作為水位數；含沙量指標在降雨后24 h 內把徑流桶內的水攪勻取泥沙濃度樣，并在室內把泥沙濃度樣放入105℃烘箱烘烤至恒重，以此測定徑流含沙量。

2014年對3個徑流小區分別進行了17 次徑流、泥沙數據觀測，其中4月1 次、5月2 次、6月3 次、7月4 次、8月3 次、9月2 次、10月1 次、11月1 次。

2 結果與分析

2.1 坡度對坡耕地水土流失量的影響

從表1 中可以看出，3個徑流小區總產流量依次為1.97、7.34、17.44 m3，小區S2、S3 的總產流量分別為小區S1 的3.72 倍、8.83 倍；3個徑流小區總產沙量分別為5.41、62.19、268.96 kg，小區S2、S3 的總產沙量分別為小區S1 的11.50 倍、49.72 倍；小區S2、S3 的單位體積徑流泥沙含量分別為小區S1 的3.09倍、5.63 倍。隨著坡度的增加，徑流小區產流量、產沙量都明顯增加，但產沙量增加的幅度更大，即隨著坡度的增加，徑流小區單位體積徑流泥沙含量明顯增加。

2.2 坡度對坡耕地產流量和產沙量年內分配的影響

表1 不同坡度坡耕地水土流失

從表2 中可以看出，3個小區5～9月產流量分別為1.73、7.03、17.04 m3，分別占總產流量（4～11月）的87.85%、95.78%、97.74%。

從表3 中可以看出，S1、S2、S3，3個小區5～9月產沙量分別5.19、59.76、261.44 kg，分別占總產沙量（4～11月）的95.93%、96.09%、97.20%。

根據觀測結果，5～9月的產流量達到年內總產流量的85%以上，產沙量達到年內總產沙量的95%以上，坡耕地年內水土流失主要集中在5～9月，其中產沙量的集中情況更為明顯，且產流量和產沙量都有隨著坡度增加而集中程度更高的趨勢。

表2 不同坡度坡耕地產流量年內分配情況 （m3）

表3 不同坡度坡耕地產沙量年內分配情況表 （kg）

2.3 坡耕地水土流失量與降雨量關系

從表4 中可以看出，坡耕地水土流失量變化與降雨量的變化情況基本一致，試驗地降雨主要集中在6～8月，坡耕地產流量、產沙量也主要集中在這3個月。其中坡耕地產流量主要集中在7、8月，這主要與7、8月降雨量較大有關；而產沙量主要集中在6、7月，這不僅和降雨量較大有關，還和坡耕地下墊面情況有關，6、7月是當地春季玉米采收和秋季玉米播種的交接時期，土地失去了地表覆蓋物，玉米播種又導致了土體擾動，土壤較為疏松，易被沖蝕。

表4 不同坡度坡耕地降雨和水土流失觀測情況表

4 結 論

研究表明：坡度越大，坡耕地水土流失越嚴重；降雨越多，水土流失量越大；當地耕作習慣對水土流失也有較大影響。

（1）坡耕地徑流小區S2（坡度9.0°）、S3（坡度14.4°）的總產流量分別為S1（坡度 4.5°）的3.72 倍、8.83倍，總產沙量分別為11.50 倍、49.72 倍，隨著坡度的增加，徑流小區產流量、產沙量都明顯增加，但產沙量增加的幅度更大。

（2）坡耕地5～9月的產流量達到年內總產流量的85%以上，產沙量達到年內總產沙量的95%以上，坡耕地年內水土流失主要集中在5～9月，其中產沙量的集中情況更為明顯，且產流量和產沙量都有隨著坡度增加集中程度更高的趨勢。

（3）坡耕地的水土流失量與降雨量的變化基本一致，試驗地降雨主要集中在6～8月，坡耕地產流量、產沙量也主要集中在這3個月，但由于受當地玉米種植耕作習慣的影響，坡耕地產流量主要集中在7、8月，而產沙量主要集中在6、7月。

[1]辛 艷，王 瑄，邱 野，等. 遼寧省不同耕作方式對坡耕地水土及氮磷養分流失的影響效果[J]. 水土保持學報，2013，27（1）：27-30.

[2]肖 波，喻定芳，趙 梅，等.保護性耕作與等高草籬防治坡耕地水土及氮磷流失研究[J]. 中國生態農業學報，2013，21（3）：315-323.

[3]陳 偉. 黑龍江省西部丘陵漫崗區坡耕地降雨徑流與土壤侵蝕特征[D]. 哈爾濱：東北農業大學，2012.

[4]王 健，尹武君，云 峰. 渭北旱塬坡耕地水土和養分流失特征[J]. 水土保持學報，2012，26（1）：33-37.

[5]姜 芃，嚴力蛟，董有浦. 人工降雨條件下南方坡耕地水土流失特征[J]. 陜西師范大學學報，2013，41（4）：96-99.

[6]張曉遠，張凱鋒，丘保芳. 粵西坡耕地區水土流失特征及防治措施-以泗綸小流域為例[J]. 亞熱帶水土保持，2014，26（4）：13-17.

[7]姚孝友，劉 霞，張光燦. 淮河流域坡耕地水土流失特點與綜合整治模式[J]. 中國水土保持科學，2012，10（1）：94-97.