陳海生

摘 要：采用野外徑流小區(qū)實驗，以自然裸露坡地為對照，利用2016年安吉縣山湖塘綜合觀測場的降雨和土壤侵蝕過程數(shù)據(jù)，研究不同植物措施對降雨條件下紅壤坡面產(chǎn)沙量和地表徑流系數(shù)的影響。結(jié)果表明，在各種植物措施中，竹子保留地被小區(qū)的水土保持效果最好、最穩(wěn)定，其次是竹子全面撫育小區(qū)，最差的是落葉經(jīng)濟林全面撫育小區(qū)。

關(guān)鍵詞：植物措施；紅壤丘陵坡地；徑流系數(shù)；產(chǎn)沙量

中圖分類號 S157 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）22-0071-02

坡面產(chǎn)流是指坡面上降雨和下墊面綜合作用產(chǎn)生徑流的過程。南方丘陵區(qū)紅壤坡地降雨強度較大，土壤抗侵蝕不足，再加上人類過度開發(fā)造成的植被破壞，水土流失現(xiàn)象日益嚴重。丘陵坡地中植物具有蓄水保土、截留降水、減少地表徑流、攔截泥沙等方面的作用。許多研究表明，植物措施能較好地調(diào)控南方紅壤區(qū)坡面地表徑流和土壤侵蝕。例如，梁娟珠在福建省長汀縣的研究[1]認為，不同植被措施下坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙分異規(guī)律明顯，相對于裸地，蓋度高的喬灌草、灌草、草本等措施的水土流失量最小，水土保持效果最為明顯；黃鵬飛等在江西的研究[2]認為，不同植物措施對坡面年總徑流深的消減效果，其中以柑橘加百喜草全園覆蓋措施最好，其次為柑橘加百喜草帶措施，柑橘純林最差。本研究以安吉縣山湖塘綜合觀測場標準徑流小區(qū)為單元，研究在天然降雨條件下不同植物措施對南方丘陵區(qū)紅壤坡地的水土保持效應(yīng)，為該區(qū)域采取合適的植物措施用于控制土壤侵蝕提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 自然概況 安吉縣山湖塘綜合觀測場屬于太湖流域，地理坐標為東經(jīng)119°34′00″，北緯30°37′00″。觀測場建立在安吉水土保持科技示范園區(qū)內(nèi)，位于遞鋪鎮(zhèn)凈土社區(qū)，距中心城區(qū)8km。觀測場所在的水保園區(qū)地貌類型屬低山丘陵，土壤以紅壤為主，土層淺薄，較易風(fēng)化，從而導(dǎo)致水土流失嚴重。該區(qū)域總土地面積57.88hm2，土地利用狀況為：有林地、疏林地和荒坡35.88hm2，坡耕地20hm2，水面2hm2。原有水土流失面積31hm2，占總土地面積的53.6%。

1.2 徑流小區(qū)布設(shè)與監(jiān)測內(nèi)容 安吉縣山湖塘綜合觀測場，共設(shè)標準徑流小區(qū)9個，尺寸均為20m×5m（長×寬），面積100m2，坡度20°。每個徑流小區(qū)下均設(shè)3級集流池，每個集流池尺寸為1m×1m×0.9m（長×寬×高），每級之間設(shè)置5個分流孔，4個分流孔分流到池外，1個分流孔分流道下一級，集流池均沒有遮蓋。觀測場各徑流小區(qū)中，1號小區(qū)為梯地種植農(nóng)作物，2號小區(qū)為順坡種植農(nóng)作物，3號小區(qū)為裸地，4小區(qū)為順坡種植白茶，5號小區(qū)為梯田種植白茶，6號小區(qū)為落葉經(jīng)濟林全面撫育，7號小區(qū)為落葉經(jīng)濟林保留地被，8號小區(qū)為竹子全面撫育，9號小區(qū)為竹子保留地被。2016年8月14日，用自記雨量計來記錄雨量和降雨過程，記錄降雨的起止時間和各階段的雨強。小區(qū)地表徑流通過集水槽和導(dǎo)水管流入徑流收集池中，徑流收集池容量按100年一遇暴雨設(shè)計。采用定位觀測的方法，在降雨后測量徑流深和泥沙量。徑流深在量水池中用體積法求得，觀測徑流的同時，將量水池中的水攪拌均勻后取樣，經(jīng)過濾-烘干-稱重，求算土壤含沙量。監(jiān)測方法是在徑流小區(qū)產(chǎn)流停止后，將集水槽中沉積的泥沙掃人徑流池中，再用攪拌器將水池中所盛混合物攪勻后，用采樣器在池中水位一半處分別采集3瓶水沙樣，每瓶所取水沙樣約800～1000mL，用烘干法對所取水沙樣含沙量進行測定，分別取平均值獲得該次降雨各個徑流池所采水沙樣的含沙量[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物措施對丘陵坡地地表徑流系數(shù)的影響 地表徑流系數(shù)表示降水中有多少水變成了地表徑流，它綜合反映了1個地區(qū)內(nèi)地質(zhì)土壤和植被等地表狀況對徑流的影響[4]。安吉縣山湖塘綜合觀測場各徑流小區(qū)地質(zhì)狀況相同，可以很明顯地觀察植物在降低地表徑流中的作用。如表1所示，裸地的地表徑流系數(shù)是所有小區(qū)中最大的，為0.16。而在不同植被之中，則是落葉經(jīng)濟林全面撫育小區(qū)最大，地表徑流系數(shù)為0.08；地表徑流系數(shù)最小的是竹子保留地被小區(qū)，只有0.02，落葉經(jīng)濟林全面撫育小區(qū)的徑流系數(shù)是竹子保留地被小區(qū)的4倍。順坡種植白茶和梯田種植白茶小區(qū)的徑流系數(shù)都是0.05，梯田種植農(nóng)作物和順坡種植農(nóng)作物小區(qū)的徑流系數(shù)都是0.04，落葉經(jīng)濟林保留地被和竹子全面撫育小區(qū)的徑流系數(shù)都是0.03。

2.2 不同植物措施對丘陵坡地產(chǎn)沙量的影響 山湖塘小流域本次降雨中各徑流小區(qū)的產(chǎn)沙情況見表1。由表1可知，本次降雨中，裸地徑流小區(qū)的含沙量最高，為5.9g/L。在各植物措施徑流小區(qū)中，產(chǎn)沙量最少的是順坡種植白茶，其含沙量為0.1g/L，含沙量最大的是落葉經(jīng)濟林全面撫育小區(qū)，其含沙量為5.5g/L，是順坡種植白茶的27.5倍。毛竹林保留林下植被小區(qū)的含沙量也很少，為0.2g/L。其余的從高到低依次為落葉經(jīng)濟林保留地被、順坡種植農(nóng)作物、梯田種植白茶、梯田種植農(nóng)作物、竹子全面撫育。

3 結(jié)論與討論

（1）植物對坡面徑流形成的阻抑作用，主要體現(xiàn)在植被莖葉對雨滴的消減作用、枯枝落葉層及植物莖對徑流流速的緩減作用，以及植物根系能增加根系對土壤的抗蝕性和抗沖性。徑流系數(shù)是一個綜合反映降雨特征、前期土壤含水量和地表特征的變量規(guī)律的研究，是反映產(chǎn)流狀況的重要指標[5-6]。在本試驗條件下，在各植被小區(qū)中，地表徑流系數(shù)最小的是竹子保留地被小區(qū)，而落葉經(jīng)濟林全面撫育小區(qū)的地表徑流系數(shù)最大，是最小值的4倍。各徑流小區(qū)的含沙量也是同樣的趨勢，竹子保留地被小區(qū)和順坡種植白茶小區(qū)的含沙量最小，落葉經(jīng)濟林全面撫育小區(qū)的最大，是最小值的27.5倍。因此，各種植物措施中，竹子保留地被小區(qū)的水土保持效果最好、最穩(wěn)定，其次是竹子全面撫育小區(qū)，最差的是落葉經(jīng)濟林全面撫育小區(qū)。

（2）水土保持植物措施對減少徑流效應(yīng)主要是通過3個方面來進行，一是冠層的截留效應(yīng)，二是地被物（包括林下草灌和枯落物層）的攔蓄效應(yīng)，三是植物根系對土壤的改良作用。在降雨過程中，雨滴擊濺坡面產(chǎn)沙而造成表層土壤侵蝕，而植被能抑制坡面徑流的形成。竹子、白茶等林冠及地表草本植物對雨水能產(chǎn)生截留作用，降低雨滴和水流造成的濺蝕和面蝕。植物的須根可以產(chǎn)生有機質(zhì)作為土壤膠結(jié)劑，同時配合須根的穿插擠壓和纏繞，從而提高土壤的抗侵蝕能力。因此，灌木林、喬木林特別是與地被植物結(jié)合的徑流小區(qū)相比于其他處理，特別是與對照裸地相比，其產(chǎn)沙量要少得多，產(chǎn)生了明顯的保土抗蝕效果[7]。

參考文獻

[1]梁娟珠.南方紅壤區(qū)不同植被措施坡面的水土流失特征[J].水土保持研究，2015，22（4）：95-99.

[2]黃鵬飛，陳曉安，鄭太輝，等.紅壤坡地不同植物措施消減徑流峰值研究[J].水土保持學(xué)報，2016，30（1）：79-82，102.

[3]劉鳳仙，覃莉，顧再柯.貴州省水土保持監(jiān)測點觀測數(shù)據(jù)整編的做法及存在問題[J].中國水土保持，2014（3）：59-61.

[4]張洪江，孫艷紅，程云.重慶縉云山不同植被類型對地表徑流系數(shù)的影響和植被等地表狀況對徑流的影響[J].水土保持學(xué)報，2006，20（6）：11-13，45.

[5]王金葉，李海防，段文軍，等.漓江上游降水特征及典型森林群落地表徑流規(guī)律的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2012，32（6）：72-77.

[6]石揚旭，張友靜，李鑫川，等.流域下墊面特征對多年平均徑流系數(shù)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，45（12）：138-154.

[7]王昭艷，左長清，曹文洪，等.紅壤丘陵區(qū)次降雨條件下果園不同間套種模式徑流與泥沙輸移特征[J].水土保持學(xué)報，2011，25（4）：74-78.

（責(zé)編：張宏民）