貴州巖溶區不同土地利用方式對坡面水土流失的影響

［關鍵詞］土地利用；水土流失；坡面；巖溶區；貴州省

［摘要］大規模開墾、不合理耕種是導致喀斯特地區水土流失和石漠化的直接原因。不同的土地利用方式對水土流失的影響具有明顯差異。畢節市七星關區丁家寨水土保持監測站位于貴州省巖溶區，通過在丁家寨水土保持監測站設立林地、果園、耕地、裸地4種不同土地利用方式的徑流小區，開展2019—2022年降水量、土壤含水率和產流產沙量監測，分析巖溶區不同土地利用方式對坡面水土流失的影響。結果表明：2019—2022年4個徑流小區的土壤含水率總體表現為林地＞果園＞耕地＞裸地，徑流深和徑流系數總體表現為裸地＞耕地＞果園＞林地，土壤流失量總體表現為裸地＞耕地＞果園＞林地。林地、果園通過增加地表覆蓋，減緩降雨徑流，增加降雨入滲，可以有效控制水土流失；巖溶區的水土保持工作應高度重視植被建設和保護，推動經果林產業發展，合理安排耕作措施，以減少水土流失的發生。

［中圖分類號］S157[文獻標識碼]ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.07.012

［引用格式］羅志忠，孟天友，彭強，等.貴州巖溶區不同土地利用方式對坡面水土流失的影響[J].中國水土保持，2024（7）：38-41.

喀斯特又稱作巖溶，是指地表水和地下水對可溶性巖石的溶蝕作用及所形成的景觀與現象的總稱[1]。喀斯特地區生態環境脆弱，在不合理的人類活動影響下，易導致大面積植被退化和表土裸露，遇到降水時會造成嚴重的水土流失，進而引起石漠化的發生、發展[2-3]。大規模開墾、不合理耕種是導致水土流失和石漠化的直接原因。不同土地利用方式對水土流失的影響具有明顯差異[4-5]。目前，許多學者針對不同土地利用方式下水土流失的發生發展規律進行了大量研究，發現林地、灌叢、草地對水土流失有很好的抑制作用，此外耕地上的耕種活動會增加水土流失風險[6]。已有研究表明，不同種植模式或耕作措施對水土流失的影響不同[7-9]，但是目前將研究重點放在巖溶區的研究成果較少。本文以位于貴州省巖溶區的畢節市七星關區丁家寨水土保持監測站為例，開展巖溶區耕地、林地、果園、裸地4種土地利用方式的水土保持監測，分析巖溶區不同土地利用方式對水土流失的影響，以期為貴州省巖溶區水土流失治理、土地管理政策制定、生態環境改善等提供支撐。

1研究區概況

丁家寨水土保持監測站位于畢節市七星關區中部，地處東經105°19′59″、北緯27°19′41″，屬于水力侵蝕一級類型區中的西南土石山區，容許土壤流失量為500t/（km2·a）。研究區屬亞熱帶季風濕潤性氣候區，冬無嚴寒，夏無酷暑，全年氣候適宜；年均降水量954mm，降水集中在5—9月，期間降水量約占全年降水量的70%，10a一遇最大1h降水量為61.4mm，10a一遇最大24h降水量為168.75mm；年均氣溫12.8℃，極端最高氣溫34.2℃，極端最低氣溫-10.9℃，≥10℃年積溫為3850℃，無霜期250d。土壤類型以砂頁巖上發育的黃壤為主，土層厚度一般為0.5～1.0m，抗蝕性弱，pH值為5.5～6.5，呈弱酸性。主要植被有樺木、響葉楊、香樟、杜鵑等，人工林有華山松、楊、小葉女貞、桃、李、梨等，森林覆蓋率約為75%，林草覆蓋率約為80%。

2研究方法

基于丁家寨水土保持監測站，依據《水土保持監測技術規程》（SL277—2002）和觀測小區布設原則，分別在耕地、林地、果園、裸地布設4個徑流小區。徑流小區設置在經人工處理后的坡面上，尺寸為長（垂直投影長）20.0m×寬4.5m，坡度為15°，坡向為西南，基巖類型為石灰巖，匯水面積為90m2，林地、果園、耕地徑流小區的主要植被類型分別為華山松、繅絲花、玉米。徑流小區邊墻由M7.5磚砌體抹面而成，高出地面45cm，埋入地下30cm，底部設M7.5漿砌石和10cm厚的碎石墊層，邊墻上緣用C15混凝土抹面，并向徑流小區外側呈60°傾斜。徑流小區的實地照片見圖1。

本研究的監測時間為2019—2022年，監測內容包括降水量、土壤含水率、產流量和產沙量。土壤含水率采用TDR法進行測定，每月的1日和15日進行2次測量，每次產流后加測1次，測量土層深度為10cm，每個徑流小區重復測量3次取平均值，并通過烘干法進行測量結果校驗。產流量和產沙量通過HL-3W型和JDNS-AUTO-01型自動化監測設備進行測量，自動記錄數據的同時，將監測數據發往云服務器，實現對徑流小區產流產沙過程的自動遠程監測，以提高監測的準確度。

3結果與分析

3.1降水特征

2019—2022年徑流小區月平均降水量見圖2。由圖2可以看出，不同年份徑流小區的降水量月度分布特征具有差異性，2019年和2021年中7月降水量最高，2020年中6月降水量最高，而2022年中4—9月降水量分布比較平均。此外，統計了2019—2022年徑流小區降水及產流特征（見表1）。2019—2022年徑流小區的年降水量分別為1043.5、900.7、1031.7、804.2mm，最大30min雨強分別為99.0、64.7、70.4、55.6mm/h，雖然2019年的年降水量和最大30min雨強最高，但是降水天數和累計產流次數是4個年份中最少的，分別為124d和17次；2021年降水天數和累計產流次數是4個年份中最多的，分別為193d和39次，2020年和2022年降水天數和累計產流次數比較接近，分別為183d和188d、25次和22次。此外，2019—2022年降雨侵蝕力逐年下降，分別為8672.76、6224.81、5647.90、3290.00MJ·mm/（hm2·h·a）。

3.2土壤含水率特征

表2是通過監測得到的2019—2022年4個徑流小區的土壤含水率，由于土壤含水率測定裝備于2019年5月安裝完畢，因此缺少2019年1—4月的土壤含水率數據；4個徑流小區均在2020年和2021年土壤含水率較高，其次是2022年，2019年土壤含水率最低。

2019年4個徑流小區的土壤含水率比較接近；2020年林地、果園和耕地的土壤含水率比較接近，略高于裸地；

2021年和2022年林地和果園的土壤含水率相近，略高于耕地，且明顯高于裸地。總體來看，4個徑流小區的土壤含水率表現為林地＞果園＞耕地＞裸地。對4個徑流小區月降水量和土壤含水率進行相關性檢驗，發現在林地，月降水量對土壤含水率的影響最大，二者呈極顯著的正相關關系，決定系數為0.939；在果園和耕地，月降水量和土壤含水率呈顯著的正相關關系，決定系數分別為0.806和0.777；在裸地，月降水量和土壤含水量無顯著的相關關系，決定系數為0.347。

3.3產流產沙特征

通過監測和計算分析得到2019—2022年4個徑流小區的產流產沙特征，見表3。4個徑流小區的徑流深差異十分顯著，其中裸地徑流深明顯高于其他3個徑流小區。裸地、果園和耕地的徑流深呈波動變化，林地的徑流深整體呈下降趨勢，2022年林地的徑流深明顯低于其他3個小區，僅為裸地的1.23%。4個小區的徑流系數變化特征與徑流深相似，裸地的徑流系數明顯高于其他3個小區，林地的徑流系數呈逐年下降趨勢。2019年果園的土壤流失量最高，達13.071t/（hm2·a），2020—2022年裸地的土壤流失量明顯高于其他3個小區，其中2021年土壤流失量最高，達40.390t/（hm2·a），2022年4個徑流小區的土壤流失量表現為裸地＞耕地＞果園＞林地，林地和果園的土壤流失量分別為裸地的0.05%和0.08%；林地和果園的土壤流失量逐年下降，耕地和裸地的土壤流失量呈波動變化趨勢。

4討論

土壤水分入滲是降水由土壤表面進入其內部運動、儲存的過程，降水和土地利用方式是影響研究區土壤水分的主要因素[10-11]。2022年降水量為804.2mm，相比于2019—2021年，年降水量少了96.5～239.3mm，這也導致了2022年4個徑流小區的土壤含水率較低。4個徑流小區中林地和果園的土壤含水率高于耕地和裸地，主要是因為林地的枯枝落葉和果園的草本植物可以減少土壤水分蒸發、增加降水入滲，使土壤儲存水分的能力增強，進而有利于植被的后續生長、改善生態環境條件[12-13]。

喀斯特地區獨特的地下二元結構和裂隙發育特征導致其坡面徑流入滲速度較快，產流以蓄滿產流方式為主。產流作為水土流失的主要驅動因子，是維系陸地水文系統平衡的關鍵因素之一[14]。產流不僅受到雨強、地質條件等因素的影響，而且受到立地條件、地表覆被、土地利用方式等的影響[4-5]。由于裸地缺少地表覆蓋，也沒有其他保護措施，因此降水后直接形成坡面徑流，產流量較高。林地、果園和耕地在一定程度上增加地表覆蓋，減少坡面徑流的產生，且耕作時的松土施肥可以增加降水入滲，因此相對于裸地，林地、果園和耕地產流量少。而土地利用方式對產流量的影響可以進一步影響土壤流失量。在相同的降雨條件下，裸地受降雨侵蝕的影響較大，土壤流失嚴重；耕地上生長的農作物可以對降雨進行攔截，減緩降雨濺蝕，且作物根系具有固土作用，可以減少土壤流失，但是耕作時會人為擾動地表，在缺少保護措施的情況下會導致人為水土流失的發生；林地和果園可以顯著增加地表覆蓋，大幅提高降雨截留效果，遏制土壤流失的效果比較明顯。因此，貴州省巖溶區的水土保持工作應高度重視植被建設和保護，推動經果林產業發展，合理安排耕作措施，增加植被覆蓋以減少裸地面積，從而遏制水土流失的發生。

5結論

在丁家寨水土保持監測站設立林地、果園、耕地、裸地4個徑流小區，開展水土保持監測，得到2019—2022年4個徑流小區的土壤含水率總體表現為林地＞果園＞耕地＞裸地，徑流深和徑流系數總體表現為裸地＞耕地＞果園＞林地，土壤流失量總體表現為裸地＞耕地＞果園＞林地。土地利用方式對產流產沙的影響比較明顯，裸地的土壤流失量最高，林地、果園和耕地可以通過增加地表覆蓋，減緩降雨徑流，增加降雨入滲，減少產流量，從而抑制水土流失，其中林地和果園在控制土壤流失方面的效果更加明顯。巖溶區應注重植被建設和保護，增加坡面植被覆蓋，發展經果林產業，且應摒棄不合理不科學的耕作方式，以推動水土保持高質量發展。

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收稿日期：2023-10-15

第一作者：羅忠志（1987—），男，貴州大方人，工程師，碩士，主要從事水土保持技術管理工作。

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（責任編輯李佳星）