南方红壤丘陵水力侵蚀规律研究

胡建民，喻荣岗

（江西省水土保持科学研究院，江西南昌 330029）

我国南方红壤地区涉及南方15个省区，总面积约217.96万km2，约占全国土地总面积的22.7%。江西红壤面积达10.8万km2，占全省土地总面积的64.7%[1-2]。红壤丘陵山区是我国南方水土流失的主要类型区和泥沙策源地，也是重要的农作物生产基地。为了探索红壤丘陵山区水力侵蚀的规律，本文应用赣北花岗岩、第四纪红粘土，赣中第四纪红粘土，赣南花岗岩、红砂岩，赣东花岗岩等江西省典型水土流失区共42个小区的气象、径流与泥沙定位观测资料，对各种降雨参数的单因子、复合因子与侵蚀泥沙量进行统计分析，以探讨南方红壤丘陵区降雨因子与土壤侵蚀量的关系。

1 试验区概况与研究方法

试验区位于我国南方典型红壤丘陵水力侵蚀区，涉及赣北的修水县、德安县，赣中的永丰县、丰城市、泰和县，赣南的兴国县、赣县、于都县、宁都县，赣东的广丰县等10个县（市）的42个试验小区。成土母质主要是花岗岩风化物和第四纪红粘土，土壤以红壤为主，部分为山地黄壤。

42个小区的分布情况：赣北18个，赣中11个，赣南11个，赣东2个。各小区基本概况详见表1。

在同一地方的同一坡面上布设径流小区，按照《水土保持试验规范》（SD239―87）和《水土保持试验规程》（SL419-2007）有关规程规范的要求配备气象、径流、泥沙观测仪器设备，并开展试验观测。本文主要是摘录42个小区观测期内典型次降雨过程的降雨量P、降雨历时t、平均雨强I 和侵蚀泥沙量A。通过降雨单因子和复合因子与侵蚀泥沙量的回归分析和相关性检验，揭示降雨因子与土壤侵蚀量的关系。

2 结果与分析

2.1 侵蚀泥沙量与降雨量、降雨强度及降雨历时的关系分析

根据试验区现测资料，我们分别对降雨量、降雨强度和降雨历时三者与侵蚀泥沙量的相关显著性和拟合方程进行了研究。结果表明，除降雨历时与侵蚀泥沙量散点图零乱，两者相关性差，无法拟合出具有代表性的曲线及方程外，降雨量、降雨强度均与侵蚀泥沙量存在着显著的相关性，均能拟合出表征它们之间发展趋势的曲线及方程，详见表2、表3。

从表2、表3 可以看出，降雨量、降雨强度与侵蚀泥沙量拟合的曲线最优方程主要有幂函数方程和二次曲线方程两种形式，其中，赣北地区的18个小区均为幂函数方程；赣中地区的11个小区均为二次曲线方程；赣南地区的11个小区中，有9个小区为二次曲线方程，有2个小区为幂函数方程。因此，仅从单因子角度来看，赣北地区用幂函数方程表征降雨量、降雨强度与侵蚀泥沙量之间的关系更具代表性；赣中和赣南地区用二次曲线方程表征降雨量、降雨强度与侵蚀泥沙量之间的关系更具代表性。

表1 径流小区基本情况一览表

表2 侵蚀泥沙量（A）与降雨量（P）及降雨强度（I）的相关性分析结果一览表

表3 侵蚀泥沙量（A）与降雨量（P）及降雨强度（I）的相关性分析结果一览表

2.2 侵蚀泥沙量与降雨量、降雨强度、降雨历时的复合因子关系分析

研究分析表明，由于降雨历时与侵蚀泥沙量的相关性差，无论降雨历时与降雨量、降雨强度两因子如何复合或三因子如何进行效应叠加，与侵蚀泥沙量都不存在明显的相关性。而降雨量与降雨强度两因子的复合，与侵蚀泥沙量相关性很强，尤其是两者的乘积与侵蚀泥沙量相关性达到显著标准，详见表2、表3。

对表1、表2 和表3 进行分析可以看出，侵蚀泥沙量与降雨量、降雨强度乘积值的相关方程也具有幂函数方程和二次曲线方程两种形式，且与土壤母质有一定的相关性。42个小区中，有22个小区的土壤母质为第四纪红粘土，其中有21个小区的降雨量、降雨强度的乘积值与侵蚀泥沙量成幂函数曲线关系；有18个小区的土壤母质为花岗岩风化物，其中有15个小区的降雨量、降雨强度的乘积值与侵蚀泥沙量成二次曲线关系。因此，从降雨量与降雨强度复合因子来看，第四纪红土侵蚀区用幂函数方程表征降雨量、降雨强度的乘积值与侵蚀泥沙量之间的关系更具代表性；花岗岩侵蚀区用二次曲线方程表征降雨量、降雨强度的乘积值与侵蚀泥沙量之间的关系更具代表性。

2.3 侵蚀泥沙量与降雨量、降雨强度及其两者乘积的相关性比较

将42个小区的侵蚀泥沙量与降雨量的相关性（R1）、降雨强度的相关性（R2）及其两者乘积的相关性（R3）进行比较，结果见表4。

从表4 可以看出，42个小区中有33个小区的R3值比R2和R1值均大，有31个小区R1值比R2值大，且平均值R3＞R1＞R2。使用EXCEL 软件对表4 中的相关系数R 值做单因素方差分析和多重比较分析，结果详见

表5 显示，F 值=23.5225＞F0.01=4.8738，说明降雨量、表5 和表6。降雨强度以及两者乘积与侵蚀泥沙量的相关系数R1、R2和R3相互之间存在着非常显著的差异。

表4 各小区侵蚀泥沙量与降雨量、降雨强度及其两者乘积的相关性比较表

表6 说明：从单因子角度来看，降雨量与侵蚀泥沙量的相关性明显优于降雨强度与侵蚀泥沙量的相关性，两者的相关系数R 均值相互比较，差异极其显著，可见，就单因子来讲，降雨量对土壤侵蚀量的影响要优于降雨强度，用降雨量来说明降雨对土壤侵蚀的影响比降雨强度更具有代表性。

表5 相关系数（R）方差分析表

表6 相关系数（R）比较表

从单因子与复合因子所得相关系数R 值的比较来看，降雨量、降雨强度两者的乘积与侵蚀泥沙量的相关性明显优于降雨量及降雨强度两个单因子与侵蚀泥沙量的相关性，相关系数R 均值相互比较，差异极其显著，可见复合因子—降雨量、降雨强度的乘积对土壤侵蚀量的影响要优于降雨量、降雨强度两个单因子，用复合因子—降雨量、降雨强度两者的乘积来分析降雨对土壤侵蚀的影响比单因子更具优势。

3 结语

（1）降雨量、降雨强度均与侵蚀泥沙量呈显著正相关，相关方程赣北地区主要表现为幂函数方程；赣中和赣南地区主要表现为二次曲线方程。

（2）降雨量与降雨强度两因子的复合，与侵蚀泥沙量呈显著正相关，相关方程第四纪红土侵蚀区主要表现为幂函数方程；花岗岩侵蚀区主要表现为二次曲线方程。

（3）就降雨因子而言，降雨量对土壤侵蚀量的影响要优于降雨强度；降雨量、降雨强度的乘积对土壤侵蚀量的影响要优于降雨量和降雨强度两个单因子。在第四纪红壤坡地和花岗岩发育红壤坡地，分别用幂函数方程和二次曲线方程：A=b0+b1（PI）+b2（PI）2可以更好地揭示降雨因子与土壤侵蚀之间的内在规律。对于缺乏降雨过程记录的红壤丘陵区，可以借用附近自然条件相似的试验小区的回归方程作为土壤侵蚀预报模型。

［1］赵其国，谢为民，等.江西红壤［M］.南昌：江西科学技术出版社，1986.

［2］赵其国，王明珠.江西省农业持续发展与生态环境的建设［J］.土壤，1996，28（1）：1-7.

［3］叶芝菡，刘宝元，章文波，等.北京市降雨侵蚀力及其空间分布［J］.中国水土保持科学，2003，1（1）：16-20.