甌江流域低丘緩坡區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治措施效果研究

［關(guān)鍵詞］ 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)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(shè)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(hù)措施小區(qū)5個徑流小區(qū)，以實(shí)地試驗(yàn)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(hù)效果，結(jié)果表明：①采取水土保持工程、植物、綜合防護(hù)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?xí)斐赏寥懒魇Я康脑黾印?/p>

［中圖分類號］ S157" [文獻(xiàn)標(biāo)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(chǎn)建設(shè)項(xiàng)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(shí)現(xiàn)耕地占補(bǔ)平衡，保障經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展^[1]。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，截至2020年，甌江流域低丘緩坡區(qū)有生產(chǎn)建設(shè)用地重點(diǎn)區(qū)塊約3 600 hm²，耕地墾造重點(diǎn)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?qū)倌戏郊t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(zhì)以氧化鐵、鋁為主，土壤間的黏結(jié)力弱，抗蝕性差，低丘緩坡區(qū)開發(fā)建設(shè)過程中若不能及時采取科學(xué)合理、全面有效的水土流失防治措施，則極易發(fā)生嚴(yán)重水土流失，不僅會造成土壤養(yǎng)分的大量流失，而且會導(dǎo)致甌江水質(zhì)的下降^[2-3]。因此，開展低丘緩坡區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)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(hù)甌江水質(zhì)等具有重要意義。

國內(nèi)許多學(xué)者針對低丘緩坡區(qū)水土流失防治開展了相應(yīng)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(jìn)行研究，提出開發(fā)與保護(hù)相結(jié)合、增強(qiáng)水土資源保護(hù)意識、加強(qiáng)退耕還林（草）補(bǔ)助與扶持、改進(jìn)低丘緩坡資源利用的工程技術(shù)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(diào)查監(jiān)測相結(jié)合的方法，對江西省生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生的人為水土流失進(jìn)行調(diào)查研究，認(rèn)為低丘緩坡區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)類項(xiàng)目是江西省生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失的最大來源，并針對不同生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)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(jié)了低丘緩坡區(qū)園區(qū)開發(fā)的水土流失特點(diǎn)，并概括提出了相應(yīng)的防治措施。然而，目前大部分的相關(guān)研究偏向于理論指導(dǎo)，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(shè)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(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持高質(zhì)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(fēng)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(yàn)場地位于浙江省麗水市石牛水文站石牛坡面徑流場內(nèi)，地理坐標(biāo)為28°24′38″N，119°50′04″E，屬中亞熱帶季風(fēng)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(jì)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(yàn)設(shè)計

本研究在石牛坡面徑流場共設(shè)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(nèi)的雜草，保證小區(qū)內(nèi)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(shè)置在小區(qū)四周及中間位置，采用C15混凝土結(jié)構(gòu)，排水溝寬10 cm、深10 cm，混凝土厚5 cm，并在小區(qū)底部設(shè)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(jìn)行防護(hù)；4^#小區(qū)，僅采取填土草包和臨時土質(zhì)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(zhì)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(hù)措施，包括C15混凝土結(jié)構(gòu)排水溝、擋墻、鋪植草皮、填土草包等。5個徑流小區(qū)的布設(shè)模式見圖1（a）。

5個徑流小區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)設(shè)計，小區(qū)垂直投影長20 m、寬5 m，坡度為15°。

小區(qū)下方設(shè)置磚砌集流池，并采用當(dāng)?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(shí)景見圖1（b）。

試驗(yàn)時長10個月，從第一年8月至第二年6月。監(jiān)測期間，若當(dāng)次降水發(fā)生產(chǎn)流或日降水量大于10 mm，則進(jìn)行數(shù)據(jù)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(nèi)水的體積；然后將集流池內(nèi)的水?dāng)嚢杈鶆?，用試劑瓶取? 000 mL，將試劑瓶靜置一周后，倒去上清液，洗出懸移質(zhì)，烘干稱量，計算泥沙質(zhì)量；最后根據(jù)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(nèi)對應(yīng)的降水量。采樣完畢后，將集流池內(nèi)積水、泥沙全部清空，清洗集流池，并及時關(guān)閉排水管閥門，以便下一次數(shù)據(jù)采集。

3 結(jié)果與分析

3.1 水土流失量

監(jiān)測期間，共記錄了43組降水?dāng)?shù)據(jù)和對應(yīng)的土壤流失量數(shù)據(jù)，見表1。

經(jīng)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(hù)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(dá)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(shè)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(shè)對土壤流失防護(hù)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(jié)皮，土壤結(jié)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(jié)皮不斷完善，植物措施的水土流失控制效果會不斷增強(qiáng)，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(yàn)中發(fā)現(xiàn)，臨時土質(zhì)排水溝和填土草包會引起小區(qū)內(nèi)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(zhì)排水溝會導(dǎo)致大量坡面匯水進(jìn)入溝內(nèi)，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(jīng)風(fēng)化作用易破損，會導(dǎo)致大量填土外露，進(jìn)而加劇土壤流失。填土草包的破損也是導(dǎo)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(hù)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(guān)系，將土壤流失量與日降水量進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)兩者間并無顯著的相關(guān)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?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行篩選，選取與上次降水間隔10 d以上的日降水?dāng)?shù)據(jù)組成次降水量數(shù)據(jù)，并去除異常值，共得到11組次降水?dāng)?shù)據(jù)，次降水量為10.2～66.7 mm。將次降水?dāng)?shù)據(jù)與對應(yīng)的土壤流失量進(jìn)行回歸分析，結(jié)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(guān)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(jié)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(zhì)。通過建立5個采取不同水土保持措施的徑流小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，對比分析水土保持工程、植物、臨時措施的水土流失防護(hù)效果，結(jié)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(hù)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(hù)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?yàn)殡S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(jié)皮，土壤結(jié)皮可有效抑制土壤侵蝕的發(fā)生，且在試驗(yàn)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?xí)斐赏寥懒魇Я康脑黾?。通過對土壤流失量和降水量進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)土壤流失量與對應(yīng)的日降水量并無顯著相關(guān)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(guān)性，發(fā)生相同降水時，采取工程、植物和綜合防護(hù)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(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)過程中，需要因地制宜布設(shè)水土保持工程和植物措施，以達(dá)到更好的水土流失控制效果。而臨時措施的布設(shè)需要科學(xué)合理的規(guī)劃，避免臨時土質(zhì)排水溝的順坡布設(shè)，同時填土草包需要用質(zhì)量較好、不易破損的蛇皮袋進(jìn)行包裝，否則臨時措施的布設(shè)反而有增加水土流失的風(fēng)險。

［參考文獻(xiàn)]

［1] 樓琦，王建軍.浙江省低丘緩坡區(qū)水土流失及其對策[J].中國水土保持科學(xué)，2008，6（5）：95-99.

［2] 浙江省低丘緩坡綜合開發(fā)利用政策調(diào)研組.破解土地瓶頸出新招：看浙江如何綜合開發(fā)利用低丘緩坡[J].中國土地，2006（3）：27-29.

［3] 牟信鋼，陳為峰，史衍璽，等.不同措施在防治山地果園水土流失及面源污染中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境污染與防治，2007，29（12）：916-919.

［4] 張茨林，謝頌華，曾建玲.江西省人為水土流失現(xiàn)狀調(diào)查與防治研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24（8）：54-57.

［5] ?？∥模瑥堝\娟.浙江省園區(qū)開發(fā)水土流失防治模式[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，2010（2）：30-32.

［6] 謝申琦，高麗倩，趙允格，等.模擬降雨條件下生物結(jié)皮坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙對雨強(qiáng)的響應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2019，30（2）：35-41.

［7] 張玉斌，鄭粉莉.近地表土壤水分條件對坡面土壤侵蝕過程的影響[J].中國水土保持科學(xué)，2007，5（2）：5-10.