黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响.pdf

第3 0卷第6期2 0 2 3年1 2月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.6D e c.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 0-2 1 修回日期:2 0 2 2-1 1-1 0 资助项目:中国科学院战略性先导科技专项子课题“黄土高原植被-水相互关系及其对气候变化的响应过程”(X D B 2 0 0 2 0 2 0 2)第一作者:朱谧远(1 9 9 8),男,河南安阳人,硕士生,研究方向为土壤物理。E-m a i l:z m y d 0 0 1 71 6 3.c o m 通信作者:黄明斌(1 9 6 8),男,湖北荆门人,博士,研究员,主要从事生态水文和土壤物理研究。E-m a i l:h m b d n w a f u.e d u.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 6.0 0 2.朱谧远,武小飞,李晨辉,等.黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(6):5 7-6 6.Z h uM i y u a n,W uX i a o f e i,L iC h e n h u i,e t a l.E f f e c t so fD i f f e r e n tV e g e t a t i o nT y p e sa n dR e s t o r a t i o nP r o c e s s e so nR u n o f fa n dS e d i m e n to nS t e e pS l o p e so nt h eL o e s sP l a t e a uJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(6):5 7-6 6.黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响朱谧远1,2,武小飞1,2,李晨辉1,2,郭天崎1,2,张 锐1,2,黄明斌2(1.西北农林科技大学 资源环境学院,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0;2.西北农林科技大学 水土保持研究所 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0)摘 要:目的 探究不同植被类型及其恢复过程对陡坡地水土流失的影响差异,寻找可以更好地控制陡坡地水土流失的植被类型,进而为黄土高原流域生态环境治理提供理论指导。方法 基于黄土高塬沟壑区王东沟流域坡地9种不同植被类型的径流小区1 4a(2 0 0 82 0 2 1年)的降雨、L A I和径流泥沙数据,采用单因素方差分析和线性回归分析的方法,研究了不同植被类型的径流泥沙随植被恢复的变化。结果 不同植被类型减少径流泥沙效果存在差异,侧柏林多年地表径流和土壤侵蚀模数显著高于其他植被类型(p0.0 5),白羊草与沙棘林的平均值较低。随着植被恢复,各植被L A I逐渐提高,地表径流与土壤流失显著降低,但不同植被类型表现出的递减规律具有差异,在2 0 2 1年,白羊草、沙棘、沙棘刺槐和刺槐林的地表径流和土壤侵蚀模数低于其他植被类型。各植被类型的地表径流与土壤侵蚀模数均符合线性关系(p0.0 1),函数系数代表单位径流导致的土壤流失,反映了植被控制土壤侵蚀的能力,白羊草的效果最佳。结论 草、灌及其混交林的植被恢复措施较纯乔木林可以更好地控制黄土高原陡坡地的水土流失。关键词:植被恢复;植被类型;地表径流;土壤侵蚀;叶面积指数中图分类号:S 1 5 7.2;P 3 3 3 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 6-0 0 5 7-1 0E f f e c t so fD i f f e r e n tV e g e t a t i o nT y p e sa n dR e s t o r a t i o nP r o c e s s e so nR u n o f fa n dS e d i m e n t o nS t e e pS l o p e so f t h eL o e s sP l a t e a uZ h uM i y u a n1,2,WuX i a o f e i1,2,L iC h e n h u i1,2,G u oT i a n q i1,2,Z h a n gR u i1,2,H u a n gM i n g b i n2(1.C o l l e g eo fN a t u r a lR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;2.S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fS o i lE r o s i o na n dD r y l a n dF a r m i n go nt h eL o e s sP l a t e a u,I n s t i t u t eo fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h e a i mo f t h i s s t u d y i s t oe x p l o r e t h e i m p a c t s o f d i f f e r e n t v e g e t a t i o n t y p e s a n d r e s t o r a-t i o np r o c e s s e so ns o i l a n dw a t e r l o s so ns t e e ps l o p e s,t o f i n dt h ev e g e t a t i o nt y p e s t h a t c a nb e t t e r c o n t r o l s o i la n dw a t e r l o s so ns t e e ps l o p e s,a n dt h e nt op r o v i d e t h e o r e t i c a l g u i d a n c e.M e t h o d sB a s e do nt h e l o n g-t e r mo b s e r v a t i o nd a t ao f r a i n f a l l,L A I(l e a f a r e a i n d e x),s u r f a c e r u n o f f a n ds o i l e r o s i o n i n9r u n o f f p l o t s f r o m2 0 0 8t o2 0 2 1,c o n d u c t e d i nt h eW a n g d o n g g o uw a t e r s h e do f t h eL o e s sP l a t e a u,t h ec h a n g e so fs u r f a c er u n o f fa n ds o i l e r o s i o nw i t hv e g e t a t i o nr e s t o r a t i o ni nd i f f e r e n tv e g e t a t i o nt y p e sw e r es t u d i e du s i n go n e-w a yANOVAm e t h o da n d l i n e a r r e g r e s s i o nm e t h o d.R e s u l t sT h e r ew e r e s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s i nt h e i m p a c t so f d i f f e r e n tv e g e t a t i o nt y p e so nr e d u c i n gr u n o f f a n ds e d i m e n to ns t e e ps l o p e s.T h ea n n u a l a v e r a g es u r f a c e r u n o f f a n ds o i le r o s i o nm o d u l u su n d e rP l a t y c l a d u s o r i e n t a l i sw e r es i g n i f i c a n t l yh i g h e r t h a nt h o s eo fo t h e rv e g e t a t i o nt y p e s(p0.0 5).T h ea v e r a g ea n n u a lr u n o f f a n de r o s i o nm o d u l u su n d e rB o t h r i o c h l o a i s c h a e m u ma n dH i p p o p h a e r h a m n o i d e sw e r e a t a l o wl e v e l.W i t ht h e r e s t o r a t i o no f v e g e t a t i o n,t h eL A I o f e a c hv e g e t a t i o n t y p e i n c r e a s e dg r a d u a l l y,t h e s u r f a c e r u n o f f a n ds o i ll o s sd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y,a n dt h ed e c l i n i n gt r e n d so fd i f f e r e n tv e g e t a t i o nt y p e sw e r ed i f f e r e n t.C o m p a r a-t i v e l y,t h ed e c r e a s i n gr a t e so fs u r f a c er u n o f fa n ds o i l l o s su n d e rP l a t y c l a d u so r i e n t a l i sw e r es i g n i f i c a n t l yg r e a t e r t h a nt h o s eu n d e ro t h e rv e g e t a t i o nt y p e s(p0.0 5).I n2 0 2 1,t h e s u r f a c e r u n o f f a n ds o i l e r o s i o nm o d-u l u su n d e rB o t h r i o c h l o ai s c h a e m u m,H i p p o p h a er h a m n o i d e s,H i p p o p h a er h a m n o i d e sR o b i n i ap s e u d-o a c a c i aa n dR o b i n i ap s e u d o a c a c i aw e r el o w e rt h a nt h o s eu n d e ro t h e rv e g e t a t i o nt y p e s.T h es u r f a c er u n o f fa n ds o i l e r o s i o nm o d u l u so f e a c hv e g e t a t i o nt y p ew e r e l i n e a r l yr e l a t e d(p0.0 1),a n dt h ec o e f f i c i e n to f t h el i n e a r f u n c t i o n r e p r e s e n t e d t h e s o i l l o s sp e ru n i t o f s u r f a c e r u n o f f,r e f l e c t e d t h e a b i l i t yo f v e g e t a t i o n t o c o n t r o ls o i l e r o s i o n.C o n c l u s i o nAm o n gt h e9v e g e t a t i o nt y p e s,t h ei m p a c to fB o t h r i o c h l o ai s c h a e m u mw a st h el a r g e s t.T h ev e g e t a t i o nr e s t o r a t i o nm e a s u r e s i ng r a s s e s,s h r u b sa n dm i x e df o r e s t sw e r eb e t t e r t or e d u c es o i le r o s i o no ns t e e ps l o p e so f t h eL o e s sP l a t e a ut h a np u r ea r b o r f o r e s t s.K e y w o r d s:v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n;v e g e t a t i o nt y p e s;s u r f a c er u n o f f;s o i l e r o s i o n;l e a f a r e a i n d e x 黄土高原的地貌类型复杂多样,区内坡地占比高,植被条件差,且降雨集中,水土流失面积约占该区总面积的6 8%1,其中大部分地区的土壤侵蚀模数高于10 0 0t/(k m2a),严重威胁该区域土壤资源利用与可持续发展2。为治理黄土高原严重的水土流失,优化该区的生态环境,国家于1 9 9 9年开始在黄土高原大力实施以“退耕还林(草)”为核心的生态建设措施,经过2 0余年的治理,黄土高原的植被覆盖度大幅提高,同时,区内水土流失得到有效遏制,黄河输沙量不断降低3。陡坡地是水土流失最严重的地貌类型,是黄土高原水土流失防治的核心。陡坡地土壤侵蚀主要受降雨、地表植被等因素的影响,其中,降雨是坡地土壤侵蚀的动力来源,而植被可以 有效 减 少 坡 地 土 壤 侵蚀4-5。不同植被类型及其不同生长阶段由于冠层结构、盖度、地上生物量、根系密度等方面的不同,水土保持效果差异显著6-7。朱燕琴等8在甘肃省清水河的研究结果表明,草地和乔木林小区的水土流失强度低于灌丛小区,乔灌混交林土壤侵蚀强度最大。而H u a n g等9在甘肃省小流域对比4种土地利用类型的相对减蚀效率,结果表明自然恢复草地和人工沙棘灌木林的水土保持效益优于人工油松林地。李钢等1 0研究林下植被恢复措施的水土保持效益,结果表明,具有乔草或乔灌的复合冠层相比纯林可以减少5 0%6 0%的地表径流和6 5%7 0%的土壤流失。造成这种差异的一个重要原因就是植被冠层结构的不同,植被冠层通过拦截降雨有效削弱了雨滴的动能,从而降低土壤流失。C h e n5、李鹏1 1等研究表明,冠层结构复杂的植被在减少坡地产流产沙方面的效果优于单一分层结构。此外,花东文等1 2研究几种典型植被在不同恢复阶段对产流产沙的影响,他们的结果表明,随着植被恢复,天然草地、人工柠条林地与刺槐林地的产流产沙均明显降低。W e i等6的研究表明,在相同降雨条件下,灌木林与乔木林地的径流量和土壤侵蚀模数在最开始的3 4a仍保持较高水平,随后显著下降并保持相对较低的水平。流域径流泥沙量在长时间尺度上受植被结构的影响,如刘晓燕等1 3研究表明,随植被有效覆盖率的逐年增加,流域的产沙量呈现指数函数式递减。叶面积指数(L A I)作为分析植物群体生长的重要冠层结构参数,其动态变化可以较好地反映植被冠层结构和数量特征1 4,因此,可以结合植被的L A I动态变化探究产流产沙对植被恢复过程的响应。以往关于降水特征、植被类型、地形条件等对径流泥沙的影响已开展大量研究。然而,由于野外长期观测受人力物力的限制,过去的研究主要集中纯灌木、乔木林或者草地,缺少不同类型的乔灌混交林及其长期恢复过程对径流和土壤侵蚀的影响。另外,黄土高原的降雨年际变化大、年内分布不均,短时间尺度的观测结果很难区分降水特性、植被类型和恢复阶段对坡地产流产沙过程的影响。为此,我们选择在自然降雨条件下,基于2 0 0 82 0 2 1年野外观测的7 6次产流产沙事件,研究陡坡地不同植被类型及其恢复过程对产流和产沙的影响,探究适合控制黄土高原陡坡地水土流失的植被类型,为黄土高原生态环境建设提供科学理论依据。1 材料与方法1.1 研究区概况研究区在陕西省长武县的王东沟小流域(3 5 1 4 N,1 0 7 4 1 E),位于陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站附近。小流域面积为8.3k m2,海拔85 水 土 保 持 研 究 第3 0卷9 4 612 2 6m,小流域所在地区的地貌类型复杂多样,主要由塬面、沟坡和沟谷三大类型组成,属于典型的黄土高原沟壑区。该区属暖温带半湿润大陆性季风气候,多年平均温度为9.1,无霜期1 7 1d,降雨量为5 8 4mm,其中有超过5 8%是发生在79月份1 5,年均潜在蒸发量为9 6 7mm,地下水距地表深5 0 8 0m。参考粮农组织-教科文组织土壤分类系统,小流域地带性土壤类型为黑垆土,质地为粉质黏壤土1 6。目前,流域内主要的优势植被类型有白羊草(B o t h r i o c h l o ai s c h a e-m u m)、刺槐(R o b i n i ap s e u d o a c a c i a)、侧柏(P l a t y c l a d u so r i e n t a l i s)、沙 棘(H i p p o p h a er h a m n o i d e s)、油 松(P i n u s t a b u l i f o r m i s)等。1.2 试验设置为定位监测坡地的植被演变对地表径流、土壤流失、土壤水分的变化及其生态水文效应,陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站于2 0 0 3年在烧盅湾自然坡面建立了9个标准水土流失观测小区,水平投影面积均为1 0 0m2(长2 0m,宽5m),长边与坡顶到坡底方向一致。所有小区的坡位无明显差异,坡向均为西南方向,坡度统一为3 5,环境条件基本一致。边界均围有高出地面1 02 0c m的混凝土石板,使小区内产流产沙与外部分离,保证了水土流失数据的准确性。底部均设有集水槽、输水槽、二级径流桶(桶上部有固定盖子,确保收集的径流不会蒸发损失),每年都会对这三部分检查与维修,防止小区内径流泥沙的泄漏,造成观测数据不准确。在小区建立同年,选择黄土高原5种典型植被以不同模式在9个小区栽种,分别为白羊草(B O I)、沙棘(S E B)、油松(C H P)、油松刺槐(C H PL O C)、油松沙棘(C H PS E B)、刺槐沙棘(L O CS E B)、刺槐(L O C)、刺槐侧柏(L O CC H A)、侧柏(C H A)。其中,白羊草是通过移植天然草方块建成,其他所有乔灌树种在栽种时已有2 3龄,在2 0 2 1年时已有2 0龄。此外,所有小区内的植被在栽种后没有任何人工管理及整地措施。各小区林下植被有白羊草(B o t h r i o c h l o a i s c h-a e m u m)、野 古 草(A r u n d i n e l l ah i r t a)、异 叶 败 酱(P a t r i n i ah e t e r o p h y l l a)、翻白草(P o t e n t i l l ad i s c o l o r)、艾蒿(A r t e m i s i aa r g y i)、赖草(L e y m u ss e c a l i n u s)等禾本科草种1 5。2 0 2 1年7月采用样方法调查了各小区的基本植被生长指标,每个小区均分4个5m5m的样方调查植被的平均株高、平均胸径以及植被覆盖度(表1)。在所有小区中部随机选点,分02 0c m和2 04 0c m土层采集土壤样品,带回室内分析基本理化性质,包括土壤有机质、土壤容重、土壤总孔隙度、饱和持水量、饱和导水率等(表1)。表1 各试验小区植被与土壤基础性质T a b l e1 V e g e t a t i o na n ds o i l f o u n d a t i o np r o p e r t i e s i ne a c he x p e r i m e n t a l c o mm u n i t y植被类型植被性质间距龄/a平均株高/c m胸径/c m覆盖度/%土壤性质有机质/(gk g-1)02 0c m 2 04 0c m容重/(gc m-3)02 0c m 2 04 0c m总孔隙度/%02 0c m 2 04 0c m饱和持水量/(c m3c m-3)02 0c m2 04 0c m饱和导水率/(c mh-1)02 0c m 2 04 0c mBO I111 86 007 5.51 3.0 08.3 31.2 11.2 05 4.2 65 4.4 10.5 30.5 30.1 20.1 6S E B121 82 7 62.4 14 6.31 7.0 49.6 61.1 41.2 55 7.0 45 2.9 10.5 60.5 30.2 30.1 8CHP121 84 3 38.0 54 5.31 3.5 27.0 21.0 11.1 75 8.9 55 5.8 80.5 70.5 70.1 80.1 9CHPLOC111 84 9 0/4 0 97.6/3.2 6 4.31 7.5 31 2.5 81.1 01.1 75 8.5 45 5.8 60.5 70.5 40.2 60.2 0CHPS E B111 84 6 7/2 9 29.5/2.6 6 8.01 0.9 29.4 31.1 51.1 45 6.7 15 6.8 30.5 30.5 70.1 80.1 9LOCS E B111 83 9 1/2 2 92.9/1.9 7 3.51 8.8 51 0.4 31.1 51.2 55 6.5 95 2.9 30.5 20.5 20.1 80.1 6LOC121 84 0 53.2 33 1.31 5.1 21 1.3 31.1 21.2 15 7.6 85 4.4 00.5 40.5 10.1 40.1 0LOCCHA111 85 0 6/3 1 64.2 87 1.81 2.1 21 2.1 41.1 91.1 75 4.9 95 6.0 10.5 20.5 10.2 10.2 0CHA121 83 9 42.5 83 5.68.8 57.3 21.2 61.3 25 2.4 75 0.3 10.5 00.4 80.1 80.2 11.3 测定指标与方法降雨:采用陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站内自动气象站监测的2 0 0 82 0 2 1年降雨数据,气象站距试验区1k m。叶面积指数(L A I):采用L A I-2 2 0 0冠层分析仪测定51 0月叶面积指数,在测定过程中保持探头与坡面平行,并使用4 5 遮盖帽排除小区以外植被的影响。径流和土壤侵蚀:在2 0 0 8年1月2 0 2 1年1 2月观测期间,每一次侵蚀性降雨结束后,用1.5m钢尺读取径流桶内壁水位高度(H),结合径流桶横截面积与试验小区面积计算地表径流深(R);紧接着将径流桶内水沙搅拌均匀,立即打开径流桶底部的阀门,并使用2个10 0 0m l塑料瓶接取径流泥沙样,取样完成后,将径流桶内清理干净,承接下一次径流泥沙样。把径流泥沙样带回室内静置沉淀后过滤,将沉淀物在1 0 5条件下干燥8h后称重得沉 积物质量(m),通过 地表 径 流 总 量 换 算 出 小 区 土 壤 流 失 量(S L),结合小区面积计算侵蚀模数(S M)。95第6期 朱谧远等:黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响地表径流(R)和土壤侵蚀模数(S M)计算如下:R=HSA1 041 0(1)S M=S L1 0-3A1 0-4(2)式中:R为地表径流深(mm);S为径 流桶横截 面积(c m2);H为二级径流桶内壁水位高度(c m);A为径流小区投影面积(1 0 0 m2);S M为土壤侵蚀模数(t/k m2);S L为侵蚀性降雨土壤流失量(g)。1.4 数据分析采用单因素方差分析(ANOVA)的最小显著性差异(L S D)在p0.0 5的水平上检验不同植被类型下地表径流深和土壤侵蚀模数的差异。应用线性回归方法分析地表径流深与土壤侵蚀模数的关系,通过皮尔逊相关系数和决定系数(R2)评估关系的良好性。以上所有数据均在E x c e l2 0 1 0中汇总整理,采用I BMS P S S软件(2 0.0版本)进行数据分析,O r i g i n2 0 2 1软件进行作图。2 结果与分析2.1 降雨量变化研究区在2 0 0 82 0 2 1年的日降雨量分布如图1所示,研究区日降雨量多小于2 0mm,日降雨量在6 0mm以上的共有7次,大于1 0 0mm的有3次,分别发生在2 0 1 0年7月2 3日、2 0 1 3年7月2 2日、2 0 1 6年8月2 5日,每年的降雨多集中在79月。由表2可知,在2 0 0 82 0 2 1年连续1 4个观测年期间,研究区年降雨量呈现出明显的波动趋势,范围在4 1 4.0 7 5 7.6mm,平均为5 5 4.4 mm,其中,2 0 1 4年最少,2 0 2 1年最多,2 0 1 0年、2 0 1 1年、2 0 1 8年、2 0 1 9年、2 0 2 1年的年降雨量高于研究区多年平均降雨量5 8 4.0mm。在研究期内,共记录有7 6场产生地表径流的侵蚀性降雨事件,年侵蚀性降雨量范围为1 5 0.24 9 6.0mm,侵蚀性降雨量的变化趋势与年降雨量大体一致,其中2 0 1 7年的侵蚀性降雨量最少,2 0 2 1年的侵蚀性降雨量及降雨次数最多。图1 2 0 0 8-2 0 2 1年期间日降雨量变化F i g.1 T h ec h a n g eo fd a yr a i nd u r i n g2 0 0 8-2 0 2 1表2 2 0 0 8-2 0 2 1年期间年降雨量与侵蚀性降雨量T a b l e2 A n n u a l r a i n f a l l a n de r o s i v e r a i n f a l l d u r i n g2 0 0 8-2 0 2 1年份2 0 0 82 0 0 92 0 1 02 0 1 12 0 1 22 0 1 32 0 1 42 0 1 52 0 1 62 0 1 72 0 1 82 0 1 92 0 2 02 0 2 1总降雨量/mm 4 9 2.94 9 0.45 8 8.16 4 4.64 8 2.05 2 7.04 1 4.05 2 0.24 9 0.65 6 0.45 8 6.46 7 4.05 2 2.87 5 7.6侵蚀降雨次数/次 74647554444679降雨量/mm 2 4 5.01 6 7.83 0 5.92 8 7.62 3 7.83 2 5.43 1 5.92 1 3.62 4 7.41 5 0.23 0 9.23 0 9.93 5 3.34 9 6.02.2 叶面积指数变化2 0 0 82 0 2 1年试验期间不同植被类型的叶面积指数(L A I)变化特征如图2所示。由表3可知,9种植被类型的L A I存在显著性差异(p 0.0 5),其中L O CC H A的平均L A I显著高于其他植被(p0.0 5),是其他植被类型的1.1 8 2.1 1倍,而B O I与C H A的平均L A I最低,均为1.3 8。此外,各植被类型的L A I随着植被恢复均呈逐渐增加的趋势,不同植被类型间的增加幅度存在显著性差异(p 0.0 5),B O I的L A I最大值较最小值提升了3 3 1.6%,虽然L O C C H A的L A I最大值达4.0 7,相较于其最小值增幅为1 5 1.2%,而L O C的L A I最大值较最小值的提升最小,仅为5 8.6%,各植被L A I的变异系数与增幅变化呈现出一致的趋势。2.3 不同植被类型地表径流和土壤侵蚀的差异通过对9种植被类型小区在2 0 0 82 0 2 1年的地表径流与土壤侵蚀模数进行平均,结果表明,各植被类型小区的地表径流(图3 A)与土壤侵蚀模数(图3 B)存在差异,说明地表径流与土壤侵蚀模数受植被类型影响。在连续1 4a的观测结果中,B O I的地表径流最小,为0.37.0mm,平均值为2.6mm,显著低于CH P和CHA(p0.0 5);S E B的地表径流量次之,为0.97.8mm,平均值为3.2mm;CHA的地表径流最大,为3.94 0.3mm,平均值为1 5.4mm,显著高于其他8个小区(p 0.0 5),主要分布在1.2 1 2.8mm。与地表径流情况相似,B O I的土壤侵蚀模数最小,为0.21 5.5t/k m2,平均值为4.9t/k m2;S E B次之,为0.43 3.8t/k m2,平均值为7.1t/k m2;CHA的土壤侵蚀模数仍是最大的,为6.610 1 0.0 t/k m2,平均值为2 7 7.2 t/k m2,显06 水 土 保 持 研 究 第3 0卷著高于其他小区(p0.0 5)。总的来看,与各乔木及混交林相比,B O I与S E B小区在2 0 0 82 0 2 1年总的水土流失量较低,与CHA相比平均年地表径流量分别减少了8 3.2%,7 9.1%,年土壤侵蚀模数分别减少了9 8.2%,9 7.4%。图2 不同植被处理的L A I在2 0 0 8-2 0 2 1年生长季的变化F i g.2 C h a n g e s i nL A Iw i t hd i f f e r e n t v e g e t a t i o nt r e a t m e n t s i nt h e2 0 0 8-2 0 2 1g r o w i n gs e a s o n表3 各植被类型叶面积指数的统计特征T a b l e3 S t a t i s t i c a l c h a r a c t e r i s t i c so f l e a fa r e a i n d e xf o r e a c hv e g e t a t i o nt y p e植被类型最小值最大值平均值S DC V/%B O I0.6 32.7 41.3 8d0.7 05 0.6S E B0.7 92.2 71.6 1c d0.5 03 1.0CH P0.9 02.7 01.8 7c d0.5 83 1.1CH PL O C1.5 13.1 32.1 4b c0.4 82 2.4CH PS E B1.5 23.3 92.4 7a b0.5 72 3.1L O CS E B1.1 92.3 11.6 6c d0.3 42 0.4L O C1.3 92.2 01.7 6c d0.2 21 2.4L O CCHA1.6 24.0 72.9 1a0.8 22 8.2CHA0.7 01.9 41.3 8d0.4 12 9.5注:同一列不同字母表示差异显著(p0.0 5)。2.4 不同小区植被恢复过程对径流和土壤侵蚀的影响各植被类型在连续1 4a间的地表径流和土壤侵蚀模数如图4所示,受降水特性的影响,随着植被恢复,各植被类型下的地表径流与土壤侵蚀模数呈明显的波动,且二者的波动趋势较为一致,基本呈现为先增加后降低并趋于稳定。在2 0 1 5年、2 0 1 6年、2 0 2 1年时,各植被类型的径流量和土壤侵蚀模数大于其他年份,这与2 0 1 5年、2 0 1 6年、2 0 2 1年有较高的侵蚀性降雨量相关,这三年的侵蚀性降雨量分别是2 1 3.6,2 4 7.4,4 9 6.0mm,占年总降雨量的比例分别是4 1.1%,5 0.4%,6 5.5%。随着植被恢复,在2 0 1 9年、2 0 2 0年时,各植被类型的径流量和土壤侵蚀模数均是观测期内最低的,年总地表径流量分别是2 8.6mm,2 0.3mm,年总侵蚀模数分别是1 4.3t/k m2,1 7.1t/k m2。此外,不同植被类型在恢复过程中,地表径流与土壤侵蚀模数变化趋势存在差异,这一结果与W e i等6结论一致,如在2 0 1 0年,S E B的地表径流(3.3mm)和土壤侵蚀模数(2.9t/k m2)高于CH PS E B的2.2mm,1.8t/k m2,然而,这种情况在2 0 1 9年产生了变化,S E B的地表径流(0.8 8mm)和土壤侵蚀模数(0.4t/k m2)低于CH PS E B的3.8mm,0.9t/k m2。这说明随着植被恢复,S E B减少水土流失的效果逐渐优于CH PS E B。为了揭示植被恢复过程对径流和泥沙的影响,我们比较相同降水条件下不同植被恢复期各小区径流和泥沙产量,结果如图5所示。对比4个日降雨量条件(1 2,3 0,6 0,9 0mm)下不同植被类型的地表径流与土壤侵蚀模数随植被恢复的变化可以发现,各植被类型小区的产流产沙均呈现出随植被恢复逐渐减少并趋于稳定的趋势,不同植被类型间存在差异。日降雨量为1 2 mm时,仅CH P在2 0 2 1年的径流量(0.5mm)较2 0 1 2年的0.1mm有一定增加,其他小区在2 0 2 1年的径流量与土壤侵蚀模数较2 0 1 2年时降幅分别在6.4%8 9.4%,5 5.3%9 9.0%,其中CHA的径流量与土壤侵蚀模数降幅分别达8 9.4%,9 8.9%(图5 A)。日降雨量为3 0 mm时,CH PL O C与CH PS E B在2 0 2 1年的径流量(0.2mm,0.4mm)较2 0 1 0年的0.1mm,0.1mm有一定增加,其他小区在2 0 2 1年的径流量与土壤侵蚀模数较2 0 1 0年降幅分别在2 1.9%,8 3.8%以上(图5 B)。日降雨量为6 0mm的条件下,在2 0 2 1年,CH PS E B的径流量(0.7mm)较2 0 0 9年的0.6mm有所提高,B O I的土壤侵蚀模数(0.2t/k m2)较2 0 0 9年的0.1t/k m2提高明显,其余小区的径流量与土壤侵蚀模数较植被恢复初16第6期 朱谧远等:黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响期的降幅分别在2.9%,2 9.4%以上,其中S E B的径流量与土壤侵蚀模数降幅分别达8 9.1%,9 0.3%(图5 C)。在日降雨量为9 0mm时,各植被类型在2 0 2 1年的径流量与土壤侵蚀模数较植被恢复初期的降幅分别在4 4.4%8 9.1%,6 8.4%9 9.9%(图5 D)。此外,整体上,各植被类型的