不同整地方式對土石山區(qū)水土流失的影響分析

王莉莉，呂志備

（山西省長治市水土保持試驗站，山西 長治 046000）

0 引言

水土資源是人類賴以生存的根本[1]。水土流失的加劇導(dǎo)致土地生產(chǎn)力低下，自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，生態(tài)環(huán)境嚴重惡化[2]。其中黃土高原水土流失面積達39萬km2，占全國水土流失面積的85%，山西省水土流失面積占全省總面積的60.8%，平均每年流失泥沙4.56億t。由于大量的表土流失，使原來較為完整的平原越來越破碎，溝壑越來越大，越來越深，耕地銳減。水土流失使養(yǎng)分大量散失，導(dǎo)致土壤肥力降低，致使農(nóng)作物減產(chǎn)。山西省氣候為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，降水強度大，且多暴雨，暴雨雨滴巨大的沖擊力加劇了水土流失[3]。因此，開展水土保持，改善生態(tài)環(huán)境，是實現(xiàn)山西經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。通過對長治市平順縣白馬小流域綜合檢測站觀測數(shù)據(jù)來分析不同整地方式與徑流量和土壤流失量之間的關(guān)系，為水土保持提供科學(xué)依據(jù)。

1 實驗區(qū)概況

根據(jù)研究的實驗內(nèi)容和目的，并結(jié)合現(xiàn)有的實驗條件，選擇了長治市平順縣白馬小流域綜合監(jiān)測站。平順縣屬于黃土丘陵溝壑區(qū)，地形復(fù)雜，流域為典型北方土石山區(qū)，氣候類型屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降水量628.9mm，土壤侵蝕類型以水蝕為主。

2 實驗方法

根據(jù)流域?qū)嵉貤l件，設(shè)立4個不同整地方式的徑流觀測小區(qū)，小區(qū)規(guī)格為5m×20m，坡度為18.3°，植被種類為側(cè)柏，植被蓋度均為30%，編號為F（魚鱗坑）、G（水平溝）、H（水平階）、I（隔坡梯田），小區(qū)上部設(shè)截水溝，下部設(shè)集流槽和輸水管，邊界采用預(yù)制水泥板材（規(guī)格50cm×50cm×5cm），基礎(chǔ)埋深25cm，地面出露25cm，兩側(cè)設(shè)1.0～5.0m隔離帶。徑流小區(qū)按50年一遇洪水標準設(shè)計集水桶斷面，小區(qū)集水桶的編號依次為F1、G1、H1、I1。實驗以徑流實驗為主，以徑流量、土壤流失量兩個指標進行單因子的分析，實驗中整地方式選擇魚鱗坑、水平溝、水平階、隔坡梯田四種。

徑流量：降雨結(jié)束，對集水桶的水位進行測量，計算徑流量。

土壤流失量：降雨結(jié)束，將集流槽內(nèi)泥沙全部清理至集水桶，將集水桶渾水充分攪勻，對集水桶進行泥沙取樣，每桶取1～3個樣，對所采樣品進行編號、測量、靜置、烘干和稱重，計算平均含沙量以及土壤流失量。

3 實驗結(jié)果分析

3.1 不同整地方式對徑流量的影響分析

對四種不同整地方式的徑流小區(qū)進行對比實驗，計算徑流深，實驗結(jié)果見圖1—7。

圖1 徑流深—不同整地方式（6月5日）

圖2 徑流深—不同整地方式（7月11日）

圖3 徑流深—不同整地方式（7月29日）

圖4 徑流深—不同整地方式（8月14日）

圖5 徑流深—不同整地方式（8月25日）

圖6 徑流深—不同整地方式（9月10日）

圖7 徑流深—不同整地方式（10月6日）

從圖1—7七次天然降雨結(jié)果看，在降雨條件相同和土壤條件基本一致的情況下，不同整地方式的徑流量是不相等的，不同整地方式徑流深呈現(xiàn)隔坡梯田＞魚鱗坑＞水平溝＞水平階，且水平溝和水平階差異較小。

以2019年07月11日15：57—20：22降雨為例，水平溝整地較水平階整地增加徑流量23.73%，魚鱗坑整地較水平階整地增加徑流量193.22%，隔坡梯田整地較水平階整地增加徑流量237.29%。這可以說明，水平溝、水平階土壤物理性能好，不僅滲水快，而且蓄水能力強，可以減少地表徑流量。

表1 圖號與降雨情況對照表

3.2 不同整地方式對土壤流失量的影響分析

對不同整地方式的小區(qū)進行對比實驗，所測得土壤流失量如表2所示。

表2 不同整地方式對土壤流失量的影響分析表

由表2四次天然降雨可知，相同降雨以及下墊面條件下，不同整地方式土壤侵蝕量呈現(xiàn)隔坡梯田＞魚鱗坑＞水平溝＞水平階，且水平溝和水平階差異較小。以2019年9月10日16：57—12日07：24降雨為例，水平溝整地較水平階整地增加土壤流失量150%，魚鱗坑整地較水平階整地增加土壤流失量1198.63%，隔坡梯田整地較水平階整地增加土壤流失量1700%。

4 結(jié)論

通過對比實驗，可以得到以下結(jié)論：在相同降雨及下墊面條件下，不同的整地方式坡面徑流量和土壤流失量均呈現(xiàn)隔坡梯田＞魚鱗坑＞水平溝＞水平階，且水平溝和水平階差異較小。結(jié)果表明，水平階、水平溝整地具有顯著的水土保持效益，建議在我國北方土石山區(qū)推廣應(yīng)用。