有關紅壤裸露坡地次降雨土壤侵蝕規模的探究

陳紹宇

（欽州市水利電力勘測設計院廣西欽州535000）

有關紅壤裸露坡地次降雨土壤侵蝕規模的探究

陳紹宇

（欽州市水利電力勘測設計院廣西欽州535000）

主要研究紅壤裸露坡地次降雨土壤侵蝕規律，從降雨量、30min最大雨強等降雨特征指標對土壤侵蝕模數的影響等方面，討論了不同降雨類型對紅壤裸露坡地土壤侵蝕的影響規律。

紅壤；裸露坡地；土壤侵蝕

土壤侵蝕是土地退化的主要原因，尤其是水力侵蝕，會造成土壤資源的嚴重流失，導致土地生產力下降，同時會導致水系河床抬高與泥沙淤積，誘發洪澇、干旱等自然災害，給生產生活造成嚴重損失，阻礙社會現代化建設與經濟發展。紅壤是我國最主要的土壤類型，占國家總面積23%，由于紅壤區域降雨量大，頻繁擾動且地形復雜，導致紅壤裸露坡地水土流失嚴重，研究紅壤坡地土壤侵蝕規律，對保護紅壤土地資源有著重要意義。

1　研究背景

降雨是土壤侵蝕最主要的影響因素，水力侵蝕以降雨擊濺和地表徑流沖刷為主要動力，研究降雨和土壤侵蝕之間的關系，是制定水土保持方案的重要理論基礎。根據相關研究，坡面尺度上，土壤侵蝕量和雨量、雨強、歷時等降雨特征指標有關，流域尺度上，還受到降雨中心分布、均勻程度等指標相關，不同降雨類型有著不同的雨量、雨強與歷時，導致的侵蝕量也存在變化，因此分析降雨雨型和土壤侵蝕的關系，對進一步研究土壤侵蝕影響機制十分關鍵。

不同的氣候背景下，不同地區降雨有著各自的特點，對土壤侵蝕的影響程度也有著很大不同。現階段，國內關于土壤侵蝕規律的研究集中在西北黃土高原地區，以坡面與流域尺度徑流輸沙和降雨關系為主要研究對象，如Wei、Fang等人使用K-均值聚類法，將黃土高原地區次降雨劃分為短歷時高強度、中歷時高強度、長歷時低強度三類，其中短歷時高強度降雨導致的土壤侵蝕量最大。Peng等人對西南巖溶地區的降雨劃分為五類，認為該區域年均降雨量超過1200mm，土壤侵蝕程度為全國最高。

2　紅壤裸露坡地次降雨對土壤侵蝕力的影響

以某地處中國南方紅壤分布區中心的國家水土保持科技示范區為研究對象，對該問題進行分析。

2.1降雨特征指標的影響

如圖1，天然降雨對紅壤裸露坡地土壤水分影響在土層深度方向上是存在變化的，表層侵蝕最為嚴重，向下侵蝕力逐漸減弱，降雨對深度30cm以上土壤含水率影響最長有效時間為7d，受雨量與雨強的共同影響。根據142場侵蝕性降雨資料，排除前期降雨影響，以前7d無降雨為依據，篩選出有效樣本42份。每場降雨中，不同特征降雨產生的土壤侵蝕程度有所不同，為尋找土壤侵蝕程度的主要降雨特征影響指標，將42場降雨全部特征值表和不同指標組合變量以及對應場次土壤侵蝕模數進行Pearson相關分析。根據分析結果，認為所有降雨的雨量、雨強以及相關組合變量都和土壤侵蝕模數有顯著相關性，且三種雨型特征指標和土壤侵蝕模數之間的關系一致，雨量與雨強都對土壤侵蝕有顯著影響，隨著雨型增加，雨量和土壤侵蝕之間的相關性逐漸增強。

圖1　紅壤裸露坡地

2.2雨量的影響

根據Pearson相關分析結果，認為土壤侵蝕模數和雨量之間有著明顯的正相關，然而因為樣本點整體分布相對分散，不同的雨型表現出線性增加的規律性，經過線性擬合，三種雨型土壤侵蝕模數隨雨量增加的斜率分別為16、9、4（t/km2），說明不同雨型單位雨量的侵蝕能力差異很大，雨強越大，雨量增加導致的土壤侵蝕量增加越顯著。

2.3雨強30min峰值的影響

最大30min雨強同樣和土壤侵蝕模數有顯著相關性，土壤侵蝕模數隨著最大30min雨強增加而增加，且變化關系存在一個轉折點。最大30min雨強＜15mm/h，隨著最大30min雨強的逐漸增加，土壤侵蝕模數也緩慢增加，關系線基本和x軸平行，但是最強30min雨強＞15mm/h之后，土壤侵蝕模數的增加速率將顯著上升，關系斜率逐漸增大。使用Mann-Kendall檢驗精確判定臨界點，正反序列關系曲線焦點在15.4mm/h，通過顯著校驗（P＜0.05）。

最大30min雨強對土壤侵蝕模數影響的臨界特征在黃土高原土壤侵蝕的相關研究中也有體現，王萬忠在陜北子洲岔巴溝流域團山溝經流次降雨土壤侵蝕觀測資料的分析中討論了15min雨強對土壤侵蝕的影響，該研究指出二者之間有顯著線性關系，但是給出的散點圖中可以發現在雨強6mm/h位置出現了拐點，轉折之后土壤侵蝕強度的上升速率顯著加快，因此有理由相信最大時段雨強對土壤侵蝕影響的臨界點可能是普遍存在的，但是因為土壤性質和降雨過程的差別，臨界點的位置有所不同。

3　結語

紅壤裸露坡地侵蝕性降雨主要有短歷時大雨強、中歷時中雨強、長歷時小雨強三類，其中短歷時大雨強性降雨發生頻率最多，是土壤侵蝕的主要雨型。裸露坡地土壤侵蝕性降雨土壤侵蝕程度主要和雨強、雨量有關，在雨強指標中，最大30min雨強和土壤侵蝕模數之間關系最為顯著，是土壤侵蝕程度變化的最直接影響因素。

[1]秦偉,左長清,晏清洪,王昭艷,杜鵬飛,燕楠.紅壤裸露坡地次降雨土壤侵蝕規律[J].農業工程學報,2015（02）.

[2]張國華,謝崇寶,皮曉宇,左長清.紅壤坡地次降雨通用土壤侵蝕模型研究[J].中國水土保持,2015（07）.

陳紹宇（1982—），漢族，天津薊縣人，碩士研究生，2009年7月畢業于中國科學院水土保持與生態環境研究中心，土壤學專業，工程師，主要從事水土保持方面的工作。