焦銀龍，周 娟

(1.四川省德陽(yáng)市土肥站，四川 德陽(yáng) 618000；2.四川省德陽(yáng)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，四川 德陽(yáng) 618000)

川中丘陵區(qū)以坡耕地為主，其中10°～25°坡耕地面積較大，占全區(qū)坡耕地面積的65%以上，是長(zhǎng)江上游主要的侵蝕產(chǎn)沙區(qū)之一。四川作為全國(guó)人口大省和農(nóng)業(yè)大省，迫于糧食壓力和經(jīng)濟(jì)需求，大量農(nóng)戶選擇陡坡耕種，土地利用不合理，使丘陵區(qū)耕作層變薄，土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，保水保土能力變差，加速了水土流失進(jìn)程，嚴(yán)重阻礙了該區(qū)域土壤可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。雨滴濺蝕是水力侵蝕的初始階段，主要發(fā)生在坡面產(chǎn)流初期，濺蝕作用能分散和遷移地表土壤顆粒，增強(qiáng)地表徑流侵蝕作用，雨滴濺蝕產(chǎn)生的地表松散土粒會(huì)隨水流流失，是徑流損失泥沙的來(lái)源之一，因此地表土壤的變化會(huì)直接影響后續(xù)水力侵蝕的演化及其侵蝕強(qiáng)度[2]。鑒于此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在土壤濺蝕變化特征的影響因素方面做了大量研究，并取得一系列重要成果。研究綜合分析了降雨、坡度、植被覆蓋和地表糙度等主要因子對(duì)土壤濺蝕的影響特征，并提出相應(yīng)的對(duì)策建議。

1 濺蝕過(guò)程影響因素分析

1.1 降雨性質(zhì)對(duì)濺蝕的影響

濺蝕是由雨滴對(duì)地表的打擊造成的，降雨是坡耕地土壤濺蝕的原動(dòng)力，受到降雨性質(zhì)的直接影響，降雨性質(zhì)包含雨量、雨強(qiáng)、雨滴級(jí)配、雨滴終速、降雨分布等指標(biāo)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)降雨性質(zhì)及其對(duì)濺蝕的影響、降雨濺蝕機(jī)理的研究取得了重要進(jìn)展，研究表明雨強(qiáng)、雨滴終速、雨滴級(jí)配，這3個(gè)指標(biāo)對(duì)濺蝕的影響最為明顯。研究人員選擇了不同的降雨性質(zhì)，并開(kāi)展了雨滴物理特性的實(shí)測(cè)與理論研究。

學(xué)者在早期對(duì)濺蝕作用的研究中，考慮較多的降雨性質(zhì)主要是降雨量和降雨強(qiáng)度。比如，陳一兵[3]通過(guò)采用不同的濺蝕收集方法對(duì)比發(fā)現(xiàn)，雖然在各測(cè)定方法間濺蝕量有所不同，但隨著降雨量的增大濺蝕量總是不斷增加。隨著研究的深入和科技的發(fā)展，降雨雨滴相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定方法趨向于高科技，也更能真實(shí)、客觀地反映濺蝕的機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)雨滴濺蝕的強(qiáng)弱與雨滴到達(dá)地表時(shí)自身能量的大小有關(guān)，雨滴動(dòng)能則與降雨強(qiáng)度和雨滴直徑關(guān)系密切，隨著降雨強(qiáng)度的增大，雨滴直徑和雨滴動(dòng)能也增大，雨滴濺蝕能力也越強(qiáng)[4]。降雨強(qiáng)度和降雨動(dòng)能與濺蝕量呈正相關(guān)關(guān)系，兩者均能較好地反映降雨對(duì)土壤濺蝕的影響。此外，雨滴動(dòng)能還影響土壤顆粒的遷移距離，雨滴動(dòng)能越大土壤顆粒遷移越遠(yuǎn)，遷移量則隨濺蝕距離的增大而減小，濺蝕土粒的61%～75%分布在距離樣地0～20cm范圍內(nèi)，兩者呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系[5]。

每場(chǎng)降雨都是由大小不等的雨滴組成，雨滴級(jí)配的不同導(dǎo)致地表濺蝕產(chǎn)生了很大差異。有研究顯示，當(dāng)雨滴直徑小于3mm時(shí)，所產(chǎn)生的濺蝕量很小且變化微弱，而直徑大于4mm的雨滴造成的濺蝕量顯著增大，變化十分明顯[6]。雨滴濺蝕作用時(shí)間一般較短，它的影響在地表出現(xiàn)徑流后不斷減弱直至消失，一般情況下，當(dāng)?shù)乇硭畲笥?倍雨滴直徑時(shí)，濺蝕作用就可以忽略[7]。

1.2 坡度對(duì)濺蝕的影響

坡面坡度是影響土壤濺蝕的一個(gè)重要的地形因素，坡度不僅直接影響地表土壤顆粒的降雨動(dòng)能及其起動(dòng)條件, 還通過(guò)影響產(chǎn)流間接作用于降雨對(duì)土粒的分散和搬運(yùn)強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)，濺蝕在坡面上具有明顯的分帶性，存在坡度時(shí)雨滴擊濺作用不對(duì)稱[8]。因此，只看濺蝕總量不能很好地反映雨滴濺蝕作用的本質(zhì)，學(xué)者在研究過(guò)程中又根據(jù)濺蝕土粒的來(lái)向?qū)⑵鋭澐譃橄蛳缕?、向上坡和?cè)坡，從而了解各個(gè)方向的濺蝕變化規(guī)律。

20世紀(jì)40年代，就有學(xué)者通過(guò)人工模擬降雨實(shí)驗(yàn)研究分析了坡度對(duì)雨滴擊濺作用的影響，結(jié)果表明向下坡的濺蝕量遠(yuǎn)大于向上坡濺蝕量。此后，學(xué)者對(duì)坡度與濺蝕的關(guān)系進(jìn)行了大量研究，并取得了一系列重要成果，大體上可以根據(jù)濺蝕量的變化規(guī)律，將其歸納為兩種觀點(diǎn)。其一，隨坡度的增大濺蝕量增加。比如，在陡坡條件下(從2.9°～40.4°)的人工模擬降雨實(shí)驗(yàn)表明，隨坡度的增加，向下坡濺蝕量、濺蝕總量與凈濺蝕搬運(yùn)量不斷增大[9]。其二，隨坡度的增大，向下坡濺蝕量、濺蝕總量和凈搬運(yùn)量呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)，存在臨界坡度。陳浩等[10]在3°～29°的坡度范圍內(nèi)，用室內(nèi)人工模擬降雨實(shí)驗(yàn)，得出三者均隨坡度的增大呈現(xiàn)出先增加后減小的結(jié)論。江忠善等[11]用天然降雨小區(qū)(坡度0°～40°、投影面積3m×3 m)濺蝕觀測(cè)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果與陳浩等人的研究結(jié)論一致，即濺蝕總量與坡度表現(xiàn)出有極大值的拋物線關(guān)系。向上坡濺蝕量隨坡度的變化情況較為復(fù)雜，多數(shù)研究結(jié)果表明其隨坡度的增加略有減少，而有關(guān)側(cè)坡濺蝕量與坡度間關(guān)系得出的結(jié)果較一致，認(rèn)為兩者之間的關(guān)聯(lián)不大。

1.3 植被覆蓋對(duì)濺蝕的影響

濺蝕作用主要發(fā)生在裸露地表，尤其是農(nóng)耕地。植被使地面上方局部空間格局發(fā)生變化，進(jìn)而影響降雨的空間分布，導(dǎo)致土壤濺蝕與各因子間的關(guān)系復(fù)雜化。植被具有攔截和緩沖降雨雨滴的效果，影響濺蝕作用，地表植被的抗濺蝕能力與其種類和生長(zhǎng)階段息息相關(guān)，植被對(duì)降雨有直接的再分配過(guò)程，其作用主要通過(guò)透流、截流和莖稈流3種方式進(jìn)行[12]。

植被冠下土壤的濺蝕作用，與冠層結(jié)構(gòu)特別是冠層高度和覆蓋度有極其密切的關(guān)系，覆蓋度較高的低矮冠層對(duì)控制坡耕地土壤濺蝕有明顯的積極作用[13]。植被覆蓋率大時(shí)，雨滴動(dòng)能因植被攔截作用而減弱，土壤表面很少被雨滴直接擊打，與裸地相比土壤顆粒沒(méi)有完全分散，地表徑流形成緩慢產(chǎn)生徑流的時(shí)間也比裸地晚，徑流總量和徑流流速也相對(duì)較小[14]。作物植被對(duì)降雨的攔截作用本質(zhì)上和森林植被是相同的，但在具體過(guò)程和產(chǎn)生的效果上卻有很大的不同。

作物冠下濺蝕主要受作物種類、生育期和種植方式等因素影響，作物生長(zhǎng)初期的濺蝕量有很大的差別。玉米種植條件下，對(duì)降雨再分配影響的研究發(fā)現(xiàn)，玉米冠層對(duì)降雨的截留量、穿透雨和莖稈流與降雨強(qiáng)度呈極顯著線性正相關(guān)，玉米可引導(dǎo)一部分冠上降雨，從而減緩對(duì)地表的直接沖擊[15]。種植大豆后，其冠下濺蝕作用主要是穿透雨所致，各生育期的平均濺蝕率與葉片指數(shù)和冠下雨強(qiáng)的變化趨勢(shì)一致[16]。通過(guò)研究同一降雨強(qiáng)度條件下，草本植物覆蓋度與濺蝕作用的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，植被覆蓋度達(dá)到40%前，濺蝕量隨作物覆蓋度的增大顯著減小，兩者呈負(fù)相關(guān)[17]。植被冠層覆蓋度的增大在一定程度上對(duì)地表有保護(hù)作用，但植被高度對(duì)濺蝕的影響也比較突出，冠層較高的植被可能造成更強(qiáng)烈的冠下濺蝕作用[18]。濺蝕主要發(fā)生在裸露地表，當(dāng)?shù)孛嬗锌葜β湮飳訒r(shí)濺蝕量迅速下降，在其厚度為1cm時(shí)濺蝕量幾乎為零，同時(shí)作物收割后的殘根及其秸稈也有保護(hù)地面減緩濺蝕的效果[19-20]。

1.4 地表糙度對(duì)濺蝕的影響

降雨雨滴的不斷撞擊、遷移、搬運(yùn)和徑流沖刷等作用，會(huì)導(dǎo)致地表微地形改變，雨滴擊濺侵蝕與地表微地形之間相互影響。地表微地形常以地表糙度表示，是指在一定面積地塊上，受自然或人為因素影響形成的一種高低起伏的地表現(xiàn)象。它能反映出地表在比降梯度最大方向上凹凸不平的形態(tài)或起伏狀況，是認(rèn)識(shí)和理解水蝕機(jī)理的重要指標(biāo)。

由于地表微地形分布的隨機(jī)性和變化的不確定性，有關(guān)地表糙度和土壤侵蝕的研究結(jié)果存在很大差異，其中一些研究顯示地表微地形起伏可減弱水力侵蝕，而另一些研究人員的結(jié)果卻截然相反。因此，地表糙度的變化特點(diǎn)一直為國(guó)內(nèi)外學(xué)者所關(guān)注，而國(guó)內(nèi)目前對(duì)地表糙度與土壤濺蝕的相關(guān)研究還比較少。地表微地形的變化，對(duì)雨水下滲速率、徑流方向、土壤顆粒的躍遷和攔截等過(guò)程都有直接影響。鄭子成等[21]通過(guò)對(duì)不同降雨強(qiáng)度和管理措施對(duì)土壤侵蝕過(guò)程中地表微地形的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在高差0～1cm和1～3cm區(qū)域侵蝕產(chǎn)生的泥沙最易堆積。低雨強(qiáng)(0.62mm/min)條件下，向上坡、向下坡濺蝕量與地表糙度間的關(guān)系較為復(fù)雜，而在高雨強(qiáng)(1.53mm/min)條件下，向上坡濺蝕量、向下坡濺蝕量和濺蝕總量隨地表糙度的變化趨勢(shì)較為一致，均表現(xiàn)為先增后減[22]。地表微地形對(duì)裸地濺蝕作用的影響主要表現(xiàn)為微坡度的變化，具有降低坡面濺蝕量的作用，但微坡向?qū)R蝕作用的變化不敏感，故可作為一種指標(biāo)來(lái)反映兩者之間的關(guān)系[23]。濺蝕過(guò)程中始終伴隨著地表糙度的變化，地表糙度在開(kāi)始降雨時(shí)由雨滴直接擊打地面而變化，一段時(shí)間后則受降雨擊濺和徑流沖刷等的綜合作用而改變。

2 對(duì)策建議

2.1 實(shí)施退耕還林還草

要繼續(xù)鞏固和發(fā)展退耕還林還草成果，同時(shí)按照有關(guān)政策，將易造成水土流失的坡耕地有計(jì)劃、有步驟地停止耕種，根據(jù)適地適樹(shù)的原則，因地制宜穩(wěn)妥推進(jìn)植樹(shù)造林工作，恢復(fù)草地和森林植被，保護(hù)和改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。特別是重點(diǎn)流域和水庫(kù)周邊15°～25°及25°以上非基本農(nóng)田坡耕地要逐步實(shí)施退耕還林還草，可優(yōu)先發(fā)展經(jīng)濟(jì)林果業(yè)，并結(jié)合推廣林下種植技術(shù)，因?yàn)檫^(guò)陡的坡耕地種植糧油作物，不僅產(chǎn)量低，還會(huì)造成不斷的水土流失。

2.2 強(qiáng)化綜合治理與利用

耕地保護(hù)刻不容緩，要積極探索適合本地實(shí)情的坡耕地水土流失綜合治理模式和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。因地制宜加強(qiáng)坡耕地水土流失防治，改善山丘區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境，以保土、蓄水、節(jié)水措施為主，控制坡耕地水土流失，合理利用和有效保護(hù)水土資源。通過(guò)實(shí)施土地整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)等項(xiàng)目，推進(jìn)坡改梯、蓄水池、排灌渠等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，逐步破除坡耕地生產(chǎn)障礙主要因素，實(shí)現(xiàn)水不下山、泥不出溝、肥不外流，推進(jìn)果、糧、經(jīng)協(xié)調(diào)發(fā)展，提高土地產(chǎn)出率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平，增加農(nóng)民收入。

2.3 加強(qiáng)田間管理

2.3.1 選種低矮耐旱作物品種 坡耕地種植的作物應(yīng)選擇低矮耐旱品種，作物莖稈盡量不高于2m，可緩解降雨對(duì)地表土壤的擊濺侵蝕，減緩耕作層土壤的流失，也能降低農(nóng)作物被雨水沖刷倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。川中丘陵區(qū)坡耕地耐旱作物以種植玉米為主，玉米冠層可阻攔一部分冠上雨量，減少直接到達(dá)地表的降雨，從而緩解降雨對(duì)土壤的直接濺蝕。

2.3.2 增加作物覆蓋度 種植作物時(shí)最好選擇高低搭配，增大作物覆蓋度。在種植玉米的情況下，可套作一些草本作物，比如今年全國(guó)大力推廣的玉米大豆帶狀復(fù)合種植技術(shù)，就是采用玉米帶與大豆帶間作套種，充分利用兩種作物高矮搭配、邊行優(yōu)勢(shì)的互補(bǔ)效應(yīng)，不僅能提高土地利用率和產(chǎn)出率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效農(nóng)民增收，還增加了作物高低冠層對(duì)降雨的攔截次數(shù)，大幅減少雨滴對(duì)土壤的濺蝕作用。

2.3.3 實(shí)施橫坡壟作 采用橫壟可增大地表微地形，是我國(guó)南方坡耕地實(shí)施的主要耕作措施之一，不僅能延緩地表徑流的產(chǎn)生，降低徑流對(duì)地表的沖刷，還可增加水分利用效率，起到蓄水保墑的效果，增加作物產(chǎn)量。但在遇到強(qiáng)降雨后易發(fā)生斷壟，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中要注意及時(shí)修補(bǔ)橫壟破損之處。

2.3.4 推廣適度免耕 本文講到濺蝕主要發(fā)生在裸露的地表，當(dāng)?shù)孛嬗锌葜β湮飳雍妥魑锸崭詈蟮臍埜捌浣斩挄r(shí)濺蝕量迅速下降，加之山丘區(qū)坡耕地種植效益低、農(nóng)村勞力匱乏、農(nóng)機(jī)使用受限等現(xiàn)實(shí)原因，應(yīng)大力推廣坡耕地適度免(少)耕技術(shù)，達(dá)到固土省工、節(jié)本增效之目的。