不同整地方式对土石山区水土流失的影响分析

王莉莉，吕志备

（山西省长治市水土保持试验站，山西 长治 046000）

0 引言

水土资源是人类赖以生存的根本[1]。水土流失的加剧导致土地生产力低下，自然灾害频繁发生，生态环境严重恶化[2]。其中黄土高原水土流失面积达39万km2，占全国水土流失面积的85%，山西省水土流失面积占全省总面积的60.8%，平均每年流失泥沙4.56亿t。由于大量的表土流失，使原来较为完整的平原越来越破碎，沟壑越来越大，越来越深，耕地锐减。水土流失使养分大量散失，导致土壤肥力降低，致使农作物减产。山西省气候为温带大陆性季风气候，降水强度大，且多暴雨，暴雨雨滴巨大的冲击力加剧了水土流失[3]。因此，开展水土保持，改善生态环境，是实现山西经济转型和可持续发展的迫切需要。通过对长治市平顺县白马小流域综合检测站观测数据来分析不同整地方式与径流量和土壤流失量之间的关系，为水土保持提供科学依据。

1 实验区概况

根据研究的实验内容和目的，并结合现有的实验条件，选择了长治市平顺县白马小流域综合监测站。平顺县属于黄土丘陵沟壑区，地形复杂，流域为典型北方土石山区，气候类型属于暖温带大陆性季风气候，多年平均降水量628.9mm，土壤侵蚀类型以水蚀为主。

2 实验方法

根据流域实地条件，设立4个不同整地方式的径流观测小区，小区规格为5m×20m，坡度为18.3°，植被种类为侧柏，植被盖度均为30%，编号为F（鱼鳞坑）、G（水平沟）、H（水平阶）、I（隔坡梯田），小区上部设截水沟，下部设集流槽和输水管，边界采用预制水泥板材（规格50cm×50cm×5cm），基础埋深25cm，地面出露25cm，两侧设1.0～5.0m隔离带。径流小区按50年一遇洪水标准设计集水桶断面，小区集水桶的编号依次为F1、G1、H1、I1。实验以径流实验为主，以径流量、土壤流失量两个指标进行单因子的分析，实验中整地方式选择鱼鳞坑、水平沟、水平阶、隔坡梯田四种。

径流量：降雨结束，对集水桶的水位进行测量，计算径流量。

土壤流失量：降雨结束，将集流槽内泥沙全部清理至集水桶，将集水桶浑水充分搅匀，对集水桶进行泥沙取样，每桶取1～3个样，对所采样品进行编号、测量、静置、烘干和称重，计算平均含沙量以及土壤流失量。

3 实验结果分析

3.1 不同整地方式对径流量的影响分析

对四种不同整地方式的径流小区进行对比实验，计算径流深，实验结果见图1—7。

图1 径流深—不同整地方式（6月5日）

图2 径流深—不同整地方式（7月11日）

图3 径流深—不同整地方式（7月29日）

图4 径流深—不同整地方式（8月14日）

图5 径流深—不同整地方式（8月25日）

图6 径流深—不同整地方式（9月10日）

图7 径流深—不同整地方式（10月6日）

从图1—7七次天然降雨结果看，在降雨条件相同和土壤条件基本一致的情况下，不同整地方式的径流量是不相等的，不同整地方式径流深呈现隔坡梯田＞鱼鳞坑＞水平沟＞水平阶，且水平沟和水平阶差异较小。

以2019年07月11日15：57—20：22降雨为例，水平沟整地较水平阶整地增加径流量23.73%，鱼鳞坑整地较水平阶整地增加径流量193.22%，隔坡梯田整地较水平阶整地增加径流量237.29%。这可以说明，水平沟、水平阶土壤物理性能好，不仅渗水快，而且蓄水能力强，可以减少地表径流量。

表1 图号与降雨情况对照表

3.2 不同整地方式对土壤流失量的影响分析

对不同整地方式的小区进行对比实验，所测得土壤流失量如表2所示。

表2 不同整地方式对土壤流失量的影响分析表

由表2四次天然降雨可知，相同降雨以及下垫面条件下，不同整地方式土壤侵蚀量呈现隔坡梯田＞鱼鳞坑＞水平沟＞水平阶，且水平沟和水平阶差异较小。以2019年9月10日16：57—12日07：24降雨为例，水平沟整地较水平阶整地增加土壤流失量150%，鱼鳞坑整地较水平阶整地增加土壤流失量1198.63%，隔坡梯田整地较水平阶整地增加土壤流失量1700%。

4 结论

通过对比实验，可以得到以下结论：在相同降雨及下垫面条件下，不同的整地方式坡面径流量和土壤流失量均呈现隔坡梯田＞鱼鳞坑＞水平沟＞水平阶，且水平沟和水平阶差异较小。结果表明，水平阶、水平沟整地具有显著的水土保持效益，建议在我国北方土石山区推广应用。