白先發(fā), 高建恩, 張?jiān)? 李慧娟, 吳麗娜, 高塞青, 張英英

(1.中國科學(xué)院 教育部 水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心, 陜西 楊凌712100; 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 陜西 楊凌712100;3.中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049; 4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院, 陜西 楊凌712100；5.安塞縣氣象局，陜西 安塞717400)

?

具有水窖設(shè)施的梯田蘋果地抗暴雨侵蝕研究

白先發(fā)1,3, 高建恩1,2,3,4, 張?jiān)?, 李慧娟1,3, 吳麗娜4, 高塞青5, 張英英5

(1.中國科學(xué)院 教育部 水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心, 陜西 楊凌712100; 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 陜西 楊凌712100;3.中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049; 4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院, 陜西 楊凌712100；5.安塞縣氣象局，陜西 安塞717400)

針對2013年延安地區(qū)極端暴雨徑流侵蝕條件下土壤侵蝕嚴(yán)重、水土資源利用效率低等問題，通過對陜北安塞縣方塔村帶有水沙調(diào)控措施的梯田—水窖—蘋果水土流失狀況進(jìn)行定位監(jiān)測，基于收集的降雨資料，研究該梯田內(nèi)水沙調(diào)控措施在抗御暴雨條件下的防蝕作用和土壤侵蝕規(guī)律，結(jié)果表明：該梯田能夠抗御暴雨的沖刷，各階梯田土壤侵蝕都在中度侵蝕以下，平均土壤侵蝕模數(shù)僅為該區(qū)多年平均的1/7。集中性的高強(qiáng)度降雨對黃土高原土壤侵蝕起決定性作用，本文基于安塞水土保持試驗(yàn)站坡面土壤侵蝕預(yù)測預(yù)報模型，給出了適宜該區(qū)具有水沙調(diào)控措施的梯田土壤侵蝕預(yù)測預(yù)報模型，得到在I30=0.24 mm/min前提下，當(dāng)年降雨量小于191.1 mm時，土壤能夠維持較高的生產(chǎn)力；當(dāng)年降雨量小于997.13 mm時，該區(qū)土壤侵蝕模數(shù)可控制在多年平均水平以內(nèi)。梯田內(nèi)修建的水窖、梯壁植草、地表枯枝落葉以及梯田質(zhì)量等因素的綜合作用在抗御暴雨侵蝕過程中起到了重要作用。

水窖; 防蝕作用; 暴雨; 梯田; 黃土高原

干旱缺水與水土流失嚴(yán)重是黃土高原發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的一個主要限制性因素，而解決這一問題的有效途徑是調(diào)控降雨徑流，高效利用水土資源，建設(shè)人與自然和諧的生態(tài)環(huán)境[1]。梯田蘋果+集流面+水窖作為一種高效利用水土資源的復(fù)合水沙調(diào)控措施，不僅能夠適時滿足作物的需水、增加作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，還能有效減少水土流失，在該地區(qū)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用[2-3]。

目前，針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性梯田布置合理水沙調(diào)控措施后的蓄水保土效益研究報道還很少，大多數(shù)研究還是基于觀測徑流小區(qū)，以相同坡度的坡耕地作為對照，分析水平梯田的減水減沙效益[4-5]。2013年6—9月，黃土丘陵溝壑區(qū)特別是延安安塞地區(qū)發(fā)生超強(qiáng)降雨，此降雨使部分道路阻斷、土地大面積沖毀、農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)，給當(dāng)?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)造成了極大的損失。而在此次暴雨侵蝕條件下，安塞縣沿河灣鎮(zhèn)方塔村梯田—水窖—蘋果受損程度較輕，基本安然無恙。因此，本文針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性梯田上所發(fā)生的時間長、累積降雨量高的暴雨所導(dǎo)致的土壤侵蝕進(jìn)行定位監(jiān)測，以該區(qū)建立的裸坡土壤侵蝕預(yù)測預(yù)報模型為依據(jù)，分析該梯田水沙調(diào)控措施在抗御暴雨侵蝕中的防蝕作用并進(jìn)行預(yù)測預(yù)報，探究影響梯田土壤侵蝕的因素，提出相應(yīng)的防蝕措施建議，以期為其他地區(qū)梯田科學(xué)合理修建提供科技支撐。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況

安塞縣地處西北內(nèi)陸黃土高原腹地，位于東經(jīng)108°50′—109°26′，北緯36°30′—37°19′，為典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)，屬中溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，年平均氣溫8.8℃，年平均降水量505.3 mm，降水主要分布在6—9月，海拔1 012～1 731 m。本研究區(qū)的梯田位于安塞縣城西南處沿河灣鎮(zhèn)方塔村，北緯36°80′，東經(jīng)109°26′，海拔高度1 236 m。研究選取七階梯田，梯田總體坡度為15°，從上到下依次編號為1—7號。梯田內(nèi)布設(shè)有集流面積為40 m2，蓄水體積為7.5 m3的個數(shù)不等的水窖，水窖布設(shè)情況見表1；該梯田屬于內(nèi)斜式梯田，且每階梯田都修有田埂，平均田埂高度為10 cm；梯田內(nèi)栽有經(jīng)濟(jì)作物蘋果樹，其株行間距為3～4 m，地表常年累積枯枝落葉層達(dá)1 cm厚；每階梯田邊坡有大量自然生長的白茅，其覆蓋度達(dá)80%以上。

表1　水窖布置情況和各階梯田土壤容重

1.2數(shù)據(jù)來源與處理

本研究所使用的儀器是Leica(徠卡)全站儀和手持GPS。全站儀，即全站型電子測距儀，是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器，是常用的的野外土壤侵蝕測量儀器，其高程誤差可控制在厘米級別，水平誤差可控制在毫米級別，測距精度為1 mm+1.5 ppm,利用GPS測量某些固定點(diǎn)的經(jīng)緯度，利用萊卡全站儀對侵蝕溝進(jìn)行測量，在侵蝕形態(tài)變化快的地方測量的點(diǎn)越多，因此測量的土壤侵蝕量精確度較高。分別在雨季來臨前的5月和暴雨過后的10月對三種梯田地形進(jìn)行測量，獲得了三種梯田的原始地形數(shù)據(jù)和侵蝕后地形數(shù)據(jù)，測量結(jié)束后利用南方CASS 7.0成圖軟件將兩次測量的地形數(shù)據(jù)繪制成CAD圖，再利用ArcGIS 10.1軟件對3種梯田土壤侵蝕量進(jìn)行計(jì)算得到侵蝕量。根據(jù)陜西省水利廳公布的降雨資料，2013年6—9月安塞縣共降雨1 000.6 mm，由于降雨的差異性，研究區(qū)累積降雨量為778.7 mm，通過該梯田安裝的自動氣象站統(tǒng)計(jì)2013年6—9月日降雨量分布如圖1所示。根據(jù)《延安地區(qū)實(shí)用水文手冊》和已有研究[6-7]取徑流系數(shù)為K=0.1。利用環(huán)刀法，通過測定土壤深度為20～30 cm土壤容重，土壤容重測量結(jié)果如表1所示，取土壤平均容重為1.20 g/cm3。

圖1方塔村2013年6-9月日降雨量分布

2　結(jié)果與分析

2.1降雨特性

2013年6—9月研究區(qū)內(nèi)共降雨778.7 mm，降雨次數(shù)為83次，各次降雨的雨量值具有很大差異，不同等級的降雨出現(xiàn)頻率如表2所示。

表2　不同等級降水及其出現(xiàn)頻率

從表2中可以看出，降水等級與降水次數(shù)、出現(xiàn)頻率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與累積降雨量、平均次降雨量、占總雨量百分比呈正相關(guān)關(guān)系。其中以雨量在0～1 mm的降雨次數(shù)最多，共35次，頻率為42.17%，但是其累積降雨量僅為12.0 mm，占總雨量的1.54%；雖然雨量在80～90 mm的降雨量只有兩次，頻率為2.41%，但是累積降雨量占總雨量的20.91%。這說明在低降水等級區(qū)，雖然其降雨次數(shù)多、出現(xiàn)頻率高，但是其累積降雨量低，降雨相對分散，因此對土壤侵蝕貢獻(xiàn)率低；而在高等級降雨區(qū)，雖然其降雨次數(shù)少，但是降雨量大且集中，其對土壤侵蝕的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降雨次數(shù)多但總降雨量少的低等級降雨。根據(jù)中國科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)延安站1951—2012年月最大降雨量數(shù)據(jù)利用適線法計(jì)算確定了延安地區(qū)7月最大降雨量出現(xiàn)的頻率小于0.01%，重現(xiàn)期大于10 000年，超過10 000年一遇暴雨。

2.2土壤侵蝕分析

2013年進(jìn)入汛期以后，受冷空氣和副熱帶高壓外圍偏南濕氣流的影響，研究區(qū)域從6月到9月持續(xù)降雨，累計(jì)降雨量達(dá)778.7 mm，是該區(qū)域年平均降水量的1.5倍，最大月降水量高達(dá)467 mm，利用上述對延安站1951—2013年最大月降雨量分析得知，該降雨為5000年一遇暴雨。通過對安塞縣農(nóng)田土壤侵蝕狀況大量實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多梯田發(fā)生嚴(yán)重土壤侵蝕，農(nóng)作物大量減產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)損失比較嚴(yán)重。例如馬家溝龍泉寺的梯田—大棚，由于大棚集流效率非常高，大棚外側(cè)的梯田產(chǎn)生大面積侵蝕溝，侵蝕溝的平均深度為1.15 m，最深達(dá)3 m；曹辛莊的梯田—大田由于缺少水沙調(diào)控措施，從上到下侵蝕程度不斷增加，底部梯田侵蝕溝達(dá)2 m深，3 m寬。但是本研究區(qū)梯田受損程度較輕，僅在內(nèi)部出現(xiàn)較淺侵蝕溝或者在邊梗處出現(xiàn)土壤斷裂裂痕，通過野外定位監(jiān)測得到各階梯田侵蝕情況如表3所示。

表3　方塔典型梯田侵蝕情況

從表3中可以看出，從梯田上部到下部，侵蝕量和侵蝕模數(shù)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，這是由于越靠下部的梯田其上方來水量越大。該梯田在暴雨沖刷條件下最大侵蝕模數(shù)<5 000 t/(km2·a)，平均土壤侵蝕模數(shù)為Ms實(shí)測=2 177 t/km2，屬于輕度侵蝕，而安塞地區(qū)多年平均侵蝕模數(shù)為15 000 t/km2，屬于極強(qiáng)度侵蝕[8]。在遭遇強(qiáng)降雨侵蝕沖刷條件下，本研究區(qū)梯田平均土壤侵蝕模數(shù)僅為該區(qū)多年平均侵蝕模數(shù)的1/7，是梯田內(nèi)各種水沙調(diào)控措施綜合作用的結(jié)果。

圖2為地表徑流量和土壤侵蝕模數(shù)之間關(guān)系圖，可以看出侵蝕模數(shù)與地表徑流量存在顯著的關(guān)系，經(jīng)回歸分析可得侵蝕模數(shù)和地表徑流量關(guān)系式為：

Ms=1.4169Q1.0777，R2=0.9146

(1)

式1中：Ms——土壤侵蝕模數(shù)(t/km2)；Q——地表徑流量(m3)。

圖2地表徑流量和土壤侵蝕模數(shù)關(guān)系

從圖2中可以看出，土壤侵蝕模數(shù)隨地表徑流量呈冪函數(shù)關(guān)系，土壤侵蝕模數(shù)隨地表徑流量增加而增加，而且其增加速度大于徑流量增加速度，因此控制地表徑流量是保障梯田安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。目前，關(guān)于坡耕地改為梯田后的土壤侵蝕預(yù)測預(yù)報模型研究較少，大多數(shù)研究是基于多年徑流小區(qū)觀測資料，利用多元統(tǒng)計(jì)分析得出坡面土壤侵蝕模型。因此我們根據(jù)已有研究成果[9]，統(tǒng)計(jì)出次降雨量在10 mm、平均雨強(qiáng)在0.04 mm/min以上的侵蝕性降雨共13次(表4)，這13次集中性降雨對研究區(qū)土壤流失量起到了決定性作用。

表4　方塔侵蝕性降雨統(tǒng)計(jì)

在眾多土壤侵蝕模型中，與本研究最相似的是賈志偉、江忠善等人在安塞水土保持試驗(yàn)站的研究成果。利用1985—1991年安塞水土保持試驗(yàn)站徑流小區(qū)觀測資料，得到裸露農(nóng)地基準(zhǔn)狀態(tài)下坡面土壤侵蝕模型[8，10]：

(2)

式中：M——裸地基準(zhǔn)狀態(tài)下次降雨侵蝕模數(shù)(t/km2)；P——次降雨量(mm)；I30——次降雨量最大30 min降雨強(qiáng)度(mm/min);S——坡度(°)；L——坡長(m)。

賈志偉[10]基于安塞水土保持試驗(yàn)站天然降雨定位試驗(yàn)觀測資料，在不同坡度條件下研究了土壤侵蝕模數(shù)與復(fù)合因子PI30的關(guān)系，其研究結(jié)果如表5所示。

表5　不同坡度條件下侵蝕模數(shù)與符合因子PI30的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

注：s為坡度;A，a為經(jīng)驗(yàn)參數(shù);r為相關(guān)系數(shù)。

模型的一般表達(dá)式為：

Ms=A×(P·I30)a

(3)

式中：Ms——不同坡度下次降雨土壤侵蝕模數(shù)(t/km2)；P——次降雨量(mm)；I30——次降雨最大30 min降雨強(qiáng)度(mm/min)。

根據(jù)式(3)，13次降雨的總侵蝕模數(shù)為：

Ms實(shí)測=Ms1+Ms2+…+Ms13

(4)

式中：Msi——第i次降雨所產(chǎn)生的侵蝕模數(shù)(t/km2)；Ii,30——第i次降雨最大30min降雨強(qiáng)度(mm/min)

求得A*=1.616 0，由此我們計(jì)算得出了適宜本研究區(qū)梯田的土壤侵蝕預(yù)測模型如式(5)所示。

Ms=1.6160×(P·I30)1.6740

(5)

通過與表5中不同坡度條件下的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)A相比較，我們發(fā)現(xiàn)A*

表6　次降雨侵蝕模數(shù)計(jì)算值

由表6可得，第2，11次降雨由于I30和總降雨量P都較大，兩者降雨量之和占總雨量的28.59%，侵蝕模數(shù)之和竟然占到了總侵蝕模數(shù)的73.73%；第5次降雨雖然降雨量最大為86.6 mm，占總降雨量的15.62%，但I(xiàn)30相對第2和第11次降雨來說為小，降雨歷時長達(dá)24 h，因此該次降雨產(chǎn)生的土壤侵蝕模數(shù)只有212.60 t/km2，占總量的9.12%；對于其他幾次降雨，不管是P還是I30都較小，因此對侵蝕模數(shù)貢獻(xiàn)率不大，僅占總量的16.51%。通過以上分析也再次驗(yàn)證了引起黃土高原嚴(yán)重土壤侵蝕的降雨往往是少數(shù)降雨強(qiáng)度大、短歷時暴雨這一事實(shí)。

本研究區(qū)多年平均土壤侵蝕模數(shù)達(dá)15 000 t/km2，根據(jù)《水土保持技術(shù)規(guī)范》[11]，本研究區(qū)容許土壤流失量為1 000 t/km2。利用上述求得的安塞縣方塔村土壤侵蝕預(yù)報模型，選取2013年6—9月13次侵蝕性降雨的最大30 min降雨強(qiáng)度的平均值I=0.24 mm/min，我們得到當(dāng)年降雨量小于193.8 mm時，土壤能夠維持較高的生產(chǎn)力；當(dāng)年降雨量小于977.13 mm時，該區(qū)侵蝕模數(shù)可控制在多年平均水平以內(nèi)。而該區(qū)多年平均降雨量為505.3 mm，這也間接說明了研究區(qū)水沙調(diào)控措施具有很大的水土保持效益。

2.3防蝕效果影響因素探究

2.3.1水窖經(jīng)2013年陜北黃土高原發(fā)生的超強(qiáng)降雨侵蝕災(zāi)害檢驗(yàn)，黃土丘陵溝壑區(qū)梯田內(nèi)修建水窖是一種較為合理的水沙調(diào)控措施。水窖不僅收集降落到集雨面上的降雨并貯存起來，起到直接攔蓄降雨徑流、減少地表徑流量的作用，使得水資源時間分配不均問題得到合理解決，促進(jìn)農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)，而且還作為梯田中的硬化面防止土壤受到雨滴的打擊，在一定程度上減少了暴雨徑流侵蝕條件下的土壤侵蝕量[1]。

2.3.2梯壁白茅邊坡防護(hù)梯壁植草是指種植草類植物以防止梯壁的土壤侵蝕。本研究區(qū)每階梯田邊坡有大量自然生長的白茅草，覆蓋度達(dá)80%以上，白茅草根系長度可達(dá)2 m。梯壁植草是一種效果較好的水沙調(diào)控措施，該項(xiàng)技術(shù)可以增加梯田的穩(wěn)定性，具有明顯的蓄水保土作用。武藝等[12]通過研究表明梯壁植草不光可以保護(hù)梯壁表面不受雨水等外營力對梯壁的沖刷，而且草類的側(cè)根互相纏繞形成具有一定抗張強(qiáng)度的根網(wǎng)，將根際土壤固結(jié)為一整體，加強(qiáng)了土體的穩(wěn)定性，同時垂直根系的淺層土層錨固到深處較穩(wěn)定的土層，更增加了土體的穩(wěn)定性；裸露梯壁樣地的年均土壤侵蝕量是植草梯壁典型樣地的9倍以上，年均地表徑流率是植草梯壁樣地的3倍以上。

在遭遇強(qiáng)降雨徑流沖刷條件下，研究區(qū)梯田在梯壁白茅的防護(hù)作用下，7階梯田邊坡只有1處發(fā)生土壤侵蝕，侵蝕量為1.73 t，由此表明梯壁植草在暴雨侵蝕作用下的防蝕作用意義重大，這也與張國華的研究結(jié)果相似。

2.3.3梯田內(nèi)蘋果經(jīng)濟(jì)林及枯枝落葉蓄水保土作用地表的枯枝落葉層可以起到調(diào)節(jié)地表徑流的作用，直接承受落下的雨水，保護(hù)地表免遭雨滴的濺擊，而且枯枝落葉層結(jié)構(gòu)越疏松，其吸水能力和透水性也就越強(qiáng)。當(dāng)其吸水飽和以后，多余的水分通過枯枝落葉層深入土壤，變成地下水，因而大大減少了地表徑流[13]。有研究表明枯枝落葉層所涵蓄的降水達(dá)到了農(nóng)地徑流量的62.9%，它具有的保持土壤的能力，足以使坡面森林采伐后不會出現(xiàn)新的水土流失[14]。山楊枯枝落葉能夠顯著地提高土壤的抗沖性，1 cm能夠減少土壤沖刷量83.2%，2 cm能更有效的控制土壤沖刷量[15]。油松林地1.5 cm厚枯枝落葉層能減少土壤擊濺侵蝕97.5%，2 cm可完全防止土壤擊濺侵蝕發(fā)生[16]。

梯田內(nèi)蘋果樹冠在減少土壤侵蝕過程中起到了一定作用。在降雨過程中，蘋果樹冠改變了雨水落地方式，一方面減少了林下的徑流量和徑流速度，另一方面，又推遲了降雨時間和產(chǎn)流時間，縮短了林地土壤侵蝕的過程，使侵蝕量大大減少。此外，枯枝落葉層還能增加地表粗糙度，降低徑流速度。周素萍[17]通過野外徑流小區(qū)觀測試驗(yàn)，對貴州喀斯特地區(qū)不同生物措施的水土保持效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，各種生物措施的水土保持效果為經(jīng)濟(jì)林>人工草地>水保林，以撂荒坡耕地為對照，經(jīng)濟(jì)林(梨樹)的保水和保土效果均優(yōu)于其他生物措施。

2.3.4梯田質(zhì)量水平梯田的質(zhì)量對其減水減沙效益影響很大，焦菊英等[18]通過研究黃土丘陵區(qū)水平梯田的減水減沙效益研究發(fā)現(xiàn)，有埂水平梯田在PI30為4.4～45 mm2/min的范圍內(nèi)減水減沙效益均為100%，比無埂梯田減水減沙效益分別為75%和94.5%，梯田質(zhì)量是其充分發(fā)揮水土保持作用的保證。本研究梯田邊梗部分被破壞，田面略微向內(nèi)傾斜，為內(nèi)斜式梯田，內(nèi)外平均高差為10 cm，按照徐乃民等[19]對梯田質(zhì)量的分類標(biāo)準(zhǔn)和焦菊英的研究結(jié)果，本梯田屬于第二類梯田，在持續(xù)時間長、徑流量大的暴雨侵蝕中，梯田質(zhì)量發(fā)揮了重要的作用。

3　結(jié)論及建議

(1) 黃土丘陵溝壑區(qū)梯田—水窖—蘋果能夠抵御超強(qiáng)降雨的沖刷，是一種較為理想的解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式，各階梯田土壤侵蝕都在中度侵蝕以下，平均土壤侵蝕模數(shù)僅為該區(qū)多年平均的1/7。

(2) 集中性的高強(qiáng)度降雨對黃土高原土壤侵蝕起決定性作用，通過修正的適宜該區(qū)具有水沙調(diào)控措施梯田的土壤侵蝕模型，得到在I30=0.24 mm/min前提下，當(dāng)年降雨量小于191.1 mm時，土壤能夠維持較高的生產(chǎn)力；當(dāng)年降雨量小于930.6 mm時，該區(qū)侵蝕模數(shù)可控制在多年平均水平以內(nèi)。

(3) 梯田內(nèi)修建的水窖、梯壁植草、地表枯枝落葉以及梯田質(zhì)量等因素的綜合作用在抗御暴雨侵蝕過程中起到了重要作用。僅靠水土保持林草措施無法使梯田不受侵蝕，應(yīng)因地制宜地采用水土保持林草措施和工程措施相結(jié)合的方法保障梯田的安全高效生產(chǎn)。

(4) 建議該區(qū)梯田級數(shù)控制在5級以內(nèi)，梯田內(nèi)水沙調(diào)控設(shè)施應(yīng)定期檢查維護(hù)，梯田田梗應(yīng)完整結(jié)實(shí)，以阻擋徑流累積，減少土壤侵蝕。

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Study on Anti-erosion in Apple Orchard Terrace with Water Cellar

BAI Xianfa1,3, GAO Jianen1,2,3,4, ZHANG Yuanxing2,LI Huijuan1,3, WU Lina4, GAO Saiqing5, ZHANG Yingying5

(1.Research Center of Institute of Soil and Water Conservation and Ecological Environment, ChineseAcademyofSciencesandMinistryofEducation,Yangling,Shaanxi712100,China; 2.CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 3.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China; 4.CollegeofWaterResourcesandArchitecturalEngineering,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 5.theBureauofMeteorologyofAnsaiCounty,Ansai,Shaanxi717400,China)

In order to solve the problem of severe soil erosion and low use efficiency of water and soil resources， based on the collected rainfall data and field soil erosion monitoring in terraces with water and sediment regulation measures in Ansai County, north Shannxi Province， we analyzed the anti-erosion effect and mechanism of soil erosion in terraces with water and sediment regulation measures in the process of resisting the rainstorm disaster. The results showed that the terraces had the ability to resist rainstorm erosion with the degree of all the levels of terraces with middle erosion, and the average soil erosion modulus was one-seventh of annual mean value. Concentrated and high intensive rain played an important role in contributing to soil erosion modulus. Based on the corrected soil erosion forecasting model that is fit for the terraces in this region, whenI30is 0.24 mm/min, soil can maintain high productivity if annual precipitation is less than 191.1 mm，and soil erosion modulus can be controlled within annual mean value if annual precipitation is less than 997.13 mm. The comprehensive effects of cellar constructed in the terrace，planting grass on the side slope of terrace，the litter mulch on the terrace and terrace quality played the important role in resisting the rainstorm-induced disaster in the terrace.

water cellar; anti-erosion effect; rainstorm; terrace; Loess Plateau

2014-09-16

2014-09-26

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題(2011BAD31B05);陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃(2013KTDZ03-03-01);國家自然科學(xué)基金(41371276，51309194);中國科學(xué)院水利部水土保持研究所知識創(chuàng)新工程專項(xiàng)(A315021304)

白先發(fā)(1989—),男,山東淄博人,碩士,主要從事土壤侵蝕研究。E-mail:baixianfa@126.com

高建恩(1962—),男,山西運(yùn)城人,博士,研究員,博士生導(dǎo)師,從事地表徑流調(diào)控與利用研究。E-mail:gaojianen@126.com

S157.1

A

1005-3409(2015)04-0247-06