植被蓋度與土壤侵蝕量模型建立與分析

孫貴軍

(北鎮市水土保持站，遼寧 錦州 121300)

1 代表站選擇

北鎮市華豐水土保持試驗站位于遼寧省錦州市北鎮市，屬遼西風沙大、沖刷較嚴重的地區，試驗站的位置選擇在遼寧省西部地區，觀測水土流失的相關數據非常具有典型性。華豐試驗站建于上世紀60年代，是遼寧省開展水土保持試驗項目設置較早的站點。試驗站常年開展不同作物、不同株距、不同坡度、有工程措施與無工程措施、喬木與灌木、植物措施與工程措施等多項水土保持試驗項目，為遼寧省水土保持工程定額及效益分析提供了可靠的數據。

2 數據對比分析

植物根系對土壤的機械作用可以減少土壤的流失，可以補充土壤和水質的養分，而植物生長中的植被蓋度對擊濺侵蝕的影響往往被忽視。以2005年數據為例，建立植被蓋度與作物生長期數據模型(本文建立的模型是在投影蓋度的基礎上建立的)。

2.1 現場試驗觀測數據成果

2005年華豐水土保持試驗站開展4項對比試驗(詳細情況見表1～表5與圖1)。

(1)一號小區和二號小區同樣種植大豆，分別為無工程措施與有工程措施的8°坡耕地。觀測植被蓋度、徑流、土壤侵蝕量和產量進行數據對比。

(2)一號和三號小區均為無工程措施的8°坡耕地，種植不同作物(農作物與草)，觀測植被蓋度、徑流與土壤侵蝕量進行數據對比。

(3)農作物與種草不同生長階段蓋度的數據觀測。

(4)觀測全年降雨量，對不同治理措施的8°坡耕地的徑流量、徑流系數、年沖刷深度、每畝年沖走懸移質、推移質、土壤侵蝕量和土壤養分的試驗數據進行分析對比。

2.2 觀測和試驗數據分析

一號小區無工程措施，全年產生徑流8次，其中固體徑流1次。年流失水量2．70m3/畝，年流失土壤8．1×10-4t/畝;二號小區有工程措施，全年產生徑流5次，其中固體徑流1次。年流失水量1．13m3/畝，年流失土壤 3．8 ×10-4t/畝。

全年降雨分布比較均勻，沒有特大暴雨過程，固體徑流產生的時間出現在6月29日，降雨量為20．1mm，降雨強度為18．6mm/h。當時植被蓋度均在80%以上，其中一號小區無工程措施種植大豆，6月22日植被蓋度為86．51%;三號小區無工程措施種植3年生沙打旺，6月22日植被蓋度為89．60%，土壤侵蝕量極少。

2.3 小區作物產量分析

(1)一、二號小區種植大豆，從坡耕地治理的角度分析，有工程措施的二號小區本應比無工程措施的一號小區產量高，但今年全年降雨量為689．2mm，降雨天數為51天，大于多年平均降雨量615．8mm。入夏之后，連續陰天天氣較多，持續時間長，作物生長期間，日照少、濕度大;今年日照為2308h，比多年平均日照少563．1h，不利于農作物生長，影響產量;又因設置水平梯田的二號小區田間含水率高、日照少，在第四道梯田田面上生長大量菟絲子，大豆枯萎，產量急劇下降，畝產為123．5kg;而無工程措施的一號小區，田面比較干燥，沒有菟絲子纏繞，畝產為160kg，所以產量比較高。

表1 北鎮市華豐水土保持試驗站2005年特性表

表2 一號小區觀測成果表

表3 二號小區觀測成果表

表4 三號小區觀測成果表

(2)一號和三號小區均為無工程措施的8°坡耕地，種植不同作物。一號小區種植大豆，三號小區為3年生沙打旺。一號小區大豆畝產160kg，豆稈123．5kg;二號小區畝產草籽 11kg，畝產干草 690．5kg。

(3)三號小區種植3年生沙打旺，長勢良好，株高達140cm，枝葉繁茂，植被蓋度比同為8°坡耕地的一號小區大5．5%;同時三號小區的植被生長速度快，蓋度恢復早。

(4)2005年全年降雨量為689．2mm，降雨天數為51天。無工程措施8°坡耕地，年產生徑流雨量為207mm，年徑流深為4．05mm，年徑流次數為8次，年徑流系數為0．02，年流失水量為2．70m3/畝，年沖刷深度為 0．001mm，土壤侵蝕模數為1．20t/km2。有水平梯田工程措施的8°坡耕地，年產生徑流的雨量為 86．30mm，年徑流深為1．70mm，年徑流次數為5次，年徑流系數為0．02，年流失水量為1．13m3/畝，年沖刷深度0．0004mm，土壤侵蝕模數為0．50t/km2。

一號小區和三號小區同為無工程措施8°坡耕地，種植不同作物，在相同的日期觀測小區內植被蓋度，建立植被蓋度與生長期模型。

表5 小區植被蓋度觀測記錄表

圖1 3年生沙打旺與大豆植被蓋度與生長期模型圖

3 植被蓋度與土壤侵蝕量模型分析

北鎮市華豐水土保持試驗站對植被蓋度與土壤侵蝕量之間的關系進行了長達15年的觀測，建立了植被蓋度、植物生長周期和土壤侵蝕量之間關系的數據模型。從以上觀測數據可以看出，植被蓋度、工程措施與土壤侵蝕量之間存在著密切的關系。實驗數據表明，植物生長的不同時期其植被蓋度是不同的;植被蓋度越大，植物對降雨的有效攔截作用就越大，地面土壤受到擊濺侵蝕的作用力和作用面積就越小，產生的土壤侵蝕量就越小，從而帶動徑流深度、徑流系數、沖刷深度、土壤侵蝕模數等一系列水土保持參數的變化。工程措施不僅能有效減少水的流失，減少土壤侵蝕量，而且通過對地面徑流的有效控制，對植物的生長、植被蓋度和產量都有著直接的作用。年流失水量對比，有工程措施比無工程措施的8°坡耕地年流失水量減少58．15%。年土壤侵蝕量對比，有工程措施比無工程措施的8°坡耕地土壤流失量減少52．5%。植被蓋度成為影響水土流失的重要因子，它和工程措施直接決定著土壤侵蝕量的大小。

4 結語

植被蓋度、降雨強度與土壤侵蝕量模型建立后，可以利用模型的曲線圖查找不同植物生長期的植被蓋度，在不同的植被蓋度時期發生等級降雨時產生的土壤侵蝕量，為水土流失治理工程措施的選擇和植物物種的選擇提供科學的依據。

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