降雨侵蝕因子和植被類型及覆蓋度對坡耕地土壤侵蝕的影響

肖繼兵，孫占祥，劉 志，鄭家明，劉 洋，馮良山，楊 寧，白 偉

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降雨侵蝕因子和植被類型及覆蓋度對坡耕地土壤侵蝕的影響

肖繼兵1，孫占祥2※，劉 志1，鄭家明2，劉 洋2，馮良山2，楊 寧2，白 偉2

（1. 遼寧省水土保持研究所，朝陽 122000； 2. 遼寧省農業科學院，沈陽 110161）

為探討降雨和植被對遼西褐土區農耕坡地土壤侵蝕的影響，2006－2010年采用坡面徑流小區觀測法研究了天然降雨條件下降雨侵蝕因子、植被覆蓋度、植被類型對坡耕地地表徑流量、土壤侵蝕量的影響。設5°和10°兩個坡度水平，以甘薯和谷子為供試作物，2006－2007年對照區為天然荒草地，2008－2010年為裸坡地。結果表明，甘薯地徑流量和侵蝕量與降雨量（）、最大30 min雨強（30）、×(平均雨強)、×30正相關顯著（<0.05）；裸坡地徑流量與、×30正相關顯著（<0.05），侵蝕量與30、×30正相關顯著（<0.05），與降雨量相關不顯著（>0.05）。甘薯地和裸坡地的徑流量和侵蝕量與平均降雨強度正相關均不顯著（>0.05）。回歸分析表明，降雨量主要影響徑流量，最大30 min雨強主要影響侵蝕量。中、高雨強下，侵蝕量與徑流量顯著正相關（<0.01）。甘薯地徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度呈顯著負指數關系（<0.05）。5°坡耕地，不同植被類型侵蝕量為甘薯地＞荒草地＞谷子地；10°坡耕地，荒草地侵蝕量總體最少。多元回歸分析表明，對土壤侵蝕的影響為地表徑流＞降雨侵蝕力（×30）＞植被覆蓋度。通過連續5 a坡面徑流小區觀測，初步探明降雨和植被對遼西褐土區農耕坡地土壤侵蝕的影響，可為該區坡耕地土壤侵蝕的有效防治提供一定的理論依據和技術支撐。

植被；土壤；侵蝕；褐土；坡地；降雨

0 引 言

土壤侵蝕使土地退化，生產力下降，生態環境惡化，嚴重影響和制約區域經濟和可持續發展，土壤侵蝕已成為世界性的生態環境問題，而中國是世界上土壤侵蝕最嚴重的國家之一[1]。坡耕地是中國重要的耕地資源，中國現有坡耕地3 513×104hm2，其面積約占全國耕地總面積的17.5%，然而坡耕地又是中國水土流失的主要策源地，其年土壤流失量占全國流失總量的30.0%[2-3]。遼西地區5°以上坡耕地面積約占耕地總面積的32.1%，該區雨量少且集中，植被覆蓋度差，使其成為遼寧省土壤侵蝕最嚴重的地區。該區土壤侵蝕面積共209.06×104hm2，占全省總侵蝕面積的49.4%，占該地區總面積的41.6%[4]。

影響土壤侵蝕的因素有降雨、地形、土壤、植被等自然因素和人為活動等社會因素。對同一地區而言，在較小的時間尺度上，降水與植被是影響土壤侵蝕的關鍵因子。降水是地表徑流和土壤水分的主要來源，是水力侵蝕的基礎，與土壤侵蝕關系比較密切的降雨因子有降雨量、降雨強度及降雨侵蝕力等。已有通過坡面徑流小區的研究表明，徑流量和侵蝕量主要受降雨量和最大時段雨強及二者乘積的影響，與平均雨強的相關性相對較差[5-9]。降雨強度是降雨因子中對土壤侵蝕影響最大的因子，是降雨侵蝕能力的重要潛在參數[10-12]。降雨侵蝕力反映了由降雨引起土壤侵蝕的潛在能力，它反映了雨滴濺蝕及地表徑流對土壤侵蝕的綜合效應。國際上Wischmeier和Smith最早提出用最大30 min雨強（30）來說明侵蝕與雨強的關系，并提出以降雨總動能與最大30 min雨強的乘積作為降雨侵蝕力因子的指標[13-14]。國內很多學者研究認為在黃土高原及其他地區，坡面次降雨流失量與最大30 min降雨強度存在很好的相關性，在降雨動能不可得時可以采用降雨量和最大30 min雨強的乘積計算降雨侵蝕力[15-17]。植被是控制土壤侵蝕最重要的環境因子，是防治坡面土壤侵蝕的積極因素。植被影響土壤侵蝕主要包括植被類型、植被蓋度和植被根系等，其對侵蝕產沙的影響主要表現在冠層攔截降雨、減弱雨滴動能、減少降雨侵蝕力及根系固土促滲、涵養水源和阻緩地表徑流等方面，對保護土壤起著重要作用，其中植被覆蓋度是當今研究植被與水土流失關系中用的最多的一個參數[18-23]。植被類型不同，對坡面土壤侵蝕的影響也不盡相同，如農耕地侵蝕模數一般大于荒草地，小于裸坡地[24-26]。

遼西地區是遼寧省土壤侵蝕最嚴重的地區，多年來對該區農耕坡地土壤侵蝕一直缺乏較為系統的研究。已有關于遼西地區坡耕地土壤侵蝕的相關研究[27-28]，但上述研究沒有明確遼西地區坡耕地降雨因子、坡度、植被（農作物）及作物覆蓋度對土壤侵蝕的影響。因此及時掌握該區農耕坡地土壤侵蝕規律，對降水資源進行有效調控，對于減輕土壤侵蝕，治理生態環境都具有指導性的意義。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2006－2010年在遼寧省農業科學院阜新旱農試驗區進行，土壤為淋溶褐土，成土母質為富含碳酸鈣的黃土性物質，土層深厚。該區地處東經121°01′～122°25′，北緯40°44′～42°34′之間。年平均氣溫7.2 ℃，≥10 ℃的活動積溫年平均為3 324 ℃，無霜期年平均為144 d。植被覆蓋度差，年均降水量423 mm，冬季降水最少，春、秋季降水居中，夏季降水最多，占全年降水總量的70%以上，且多以大雨、暴雨形式出現，易超滲產流導致坡耕地水土流失加劇。除大小春旱年年發生外，常形成伏旱、秋旱，屬典型的半干旱雨養農業區。阜新地區坡耕地多分布在淺山丘陵漫崗區，地塊面積較小，土壤貧瘠。該區坡耕地總面積為21.65×104hm2，占耕地總面積的41.69%，其中5°～15°的坡耕地占坡耕地總面積的78.26%，是水土流失綜合治理的主要區域。

2006－2010年5月到9月份總計發生179場降雨（圖1），其中有33場降雨產生地表徑流。5年間，<5 mm的降雨次數占45.81%，<10 mm的降雨次數占63.13%，最大次降雨量為71 mm。從降雨總量來看，82.73%的降雨量來源于>10 mm的降雨。該區作物生育期間的降雨以小雨為主，降雨總量取決于次數不多的中到大雨，這部分降雨決定了該區的土壤侵蝕。2006－2010年作物生育期（5－9月）降雨量分別為369.0、504.7、461.1、250.0、431.7 mm，平均降雨量為403.3 mm，各月平均降雨量分別占作物生育期平均降雨量的9.73%、21.27%、43.59%、22.73%、2.67%，呈明顯的單峰式分布，7月份降雨最多，其次為6月和8月。坡耕地土壤侵蝕主要發生在6－8月，總體上以7月份最強烈，6月份次之，8月份最小。

圖1 2006－2010年作物生長季降雨分布

1.2 試驗設計

試驗選取谷子（）和甘薯（）為供試作物，因為此2種作物在阜新地區種植面積很大，且比較適應半干旱區坡耕地條件下種植，是比較好的護坡作物。采用徑流小區觀測方法，小區長15 m，寬4 m，建筑材料用磚作邊埂，并用水泥抹砌，邊埂上緣向外傾斜60°。小區下方接蓄水池，池壁附有標尺，用于測量次降雨徑流小區產生的徑流量。坡度設5°和10°兩個水平，每個坡度下各設3種處理，其中2個處理為谷子和甘薯，輪作種植，另1個處理固定為對照，2006－2007年對照為荒草地（以灰菜、狗尾草(L.)、雞爪草、賴草()等為主），2008－2010年對照為裸坡地。谷子采用等高條播方式播種，種植密度為37.5萬株/hm2，行距50 cm，溝壟種植。甘薯等高起壟栽插薯苗，行距50 cm，密度為6.75萬株/hm2。文中T1、T2、T3、T4、T5、T6分別代表5°坡甘薯地、5°坡谷子地、5°坡對照地、10°坡甘薯地、10°坡谷子地、10°坡對照地。各小區土壤質地為壤土，2006年播前各小區耕層土壤基礎理化性質見表1。

表1 徑流小區供試土壤基本理化性質

注：T1－T6分別代表5°坡甘薯地、5°坡谷子地、5°坡對照地、10°坡甘薯地、10°坡谷子地、10°坡對照地，下同。

Note: T1－T6 respectively represent sweet potato field of 5degree, millet field of 5degree, check plot of 5degree, sweet potato field of 10degree, millet field of 10degree, check plot of 10degree, the same as below.

1.3 測定項目與方法

1.3.1 降雨因子

在徑流場設置SJ1型虹吸式自計雨量計，記錄降雨過程，據此計算每次降雨的降雨量、降雨歷時、平均雨強、時段雨強等。

1.3.2 地表徑流量

=（1）

式中為蓄水池內容納的徑流量，m3；為蓄水池面積，m2；為蓄水池內徑流泥沙混合溶液的深度，m。每次降雨后，如果產流則及時測量地表徑流量。

1.3.3 土壤侵蝕量

=（2）

式中為小區泥沙侵蝕量，kg；為蓄水池內容納的徑流量，m3；為徑流含沙量，kg/m3，測定方法為每次產流后，將蓄水池內泥水攪拌均勻，分上、中、下3層用取樣器取樣混合，再從中取出1 L泥水樣用濾紙過濾、烘干，測定泥沙量。

1.3.4 植被覆蓋度

點測法（甘薯）：將一根根樣針在植被中垂直放下，接觸到植物枝葉的樣針數占總樣針數的百分數即為植被覆蓋度（）。甘薯區覆蓋度的測量取坡上、坡中和坡下3點的平均值。

1.4 數據處理

采用SPSS 19進行相關和回歸分析，Microsoft Excel 2010繪圖。

2 結果與分析

2.1 降雨對坡耕地土壤侵蝕的影響

遼西地區土壤侵蝕以水蝕為主，降雨與坡面徑流及土壤侵蝕有密切關系，降雨因子主要包括降雨量、最大降雨強度、平均降雨強度等，其中降雨量和最大降雨強度是影響降雨侵蝕力的2個最重要的特征因子[16-17]。2006－2008年農耕坡地產生徑流的降雨，產流最小雨量為8 mm，最大雨量為71 mm，產流總雨量分別占作物生育期降雨總量的25.99%、51.81%、39.71%，產流降雨次數分別占作物生育期降雨次數的10.34%、31.11%、16.13%。表2甘薯地土壤侵蝕分析以2006－2008年數據為主，T3和T6分別代表5°坡和10°坡裸地，土壤侵蝕分析以2008－2010年數據為主。表2和表3主要分析徑流量和侵蝕量與降雨量和降雨強度的關系，次降雨量或降雨強度較大的數據點均包含其中。從表2可以看出，T1和T4甘薯地的徑流量和侵蝕量與降雨量、最大30 min雨量30、×、×30顯著相關（<0.05）；T3和T6裸坡地的徑流量與、×30顯著相關（<0.05），侵蝕量與30、×30相關顯著（<0.05）。各小區徑流量和侵蝕量與降雨復合因子（×、×30）的相關程度總體上高于與單一降雨因子（、、30）的相關程度，但與平均降雨強度的相關性均不顯著。這是由于水土流失量的大小與短時段集中雨強關系較密切，尤其與最大30 min雨強密切相關，而平均雨強這個指標僅僅反映某次降雨的總體特征，并沒有反映出降雨過程集中程度的差異[16-18]。

T1和T4甘薯地徑流量和侵蝕量與降雨量和最大30 min雨強均在0.05或001水平上顯著正相關，T3和T6裸坡地徑流量與最大30 min雨強相關不顯著，侵蝕量與降雨量相關不顯著。這可能是由于裸坡地缺乏植被覆蓋，無植被覆蓋的小區，雨滴和徑流都是侵蝕的主要動力。在雨滴擊濺侵蝕下，表土易結皮，一方面影響降雨入滲，雨強小的情況下也可能產生較大的徑流；另一方面表層可供徑流侵蝕攜帶的土壤顆粒減少，降雨量大的情況下也可能產生較小的侵蝕量。同時無植被覆蓋小區坡度因子在土壤侵蝕過程中可能起到了更重要的作用。

表2 場徑流量和侵蝕量與降雨因子皮爾遜相關分析

注：*. 在0.05水平（雙側）上顯著相關；**. 在0.01水平（雙側）上顯著相關。

Note: *. Correlation is significant at 0.05 level (2-tailed); **. Correlation is significant at 0.01 level (2-tailed).

皮爾遜相關系數僅僅考慮了2個變量之間的相關關系，并沒有考慮其他變量對其的影響。要系統考察因變量與各自變量之間的定量關系，可以先通過皮爾遜相關分析剔除相關不顯著的指標，用顯著性指標建立因變量與自變量之間的回歸方程，利用回歸系數分析各因素貢獻量。由于平均雨強與徑流量和侵蝕量相關性較差，故建立徑流量和侵蝕量與降雨量和最大30 min雨強的回歸方程。從表3可以看出，徑流量和侵蝕量與降雨量和最大30 min雨強均成正相關，其中降雨量對徑流量的影響大于最大30 min雨強，對侵蝕量的影響小于最大30 min雨強。

表3 場降雨徑流量和侵蝕量回歸分析

2.2 徑流對坡耕地土壤侵蝕的影響

降雨及其產生的徑流是造成坡面土壤侵蝕的直接動力，在二者共同作用下發生土壤侵蝕。一般情況下，徑流量愈大，發生的土壤侵蝕也就愈烈。由于降雨強度與土壤侵蝕關系密切，本文依據江忠善等[29]以30≥15 mm/h為中、高強度降雨的劃分標準，以10°坡甘薯地為例分析徑流與土壤侵蝕的關系。由圖2可見，在中、高強度降雨下，侵蝕量和徑流量之間呈冪函數關系，正相關顯著（<0.01），徑流量越大，侵蝕量越大。遼西地區坡耕地以超滲產流為主，中高雨強下，降雨速度快，單位時間內降雨量多，逐漸超過土壤入滲強度，地表徑流增多，同時降雨強度越大，侵蝕力就越大，對表層土壤穩定性的破壞就越大[11]，而且雨滴打擊徑流表面增加其紊動強度的能力也越大，對土壤顆粒的搬運能力也隨之增強，因此中、高雨強下，徑流量越大，土壤侵蝕量就越大。

注：S為侵蝕量，Q為徑流量，下同。

2.3 植被對坡耕地土壤侵蝕的影響

2.3.1 植被覆蓋度與土壤侵蝕

同一場降雨在地形、土壤一致的情況下，植被決定了坡耕地產流產沙的差異，主要表現在植被覆蓋度的大小和植被類型的差異。植被覆蓋度作為表征地表植被生長狀況的一個重要指標，是研究植被與土壤侵蝕中應用最多的一個參數。對農作物來說，它是指農作物枝葉的投影面積與所占地面面積之比，與種植密度密切相關。圖3所示為甘薯區徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度的關系，由于降雨量和降雨強度是引起水土流失的2個最基本的降雨特征量，與土壤侵蝕關系密切，因此在分析徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度的關系時，盡量選擇次降雨量和降雨強度差異不大的數據點進行分析，而次降雨量或降雨強度明顯偏大的數據點未加入到植被覆蓋度與水土流失的關系分析中。由圖3可以看出，5°坡和10°坡甘薯地徑流量與植被覆蓋度呈顯著（<0.05）負指數關系，侵蝕量與植被覆蓋度也呈現出顯著（<0.01）負指數關系。其中侵蝕量與植被覆蓋度的2值大于徑流量與植被覆蓋度的2值，表明農耕坡地土壤侵蝕量與植被覆蓋度的關系更密切，植被覆蓋削減徑流的作用要弱于減沙效應。從圖中還可看出，5°坡和10°坡甘薯地植被覆蓋度達到80%左右時，減水減沙效果基本穩定。

圖3 徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度的關系

2.3.2 植被類型與土壤侵蝕

表4所示為2006－2010年不同植被土壤侵蝕情況。由于數據只是各年徑流量和侵蝕量的累加，因此次降雨量或降雨強度較大的數據點均包含其中。從表4中2006－2007年數據可以看出，植被類型不同，對土壤侵蝕的影響不同。5°和10°坡谷子地總徑流量較荒草地減少28.35%，侵蝕量較荒草地增加10.73%；5°和10°坡甘薯地總徑流量和總侵蝕量較荒草地分別增加150.33%和608.28%。這是因為荒草地無人耕種，表層土壤擾動小，且由于雜草根系在土壤中縱橫穿插的纏繞固結作用，增強了土壤的團聚力，使表層土壤致密，抗沖刷能力強；谷子地和甘薯地每年都要進行耕種，形成一個明顯的耕作層，此層土壤相對疏松，土粒易被濺蝕隨徑流移動，抗沖刷能力弱，因此谷子地和甘薯地的土壤侵蝕量都大于荒草地。但谷子地的徑流量要小于荒草地，這可能與谷子地表層土壤疏松、根系密集，降雨易于入滲有關。

表4 2006－2010年不同植被土壤侵蝕情況

有無植被覆蓋對坡耕地土壤侵蝕有顯著影響。從2008－2010年數據可以看出，5°和10°坡甘薯地總徑流量和總侵蝕量較裸地分別減少83.13%和98.86%；5°和10°坡谷子地總徑流量和總侵蝕量較裸地分別減少95.90%和99.25%。這是由于裸地無植被覆蓋，降雨直接拍打地表，表層土粒易崩解分散，土壤團聚體被破壞，土壤大孔隙易被堵塞形成結皮，減弱降雨入滲，從而更易于形成地表徑流，發生土壤侵蝕。而甘薯地、谷子地由于有植被覆蓋，使降雨在與土壤表面接觸之前受到植被的影響，植被覆蓋可以攔截降雨，降低降雨侵蝕潛在能力，根系可以提高土壤抗侵蝕能力，而且植被整體可以像屏障一樣阻截徑流和泥沙[18-19]，從而減緩地表徑流的形成，減少和防止土壤侵蝕。

農作物種類不同，對土壤侵蝕的影響不同。從2006－2010年數據可以看出，5°坡和10°坡谷子地總徑流量和總侵蝕量較甘薯地分別減少73.08%和77.39%，這可能是因為谷子地種植密度較大，土壤耕層根系密集，有效根密度較大，可有效增加降雨入滲，減少地表徑流量并減弱地表徑流對表層土壤的沖刷，減少侵蝕量。

從以上分析可知，不同植被類型的蓄水效果以谷子地最好，荒草地次之；5°坡耕地，保土效果以谷子地最好，荒草地次之。甘薯地蓄水保土效果最差，但與裸地相比，具有一定覆蓋度的甘薯地對降低坡面徑流和減少土壤侵蝕起到了積極的作用。10°坡耕地，總體上荒草地保土效果最優。觀測期間，由5°坡到10°坡，甘薯地總徑流量和總侵蝕量分別增加了98.81%和289.01%，谷子地總徑流量和總侵蝕量分別增加了191.96%和863.06%，荒草地分別增加了37.98%和193.60%，裸地分別增加了15.90%和480.30%。隨著坡度的增大，徑流量和侵蝕量都隨之增加，但對侵蝕量的影響遠大于對徑流量的影響。

2.4 降雨和植被對土壤侵蝕的綜合影響

為研究降雨及其產生的徑流和植被對農耕坡地土壤侵蝕的聯合影響，以T1和T4甘薯地為例分析因變量—侵蝕量（, kg/hm2）與自變量—徑流量（, m3/hm2）、降雨量（, mm）和最大30 min雨強（30, mm/h）的乘積及植被覆蓋度（, %）的關系。由于表5主要分析土壤侵蝕量與降雨侵蝕因子、植被覆蓋度和徑流量的關系，因此次降雨量或降雨強度較大的數據點均包含其中。從表5可以看出，土壤侵蝕量與降雨侵蝕能力和徑流量正相關，與植被覆蓋度負相關，對坡面土壤侵蝕的影響為徑流量＞降雨侵蝕力＞植被覆蓋度。由5°坡到10°坡，降雨侵蝕因子和植被覆蓋度因子對土壤侵蝕的影響相對增大。作物的存在可在一定程度上削弱降雨徑流和坡度對坡面土壤侵蝕的影響，增加植被覆蓋對防治農耕坡地土壤侵蝕具有重要意義。隨著坡度的增大，更要注重農作物的田間管理，增加覆蓋度。

表5 土壤侵蝕與降雨、植被覆蓋度、徑流的回歸分析

3 討 論

3.1 雨量和雨強對農耕坡地土壤侵蝕的影響

雨量和雨強是影響土壤侵蝕的2個最基本的降雨特征量。關于降雨量對坡耕地徑流量和侵蝕量的影響，有的研究表明降雨量與坡面水土流失的大小關系非常密切，徑流量和侵蝕量隨降雨量的增多而增大[7-8,30-31]。但也有研究顯示，從統計學觀點看，土壤侵蝕與降雨量的正相關關系不顯著[2,32]。本研究表明，T1和T4甘薯地徑流量和侵蝕量與降雨量正相關顯著；T3和T6裸坡地徑流量與降雨量正相關顯著，但侵蝕量與降雨量正相關未達顯著水平，而且降雨量和降雨強度（時段雨強）與土壤侵蝕的多元回歸分析表明，T1和T4甘薯地及T3和T6裸地處理，降雨量主要影響徑流量，最大30 min雨強主要影響侵蝕量，與前人研究結果[11,15,30-34]基本一致。產生這種現象的原因主要是因為坡面產沙不同于坡面產流，相關研究[35-36]表明，產流量與降雨前期土壤含水量密切相關，而土壤含水量與降雨量密切相關，從而使得降雨量對徑流量的影響相對較大；侵蝕量除與土壤組成、坡度有關外，主要取決于地表徑流侵蝕力的大小。當雨強不斷增大時，擊濺能力隨之增強，對土壤表層穩定性的破壞增大，侵蝕力就越大，因此侵蝕量與降雨強度的關系更密切[11]。

雨量和雨強對徑流量和侵蝕量的影響程度不同也與區域降雨特征有關，遼西地區以超滲產流為主，夏季（6－8月）暴雨較多，歷時短、雨量相對集中，而短時段大雨強反映了降雨產生的徑流對土壤顆粒的搬運作用，因此時段雨強（30）與土壤侵蝕的相關程度較雨量好。關于哪個最大時段降雨強度對土壤侵蝕影響最大，各地研究結果不盡相同，本文選取最大30 min雨強作為最大時段雨強的代表僅在說明最大時段雨強對遼西褐土區農耕坡地徑流量和侵蝕量的影響。

3.2 植被覆蓋度對農耕坡地土壤侵蝕的影響

坡面徑流量和侵蝕量的大小取決于降雨量及降雨強度，同時，坡面的植被覆蓋情況對其也有決定性的影響[7]。已有基于坡面尺度可控區域的研究[20-22,37-38]表明，植被覆蓋度與坡面產流產沙負相關。本研究表明，農耕坡地（T1和T4甘薯地）徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度呈負指數關系，相關顯著，與前人研究結果基本一致。這是由于植被覆蓋度的增加使攔截降雨的能力增強，削弱了降雨動能，減小了雨滴對土壤的擊濺侵蝕并減弱地表徑流的紊動性，進而減弱降雨侵蝕力。同時隨著植被覆蓋度的增大，地下根量及根系分布也會相應增多增大，改善了土壤結構，增強了土壤的入滲性能，從而植被減緩徑流速度、攔蓄徑流、涵養水源的能力增強，進而降低超滲產流的機會，減小地表徑流對泥沙的輸移能力[39]，從而減少了土壤侵蝕。植被覆蓋度與侵蝕量的相關系數大于其與徑流量的相關系數，這可能是由于徑流量與降雨量關系更密切，植被覆蓋度的增加雖然會截留部分降雨，但這部分雨量占總降雨量的比例很小，場降雨總量受影響很小，因此徑流量與植被覆蓋度的相關程度小于侵蝕量與植被覆蓋度的相關程度。

本試驗雖然連續進行了5 a坡耕地徑流觀測，但由于天然降雨條件下在半干旱地區取得豐富準確的徑流和侵蝕資料存在一定的困難，并且輔助的人工降雨實驗不足，總體上甘薯地和谷子地土壤侵蝕樣本數量有限，對數據的分析可能會造成一定的影響。而且土壤侵蝕是多種因素綜合影響的復雜地表過程，本文重點分析了降雨、徑流、植被對坡耕地土壤侵蝕的影響，對坡度、耕種措施、雨前土壤水分等因子沒有進行深入探討。今后應加強這些方面的研究，以進一步豐富遼西地區農耕坡地土壤侵蝕研究的基礎資料。

4 結 論

遼西地區坡耕地集中，而已有關于該區土壤侵蝕的基礎研究相對較少，因此開展遼西地區坡耕地土壤侵蝕規律研究可以填補區域空白。本文通過坡面徑流小區初步探明了區域降雨和植被對農耕坡地土壤侵蝕的影響，為該區坡耕地土壤侵蝕的有效防治提供一定的理論依據。

1）坡耕地徑流量和侵蝕量與降雨量、最大30 min雨強及降雨量與最大30 min雨強乘積正相關。其中降雨量對徑流量的影響大于最大30 min雨強，對侵蝕量的影響小于最大30 min雨強。中高雨強下，侵蝕量與徑流量顯著正相關（<0.01）。在雨季采取適當的截流措施增加降雨入滲，對減少坡耕地土壤侵蝕具有重要意義。

2）農耕坡地徑流量和侵蝕量與植被覆蓋度呈負指數關系，相關顯著（<0.05）。植被覆蓋削減徑流的作用弱于減沙效應且農作物只有達到一定的覆蓋度才能起到良好的保水固土作用。

3）多元回歸分析表明，對土壤侵蝕的影響為地表徑流＞降雨侵蝕力＞植被覆蓋度。在降雨一定的前提下，植被是影響土壤侵蝕的關鍵因子。遼西地區農耕坡地增加地面覆蓋度是減少土壤侵蝕的基礎，是防治水土流失的重要舉措。隨著坡度的增大，更要注重農作物的田間管理，增加覆蓋度。

[1] Liu Y, Fu B, Lü Y, et al. Hydrological responses and soil erosion potential of abandoned cropland in the Loess Plateau, China[J]. Geomorphology, 2012, 138(1): 404－414.

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Effects of rainfall erosion factor, vegetation type and coverage on soil erosion of sloping farmland

Xiao Jibing1, Sun Zhanxiang2※, Liu Zhi1, Zheng Jiaming2, Liu Yang2, Feng Liangshan2, Yang Ning2, Bai Wei2

(1122000,; 2110161,)

In order to discuss the effect of rainfall and vegetion on soil erosion of sloping farmland in cinnamon soil region in western Liaoning, the experiment was carried out under natural rainfall on artificial slope runoff plots from 2006 to 2010. The runoff plots with an interval of 1 m were designed according to the 20-year standard and each area was 60 m2. Slope factor was set as 5° and 10° respectively. Among 3 runoff plots built under the same slope, 2 plots were practiced by millet - sweet potato rotation, and another runoff plot was set as the control, which was the natural hillside field in 2006-2007 and bare slope (coverage <5%) in 2008-2010. Millet and sweet potato were planted as test cropsby contour tillage and row spacing was 50 cm. The result showed that soil erosion in the sloping farmland mainly occurred between June and August, particularly in July. The surface runoff and erosion amount increased in accordance with the increasing of gradient and the effect of slope on erosion amount was greater than runoff with the slope increasing. When rainfall reached a certain intensity, soil erosion would occur. The experiment also showed that the surface runoff and erosion amount on sweet potato field had significantly positive relations with the rainfall (<0.01 for runoff,<0.05 for erosion amount), the maximum 30-minute rainfall intensity (<0.01), the rainfall erosivity (which was the product of the former 2 factors) (<0.01), and the product of rainfall and average rainfall intensity (<0.01); the runoff on bare soil field had significantly positive relations with the rainfall (<0.01 and<0.05 on 5° and 10° bare soil field, respectively), and the rainfall erosivity (<0.01); the erosion amount had significantly positive relations withthe maximum 30-minute rainfall intensity(<0.05 and<0.01 on 5° and 10° bare soil field, respectively), and the rainfall erosivity (<0.01), but had not positively significant relation with rainfall. The surface runoff and erosion amount were mostly affected by the precipitation and the maximum 30-minute rainfall intensity respectively through regression analysis and the both had not positively significant relation with average rainfall intensity on sweet potato and bare soil field. Erosion amount had a relation of power function and a significantly positive correlation with surface runoff under medium and higher rainfall intensity (<0.01). The surface runoff and erosion amount on sweet potato field had a significantly negative exponential function relation (<0.05). The amount of soil erosion on sweet potato field was the largest, the following was millet field and that of wild grass ground was the least. Multi variance regression analysis revealed that the factors impacting the amount of soil erosion from high to low were surface runoff, rainfall erosivity, and vegetation coverage, and the effects of rainfall erosivity and vegetation coverage on soil erosion increased with the slope increasing. Vegetation cover was especially important to protect against soil erosion on sloping farmland in western Liaoning, and crop management would be paid more attention with the increasing of gradient. The effects of different factors such as rainfall and crop varieties on soil erosion on sloping farmland were preliminarily known after the 5-year experiment in this paper. The research provides theoretical basis and technical support for the effective prevention and treatment of soil erosion in the region.

vegetation; soils; erosion;cinnamon soil; sloping farmland; rainfall

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.22.020

S157.1

A

1002-6819(2017)-22-0159-08

2017-03-28

2017-11-05

“十一五”國家科技支撐計劃（2006BAD29B06）；“十二五”國家科技支撐計劃（2012BAD09B02）；國家公益性行業（農業）專項（201303125-01，201503119-06-02）；國家“萬人計劃”青年拔尖人才項目

肖繼兵，副研究員，主要從事旱作農業與土壤侵蝕研究。 Email：xiaojb2004@126.com

孫占祥，博士，研究員，博士生導師，主要從事旱作節水與農作制度研究。Email：sunzhanxiang@sohu.com