不同土地利用方式下紫色土坡地水土流失特征-以涪陵为例

第2l卷第4期 2009年 12月 亚热带水土保持 Subtropical Soil and Water Conservation V01．21 No4 Dee．2009 不同土地利用方式下紫色土坡地 水土流失特征 一以涪陵为例 严风硕 何丙辉 刘立志 (西南大学资源环境学院 重庆 400716) 摘 要 通过对涪陵区水土保持监测分站径流小区2006年全年降雨、径流和泥沙流失观测资料进行分析，得 出不同土地利用方式下径流泥沙流失规律。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：在种植作物的小区，径流量、泥沙流失量均与降雨量呈 正相关，相关系数最高达到了0．9763。6号弃土弃渣小区年径流量(7．99m )与泥沙流失量(26．58kg／m )均比 其他小区大出许多。各小区径流量、泥沙流失量与降雨量或降雨强度间的关系可以用回归方程描述，经检验后 均具有显著意义，能较好地表达拟合效果 关键词 紫色土；水土流失；径流量；泥沙流失量；坡耕地 [中图分类号]S157．1 [文献标识码]A [文章编号]1002—265l(2009)04—0014—06 Soil Erosion Characteristics of Purple Soil Upland under the Different Land Use Types in Fuling District Yan Fengshuo．He Binghui& Liu Lizhi (Resource&Environment College of South West University，Chongqing，4007 1 6) Abstract The analysis was conducted on the obsmwation materials of annual rainfall，runoff and sediment loss in Futing District of Soil and Water Conservation Monitoring Station in 2006．The results show that the in the crops plot， the runoff，sediment and rainfall both appear the positive correlation with the higtjest correlation coefficient of 0．9763． While in the 6th waste soil and residue plot，the annual runoff of 7．99m3 and the silt loss of 26．58kg／m3 are much larger than that of in the other plots．The relations among runoff，silt loss，and rainfall or precipitation amount or inten— sity may be described by the regression equation．After the examination，they all have significant meaning to better ex— press fitting effect． Key W ords Purple Soil，Soil Erosion，Runoff Amount，Silt Loss，Slope Farmlan 紫色土是我困南方重要的旱作土壤之一，广泛分 布于三峡库区低山丘陵地区，占三峡库区耕地面积的 78．7％，且其中绝大多数为坡地 。由于紫色砂泥岩 发育的紫色岩属于胶结不实或钙质胶结，抗蚀力弱， 极易风化，加 E对陡坡地的开垦，使得坡耕地成为三 峡库区水土流失的主要物质来源地。因此研究坡耕 地径流、泥沙流失的特征及其变化规律，对于有针对 性地采取措施进行防治具有重要的现实意义。 本文通过对涪陵区水土保持监测分站径流小区 的水土流失进行监测，以小区2006年全年降雨观测 ：}：基金项目：区域生态环境安全和生态经济系统重建关键技术研究与示范(2004BA604A05)和涪陵区农发水土 保持科研项 目资助部分内容 收稿 日期：2009—8—5 修回 日期 ：2009—10一ll 作者简介：严风硕(1983一)，男，陕西省安康市人，硕士研究生，主要从事城市水土保持研究。 通讯作者：何丙辉，教授，博士生导师．Email：hebinghui@SWU．edu．cn · 14 · 第4期 严风硕，何丙辉，刘立志：不同土地利用方式下紫色土坡地水土流失特征 一以涪陵为例 资料为主要分析依据，对不同坡度与土地利用类型下 的小区产流产沙情况观测结果进行分析，找出相关规 律，旨在为揭示重庆市尤其是三峡库区紫色土坡耕地 不同种植模式下水土流失特征提供基础资料，为今后 更好地蓄水保土、减少坡耕地水土流失、控制土壤侵 蚀提供科学依据。 1 试验区概况 径流、泥沙流失特征及影响因子研究试验地选择 在重庆市涪陵区水土保持监测分站内。试验区为浅 丘地貌，土壤类型为紫色土，出露地层为三叠系须家 河 组 砂 岩 与 页 岩 的 过 渡 带。 土 壤 容 重 为 1．35～1．67g／Cnl ，总孑L隙度39．88％。多年平均气温 18．2~C，多年平均降雨量 1 lOOmm，其中 4～10月降 雨量占全年降雨量的74．96％。 2 研究方法 2．1 小区布设 为了研究不同坡度 、不同土地利用类型的水土流 失特征，试验区根据地形特征，建立了 5个径流小区 以及 1个开发建设项目弃土弃渣水土流失监测点。5 个径流监测小区 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 为长方形，面积均为 5m×20m。 小区集水池出口安装一个“V”形薄壁三角堰，池内装 有 SW40型 日记水位计和搪瓷水准标尺等测流设 备 。各小区处理见表 1，1、2、4、5号小区中作物种 植密度基本相同。3号小区采用自然生态修复措施， 其上长有杂草，覆盖度约为50％。 表 1 试验小区基本情况表 2．2 测定方法 对每一次降雨产生的径流进行定点观测，记录其 产流过程、时问及总量。一次径流结束后，将集水池 中的水和泥沙充分搅匀，取一定体积的水样。将所取 得的样品带回实验室，然后进行静置、过滤、烘干和称 重。 3 结果与分析 根据对涪陵区水土保持监测分站试验小区内径 流场 2006年全年降雨状况及各小区径流、产沙状况 的统计，得到不同坡度和不同土地利用类型下径流、 泥沙流失状况，见表2。 月份 雨 径流 1 量 ~d 产 'K 沙量 径流 2 量 ~-d 产 ,K 沙量 径 量 径 量 径流 5 量 ~& 产沙 xE 量 径 (mm J(d)(kg／ )( ) (Il l3)(k~：y／Ill3)(1113)(kg／m )(HI3)(kg／m )(1113)(kg／m )(m )(kg,／In )(m’)(kg／m ) 3．1 径流、泥沙流失随降雨变化规律 从图 1可以看出，2006年涪陵降雨主要集中在 · 15 · 亚热带水土保持 第2l卷 4、5、6、9、10月，其 中 5月份降雨量最大，为 132． 8mm，4、5、9月降雨均达到 lOOmm 以上；8月总降雨 量最小，为8．60ram，这与重庆2006年遭受了百年一 遇的特大伏旱有关。 图2、3表明，各小区径流、泥沙流失产生均集中 在4、5、6、9、10月，这和降雨的分布比较一致。6号小 t j 5 7 9 l1 月份 图 l 各月降雨量分布图 I降 蜒 i 口最人f=_{降雨量 l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I1 12 月份 图3 各小区每月泥沙流失变化图 3．2 同一土地利用类型下径流、泥沙流失随坡度的 变化规律 以土地利用类型为坡耕地的小区为研究对象，分 别选取 l、4、5号小区研究径流、泥沙流失规律。由于 区全年的径流量比其他小区大出许多。1O月份的泥 沙流失量最大，为 16．04kg／m ，占全年泥沙流失量的 19．92％，这是因为 l0月份的95．80IIl[n降雨中有 1次 日降雨就达到64．90ram，大的降雨强度必然会产生大 量的径流和泥沙。1～3月、8月和 1 1～l2月的泥沙 流失很少。 1 2 ：3 ．1 5 6 7 8 9 10 ll 12 妇份 图 2 各小区每月径流变化图 降 雨强度 (ram／rain) 图4 不同土地利用类型小区径流量随场降雨的变化 2号小区的粘土含量与 1、4、5号小区不同，其粘土含 量较高，这一性质将影响其产流产沙量，故不采取 2 号小区作为研究对象。 表3 坡耕地小区径流、泥沙流失情况表 对 3个小区径流量、泥沙流失量分别与降雨量以 回归方程形式进行拟合，结果如表 4所示。每个方程 回归系数 t检验后得到的概率 P值与方差分析所得 到的概率 P值一致，且小于0．05，说明了回归系数有 显著意义(4号小区泥沙流失回归方程显著性稍低)， · 16· 方程拟合效果较好。 由表4的分析结果可以看出，3个小区的径流量 和产沙量总体趋势是随着降雨量的增大而增大，其相 关性均达到正相关。 n Q a ＆ 2 8 6 4 2 8 6 4 2 O 一 一蘸器 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 0 一ES辫整犍 区 区 区 区 区 区 小 小 小 小 小 小 号 号 号 号 号 号 l 2 3 4 5 6 ： {{： 6 5 4 3 2 l O ^ 均 j|f 煺 第4期 严风硕，何丙辉，刘立志：不同土地利用方式下紫色土坡地水土流失特征 一以涪陵为例 表 4 坡耕地小区径流泥沙流失回归分析 注：Q～径流量(m )，A一泥沙流失量(kg／m )，L一降雨量(mm) 3．3 径流、泥沙流失与场降雨的关系 根据试验区内2006年全年径流泥沙流失观测统 计资料，分别以 lOmm以下、10—20mm、20～50mm、 50mm以上的最大 日降雨量为划分依据，得到表 5。 从表5可以看出，以最大日降雨量划分的降雨对于全 年的径流、泥沙流失影响差异比较大。其中，lOmm以 下的最大日降雨量所造成的径流、泥沙流失很小，仅 分别占全年总径流量的 2．76％和总泥沙流失量的 1．02％，而50mm以上的最大 日降雨量所造成的径流 量占年径流总量的 51．54％，泥沙流失量 占全年泥沙 流失总量的54．83％，其中以10月的大雨所造成的径 流、泥沙流失最 为严 重，分别 达到年径流总量 的 18．05％，总泥沙流失量的 19．92％。20～50mm的最 大日降雨量对全年的径流量和泥沙流失量的影响也 比较大，分别 占了全年径流量和泥沙流失量的 30． 26％和31．71％。而 10～20mm的最大 日降雨量对全 年的影响则一般。 表 5 最大 日降雨情况下径流泥沙流失量 为了解强降雨条件下径流、泥沙流失规律，选取 月 2日、9月 28日和 1O月 16目的降雨过程，具体降 典型强降雨 日期为2006年 4月 11日、5月 24日、6 雨过程见表6。 表 6 场降雨径流泥沙流失情况 · 17· 亚热带水土保持 第21卷 通过对图 4的分析可知，在相同降雨强度条件 下，裸地小区(6号)、坡耕地小区(1、2、4、5号小区)、 自然草地小区(3号小区)的径流量是依次减少的。 在降雨强度为0．027mm／min和0．046mm／min的条件 下，各小区的径流量相差不大(6号小区除外)；在降 雨 强 度 为 0．062mm／min、0．072mm／min 和 0．124mm／min的条件下，5号小区的径流量与 1～4号 小区径流量的差距明显增大，这可能与降雨强度的增 大有关，也不排除在 25。坡耕地上，存在使径流量突增 的雨强临界值，因实验条件所限，留待有机会再次研 究。 由表 6分析口1知，最大 日降雨量在 50ram以下 时，裸地径流量是自然草地的26．67倍，分别是 1、2、 4、5号坡耕地的 16．O0、11．43、8．89、3．33倍；泥沙流 失量是自然草地的24．35倍，分别是 1、2、4、5号坡耕 地的 l3．53、2．20、1．86、1．59倍。最大 F1降雨量在50 ～ 60ram时，裸地径流量为自然草地的 15．67倍，分别 为1、2、4、5号坡耕地的 12．82、8．29、7．83、4．15倍； 泥沙流失量为 自然草地的 9．52倍，分别为 1、2、4、5 号坡耕地的4．62、2．26、1．96、1．46倍。最大 日降雨 量在60mm以上时，裸地径流量是 自然草地的 9．70 倍，分别是 1、2、4、5号坡耕地的 12．13、10．78、6．93、 1．67倍；泥沙流失量是 自然草地的 8．98倍，分别是 1、2、4、5号坡耕地的4．80、2．80、2．61、1．28倍。表明 植被覆盖度的大小对三峡紫色土坡面拦水保水蓄水 具有相当大的影响，天然植被能够有效地拦蓄泥沙， 水土保持效果良好。 通过对图 5的分析可知，在相同降雨强度条件 下，裸地小区(6号)、坡耕地小区(1、2、4、5号小区)、 自然草地小区(3号小区)的泥沙流失量也是依次减 少的，基本上与径流量的变化趋势相同。3号、1号、2 号和4号小区的泥沙流失量在各个雨强条件下的变 化比较平缓，6号、5号小区泥沙流失量变化比较大。 这是因为 6号和5号小区的坡度均较大，同时6号小 区弃土弃渣堆场的土质松散，且基本没有植被覆盖， 降雨直接打击坡面，所以6号和 5号小区泥沙流失量 更容易随着雨强和降雨历时的变化而变化。 0．．02 7 O．O4 6 0．06 2 0．07 2 0．1 24 降 雨 强 度 (mm／m_in) — ◆一 1号 小 区 — 卜 2号 小 区 + 3号 小 区 — 4号 小 区 + 5号小 区 —·一 6号 小 区 图5 不同土地利用类型小区泥沙流失量随场降雨的变化 3．4 泥沙流失量与径流量之间的关系模型研究 本研究以1～6号小区为研究对象，对径流量和 泥沙流失量进行一元非线性回归分析，各土地利用方 式下回归模型表达式见表7。 表7 不同土地利用方式下径流量(Q)和泥沙流失量(A)关系模型表达式 注：Q一径流量(Ill。)，A一泥沙流失量(kg／m ) 由7表中各小区关系模型表达式可知，1号和6 出相同的二次函数关系。上表研究结果表明，各小区 号小区表现出相同的幂函数关系，2～5号小区表现 之间以及各土地利用不同类型下的函数类型有所不 · 18· 6 5 4 3 2 1 O 一 ／暑 删 第4期 严风硕，何丙辉，刘立志：不同土地利用方式下紫色土坡地水土流失特征 一以涪陵为例 同，反映了它们各自本身的植被生态治理特性情况。 4 小结 4．1 三峡紫色土地区雨量充沛，雨季旱季分明。所 有土地利用类型的产流、泥沙流失规律与该地区雨季 主要时问一致。径流的峰值出现在 5月，与该月有 12 天均是降雨天有关；而泥沙流失的峰值发生在 10月 份，与 10月份发生一次大强度降雨有关；雨季和旱季 的径流、泥沙流失量相差很大，因此在三峡紫色土地 区，要抓住雨季来治理水土流失。 4．2 典型场降雨对于年径流、泥沙流失量的影响非 常大，尤其是对裸地的影响最大，对自然草地的影响 则相对较小。在三峡紫色土地区，造成大部分径流、 泥沙流失的可能只是由几次典型的降雨所决定，从而 也就决定了其大部分年径流、泥沙流失量。 4．3 在相同雨强条件下 ，裸地小区、坡耕地小区、自 然草地小区的径流、泥沙流失量依次减少。在不同的 最大日降雨量条件下，裸地的径流量、泥沙流失量均 比坡耕地和自然草地的高出很多。 4．4 各小区径流量、泥沙流失量与降雨量或降雨强 度问的关系可以用回归方程形式描述，经检验后均具 有显著意义，能较好地表达拟合效果。 参考文献 [1]史德明．长江三峡区土壤侵蚀规律及泥沙来源分析[J]． 水土保持学报 ，1991，5(3)：9～21 [2]周璨 ，何丙辉，刘立志，等．坡度与种植方式对紫色土侵蚀 与养分流失的影响研究[J]．中国生态农业学报，2009，17(2)： 239～243 [3]刘玉民，龙伟，刘亚敏，等．不同种植模式下紫色土养分流 失影响因子研究[J]．水土保持学报 ，2005，19(5)：8l～84 [4]吕殿青，潘云．六道沟流域不同坡位不同土地利用方式下 的土壤持水特征研究[J]，中国农学通报，2008，24(8)：279～ 282 [5]纳磊，张建军，朱金兆，等．晋西黄土区不同土地利用类型 小流域径流产沙研究[J]．中国水土保持科学，2008，6(2)：49 ～ 54 [6]申震洲 ，刘普灵 ，谢永生，等．不同下垫面径流小区土壤水 蚀特征试验研究[J]．水土保持通报，2006，26(3)：6～9，22 [7]王礼先．水土保持学[M]．中国林业出版社，1995 [8]夏军，乔云峰，宋献方，等．岔巴沟流域不同下垫面对降雨 径流关系影响规律分析[J]．资源科学，2007，29(1)：70～76 [9]张国清，丁桑岚，陈青玉．眉山市不同土地利用类型土壤 侵蚀分析[J]．中国水土保持，2008(10)：41～43 [10]张洪江．土壤侵蚀原理[M]．中国林业出版社，2000 [11]张建辉，刘刚才 ，倪师军，等．紫色土不同土地利用条件 下的土壤抗冲性研究[J]．中国科学：E辑 ，2003，33(12)：6l～ 68 [12]张金铭，王小平．定西黄土丘陵沟壑区不同土地利用类 型水土流失研究[J]．中国水土保持 ，2008(8)：31～32，38 [13]赵辉，郭索彦，解明曙，等．南方花岗岩红壤区不同土地 利用类型坡地产流与侵蚀产沙研究[J]．水土保持通报，2008， 28(2)：6～l0 [14]周萍 ，刘国彬，候喜禄．黄土丘陵区不同土地利用方式土 壤团粒结构分形特征[J]．中国水土保持科学，2008，6(2)：75 ～ 82 [15]朱韦 ，魏虹，彭月 ，等．三峡库区不 同土地利用方式下土 壤侵蚀变化特征一以重庆市璧山县为例[J]．水土保持研究， 2007，14(03)：121 欢迎订阅 2010年《中国水土保持》杂志 《中国水土保持》是水利部主管 、黄河水利委员会主办的全国性水土保持业务与技术综合性期刊，全国中文 核心期刊、全国水利系统优秀科技期刊、河南省第一届自然科学二十佳期刊、《中国学术期刊综合评价数据库》 来源期刊。本刊紧密围绕全国水土保持中心工作，贯彻水土保持方针政策，报道水土保持科技成果，推广生态 建设新鲜经验，剖析监督执法案例，介绍开发建设项 目生态恢复技术，探讨水土保持监测方法，普及水土保持基 础知识，提供水土保持动态信息。近30年来，杂志形成了融政策性、技术性、新闻性和实用性为一体的独特风 格，开设了20多个栏 目，深受读者欢迎。读者对象为从事水土保持管理、 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 、设计 、 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 与科研的业务人员， 有关农、林 、水、牧、地理 、生态行业的管理者与科研 、教学人员，以及关心我国水土保持生态建设的社会各界人 士。 本刊为大 l6开，每月5 H在郑州出版，每册定价7．【)0元，全年定价 84．00元。本刊为杂志社 自办发行(请 直接汇款到杂志社)，订阅款可信汇也可邮汇。 信汇开户行：郑州交行政二街支行 银行户名：黄河水利委员会新闻 宣传 免费孕前优生健康检查孕期保健知识宣传1冬季预防流感知识宣传手足口病防知识宣传森林防火宣传内容 出版中心 账号：41 1060200010149028852 邮汇地址：郑州市金水路 1 l号 收款人：《中国水土保持》杂志社 邮编：450003 联系电话：037 1—66022619、66022338(含传真) E—mail：swcc2000@sina．com · l9 ·