坡耕地棄耕對(duì)坡面徑流的影響

賀 軍

（山西省水利建設(shè)開發(fā)中心）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要，退耕還林已成為我國生態(tài)建設(shè)的一種重要方式[1]。對(duì)于土地資源面積寬廣、坡耕地多、耕作粗放、廣種薄收的不發(fā)達(dá)地區(qū)，大面積退耕會(huì)對(duì)糧食的生產(chǎn)和供應(yīng)形成較大壓力。因此，對(duì)坡耕地這種跑水、跑土、跑肥的“三跑田”進(jìn)行棄耕種草（或自然恢復(fù)植被）后再種植農(nóng)作物（實(shí)際上就是輪作），既可以減少水土流失，又能兼顧糧食生產(chǎn)，保證糧食安全。本文對(duì)棄耕（一年）和種植農(nóng)作物坡耕地在侵蝕性降雨條件產(chǎn)生的徑流量進(jìn)行了試驗(yàn)觀測(cè)與分析，以了解棄耕對(duì)坡耕地水土流失的影響。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)選在汾河上游地區(qū)的靜樂縣娑婆鄉(xiāng)，該鄉(xiāng)屬典型的黃土丘陵向土石山地過渡區(qū)，全鄉(xiāng)的村莊主要分布于一川（碾河川）兩溝（北溝、東溝）之中，溝壑相間，地形破碎，土壤侵蝕嚴(yán)重。試驗(yàn)小區(qū)布置在人少地多的娑婆村東北方向的坡耕地上，坡度為12°，土壤為沙壤土，土壤肥力較差，單產(chǎn)很低。

2 研究方法

試驗(yàn)小區(qū)分對(duì)照和試驗(yàn)，選擇比較規(guī)整坡耕地，修建了面積為10 m2（2 m×5 m）的簡(jiǎn)易徑流試驗(yàn)小區(qū)2個(gè)，進(jìn)行徑流量觀測(cè)。試驗(yàn)小區(qū)為棄耕一年后的坡耕地，沒有進(jìn)行任何人為的管護(hù)，小區(qū)內(nèi)生長有較多的堿草、蒿草以及狗尾草等多種草本植物，最高植被覆蓋率約60%；對(duì)照小區(qū)在春季進(jìn)行耕翻，種植馬鈴薯，按當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的傳統(tǒng)習(xí)慣進(jìn)行耕種。

根據(jù)當(dāng)?shù)亟邓械奶攸c(diǎn)，于2014年5-10月對(duì)侵蝕性降雨進(jìn)行了觀測(cè)。坡面徑流用徑流桶全部收集，采用體積法測(cè)量其徑流量。

3 結(jié)果與分析

3.1 侵蝕性降雨及分析

侵蝕性降雨是影響坡面徑流和土壤侵蝕的主要因素[2]。據(jù)觀測(cè)，試驗(yàn)期間共產(chǎn)生了6次侵蝕性降雨，次降雨量在25.8-40.3 mm之間，均屬于大雨。對(duì)降雨量方差分析表明，降雨量之間存在顯著差異（F值為4.87，P為0.012）。7月份，侵蝕性降雨只有7月9日的1次，雨量為32.5 mm；8月份侵蝕性降雨達(dá)3次，分別在8月22日、8月23日和8月28日，雨量為25.8 mm、40.3 mm和32.2 mm，月累計(jì)為98.3 mm；9月份侵蝕性降雨有2次，分別在9月1日和9月9日，雨量為29.6 mm和28.8 mm，月累計(jì)為58.4 mm。由觀測(cè)結(jié)果可知，試驗(yàn)地點(diǎn)的侵蝕性降雨主要分布在7-9月3個(gè)月內(nèi)，累積侵蝕性降雨量為189.2 mm，約占年降水量的42.4%。

3.2 徑流量及分析

試驗(yàn)和對(duì)照小區(qū)的徑流量觀測(cè)結(jié)果見圖1。由圖1可知，對(duì)照小區(qū)徑流量在4 585.9-6 364.4 ml之間，累計(jì)徑流量為32689.4ml，次均值為5448.2ml；棄耕地小區(qū)徑流量在2 720.6-4 270.1 ml之間，累計(jì)徑流量為20 188.6 ml，次均值為3 364.8 ml。棄耕地由于植被恢復(fù)和人為基本不干擾，和坡耕地種植農(nóng)作物相比，明顯地降低了徑流量。據(jù)分析，徑流量削減率為32.2%-52.1%，平均為38.2%。按照24 h降雨量標(biāo)準(zhǔn)，侵蝕性降雨均屬大雨，由此可得出初步結(jié)論，在降雨?duì)顩r為大雨時(shí)，棄耕可以有效削減坡耕地徑流量。

圖1 次侵蝕性降雨量與徑流量的關(guān)系

影響坡耕地徑流量的因素主要有坡度、坡長、雨強(qiáng)、地面植被狀況、土壤質(zhì)地和地面的均勻性等因素。本試驗(yàn)的降雨?duì)顩r及坡耕地的坡度、坡長、地面均勻性和土壤質(zhì)地均相同，只有地面植被狀況存在差異。棄耕后，大量草本植物生長，地面植被覆蓋度增加，且這些草本植物通過覆蓋對(duì)降雨起到了蓄積和調(diào)節(jié)作用[3]，同時(shí)植物根系起到了固土作用，調(diào)節(jié)了土壤微生物的種群結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善了土壤團(tuán)聚體的組成，從而提高了土壤的抗侵性[4-5]。

3.3 侵蝕性降雨量和徑流量關(guān)系分析

對(duì)侵蝕降雨量和徑流量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明它們之間存在一定的相關(guān)性。進(jìn)一步進(jìn)行回歸分析表明，降雨量和徑流量間成線性關(guān)系。

棄耕坡地：Y＝ 219.33x+2 597.1 R2＝ 0.53

種植坡地：Y＝ 303.06 x+4 387.5 R2＝ 0.794

式中，Y 為徑流量，ml；x為降雨量，mm。

在線性回歸方程中，種植作物小區(qū)的常數(shù)和R2值明顯大于棄耕地小區(qū)，可見地面植被狀況越單一，降雨量對(duì)徑流量的影響作用越大。對(duì)于棄耕地小區(qū)，因?yàn)榈孛娌荼局参锓N類較多，且地面植被覆蓋率比種植作物小區(qū)較大，因此，控制水土流失的效果較為明顯。

4 結(jié)論與建議

（1）試驗(yàn)區(qū)域坡耕地能夠產(chǎn)生徑流的侵蝕性降雨為大雨，主要分布在7-9月內(nèi)，以8月份居多，累積侵蝕性降雨量為189.2 mm。

（2）試驗(yàn)區(qū)域坡耕地棄耕后由于植被恢復(fù)，明顯地降低了徑流量。觀測(cè)資料顯示，種植坡耕地徑流量均值為5 448.2 ml，棄耕坡耕地均值為3 364.8 ml，徑流削減率為38.2%。

（3）由于試驗(yàn)時(shí)間較短，得出的結(jié)論屬初步性的，建議今后持續(xù)深入研究，對(duì)地面植被組成結(jié)構(gòu)、土壤理化性質(zhì)改善與水土流失的關(guān)系進(jìn)行探討。

［1］袁建平，蔣定生，甘 淑.不同治理度下小流域正態(tài)整體模型試驗(yàn)—林草措施對(duì)小流域徑流泥沙的影響［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2000，15（1）：91-96.

［2］吳欽孝，趙鴻雁.植被保持水土的基本規(guī)律和總結(jié)［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2001，15（4）：13-15.

［3］滿開言，林卓英.坡面植被對(duì)坡面徑流和入滲的影響［J］.地理研究，1989，8（4）：78-85.

［4］秦 越，程金花，張洪江，等.雨滴對(duì)擊濺侵蝕的影響研究［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2014，28（2）：74-78.

［5］白秀梅，韓有志，郭漢清.關(guān)帝山不同植被恢復(fù)類型土壤抗蝕性研究［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2014，28（2）：79-84.