长汀县不同治理措施对坡面水土流失的影响.pdf

第35卷第3期2023年9月亚热带水土保持Subtropical Soil and Water ConservationVol.35No3Sep.2023长汀县不同治理措施对坡面水土流失的影响胡文静（福建省水土保持试验站占福建福州350 0 0 3）摘要为了探究南方红壤区不同治理措施控制水土流失的效果，基于长汀县游坊坡面径流观测场连续8 年的资料，研究不同治理措施区的径流产沙特征。结果表明：四个措施小区的月均径流深最大的月份出现在56月份；四种措施小区年均径流深排序为无处理（裸露）6 94.2 mm种植马尾松150.6 mm封禁48.4mm乔灌草混交46.9 mm，年均土壤流失量的排序也为无处理59.3t/hm种植马尾松4.0 t/hm乔灌草混交0.9t/hm封禁0.6 t/hm，乔灌草混交、封禁控制水土流失的效果优于种植马尾松措施；相关分析结果表明，不同治理措施小区的径流深及土壤流失量与降雨量、降雨侵蚀力均呈极显著相关。关键词水土保持措施；降雨特征；径流深；土壤流失量中图分类号】S157.1Impact of Different Governance Measures on Soil and Water Loss(Fujian Soil Conservation Experimental Station,Fuzhou Municipality of Fujian Province 350003)Abstract:In order to explore the effectiveness of different governance measures in controlling soil and water loss inthe red soil area of the southern part of China,the sediment production characteristics of runoff under differentgovernance measures were studied based on data of continuous 8 years provided by the runoff observation fields onYoufang Slope of Changting County.The results showed that the May and June are the months with the largestmonthly average runoff depth at the four fields with different measures.The average annual runoff depth of fourfields with different measures ranked as that without treatment(bared)694.2mm that with plantation of pinusmassoniana 150.6mm closure land 48.4mm that with arbor-shrub-grass mixture 46.9mm.The average annualsoil loss ranked as that without treatment 59.3t/hm that with plantation of pinus massoniana 4.0 t/hm that witharbor-shrub-grass mixture 0.9 t/hm closure land 0.6 t/hm.The effect of soil loss control measures in the fieldsof arbor-shrub-grass mixture and the closure land were better than that with plantation of pinus massoniana.Correlation analyses indicated that there was a highly significant correlation between runoff depth,amount of soilloss and rainfall,rainfall erosivity in the fields with different governance measures.Key words:soil conservation measures,rainfall characteristics,runoff depth,soil loss文献标识码】Aon Slopes of Changting County文章编号】10 0 2-2 6 51（2 0 2 3）0 3-0 0 12-0 6Hu Wenjing南方红壤区降雨量大，坡度大，加上人为对植被的破坏，存在不同程度的水土流失。实施水土收稿日期：2 0 2 3-0 4-2 2修回日期：2 0 2 3-0 7-0 7作者简介：胡文静（198 2-），女，福建省福州市人，工程师，主要从事水土保持工作。12保持措施能够有效降低土壤侵蚀、地表径流的产生，从而起到保护土壤的作用。顾朝军等 3研究发第3 期胡文静：长汀县不同治理措施对坡面水土流失的影响现，不同小区降雨因子和径流深（土壤流失量）的相关性差异表明，水土保持措施会影响降雨对产流产沙控制能力，甚至直接消除降雨对产流产沙的影响。张青青等 4等对全坡面种草、封禁、低效马尾松施肥、乔灌草混交、人工补植马尾松5种水保措施与对照小区的径流量和泥沙量对比发现，5种水保措施均有较好的减水减沙效益，且不同水保措施的减水减沙效益逐年提高。朱方方等通过模拟降雨林下覆被结构对产流产沙的影响研究发现，由于植被覆盖可以增大坡面粗糙度，能够降低径流流速，从而达到减流减沙的效果。姚冲等 对红壤坡面侵蚀过程研究发现，坡面侵蚀过程中径流系数、侵蚀率和累积产沙量与坡度、降雨强度二者呈极显著正相关关系，且降雨强度对坡面径流过程和侵蚀过程的影响大于坡度。长汀县作为我国南方红壤丘陵区水土流失最为严重的地区之一，在长期的实践治理中，总结出适合南方红壤水土流失治理的措施，如封禁、种植马尾松、乔灌草混交造林等，并在研究马尾松群落改造、森林生态修复和林地土壤退化等方面取得良好的效果，但不同治理措施控制水土流失的效应仍不清楚。本文选取无处理（裸露小区）、种植马尾松、封禁、乔灌草混交等四种治理措施，分析不同治理措施下的径流产沙情况，比较措施间控制水土流失效果的差异，以期为长汀水土流失治理措施效益评价及推广提供科学依据。1材料与方法小区编号12342结果与分析2.1不同措施下径流深2.1.1不同措施径流深年变化从图1A可知，无处理小区的径流深在2 0 16 年最高，为10 43.0 mm；在2 0 17 年径流深最低，为433.3mm。从图1B可知，封禁小区的径流深在2 0 13年最高，为110.4mm；在2 0 18 年径流深最低，为12.7 mm。从图1C可知，种植马尾松小区的径流深在2 0 16 年最高，为432.0 mm；在2 0 2 0 年径流深最低，为7 1.8 mm。从图1.1自然概况径流观测场位于福建省长汀县水土保持科教园内（东经116 2 7 0 6 、北纬2 538 2 8 ），距游坊卡口站约4km，地貌以低山丘陵为主，土壤类型为红壤，基岩为花岗岩，属于中亚热带季风性湿润气候。长汀县平均气温18.3，平均降雨量为16 97.0 mm，降雨年内分配为双峰型，降雨量集中，降雨强度大，38 月的降雨总量占全年的7 5.4%。1.2径流小区布设径流观测场内布设各种措施类型（无处理、封禁、种植马尾松、乔灌草混交造林）坡面径流小区4个（表1）。无处理小区为裸露的空地；封禁小区植被种类以马尾松、芒其为主；种植马尾松小区植被主要以马尾松为主；乔灌草混交造林小区植被种类有宽叶雀稗、马尾松、任豆等，工程措施类型为水平沟+穴状整地，规格为沟长2 m、沟规格50cm30cm30cm、沟间距2 m、6 0 0 条沟/hm；穴状整地50 cm40cm30cm，株距2 m，生物措施种类为人工乔、灌木林。1.3试验方法针对长汀县游坊小流域径流场四个小区进行降雨量、径流深、土壤流失量等指标的测定。降雨量、径流深等数据主要通过wjf-2型系列水位雨量数据采集仪采集雨量、实时水位等数据后分析计算得出。降雨结束之后及时将径流池内浑水充分搅匀后人工采样，经称重、烘干、过滤后测定含沙量、土壤流失量等数据。表1径流小区基本情况措施水平投影坡长（m)无处理20封禁20种植马尾松20乔灌草混交造林20水平投影宽度(m)55551D可知，乔灌草混交造林小区的径流深在2 0 13年最高，为9 6.1mm；在2 0 17 年径流深最低，为14.5mm。从图2 可知，四种措施小区年平均径流深的大小排序为无处理 马尾松 封禁 乔灌草，无处理小区年均径流深明显高于水土保持治理小区。有研究表明，在降雨降雨相同的情况下，未实施水保措施的小区年均径流深和产沙强度较高7。这与本文研究中无处理小区的年均径流深均大于水土保持治理措施小区的结果相一致。13坡度（)15151515亚热带水土保持第35卷A1200.01000.0800.0734.9i600.0527.3400.0200.00.01043.0688.5433.32015年2017年2018年500.0896.0450.0400.0350.0643.1(）587.5300.0250.0200.0150.096.3100.050.00.02013年2 0 14年2 0 15年2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年2 0 19年2 0 2 0 年B432.0165.7113.0115.299.5111.171.8D120.0110.4100.080.060.040.020.00.02013年2 0 14年2 0 15年2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年2 0 19年2 0 2 0 年注：A为无处理小区，B为封禁小区，C为种植马尾松小区，D为乔灌草混交造林小区。2.1.2不同措施径流深年均月变化从图3A、B、C、D 可知，四种措施小区的径流深较高的主要分布在39月。其中，无处理小区的径流深在6 月最大，为131.2 mm；其次是5月的径流深，为12 3.6 mm。封禁小区的径流深在5月最大，为12.9mm；其次是6 月的径流深，为9.5mm。种植马尾松小区的径流深在6 月最大，为32.4mm；其次C75.366.060.414.612.7800.0694.2()600.0400.0200.00.0无处理封禁马尾松乔灌草图2不同措施小区年平均径流深是5月的径流深，为30.4mm。乔灌草混交造林小区的径流深在5月最大，为12.1mm；其次是6 月的径流深，为9.0 mm。3种治理措施小区的月均径流深均小于无处理小区；四种措施小区径流深最大的月份均出现在5月或6 月，总体呈现16 月先增加。7 12月后减少的趋势，这与降雨量的变化有关。120.096.1100.080.0liiiili62.860.045.449.034.840.013.120.00.02013年2 0 14年2 0 15年2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年2 0 19年2 0 2 0 年图1不同措施小区径流深年变化150.648.445.835.426.046.914第3期胡文静：长汀县不同治理措施对坡面水土流失的影响140.0120.0100.080.060.040.021.622.220.00.01月2 月3月4月5月6 月7 月8 月9月10 月11月12 月131.2123.679.967.435.0A30.078.125.020.056.315.041.626.321.08.132.430419.519.010.06.15.03.30.01月2 月3月4月5月6 月7 月8 月9 月10 月11月12 月B14.09.60.95.84.214.012.010.08.06.04.02.01.01.20.01月2 月3月4月5月6 月7 月8 月9月10 月11月12 月注：A为无处理小区，B为封禁小区，C为种植马尾松小区，D为乔灌草混交造林小区。2.2不同措施下土壤流失量从图4A可知，无处理小区的土壤流失量在2016年最高，为113.4t/hm；在2 0 17 年土壤流失量最低，为2 1.9t/hm。从图4B可知，封禁小区的土壤流失量在2 0 14年最高，为2.8 t/hm；在2 0 13年土壤流失量最低。从图4C可知，种植马尾松小区的土壤流失量在2 0 16 年最高，为9.2 t/hm；在2 0 13年土壤流失量最低。从图4D可知，乔灌草混交造林小区的土壤流失量在2 0 14年最高，为4.2 t/hm；在2 0 13年土壤流失120.0100.080.074.660.0Tililil1.547.050.343.340.031.020.00.02013年2 0 14年2 0 15年2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年2 0 19年2 0 2 0 年12.99.55.74.8C4.12.92.20.7图3不同措施小区径流深年均月变化量最低。从图5可知，四种措施小区年均土壤流失量的大小排序为无处理 马尾松 乔灌草 封禁，这与四种措施小区年均径流深一致，治理小区土壤流失量均小于无处理小区。有研究发现，与对照小区相比，经植被措施、耕作措施及工程措施处理后，侵蚀量显著降低，减沙效果显著，其中植被措施的减沙效果最好8。这与本文中3种水土保持治理措施小区与无处理小区土壤流失量对比的结果相一致。113.4A93.214.012.010.08.06.04.02.22.01.00.01月2 月3月4月5月6 月7 月8 月9月10 月11月12 月3.02.82.52.00.50.00.02013年2 0 14年2 0 15年2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年2 0 19年2 0 2 0 年12.19.05.25.32.92.1BO.90.60.20.20.20.1D6.42.8Li1.82.7D10.09.08.07.06.05.04.03.02.01.00.00.02013年2 0 14年2 0 15年2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年2 0 19年2 0 2 0 年注：A为无处理小区，B为封禁小区，C为种植马尾松小区，D为乔灌草混交造林小区。9.27.15.6C2.52.62.4L1.01.00.60.50.00.02013年2 0 14年2 0 15年2 0 16 年2 0 17 年2 0 18 年2 0 19年2 0 2 0 年图4不同措施小区土壤流失量年变化4.54.03.53.02.52.02.71.54.20.70.20.30.415亚热带水土保持第35卷80.059.360.0(zuy/)40.020.00.60.0无处理封禁马尾松乔灌草图5不同措施小区年均土壤流失量2.3水土流失与降雨特征的关系流失量与平均雨强呈极显著正相关，其他措施小区相关分析表明（表2），无处理、封禁、种植径流深、土壤流失量与平均雨强、I3.相关没有达到马尾松和乔灌草混交造林四个措施小区的径流深与显著水平。有研究发现，径流小区次降雨径流深及雨量和降雨侵蚀力呈极显著正相关，与平均雨强和土壤侵蚀量与降雨量P最大30 min雨强（I。）和降雨I.相关没有达到显著水平；无处理、种植马尾松小动能（E）呈线性正相关，与降雨侵蚀力（EIo）呈区的土壤流失量与雨量、降雨侵蚀力呈极显著正相幂函数关系。本文研究中，四种措施小区的径流关，封禁、乔灌草混交造林小区的土壤流失量与雨深、土壤流失量和降雨量、降雨侵蚀力关系密切，量、降雨侵蚀力呈显著正相关，无处理小区的土壤主要降雨特征对径流产沙产生一定的影响。表2 径流深、土壤流失量与降雨特征的相关性分析雨量I30相关性小区无处理封禁径流深（mm)马尾松乔灌草无处理封禁土壤流失量（t/hm）马尾松乔灌草注：*表示显著差异；*表示极显著差异。3结论四种措施小区月均径流深最大的月份均出现在56 月；四种措施小区年均径流深的大小排序为：无处理 马尾松封禁 乔灌草，年均土壤流失量的大小排序为：无处理 马尾松 乔灌草封禁；径流深及土壤流失量主要受降雨量、降雨侵蚀力的影响。综上所述，乔灌草、封禁小区控制水土流失的效果优于种植单一马尾松小区。不同水土保持治理措施可以提高植被覆盖度，减少地表径流量，降低土壤的侵蚀量，但是种植单一马尾松对减少地表径流量影响力较小。因此，在水土流失治理工作中，可以采取以草促林与植灌促林、乔灌混交等治164.0平均雨强(mm)(mm/h)0.846*0.0440.567*0.1040.604*0.060.609*0.0660.457*0.197*0.108*0.0330.379*0.0720.117*0.077理模式相结合进行治理，以草促林能够迅速提高植被覆盖度，有效地减少地表径流量和侵蚀量，从而控制水土流失，而植灌促林、乔灌混交等治理模式能够加速养分积累，有利于土壤肥力的恢复。参考文献1晃增祖，梁耿，刘世生，等典型泥石流小流域降雨和土地利用对坡面侵蚀的影响 J水土保持研究，2023,30（0 3)：19-2 6.2 侯淑艳，刘绪军，刘建新，等水土保持措施对黑土坡耕地产流产沙的影响 J中国水土保持科学（中英文)，2 0 2 2，2 0（0 4）：2 6-33.3顾朝军，朱永清，黄立文，等不同土地利用对江西0.9(mm/h)0.0910.0170.031-0.023-0.003-0.0020.02-0.017降雨侵蚀力(Mj mm/(ha h)0.698*0.537*0.518*0.509*0.574*0.139*0.373*0.122*第3期胡文静：长汀县不同治理措施对坡面水土流失的影响红壤坡地产流产沙的影响 ，中国水土保持科学，2022，2 0（0 4）：10-18.4张青青，陈志强，陈志彪，等南方典型红壤区不同水保措施下坡面产流产沙及稀土迁移特征 J：水土保持学报，2 0 18，32（0 1）：46-53，58.5朱方方，秦建淼，朱美菲，等，模拟降雨下林下覆被结构对产流产沙过程的影响 J/OL水土保持学报，2023，37（0 3）：10-18.6】姚冲，查瑞波，黄少燕，等模拟降雨条件下第四纪红黏土坡面侵蚀过程 J水土保持学报，2 0 18，32(03):10-15.7 刘颖六股河流域坡面产流产沙特征及降雨特征响应规律研究 J水土保持应用技术，2 0 2 3，2 11（0 1）：10-13.8 李建明，程冬兵，张长伟，等三种水土保持措施下红壤坡地径流产沙特性 J水利水电技术，2 0 17,48（11）：19 9-2 0 5.9王赫，杨舜成，岳晓峰，等红壤区裸露坡地不同类型次降雨的产流产沙规律 J/OL水土保持学报，2023，37（0 4）：6 1-6 8.111111（上接第11页）2020,117(36)：2 19 9 4-2 2 0 0 1.26 Nearing MA,Jetten V,Baffaut C,et al.Modelingresponse of soil erosion and runoff to changes inprecipitation and coverJ.CATENA，2 0 0 5,6 1(2-3):131-154.27 Dotterweich M,Schmitt A,Schmidtchen G,et al.Quantifyinghistorical gullyerosioninnorthernBavariaJ.CATENA,2003,50(2-4):135-150.28 Trimble S W.Decreased rates of alluvial sedimentstorage in the Coon Creek Basin，W i s c o n s i n,197 5-93J.SCIENCE，1999,2 8 5(5431)：12 44-12 46.29 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