降雨侵蚀因子和植被类型及覆盖度对坡耕地土壤侵蚀的影响

肖继兵，孙占祥，刘 志，郑家明，刘 洋，冯良山，杨 宁，白 伟



降雨侵蚀因子和植被类型及覆盖度对坡耕地土壤侵蚀的影响

肖继兵1，孙占祥2※，刘 志1，郑家明2，刘 洋2，冯良山2，杨 宁2，白 伟2

（1. 辽宁省水土保持研究所，朝阳 122000； 2. 辽宁省农业科学院，沈阳 110161）

为探讨降雨和植被对辽西褐土区农耕坡地土壤侵蚀的影响，2006－2010年采用坡面径流小区观测法研究了天然降雨条件下降雨侵蚀因子、植被覆盖度、植被类型对坡耕地地表径流量、土壤侵蚀量的影响。设5°和10°两个坡度水平，以甘薯和谷子为供试作物，2006－2007年对照区为天然荒草地，2008－2010年为裸坡地。结果表明，甘薯地径流量和侵蚀量与降雨量（）、最大30 min雨强（30）、×(平均雨强)、×30正相关显著（<0.05）；裸坡地径流量与、×30正相关显著（<0.05），侵蚀量与30、×30正相关显著（<0.05），与降雨量相关不显著（>0.05）。甘薯地和裸坡地的径流量和侵蚀量与平均降雨强度正相关均不显著（>0.05）。回归分析表明，降雨量主要影响径流量，最大30 min雨强主要影响侵蚀量。中、高雨强下，侵蚀量与径流量显著正相关（<0.01）。甘薯地径流量和侵蚀量与植被覆盖度呈显著负指数关系（<0.05）。5°坡耕地，不同植被类型侵蚀量为甘薯地＞荒草地＞谷子地；10°坡耕地，荒草地侵蚀量总体最少。多元回归分析表明，对土壤侵蚀的影响为地表径流＞降雨侵蚀力（×30）＞植被覆盖度。通过连续5 a坡面径流小区观测，初步探明降雨和植被对辽西褐土区农耕坡地土壤侵蚀的影响，可为该区坡耕地土壤侵蚀的有效防治提供一定的理论依据和技术支撑。

植被；土壤；侵蚀；褐土；坡地；降雨

0 引 言

土壤侵蚀使土地退化，生产力下降，生态环境恶化，严重影响和制约区域经济和可持续发展，土壤侵蚀已成为世界性的生态环境问题，而中国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一[1]。坡耕地是中国重要的耕地资源，中国现有坡耕地3 513×104hm2，其面积约占全国耕地总面积的17.5%，然而坡耕地又是中国水土流失的主要策源地，其年土壤流失量占全国流失总量的30.0%[2-3]。辽西地区5°以上坡耕地面积约占耕地总面积的32.1%，该区雨量少且集中，植被覆盖度差，使其成为辽宁省土壤侵蚀最严重的地区。该区土壤侵蚀面积共209.06×104hm2，占全省总侵蚀面积的49.4%，占该地区总面积的41.6%[4]。

影响土壤侵蚀的因素有降雨、地形、土壤、植被等自然因素和人为活动等社会因素。对同一地区而言，在较小的时间尺度上，降水与植被是影响土壤侵蚀的关键因子。降水是地表径流和土壤水分的主要来源，是水力侵蚀的基础，与土壤侵蚀关系比较密切的降雨因子有降雨量、降雨强度及降雨侵蚀力等。已有通过坡面径流小区的研究表明，径流量和侵蚀量主要受降雨量和最大时段雨强及二者乘积的影响，与平均雨强的相关性相对较差[5-9]。降雨强度是降雨因子中对土壤侵蚀影响最大的因子，是降雨侵蚀能力的重要潜在参数[10-12]。降雨侵蚀力反映了由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力，它反映了雨滴溅蚀及地表径流对土壤侵蚀的综合效应。国际上Wischmeier和Smith最早提出用最大30 min雨强（30）来说明侵蚀与雨强的关系，并提出以降雨总动能与最大30 min雨强的乘积作为降雨侵蚀力因子的指标[13-14]。国内很多学者研究认为在黄土高原及其他地区，坡面次降雨流失量与最大30 min降雨强度存在很好的相关性，在降雨动能不可得时可以采用降雨量和最大30 min雨强的乘积计算降雨侵蚀力[15-17]。植被是控制土壤侵蚀最重要的环境因子，是防治坡面土壤侵蚀的积极因素。植被影响土壤侵蚀主要包括植被类型、植被盖度和植被根系等，其对侵蚀产沙的影响主要表现在冠层拦截降雨、减弱雨滴动能、减少降雨侵蚀力及根系固土促渗、涵养水源和阻缓地表径流等方面，对保护土壤起着重要作用，其中植被覆盖度是当今研究植被与水土流失关系中用的最多的一个参数[18-23]。植被类型不同，对坡面土壤侵蚀的影响也不尽相同，如农耕地侵蚀模数一般大于荒草地，小于裸坡地[24-26]。

辽西地区是辽宁省土壤侵蚀最严重的地区，多年来对该区农耕坡地土壤侵蚀一直缺乏较为系统的研究。已有关于辽西地区坡耕地土壤侵蚀的相关研究[27-28]，但上述研究没有明确辽西地区坡耕地降雨因子、坡度、植被（农作物）及作物覆盖度对土壤侵蚀的影响。因此及时掌握该区农耕坡地土壤侵蚀规律，对降水资源进行有效调控，对于减轻土壤侵蚀，治理生态环境都具有指导性的意义。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2006－2010年在辽宁省农业科学院阜新旱农试验区进行，土壤为淋溶褐土，成土母质为富含碳酸钙的黄土性物质，土层深厚。该区地处东经121°01′～122°25′，北纬40°44′～42°34′之间。年平均气温7.2 ℃，≥10 ℃的活动积温年平均为3 324 ℃，无霜期年平均为144 d。植被覆盖度差，年均降水量423 mm，冬季降水最少，春、秋季降水居中，夏季降水最多，占全年降水总量的70%以上，且多以大雨、暴雨形式出现，易超渗产流导致坡耕地水土流失加剧。除大小春旱年年发生外，常形成伏旱、秋旱，属典型的半干旱雨养农业区。阜新地区坡耕地多分布在浅山丘陵漫岗区，地块面积较小，土壤贫瘠。该区坡耕地总面积为21.65×104hm2，占耕地总面积的41.69%，其中5°～15°的坡耕地占坡耕地总面积的78.26%，是水土流失综合治理的主要区域。

2006－2010年5月到9月份总计发生179场降雨（图1），其中有33场降雨产生地表径流。5年间，<5 mm的降雨次数占45.81%，<10 mm的降雨次数占63.13%，最大次降雨量为71 mm。从降雨总量来看，82.73%的降雨量来源于>10 mm的降雨。该区作物生育期间的降雨以小雨为主，降雨总量取决于次数不多的中到大雨，这部分降雨决定了该区的土壤侵蚀。2006－2010年作物生育期（5－9月）降雨量分别为369.0、504.7、461.1、250.0、431.7 mm，平均降雨量为403.3 mm，各月平均降雨量分别占作物生育期平均降雨量的9.73%、21.27%、43.59%、22.73%、2.67%，呈明显的单峰式分布，7月份降雨最多，其次为6月和8月。坡耕地土壤侵蚀主要发生在6－8月，总体上以7月份最强烈，6月份次之，8月份最小。

图1 2006－2010年作物生长季降雨分布

1.2 试验设计

试验选取谷子（）和甘薯（）为供试作物，因为此2种作物在阜新地区种植面积很大，且比较适应半干旱区坡耕地条件下种植，是比较好的护坡作物。采用径流小区观测方法，小区长15 m，宽4 m，建筑材料用砖作边埂，并用水泥抹砌，边埂上缘向外倾斜60°。小区下方接蓄水池，池壁附有标尺，用于测量次降雨径流小区产生的径流量。坡度设5°和10°两个水平，每个坡度下各设3种处理，其中2个处理为谷子和甘薯，轮作种植，另1个处理固定为对照，2006－2007年对照为荒草地（以灰菜、狗尾草(L.)、鸡爪草、赖草()等为主），2008－2010年对照为裸坡地。谷子采用等高条播方式播种，种植密度为37.5万株/hm2，行距50 cm，沟垄种植。甘薯等高起垄栽插薯苗，行距50 cm，密度为6.75万株/hm2。文中T1、T2、T3、T4、T5、T6分别代表5°坡甘薯地、5°坡谷子地、5°坡对照地、10°坡甘薯地、10°坡谷子地、10°坡对照地。各小区土壤质地为壤土，2006年播前各小区耕层土壤基础理化性质见表1。

表1 径流小区供试土壤基本理化性质

注：T1－T6分别代表5°坡甘薯地、5°坡谷子地、5°坡对照地、10°坡甘薯地、10°坡谷子地、10°坡对照地，下同。

Note: T1－T6 respectively represent sweet potato field of 5degree, millet field of 5degree, check plot of 5degree, sweet potato field of 10degree, millet field of 10degree, check plot of 10degree, the same as below.

1.3 测定项目与方法

1.3.1 降雨因子

在径流场设置SJ1型虹吸式自计雨量计，记录降雨过程，据此计算每次降雨的降雨量、降雨历时、平均雨强、时段雨强等。

1.3.2 地表径流量

=（1）

式中为蓄水池内容纳的径流量，m3；为蓄水池面积，m2；为蓄水池内径流泥沙混合溶液的深度，m。每次降雨后，如果产流则及时测量地表径流量。

1.3.3 土壤侵蚀量

=（2）

式中为小区泥沙侵蚀量，kg；为蓄水池内容纳的径流量，m3；为径流含沙量，kg/m3，测定方法为每次产流后，将蓄水池内泥水搅拌均匀，分上、中、下3层用取样器取样混合，再从中取出1 L泥水样用滤纸过滤、烘干，测定泥沙量。

1.3.4 植被覆盖度

点测法（甘薯）：将一根根样针在植被中垂直放下，接触到植物枝叶的样针数占总样针数的百分数即为植被覆盖度（）。甘薯区覆盖度的测量取坡上、坡中和坡下3点的平均值。

1.4 数据处理

采用SPSS 19进行相关和回归分析，Microsoft Excel 2010绘图。

2 结果与分析

2.1 降雨对坡耕地土壤侵蚀的影响

辽西地区土壤侵蚀以水蚀为主，降雨与坡面径流及土壤侵蚀有密切关系，降雨因子主要包括降雨量、最大降雨强度、平均降雨强度等，其中降雨量和最大降雨强度是影响降雨侵蚀力的2个最重要的特征因子[16-17]。2006－2008年农耕坡地产生径流的降雨，产流最小雨量为8 mm，最大雨量为71 mm，产流总雨量分别占作物生育期降雨总量的25.99%、51.81%、39.71%，产流降雨次数分别占作物生育期降雨次数的10.34%、31.11%、16.13%。表2甘薯地土壤侵蚀分析以2006－2008年数据为主，T3和T6分别代表5°坡和10°坡裸地，土壤侵蚀分析以2008－2010年数据为主。表2和表3主要分析径流量和侵蚀量与降雨量和降雨强度的关系，次降雨量或降雨强度较大的数据点均包含其中。从表2可以看出，T1和T4甘薯地的径流量和侵蚀量与降雨量、最大30 min雨量30、×、×30显著相关（<0.05）；T3和T6裸坡地的径流量与、×30显著相关（<0.05），侵蚀量与30、×30相关显著（<0.05）。各小区径流量和侵蚀量与降雨复合因子（×、×30）的相关程度总体上高于与单一降雨因子（、、30）的相关程度，但与平均降雨强度的相关性均不显著。这是由于水土流失量的大小与短时段集中雨强关系较密切，尤其与最大30 min雨强密切相关，而平均雨强这个指标仅仅反映某次降雨的总体特征，并没有反映出降雨过程集中程度的差异[16-18]。

T1和T4甘薯地径流量和侵蚀量与降雨量和最大30 min雨强均在0.05或001水平上显著正相关，T3和T6裸坡地径流量与最大30 min雨强相关不显著，侵蚀量与降雨量相关不显著。这可能是由于裸坡地缺乏植被覆盖，无植被覆盖的小区，雨滴和径流都是侵蚀的主要动力。在雨滴击溅侵蚀下，表土易结皮，一方面影响降雨入渗，雨强小的情况下也可能产生较大的径流；另一方面表层可供径流侵蚀携带的土壤颗粒减少，降雨量大的情况下也可能产生较小的侵蚀量。同时无植被覆盖小区坡度因子在土壤侵蚀过程中可能起到了更重要的作用。

表2 场径流量和侵蚀量与降雨因子皮尔逊相关分析

注：*. 在0.05水平（双侧）上显著相关；**. 在0.01水平（双侧）上显著相关。

Note: *. Correlation is significant at 0.05 level (2-tailed); **. Correlation is significant at 0.01 level (2-tailed).

皮尔逊相关系数仅仅考虑了2个变量之间的相关关系，并没有考虑其他变量对其的影响。要系统考察因变量与各自变量之间的定量关系，可以先通过皮尔逊相关分析剔除相关不显著的指标，用显著性指标建立因变量与自变量之间的回归方程，利用回归系数分析各因素贡献量。由于平均雨强与径流量和侵蚀量相关性较差，故建立径流量和侵蚀量与降雨量和最大30 min雨强的回归方程。从表3可以看出，径流量和侵蚀量与降雨量和最大30 min雨强均成正相关，其中降雨量对径流量的影响大于最大30 min雨强，对侵蚀量的影响小于最大30 min雨强。

表3 场降雨径流量和侵蚀量回归分析

2.2 径流对坡耕地土壤侵蚀的影响

降雨及其产生的径流是造成坡面土壤侵蚀的直接动力，在二者共同作用下发生土壤侵蚀。一般情况下，径流量愈大，发生的土壤侵蚀也就愈烈。由于降雨强度与土壤侵蚀关系密切，本文依据江忠善等[29]以30≥15 mm/h为中、高强度降雨的划分标准，以10°坡甘薯地为例分析径流与土壤侵蚀的关系。由图2可见，在中、高强度降雨下，侵蚀量和径流量之间呈幂函数关系，正相关显著（<0.01），径流量越大，侵蚀量越大。辽西地区坡耕地以超渗产流为主，中高雨强下，降雨速度快，单位时间内降雨量多，逐渐超过土壤入渗强度，地表径流增多，同时降雨强度越大，侵蚀力就越大，对表层土壤稳定性的破坏就越大[11]，而且雨滴打击径流表面增加其紊动强度的能力也越大，对土壤颗粒的搬运能力也随之增强，因此中、高雨强下，径流量越大，土壤侵蚀量就越大。

注：S为侵蚀量，Q为径流量，下同。

2.3 植被对坡耕地土壤侵蚀的影响

2.3.1 植被覆盖度与土壤侵蚀

同一场降雨在地形、土壤一致的情况下，植被决定了坡耕地产流产沙的差异，主要表现在植被覆盖度的大小和植被类型的差异。植被覆盖度作为表征地表植被生长状况的一个重要指标，是研究植被与土壤侵蚀中应用最多的一个参数。对农作物来说，它是指农作物枝叶的投影面积与所占地面面积之比，与种植密度密切相关。图3所示为甘薯区径流量和侵蚀量与植被覆盖度的关系，由于降雨量和降雨强度是引起水土流失的2个最基本的降雨特征量，与土壤侵蚀关系密切，因此在分析径流量和侵蚀量与植被覆盖度的关系时，尽量选择次降雨量和降雨强度差异不大的数据点进行分析，而次降雨量或降雨强度明显偏大的数据点未加入到植被覆盖度与水土流失的关系分析中。由图3可以看出，5°坡和10°坡甘薯地径流量与植被覆盖度呈显著（<0.05）负指数关系，侵蚀量与植被覆盖度也呈现出显著（<0.01）负指数关系。其中侵蚀量与植被覆盖度的2值大于径流量与植被覆盖度的2值，表明农耕坡地土壤侵蚀量与植被覆盖度的关系更密切，植被覆盖削减径流的作用要弱于减沙效应。从图中还可看出，5°坡和10°坡甘薯地植被覆盖度达到80%左右时，减水减沙效果基本稳定。

图3 径流量和侵蚀量与植被覆盖度的关系

2.3.2 植被类型与土壤侵蚀

表4所示为2006－2010年不同植被土壤侵蚀情况。由于数据只是各年径流量和侵蚀量的累加，因此次降雨量或降雨强度较大的数据点均包含其中。从表4中2006－2007年数据可以看出，植被类型不同，对土壤侵蚀的影响不同。5°和10°坡谷子地总径流量较荒草地减少28.35%，侵蚀量较荒草地增加10.73%；5°和10°坡甘薯地总径流量和总侵蚀量较荒草地分别增加150.33%和608.28%。这是因为荒草地无人耕种，表层土壤扰动小，且由于杂草根系在土壤中纵横穿插的缠绕固结作用，增强了土壤的团聚力，使表层土壤致密，抗冲刷能力强；谷子地和甘薯地每年都要进行耕种，形成一个明显的耕作层，此层土壤相对疏松，土粒易被溅蚀随径流移动，抗冲刷能力弱，因此谷子地和甘薯地的土壤侵蚀量都大于荒草地。但谷子地的径流量要小于荒草地，这可能与谷子地表层土壤疏松、根系密集，降雨易于入渗有关。

表4 2006－2010年不同植被土壤侵蚀情况

有无植被覆盖对坡耕地土壤侵蚀有显著影响。从2008－2010年数据可以看出，5°和10°坡甘薯地总径流量和总侵蚀量较裸地分别减少83.13%和98.86%；5°和10°坡谷子地总径流量和总侵蚀量较裸地分别减少95.90%和99.25%。这是由于裸地无植被覆盖，降雨直接拍打地表，表层土粒易崩解分散，土壤团聚体被破坏，土壤大孔隙易被堵塞形成结皮，减弱降雨入渗，从而更易于形成地表径流，发生土壤侵蚀。而甘薯地、谷子地由于有植被覆盖，使降雨在与土壤表面接触之前受到植被的影响，植被覆盖可以拦截降雨，降低降雨侵蚀潜在能力，根系可以提高土壤抗侵蚀能力，而且植被整体可以像屏障一样阻截径流和泥沙[18-19]，从而减缓地表径流的形成，减少和防止土壤侵蚀。

农作物种类不同，对土壤侵蚀的影响不同。从2006－2010年数据可以看出，5°坡和10°坡谷子地总径流量和总侵蚀量较甘薯地分别减少73.08%和77.39%，这可能是因为谷子地种植密度较大，土壤耕层根系密集，有效根密度较大，可有效增加降雨入渗，减少地表径流量并减弱地表径流对表层土壤的冲刷，减少侵蚀量。

从以上分析可知，不同植被类型的蓄水效果以谷子地最好，荒草地次之；5°坡耕地，保土效果以谷子地最好，荒草地次之。甘薯地蓄水保土效果最差，但与裸地相比，具有一定覆盖度的甘薯地对降低坡面径流和减少土壤侵蚀起到了积极的作用。10°坡耕地，总体上荒草地保土效果最优。观测期间，由5°坡到10°坡，甘薯地总径流量和总侵蚀量分别增加了98.81%和289.01%，谷子地总径流量和总侵蚀量分别增加了191.96%和863.06%，荒草地分别增加了37.98%和193.60%，裸地分别增加了15.90%和480.30%。随着坡度的增大，径流量和侵蚀量都随之增加，但对侵蚀量的影响远大于对径流量的影响。

2.4 降雨和植被对土壤侵蚀的综合影响

为研究降雨及其产生的径流和植被对农耕坡地土壤侵蚀的联合影响，以T1和T4甘薯地为例分析因变量—侵蚀量（, kg/hm2）与自变量—径流量（, m3/hm2）、降雨量（, mm）和最大30 min雨强（30, mm/h）的乘积及植被覆盖度（, %）的关系。由于表5主要分析土壤侵蚀量与降雨侵蚀因子、植被覆盖度和径流量的关系，因此次降雨量或降雨强度较大的数据点均包含其中。从表5可以看出，土壤侵蚀量与降雨侵蚀能力和径流量正相关，与植被覆盖度负相关，对坡面土壤侵蚀的影响为径流量＞降雨侵蚀力＞植被覆盖度。由5°坡到10°坡，降雨侵蚀因子和植被覆盖度因子对土壤侵蚀的影响相对增大。作物的存在可在一定程度上削弱降雨径流和坡度对坡面土壤侵蚀的影响，增加植被覆盖对防治农耕坡地土壤侵蚀具有重要意义。随着坡度的增大，更要注重农作物的田间管理，增加覆盖度。

表5 土壤侵蚀与降雨、植被覆盖度、径流的回归分析

3 讨 论

3.1 雨量和雨强对农耕坡地土壤侵蚀的影响

雨量和雨强是影响土壤侵蚀的2个最基本的降雨特征量。关于降雨量对坡耕地径流量和侵蚀量的影响，有的研究表明降雨量与坡面水土流失的大小关系非常密切，径流量和侵蚀量随降雨量的增多而增大[7-8,30-31]。但也有研究显示，从统计学观点看，土壤侵蚀与降雨量的正相关关系不显著[2,32]。本研究表明，T1和T4甘薯地径流量和侵蚀量与降雨量正相关显著；T3和T6裸坡地径流量与降雨量正相关显著，但侵蚀量与降雨量正相关未达显著水平，而且降雨量和降雨强度（时段雨强）与土壤侵蚀的多元回归分析表明，T1和T4甘薯地及T3和T6裸地处理，降雨量主要影响径流量，最大30 min雨强主要影响侵蚀量，与前人研究结果[11,15,30-34]基本一致。产生这种现象的原因主要是因为坡面产沙不同于坡面产流，相关研究[35-36]表明，产流量与降雨前期土壤含水量密切相关，而土壤含水量与降雨量密切相关，从而使得降雨量对径流量的影响相对较大；侵蚀量除与土壤组成、坡度有关外，主要取决于地表径流侵蚀力的大小。当雨强不断增大时，击溅能力随之增强，对土壤表层稳定性的破坏增大，侵蚀力就越大，因此侵蚀量与降雨强度的关系更密切[11]。

雨量和雨强对径流量和侵蚀量的影响程度不同也与区域降雨特征有关，辽西地区以超渗产流为主，夏季（6－8月）暴雨较多，历时短、雨量相对集中，而短时段大雨强反映了降雨产生的径流对土壤颗粒的搬运作用，因此时段雨强（30）与土壤侵蚀的相关程度较雨量好。关于哪个最大时段降雨强度对土壤侵蚀影响最大，各地研究结果不尽相同，本文选取最大30 min雨强作为最大时段雨强的代表仅在说明最大时段雨强对辽西褐土区农耕坡地径流量和侵蚀量的影响。

3.2 植被覆盖度对农耕坡地土壤侵蚀的影响

坡面径流量和侵蚀量的大小取决于降雨量及降雨强度，同时，坡面的植被覆盖情况对其也有决定性的影响[7]。已有基于坡面尺度可控区域的研究[20-22,37-38]表明，植被覆盖度与坡面产流产沙负相关。本研究表明，农耕坡地（T1和T4甘薯地）径流量和侵蚀量与植被覆盖度呈负指数关系，相关显著，与前人研究结果基本一致。这是由于植被覆盖度的增加使拦截降雨的能力增强，削弱了降雨动能，减小了雨滴对土壤的击溅侵蚀并减弱地表径流的紊动性，进而减弱降雨侵蚀力。同时随着植被覆盖度的增大，地下根量及根系分布也会相应增多增大，改善了土壤结构，增强了土壤的入渗性能，从而植被减缓径流速度、拦蓄径流、涵养水源的能力增强，进而降低超渗产流的机会，减小地表径流对泥沙的输移能力[39]，从而减少了土壤侵蚀。植被覆盖度与侵蚀量的相关系数大于其与径流量的相关系数，这可能是由于径流量与降雨量关系更密切，植被覆盖度的增加虽然会截留部分降雨，但这部分雨量占总降雨量的比例很小，场降雨总量受影响很小，因此径流量与植被覆盖度的相关程度小于侵蚀量与植被覆盖度的相关程度。

本试验虽然连续进行了5 a坡耕地径流观测，但由于天然降雨条件下在半干旱地区取得丰富准确的径流和侵蚀资料存在一定的困难，并且辅助的人工降雨实验不足，总体上甘薯地和谷子地土壤侵蚀样本数量有限，对数据的分析可能会造成一定的影响。而且土壤侵蚀是多种因素综合影响的复杂地表过程，本文重点分析了降雨、径流、植被对坡耕地土壤侵蚀的影响，对坡度、耕种措施、雨前土壤水分等因子没有进行深入探讨。今后应加强这些方面的研究，以进一步丰富辽西地区农耕坡地土壤侵蚀研究的基础资料。

4 结 论

辽西地区坡耕地集中，而已有关于该区土壤侵蚀的基础研究相对较少，因此开展辽西地区坡耕地土壤侵蚀规律研究可以填补区域空白。本文通过坡面径流小区初步探明了区域降雨和植被对农耕坡地土壤侵蚀的影响，为该区坡耕地土壤侵蚀的有效防治提供一定的理论依据。

1）坡耕地径流量和侵蚀量与降雨量、最大30 min雨强及降雨量与最大30 min雨强乘积正相关。其中降雨量对径流量的影响大于最大30 min雨强，对侵蚀量的影响小于最大30 min雨强。中高雨强下，侵蚀量与径流量显著正相关（<0.01）。在雨季采取适当的截流措施增加降雨入渗，对减少坡耕地土壤侵蚀具有重要意义。

2）农耕坡地径流量和侵蚀量与植被覆盖度呈负指数关系，相关显著（<0.05）。植被覆盖削减径流的作用弱于减沙效应且农作物只有达到一定的覆盖度才能起到良好的保水固土作用。

3）多元回归分析表明，对土壤侵蚀的影响为地表径流＞降雨侵蚀力＞植被覆盖度。在降雨一定的前提下，植被是影响土壤侵蚀的关键因子。辽西地区农耕坡地增加地面覆盖度是减少土壤侵蚀的基础，是防治水土流失的重要举措。随着坡度的增大，更要注重农作物的田间管理，增加覆盖度。

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Effects of rainfall erosion factor, vegetation type and coverage on soil erosion of sloping farmland

Xiao Jibing1, Sun Zhanxiang2※, Liu Zhi1, Zheng Jiaming2, Liu Yang2, Feng Liangshan2, Yang Ning2, Bai Wei2

(1122000,; 2110161,)

In order to discuss the effect of rainfall and vegetion on soil erosion of sloping farmland in cinnamon soil region in western Liaoning, the experiment was carried out under natural rainfall on artificial slope runoff plots from 2006 to 2010. The runoff plots with an interval of 1 m were designed according to the 20-year standard and each area was 60 m2. Slope factor was set as 5° and 10° respectively. Among 3 runoff plots built under the same slope, 2 plots were practiced by millet - sweet potato rotation, and another runoff plot was set as the control, which was the natural hillside field in 2006-2007 and bare slope (coverage <5%) in 2008-2010. Millet and sweet potato were planted as test cropsby contour tillage and row spacing was 50 cm. The result showed that soil erosion in the sloping farmland mainly occurred between June and August, particularly in July. The surface runoff and erosion amount increased in accordance with the increasing of gradient and the effect of slope on erosion amount was greater than runoff with the slope increasing. When rainfall reached a certain intensity, soil erosion would occur. The experiment also showed that the surface runoff and erosion amount on sweet potato field had significantly positive relations with the rainfall (<0.01 for runoff,<0.05 for erosion amount), the maximum 30-minute rainfall intensity (<0.01), the rainfall erosivity (which was the product of the former 2 factors) (<0.01), and the product of rainfall and average rainfall intensity (<0.01); the runoff on bare soil field had significantly positive relations with the rainfall (<0.01 and<0.05 on 5° and 10° bare soil field, respectively), and the rainfall erosivity (<0.01); the erosion amount had significantly positive relations withthe maximum 30-minute rainfall intensity(<0.05 and<0.01 on 5° and 10° bare soil field, respectively), and the rainfall erosivity (<0.01), but had not positively significant relation with rainfall. The surface runoff and erosion amount were mostly affected by the precipitation and the maximum 30-minute rainfall intensity respectively through regression analysis and the both had not positively significant relation with average rainfall intensity on sweet potato and bare soil field. Erosion amount had a relation of power function and a significantly positive correlation with surface runoff under medium and higher rainfall intensity (<0.01). The surface runoff and erosion amount on sweet potato field had a significantly negative exponential function relation (<0.05). The amount of soil erosion on sweet potato field was the largest, the following was millet field and that of wild grass ground was the least. Multi variance regression analysis revealed that the factors impacting the amount of soil erosion from high to low were surface runoff, rainfall erosivity, and vegetation coverage, and the effects of rainfall erosivity and vegetation coverage on soil erosion increased with the slope increasing. Vegetation cover was especially important to protect against soil erosion on sloping farmland in western Liaoning, and crop management would be paid more attention with the increasing of gradient. The effects of different factors such as rainfall and crop varieties on soil erosion on sloping farmland were preliminarily known after the 5-year experiment in this paper. The research provides theoretical basis and technical support for the effective prevention and treatment of soil erosion in the region.

vegetation; soils; erosion;cinnamon soil; sloping farmland; rainfall

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.020

S157.1

A

1002-6819(2017)-22-0159-08

2017-03-28

2017-11-05

“十一五”国家科技支撑计划（2006BAD29B06）；“十二五”国家科技支撑计划（2012BAD09B02）；国家公益性行业（农业）专项（201303125-01，201503119-06-02）；国家“万人计划”青年拔尖人才项目

肖继兵，副研究员，主要从事旱作农业与土壤侵蚀研究。 Email：xiaojb2004@126.com

孙占祥，博士，研究员，博士生导师，主要从事旱作节水与农作制度研究。Email：sunzhanxiang@sohu.com