“红壤坡面侵蚀与水土流失防治”的实验与探索

江西省景德镇七中（333000） 叶国仁

江西省景德镇三中（333000） 汤爱兰

一、实验活动的背景

我国红壤丘陵区水土流失严重，对区域的地貌、植被、水文和人类活动（农业、工业、交通等）产生了重大影响。学校所在地区江西省景德镇市，为我国亚热带红壤丘陵区的典型地区，水热资源丰富，年降水量超过1200毫米，但分配不均；加之长期以来土地资源不合理的开发与利用，水土流失严重。高一必修1教材有一实验活动“如何保持土壤不被冲刷”，本文为教师指导学生针对实验目的，自行设计红壤坡面水土流失与水土流失防治的实验活动，探索分析坡形、坡度、地表覆盖物、工程措施等地理要素对红壤丘陵水土流失的差异影响。

二、实验内容与过程

【实验器材】红壤土堆、薄木块、泡沫箱、铁丝网与布、塑料水管、喷头、电子表、电子称、量筒等。

【实验方法】如右图所示，将红壤土堆（土堆高约80厘米）的底层垫高，土堆迎水坡面的前下方用泡沫箱设计一个土壤侵蚀量的回收水池，水池上方用铁丝网与布覆盖以拦淤泥土。水笼头调节阀处用彩色贴纸设定两个刻度，小水量刻度用以模拟小雨状况，大水量刻度用以模拟大雨状况。每次实验活动前依据实验目的调整红壤土堆的形状或土堆迎水面的覆盖物。实验中用电子表精确记录每次实验时土堆被“不同雨水”冲刷的时间，学生用电子秤称回收水池上方拦沙网拦淤的坡面土壤侵蚀量、用量筒计量回收水池中的水量，并用纸和笔记录观测现象，并分析总结。

【活动1】坡面形态与水土流失

图示 实验过程与记录 结论自然土堆形状在小雨条件下，坡面很快出现雨水溅蚀形成的细孔、细坑，接着坡面出现细水沟，细水沟越往坡底宽度越大。大雨条件下坡面细水沟大量出现，后期出现坡体崩塌现象；坡面土壤流失量较大，水的流失量不多。红壤丘陵的地貌形态对水土流失有明显的影响。坡面平整后土壤侵蚀减少，但水的流失量却大于末平整的丘陵形态。台形土堆（将红壤土堆的迎水面进行平整）小雨条件下坡面受雨滴打击的影响很小，末出现明显的雨水溅蚀痕迹。大雨条件下坡面出现细水沟，但数量与规模远小于“自然土堆形态”产生的细水沟，且形成时间上晚于前者；坡面土壤流失量较少，但水体流失量较多。

学生分析小结：土壤类型较单一（学校最近刚好进行校园绿化工程，有大量绿化用红壤，土壤颗粒较细，土质较松散，干燥且含水较少，与学生所见的许多山区红壤差别很大），可能不同的红壤在不同的时空条件下的水土流失量不尽相同，学生怀疑实验结果是否带有普遍性，对实验结果的科学性也有较大疑问。

【活动2】坡度与水土流失

坡面坡度为60°坡面在大雨时出现了细水沟，但数量少于上者，出现的时间也较晚。坡底有一定的水土流失量，且水的流失量大于上者。图示 实验过程与记录 结论坡面坡度为40° 坡上部出现破碎形态，中下部出现较多细水沟，水土流失量较大。坡度越小，坡长越长，坡面的土壤侵蚀越明显。坡度越大，坡面水流越大。按理说侵蚀也应该越强，但实验中末出现这种结果。坡面坡度为80°坡面较完整，基本末出现细水沟。但在大雨长时间（超出正常测量时间）冲刷时出现了顶部坡体崩塌现象。坡面水流较大，且下坡的速率较快，流失量较大。

【活动3】坡面覆盖物与水土流失

图示 实验过程与记录 结论坡面无覆盖物小雨时，坡面下部有细水沟出现，水土流失量不是很大；大雨时，坡面出现较多细水沟，坡体下部测量的水土流失量较大。坡面上覆草皮小雨条件下，坡面基本上无水土流失； 但在大雨条件下，坡面草被不同位置的土壤侵蚀量不同，大致是：坡上部＞坡中部＞坡下部。坡面上种小树（实验时坡面上种了几株灌木：大叶黄杨）小雨时，土壤侵蚀不明显，但水流失量较大；大雨时，坡面水流绕着树干下坡，未出现细水沟，但出现了一定的坡面侵蚀现象，一定的水土流失量。植被具有削弱降雨径流侵蚀力和提高地面抗蚀力的功能。在同等降水的情况下，植被的覆盖率越高，水土流失越小，植被覆盖率越低，水土流失越严重。三者比较，草皮覆盖时水土流失量最少，树次之，坡面无覆盖物时水土流失量最大。

【活动4】坡面的工程加固措施与水土流失

图示 实验过程与记录 结论梯形坡面 坡面完整，水、土的流失量较小。薄木块覆盖坡面（模拟坡面被水泥工程全覆盖加固）坡面完整，土壤基本无侵蚀，但水大量流失。“井”形细木条覆盖坡面（模拟坡面被网格状水泥工程加固） 坡面完整，水、土流失量较小。工程措施可以有效减少红壤坡面的水土流失。“水泥工程全覆盖”时坡面最完整。“网格状水泥工程加固，同时种有草皮”的水土流失量最小。草皮+“井”形细木条双重覆盖坡面（模拟坡面被网格状水泥工程加固，同时种有草皮）坡面完整，水、土基本无流失。

学生分析小结：如果红壤坡面的水土流失防治中仅是侧重硬覆盖（全部为水泥工程全覆盖），这当然造就了工程壮观、护面平整，但轻视生物措施，工程造价较高，在贫困地区不宜推行。事实上硬覆盖也有一些不利影响：如不利于地表、地下水分交换和动植物繁衍；陡滑的坡面不利于林草生长和人与自然的和谐；坡面反光，产生热效应；工程造价高，施工进度慢……呆板、生硬、没有生机。建议选择一种安全稳定、全面控制水土流失、工程措施与植物措施紧密结合、生态效益和景观效益明显、费用省效益高的有效措施为水土保持方案内容（如坡面网格水泥工程加固，同时种植草皮等绿色植被）。