坡度和降雨对西南土石山区坡耕地水土流失特征的影响

孙 艳，李锦彬，吕文龙

（广西水利科学研究院，广西 南宁 530023）

广西是一个山地多、丘陵广、平地少、年降雨量大且分布很不均匀的省区。根据广西壮族自治区第二次土地调查主要数据成果公报，广西全区现有耕地面积为443.1 万hm2，其中大于6°的坡耕地面积为153.20 万hm2，占耕地总面积的34.58%；大于15°的坡耕地面积为54.6 万hm2，占耕地总面积的12.33%。区内30%以上的耕地为坡耕地，10%以上的耕地为陡坡耕地。坡耕地是水土流失的重要策源地，在暴雨径流的作用下，坡耕地土壤被分散、剥离、搬运、沉积，这造成大量的水土流失，使耕地土层变薄、土壤养分流失、保水能力变差，从而土壤生产力下降，阻碍当地农业可持续发展[1-2]。

近年来，国内诸多学者对坡耕地水土流失、防治措施及综合治理模式进行了研究。陈伟[3]、王健等[4]研究了黑龙江省西部丘陵漫岗区及渭北旱塬的坡耕地水土流失特征，姜芃等[5]在浙江省中部钱塘江流域研究人工降雨条件下坡耕地水土流失特征，张晓远等[6]、姚孝友等[7]研究了粤西、淮河流域的坡耕地水土流失特点，并提出防治措施和综合治理模式。但是，针对西南土石山区坡耕地水土流失的研究相对较少，对水土流失的年内分配研究也较为缺乏。因此，研究选择了西南土石山区种植玉米的坡耕地，以期明确当地坡耕地水土流失特征。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西壮族自治区河池市大化县江南乡带林村，该区属南亚热带季风气候区，日照充足、热量丰富，雨量充沛，干湿季节明显，年均日照1 395 h，年均气温21.7℃，全年无霜期在360 d 以上，年均降水量1 170 mm，雨量较充沛，多集中在5～9月份。

1.2 径流小区植被状况

试验地内种植作物为玉米，种植株行距为0.5 m×0.6 m，根据当地的耕作习惯，试验地一年种植两季玉米，其中春季玉米在2月中旬播种，6月底采收；秋季玉米在6月底或7月初播种，10月采收。2014年，试验地春季玉米在2月18日播种，6月25日采收；秋季玉米在7月5日播种，10月20日采收。

1.3 径流小区布设

径流小区选取时做到避免跨越河流、道路、山脊，也不应靠近林缘，应布设在具有类似的地形地貌、坡向一致、坡度范围在5°～15°的区域。试验设3个径流小区，编号依次为S1、S2、S3，分别布置在4.5°、9.0°、14.4° 3种不同坡度的坡耕地上。径流小区设计为宽5 m、长20 m 的矩形标准径流场，投影面积100 m2，小区间用浆砌水泥砖砌筑30 cm 高的隔墙，径流小区下方设有径流桶，采用分水设备将试验区内全部径流加以分割，只取其中小部分通过量水设备，最后按分水比例还原计算，径流桶直径1 m，高1.2 m。

1.4 气象数据的观测

试验期间，利用小型气象站对试验地的气象指标持续进行观测，观测指标包括降雨量、风速、风向、气温、太阳辐射、大气压力、空气湿度等。

1.5 径流泥沙观测

径流泥沙观测在每次能产流的降雨之后进行，观测内容主要包括测量径流桶水位高度、径流含沙量等指标。径流桶水位高度主要采用钢尺进行测量，用钢尺在桶内取不同的3 点测定水位深度，取平均值作为水位数；含沙量指标在降雨后24 h 内把径流桶内的水搅匀取泥沙浓度样，并在室内把泥沙浓度样放入105℃烘箱烘烤至恒重，以此测定径流含沙量。

2014年对3个径流小区分别进行了17 次径流、泥沙数据观测，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 结果与分析

2.1 坡度对坡耕地水土流失量的影响

从表1 中可以看出，3个径流小区总产流量依次为1.97、7.34、17.44 m3，小区S2、S3 的总产流量分别为小区S1 的3.72 倍、8.83 倍；3个径流小区总产沙量分别为5.41、62.19、268.96 kg，小区S2、S3 的总产沙量分别为小区S1 的11.50 倍、49.72 倍；小区S2、S3 的单位体积径流泥沙含量分别为小区S1 的3.09倍、5.63 倍。随着坡度的增加，径流小区产流量、产沙量都明显增加，但产沙量增加的幅度更大，即随着坡度的增加，径流小区单位体积径流泥沙含量明显增加。

2.2 坡度对坡耕地产流量和产沙量年内分配的影响

表1 不同坡度坡耕地水土流失

从表2 中可以看出，3个小区5～9月产流量分别为1.73、7.03、17.04 m3，分别占总产流量（4～11月）的87.85%、95.78%、97.74%。

从表3 中可以看出，S1、S2、S3，3个小区5～9月产沙量分别5.19、59.76、261.44 kg，分别占总产沙量（4～11月）的95.93%、96.09%、97.20%。

根据观测结果，5～9月的产流量达到年内总产流量的85%以上，产沙量达到年内总产沙量的95%以上，坡耕地年内水土流失主要集中在5～9月，其中产沙量的集中情况更为明显，且产流量和产沙量都有随着坡度增加而集中程度更高的趋势。

表2 不同坡度坡耕地产流量年内分配情况 （m3）

表3 不同坡度坡耕地产沙量年内分配情况表 （kg）

2.3 坡耕地水土流失量与降雨量关系

从表4 中可以看出，坡耕地水土流失量变化与降雨量的变化情况基本一致，试验地降雨主要集中在6～8月，坡耕地产流量、产沙量也主要集中在这3个月。其中坡耕地产流量主要集中在7、8月，这主要与7、8月降雨量较大有关；而产沙量主要集中在6、7月，这不仅和降雨量较大有关，还和坡耕地下垫面情况有关，6、7月是当地春季玉米采收和秋季玉米播种的交接时期，土地失去了地表覆盖物，玉米播种又导致了土体扰动，土壤较为疏松，易被冲蚀。

表4 不同坡度坡耕地降雨和水土流失观测情况表

4 结 论

研究表明：坡度越大，坡耕地水土流失越严重；降雨越多，水土流失量越大；当地耕作习惯对水土流失也有较大影响。

（1）坡耕地径流小区S2（坡度9.0°）、S3（坡度14.4°）的总产流量分别为S1（坡度 4.5°）的3.72 倍、8.83倍，总产沙量分别为11.50 倍、49.72 倍，随着坡度的增加，径流小区产流量、产沙量都明显增加，但产沙量增加的幅度更大。

（2）坡耕地5～9月的产流量达到年内总产流量的85%以上，产沙量达到年内总产沙量的95%以上，坡耕地年内水土流失主要集中在5～9月，其中产沙量的集中情况更为明显，且产流量和产沙量都有随着坡度增加集中程度更高的趋势。

（3）坡耕地的水土流失量与降雨量的变化基本一致，试验地降雨主要集中在6～8月，坡耕地产流量、产沙量也主要集中在这3个月，但由于受当地玉米种植耕作习惯的影响，坡耕地产流量主要集中在7、8月，而产沙量主要集中在6、7月。

[1]辛 艳，王 瑄，邱 野，等. 辽宁省不同耕作方式对坡耕地水土及氮磷养分流失的影响效果[J]. 水土保持学报，2013，27（1）：27-30.

[2]肖 波，喻定芳，赵 梅，等.保护性耕作与等高草篱防治坡耕地水土及氮磷流失研究[J]. 中国生态农业学报，2013，21（3）：315-323.

[3]陈 伟. 黑龙江省西部丘陵漫岗区坡耕地降雨径流与土壤侵蚀特征[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2012.

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

[5]姜 芃，严力蛟，董有浦. 人工降雨条件下南方坡耕地水土流失特征[J]. 陕西师范大学学报，2013，41（4）：96-99.

[6]张晓远，张凯锋，丘保芳. 粤西坡耕地区水土流失特征及防治措施-以泗纶小流域为例[J]. 亚热带水土保持，2014，26（4）：13-17.

[7]姚孝友，刘 霞，张光灿. 淮河流域坡耕地水土流失特点与综合整治模式[J]. 中国水土保持科学，2012，10（1）：94-97.