陳紹宇

（欽州市水利電力勘測設(shè)計(jì)院廣西欽州535000）

有關(guān)紅壤裸露坡地次降雨土壤侵蝕規(guī)模的探究

陳紹宇

（欽州市水利電力勘測設(shè)計(jì)院廣西欽州535000）

主要研究紅壤裸露坡地次降雨土壤侵蝕規(guī)律，從降雨量、30min最大雨強(qiáng)等降雨特征指標(biāo)對土壤侵蝕模數(shù)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(guī)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(huì)造成土壤資源的嚴(yán)重流失，導(dǎo)致土地生產(chǎn)力下降，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致水系河床抬高與泥沙淤積，誘發(fā)洪澇、干旱等自然災(zāi)害，給生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重?fù)p失，阻礙社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)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(qū)域降雨量大，頻繁擾動(dòng)且地形復(fù)雜，導(dǎo)致紅壤裸露坡地水土流失嚴(yán)重，研究紅壤坡地土壤侵蝕規(guī)律，對保護(hù)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?jiǎng)恿?，研究降雨和土壤侵蝕之間的關(guān)系，是制定水土保持方案的重要理論基礎(chǔ)。根據(jù)相關(guān)研究，坡面尺度上，土壤侵蝕量和雨量、雨強(qiáng)、歷時(shí)等降雨特征指標(biāo)有關(guān)，流域尺度上，還受到降雨中心分布、均勻程度等指標(biāo)相關(guān)，不同降雨類型有著不同的雨量、雨強(qiáng)與歷時(shí)，導(dǎo)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(guān)系，對進(jìn)一步研究土壤侵蝕影響機(jī)制十分關(guān)鍵。

不同的氣候背景下，不同地區(qū)降雨有著各自的特點(diǎn)，對土壤侵蝕的影響程度也有著很大不同?，F(xiàn)階段，國內(nèi)關(guān)于土壤侵蝕規(guī)律的研究集中在西北黃土高原地區(qū)，以坡面與流域尺度徑流輸沙和降雨關(guān)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(qū)次降雨劃分為短歷時(shí)高強(qiáng)度、中歷時(shí)高強(qiáng)度、長歷時(shí)低強(qiáng)度三類，其中短歷時(shí)高強(qiáng)度降雨導(dǎo)致的土壤侵蝕量最大。Peng等人對西南巖溶地區(qū)的降雨劃分為五類，認(rèn)為該區(qū)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(qū)中心的國家水土保持科技示范區(qū)為研究對象，對該問題進(jìn)行分析。

2.1降雨特征指標(biāo)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(yán)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(shí)間為7d，受雨量與雨強(qiáng)的共同影響。根據(jù)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(jù)，篩選出有效樣本42份。每場降雨中，不同特征降雨產(chǎn)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(biāo)，將42場降雨全部特征值表和不同指標(biāo)組合變量以及對應(yīng)場次土壤侵蝕模數(shù)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。根據(jù)分析結(jié)果，認(rèn)為所有降雨的雨量、雨強(qiáng)以及相關(guān)組合變量都和土壤侵蝕模數(shù)有顯著相關(guān)性，且三種雨型特征指標(biāo)和土壤侵蝕模數(shù)之間的關(guān)系一致，雨量與雨強(qiáng)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(guān)性逐漸增強(qiáng)。

圖1　紅壤裸露坡地

2.2雨量的影響

根據(jù)Pearson相關(guān)分析結(jié)果，認(rèn)為土壤侵蝕模數(shù)和雨量之間有著明顯的正相關(guān)，然而因?yàn)闃颖军c(diǎn)整體分布相對分散，不同的雨型表現(xiàn)出線性增加的規(guī)律性，經(jīng)過線性擬合，三種雨型土壤侵蝕模數(shù)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(qiáng)越大，雨量增加導(dǎo)致的土壤侵蝕量增加越顯著。

2.3雨強(qiáng)30min峰值的影響

最大30min雨強(qiáng)同樣和土壤侵蝕模數(shù)有顯著相關(guān)性，土壤侵蝕模數(shù)隨著最大30min雨強(qiáng)增加而增加，且變化關(guān)系存在一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。最大30min雨強(qiáng)＜15mm/h，隨著最大30min雨強(qiáng)的逐漸增加，土壤侵蝕模數(shù)也緩慢增加，關(guān)系線基本和x軸平行，但是最強(qiáng)30min雨強(qiáng)＞15mm/h之后，土壤侵蝕模數(shù)的增加速率將顯著上升，關(guān)系斜率逐漸增大。使用Mann-Kendall檢驗(yàn)精確判定臨界點(diǎn)，正反序列關(guān)系曲線焦點(diǎn)在15.4mm/h，通過顯著校驗(yàn)（P＜0.05）。

最大30min雨強(qiáng)對土壤侵蝕模數(shù)影響的臨界特征在黃土高原土壤侵蝕的相關(guān)研究中也有體現(xiàn)，王萬忠在陜北子洲岔巴溝流域團(tuán)山溝經(jīng)流次降雨土壤侵蝕觀測資料的分析中討論了15min雨強(qiáng)對土壤侵蝕的影響，該研究指出二者之間有顯著線性關(guān)系，但是給出的散點(diǎn)圖中可以發(fā)現(xiàn)在雨強(qiáng)6mm/h位置出現(xiàn)了拐點(diǎn)，轉(zhuǎn)折之后土壤侵蝕強(qiáng)度的上升速率顯著加快，因此有理由相信最大時(shí)段雨強(qiáng)對土壤侵蝕影響的臨界點(diǎn)可能是普遍存在的，但是因?yàn)橥寥佬再|(zhì)和降雨過程的差別，臨界點(diǎn)的位置有所不同。

3　結(jié)語

紅壤裸露坡地侵蝕性降雨主要有短歷時(shí)大雨強(qiáng)、中歷時(shí)中雨強(qiáng)、長歷時(shí)小雨強(qiáng)三類，其中短歷時(shí)大雨強(qiáng)性降雨發(fā)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(qiáng)、雨量有關(guān)，在雨強(qiáng)指標(biāo)中，最大30min雨強(qiáng)和土壤侵蝕模數(shù)之間關(guān)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(guī)律[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),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(yè)于中國科學(xué)院水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心，土壤學(xué)專業(yè)，工程師，主要從事水土保持方面的工作。