高 磊，饒良懿，崔飛波，李志斌，杜柳紅，劉利峰

（1.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院， 北京100083；2.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；3.山西省長(zhǎng)治市水土保持試驗(yàn)站，山西 長(zhǎng)治 046000）

太行山土石山區(qū)典型植物措施水土保持效應(yīng)

高 磊1,2，饒良懿1,2，崔飛波3，李志斌3，杜柳紅3，劉利峰3

（1.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院， 北京100083；2.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；3.山西省長(zhǎng)治市水土保持試驗(yàn)站，山西 長(zhǎng)治 046000）

基于山西省平順縣白馬小流域標(biāo)準(zhǔn)坡面徑流小區(qū)的觀測(cè)試驗(yàn)，以裸地作為對(duì)照，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，對(duì)不同降水量和降雨強(qiáng)度下典型植物措施坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙量進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)分析各坡面的土壤含水率變化情況，研究太行山土石山區(qū)典型植物措施坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙規(guī)律和降雨對(duì)坡面土壤含水率的影響。結(jié)果表明：①大雨和暴雨是造成各坡面水土流失的主要降雨類型；在中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量占總產(chǎn)流量的71.94%～73.60%，產(chǎn)沙量占總產(chǎn)沙量的80.78%～90.35%。②在各降雨類型條件下，各坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙量為：裸地＞自然荒坡＞人工草地＞灌木林地＞喬木林地，灌木林地和喬木林地的產(chǎn)流產(chǎn)沙最少，能夠有效防治該地區(qū)的水土流失。③各坡面徑流小區(qū)的土壤含水量變化趨勢(shì)基本一致，其變化趨勢(shì)與降雨分布有很好的一致性，土壤含水率變化受降雨影響明顯。圖5表2參18

水土保持學(xué)；典型植物措施；產(chǎn)流產(chǎn)沙；坡面；太行山土石山區(qū)

降雨是導(dǎo)致北方土石山區(qū)水土流失的主要?jiǎng)恿?，其時(shí)間和空間尺度上的變化對(duì)坡面徑流和土壤侵蝕影響較大［1-2］。除降雨以外，整地方式、土壤特性、植被覆蓋、坡度坡長(zhǎng)等［3-6］也是影響坡面水土流失的重要因素。目前，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者開(kāi)展了坡面尺度上不同措施的水土流失特征研究［7-9］，例如，利用土壤侵蝕模型評(píng)價(jià)水土保持措施對(duì)土壤侵蝕的影響研究［10-12］等。王忠科等［13］對(duì)河北張家口地區(qū)的水土保持措施效益進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)水平梯田的攔沙蓄水效果最高，植物措施結(jié)合適當(dāng)整地可以取得良好的水土保持效果，溝頭防護(hù)措施可以減少溝道徑流，有效抑制溝道土壤侵蝕。和繼軍等［14］評(píng)價(jià)了張家口地區(qū)水土保持措施空間配置的適宜性，認(rèn)為水平溝、魚(yú)鱗坑整地形式的荒坡地水土保持效益最好，人工種草和自然封禁次之。許海超等［15］就燕山土石山區(qū)下墊面條件對(duì)坡面侵蝕產(chǎn)沙的影響進(jìn)行研究，認(rèn)為魚(yú)鱗坑、梯田、水平階等整地工程在改變坡面下墊面條件的情況下，能夠有效蓄水?dāng)r沙，防治坡面侵蝕。路炳軍等［16］認(rèn)為北京西部山區(qū)減流減沙效益最大的是人工苜蓿Medicago sativa草地，其次為天然草地和樹(shù)盤/人工林，再次為石坎梯田/蔬菜，平播農(nóng)作物的效益最小，但也明顯優(yōu)于裸地。由于各地區(qū)的地理環(huán)境和土地利用狀況不同，自然降雨的特點(diǎn)也存在差異，因此不同地區(qū)的水土流失規(guī)律不盡相同。太行山地區(qū)屬典型北方土石山區(qū)，是華北重要供水水源地。該區(qū)人口眾多，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重［17］。迄今為止，該區(qū)不同措施水土保持效應(yīng)研究的報(bào)道較少，亟待開(kāi)展這方面的研究工作。本研究以山西省平順縣白馬小流域坡面徑流小區(qū)的觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析北方土石山區(qū)太行山地區(qū)的降雨、產(chǎn)流產(chǎn)沙特征，比較不同植物措施對(duì)坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響。研究結(jié)果可為該區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、水土流失綜合治理和坡面水土保持措施效應(yīng)評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山西省平順縣青羊鎮(zhèn)白馬小流域，面積為4.47 km2，屬于海河流域濁漳河水系，為典型北方土石山區(qū)。 地理位置為 36°07′19″～36°08′52″N， 113°20′30″～113°22′11″E， 海拔 1 303.3～1 522.5 m，暖溫帶大陸性氣候，土壤侵蝕類型以水蝕為主。多年平均氣溫為9.1℃，≥10℃的積溫3 177.5℃，無(wú)霜期125.0 d，多年平均降水量為628.9 mm，主要集中在6-9月，且年際、年內(nèi)變化較大，分配不均勻。多年平均蒸發(fā)量為1 631.6 mm，氣候干旱。土壤類型為石灰性褐土，是該區(qū)最普遍的土壤類型，土層厚度為0～50 cm，抗蝕性差，水土流失嚴(yán)重。流域內(nèi)植被主要是森林、灌叢、草地、荒山、玉米地等，主要植物有白羊草Bothriochloa ischaemum，紫蒿Artemisia verlotorum，黃櫨Cotinus coggygria，黃刺梅 Rosa xanthina，山桃 Amygdalus davidiana，油松 Pinus tabuliformis，山楊 Populus davidiana，側(cè)柏Platycladus orientalis，遼東櫟Quercus wutaishansea，山杏Prunus armeniaca，虎榛子Ostryopsis davidiana，胡枝子Lespedeza bicolor，沙棘Hippophae rhamnoide和鐵桿蒿Heteropappus altaicus等。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)平順縣白馬小流域水土流失綜合觀測(cè)站的地形條件和當(dāng)?shù)刂脖活愋?，在試?yàn)區(qū)內(nèi)共設(shè)置10個(gè)坡面徑流試驗(yàn)小區(qū)。小區(qū)統(tǒng)一規(guī)格為長(zhǎng)20 m寬5 m面積100 m2，其中包括1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)，4個(gè)植物措施和5個(gè)植物+工程措施小區(qū)，于2006年開(kāi)始觀測(cè)。本研究選取標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)和4個(gè)植物措施小區(qū)進(jìn)行研究，所涉及的植物均為該區(qū)常見(jiàn)物種，可代表該區(qū)的水土保持植物措施情況。坡面小區(qū)在植被生長(zhǎng)期內(nèi)隔15 d進(jìn)行1次喬灌草覆蓋度調(diào)查，通過(guò)修枝、除草等措施控制植被覆蓋度。徑流小區(qū)外圍砌有10 cm厚的水泥板，以防止外界徑流流入，小區(qū)兩側(cè)各留有0.3 m寬的隔離帶，上方設(shè)置排水溝，下方出口與分水箱連接。分水箱與集水箱連接，以收集降雨產(chǎn)生的徑流和泥沙。各徑流小區(qū)基本情況見(jiàn)表1。

2.2 觀測(cè)方法

徑流小區(qū)降雨數(shù)據(jù)觀測(cè)：采用虹吸式自記雨量計(jì)（記錄紙分度范圍為0.1～10.0 mm;記錄誤差為±0.05 mm）觀測(cè)降雨，每天8:00更換記錄紙，根據(jù)降雨過(guò)程線分析降雨量、降雨歷時(shí)和降雨強(qiáng)度；利用觀測(cè)的降雨數(shù)據(jù)，應(yīng)用降雨侵蝕力計(jì)算軟件計(jì)算出降雨侵蝕力，計(jì)算公式：R＝EI30。 其中： E為降雨總動(dòng)能， MJ·hm-2； ek為k時(shí)段單位降雨動(dòng)能， MJ·hm-2·mm-1； Pk為k時(shí)段降雨量，mm；ik為k時(shí)段降雨強(qiáng)度，mm·h-1；R為降雨侵蝕力，MJ·mm·hm-2·h-1；I30為最大30 min降雨強(qiáng)度， mm·h-1。

表1 徑流小區(qū)基本情況Table 1 Basic situation of the runoff plots

徑流量觀測(cè)：每次自然降雨后，立即采用水位計(jì)（精度為≥±0.5%）測(cè)定分水箱中水深，計(jì)算地表徑流總量、徑流深及徑流系數(shù)；若降雨量較大，致降雨從分水箱的出口流入集水箱，則立即測(cè)定集水箱中的水深，計(jì)算公式：H＝103V/S；V＝S1H1+rS2H2。其中：H為坡面徑流深 （mm）；V為坡面總產(chǎn)流體積（m3）； S 為徑流小區(qū)面積（m2）； S1為分水箱底面積（m2）； S2為集水箱底面積（m2）； H1為分水箱水深（m）；H2為集水箱水深（m）；r為一級(jí)分流系數(shù)。

產(chǎn)沙量觀測(cè)：充分?jǐn)噭蚍炙渲械哪嗨?，分層? 000 mL泥水混合樣帶回實(shí)驗(yàn)室，將樣品過(guò)濾后烘干，用千分之一電子天平稱其質(zhì)量，以計(jì)算各坡面產(chǎn)沙模數(shù)，計(jì)算公式：M＝104MS/S；MS＝10-6［m（1-c）+103（S1H1C1+rS2H2C2）］。 其中：M 為坡面產(chǎn)沙模數(shù)（t·km-2）； MS為坡面總產(chǎn)沙量（t）； m 為水箱土總重量（g）；c 為分水箱土含水率； C1為分水箱含沙率（g·L-1）； C2為集水箱含沙率（g·L-1）。

土壤含水量觀測(cè)：采用時(shí)域反射儀（TDR）法測(cè)定土壤含水量，隔15 d測(cè)定1次，測(cè)定深度為5， 10，20， 30 cm；

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源和處理

收集整理2015年（4-10月）平順縣白馬小流域的降雨數(shù)據(jù)，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流產(chǎn)沙數(shù)據(jù)。本研究把能夠?qū)е缕旅鎻搅餍^(qū)發(fā)生水土流失的降雨均視為侵蝕性降雨。在汛期的45場(chǎng)降雨中有12場(chǎng)侵蝕性降雨，將12場(chǎng)侵蝕性降雨按照降雨等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28592-2012《降水量等級(jí)》進(jìn)行劃分（表2）。

運(yùn)用Excel 2016和SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理以及統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 白馬小流域降雨分布特征

研究區(qū)降雨主要發(fā)生在4-10月，期間共有45場(chǎng)降雨，降雨量總量為440.30 mm，其中侵蝕性降雨有12場(chǎng)（表2），侵蝕性降雨總量為285.67 mm，占4-10月份降雨總量的64.88%。由表2可知：侵蝕性降雨主要集中于5-8月，該期間降雨量為362.8 mm占監(jiān)測(cè)期總降雨量的82.39%；月最大降雨量為101.4 mm，出現(xiàn)在8月；單次最大降雨量為61.7 mm，出現(xiàn)在6月23日，最小降雨量為5.8 mm，出現(xiàn)在8月29日；次降雨的最大平均雨強(qiáng)為15.1 mm·h-1，最小為1.1 mm·h-1；最大30 min雨強(qiáng)最大值為41.8 mm·h-1， 最小為 3.9 mm·h-1； 最大降雨侵蝕力 298.5 MJ·mm·hm-2·h-1， 最小為 7.9 MJ·mm·hm-2·h-1。

3.2 坡面產(chǎn)流量與降雨量、降雨強(qiáng)度的關(guān)系

將侵蝕性降雨按GB/T 28592-2012的降雨等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)分成3個(gè)等級(jí)，分別是中雨、大雨、暴雨。在不同降雨等級(jí)下各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量情況見(jiàn)圖1。在中雨、大雨、暴雨條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流情況是裸地＞自然荒坡＞人工草地＞灌木林地＞喬木林地，可見(jiàn)喬木林地在各降雨等級(jí)下的減流效應(yīng)最大，在大雨量降雨發(fā)生時(shí)能夠有效減少坡面徑流的產(chǎn)生。在中雨條件下，4種典型植物措施坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量相差不大，差異不顯著（P＞0.05）；在大雨條件下各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量均有顯著增加，相比于中雨條件增加幅度分別是：裸地114.88%，自然荒坡190.01%，人工種草232.62%，灌木313.45%，喬木451.77%。與中雨和大雨條件相比，在暴雨條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量增加顯著，相比于中雨條件增加幅度分別是：裸地295.44%，自然荒坡339.07%，人工種草400.86%，灌木565.97%，喬木765.25%。相比于大雨條件增加幅度分別是：裸地84.74%，自然荒坡51.39%，人工種草50.58%，灌木61.08%，喬木56.81%。與裸地相比4種典型植物措施坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量顯著減少；在大雨和暴雨條件下各坡面產(chǎn)流量占總產(chǎn)流量的85.91%～93.58%?？梢?jiàn)，該區(qū)4種植物措施能有效發(fā)揮保水作用，尤其是在大雨和暴雨發(fā)生時(shí)，產(chǎn)流量最少。

表2 2015年4-10月白馬小流域12場(chǎng)侵蝕性降雨特征Table 2 Characteristics of 12 erosive rainfall in Baima small watershed on April to October of 2015

將侵蝕性降雨以最大30 min降雨強(qiáng)度的大小進(jìn)行雨強(qiáng)分類，分為低雨強(qiáng)（I30≤10 mm·h-1），中雨強(qiáng)（10 mm·h-1＜I30≤30 mm·h-1）和高雨強(qiáng)（I30＞30 mm·h-1）。 各坡面徑流小區(qū)在各雨強(qiáng)等級(jí)下的產(chǎn)流量情況見(jiàn)圖2。在低雨強(qiáng)、中雨強(qiáng)、高雨強(qiáng)下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流情況是裸地＞自然荒坡＞人工草地＞灌木林地＞喬木林地，產(chǎn)流量變化不大且相對(duì)比較均勻，但與裸地相比在不同降雨強(qiáng)度下4種植物措施的產(chǎn)流量顯著偏少。在低雨強(qiáng)條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量差異不顯著，可能是因?yàn)橛陱?qiáng)較小使得大部分降雨入滲土壤或被植被截留；在中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量占總產(chǎn)流量的71.94%～73.60%，與裸地小區(qū)比較，灌木林地和喬木林地在中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)下的減流效應(yīng)最為顯著。

3.3 坡面產(chǎn)沙量與降雨量、降雨強(qiáng)度的關(guān)系

在地形、土壤、坡度、降雨等條件相同的情況下，植物覆蓋對(duì)坡面產(chǎn)沙量的影響最為突出。在侵蝕性降雨分為3個(gè)等級(jí)的條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)沙量如圖3所示。

由圖3可知：在各降雨等級(jí)條件下，坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)沙量是裸地＞自然荒坡＞人工草地＞灌木林地＞喬木林地，喬木林地的減沙效應(yīng)最優(yōu)。在中雨條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)沙量差異不大，基本都在北方土石山區(qū)允許的土壤流失范圍內(nèi)（小于200 t·km-2）；相比于中雨條件下，大雨條件下各坡面徑流小區(qū)產(chǎn)流量有所增加，增幅分別是裸地207.16%，自然荒坡251.68%，人工草地143.30%，灌木林地4.87%，喬木林地115.78%，灌木林地增幅最小，可見(jiàn)降雨量變化對(duì)灌木林地產(chǎn)沙量影響最小。在暴雨條件下，降雨量最大，雨滴擊濺地表，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使得入滲能力降低，坡面徑流增加，土壤流失嚴(yán)重。因此各坡面徑流小區(qū)在暴雨條件下的產(chǎn)沙量最大，占坡面總產(chǎn)沙量的48.10%～64.95%。總體來(lái)看，在大雨和暴雨條件下灌木林地和喬木林地小區(qū)的產(chǎn)沙量最少（小于200 t·km-2），防治土壤侵蝕的效果最優(yōu)，4種典型植物措施小區(qū)的減沙效應(yīng)明顯。因此，在太行山地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)人工草地、灌木林地、喬木林地等植物措施的合理布設(shè)，防治各類降雨造成的水土流失。

將侵蝕性降雨以最大30 min降雨強(qiáng)度大小進(jìn)行雨強(qiáng)分類，分為低雨強(qiáng)、中雨強(qiáng)、高雨強(qiáng)3種類型。各雨強(qiáng)等級(jí)下各坡面徑流小區(qū)產(chǎn)沙量如圖4所示。在低雨強(qiáng)條件下，雨滴動(dòng)能較小，對(duì)地面的擊濺作用較弱，僅有面蝕產(chǎn)生，因此產(chǎn)沙量較小，各坡面徑流小區(qū)產(chǎn)沙量差異不顯著（P＞0.05）；在中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)條件下，雨滴的動(dòng)能較大，對(duì)地面的擊濺作用增強(qiáng)，破壞土壤結(jié)構(gòu)，入滲減弱，徑流量增加，侵蝕能力增強(qiáng)，因此各坡面徑流小區(qū)產(chǎn)沙量明顯增加。相比于低雨強(qiáng)條件，在中雨強(qiáng)下各坡面產(chǎn)沙量增加，增幅分別為裸地262.73%，自然荒坡315.97%，人工草地116.29%，灌木林地95.33%，喬木林地84.52%。而在高雨強(qiáng)下各坡面產(chǎn)沙量增幅則分別是裸地473.62%，自然荒坡690.59%，人工草地310.61%，灌木林地170.00%，喬木林地135.71%。其中，裸地、自然荒坡、人工草地產(chǎn)沙量增幅最大，而灌木、喬木林地產(chǎn)沙量增幅較小，均在北方土石山區(qū)允許土壤流失量范圍內(nèi)（小于200 t·km-2）?？傊c裸地小區(qū)相比，在各雨強(qiáng)等級(jí)下4種典型植物措施小區(qū)產(chǎn)沙量明顯較少，其中喬木林地、灌木林地的產(chǎn)沙量最低，人工草地和自然荒坡次之。

圖1 各降雨等級(jí)下典型植物措施坡面產(chǎn)流量Figure 1 Runoff yield of typical plant measures under different rainfall levels

圖2 各雨強(qiáng)等級(jí)下典型植物措施坡面產(chǎn)流量Figure 2 Runoff yield of typical plant measures under different rainfall intensity

3.4 不同措施坡面徑流小區(qū)土壤含水率變化規(guī)律

2015年（4-10月）標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)和4個(gè)植物措施坡面徑流小區(qū)0～30 cm土層平均含水率動(dòng)態(tài)變化如圖5所示。由于土壤含水率是隔15 d監(jiān)測(cè)1次，因此降雨量也計(jì)算15 d內(nèi)的總降水量。由圖5知，在4-10月的降雨過(guò)程中，各措施坡面徑流小區(qū)的土壤含水率變化趨勢(shì)基本一致，其變化趨勢(shì)與半個(gè)月內(nèi)降雨量分布有很好的一致性。降雨主要集中在7月和8月，且這2個(gè)月降雨次數(shù)較多，降雨量大，相對(duì)均勻，因此導(dǎo)致這期間各坡面徑流小區(qū)土壤含水率最高，為17.1%～26.0%。此外，汛期的侵蝕性降雨也主要出現(xiàn)在這2個(gè)月，再加之較高的土壤含水率，極易導(dǎo)致各坡面徑流小區(qū)發(fā)生水土流失。4月2日初次觀測(cè)的土壤含水率較高，為16.6%～21.9%。分析發(fā)現(xiàn)在4月2日有一場(chǎng)產(chǎn)流性降雨，降雨量為21.2 mm，可見(jiàn)降雨對(duì)表層土壤含水率影響較大。4月中期降雨量幾乎為0，導(dǎo)致土壤含水率明顯下降，同時(shí)這一時(shí)期植被處于萌發(fā)生長(zhǎng)狀態(tài)需水量大，也是導(dǎo)致土壤含水率下降的原因。隨著5月降水量逐漸增多，以及植物措施保水作用的發(fā)揮使得土壤含水率呈增加趨勢(shì)，為14.9%～23.1%；9月和10月土壤含水率下降明顯，主要是因?yàn)檫@一時(shí)期降水量明顯減少，植物開(kāi)始枯萎保水作用減弱。該時(shí)期各坡面徑流小區(qū)土壤含水量差異明顯?？傊?，7月和8月降雨次數(shù)多，降雨量大且均勻，因此土壤含水率最高，為17.1%～26.0%，即為 “豐水期”；4-6月，降雨逐漸增多，植物萌發(fā)保水作用增強(qiáng)，土壤含水率升高，這一時(shí)期為 “波動(dòng)期”；9月和10月，降雨明顯減少，植被枯萎，土壤含水率下降明顯，因此這一時(shí)期為 “枯水期”。各坡面徑流小區(qū)土壤含水率變化趨勢(shì)基本一致，其變化趨勢(shì)與降雨分布有很好的一致性，土壤含水率變化受降雨影響明顯。

圖3 各降雨等級(jí)下典型植物措施坡面產(chǎn)沙量Figure 3 Sediment yield of typical plant measures under different rainfall levels

圖4 各雨強(qiáng)等級(jí)下典型植物措施坡面產(chǎn)沙量Figure 4 Sediment yield of typical plant measures under different rainfall intensity levels

圖5 不同坡面（A～E）土壤含水率動(dòng)態(tài)變化Figure 5 Dynamic changes of soil moisture content in different slope （A-E）

4 討論

在大雨和暴雨條件下，各坡面徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙量增幅較大，是造成該區(qū)水土流失的主要降雨類型。馬鵬［18］也認(rèn)為與大雨相比，暴雨更容易造成土壤侵蝕，土壤侵蝕的主要貢獻(xiàn)者是大雨。本研究認(rèn)為4種典型植物措施中灌木林地和喬木林地在各種降雨類型下產(chǎn)流產(chǎn)沙量最少，能夠有效防治該地區(qū)的水土流失，在低雨強(qiáng)條件下，降雨造成的坡面徑流和土壤侵蝕并不嚴(yán)重，但在中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量占總產(chǎn)流量的71.94%～73.60%，產(chǎn)沙量占總產(chǎn)沙量的80.78%～90.35%?？梢?jiàn)中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)造成的產(chǎn)流產(chǎn)沙量是該區(qū)水土流失的主要來(lái)源，這與王志偉等［8］研究結(jié)果一致。降雨不僅導(dǎo)致坡面水土流失，同時(shí)也對(duì)坡面土壤含水率有一定影響。研究發(fā)現(xiàn)：4-6月降雨較少且不均勻，同時(shí)植被處于萌發(fā)生長(zhǎng)階段需水量較大，導(dǎo)致各坡面表層土壤含水率波動(dòng)較大，含水率較低，為10.0%～22.3%。此時(shí)期為 “波動(dòng)期”；7-8月降雨相對(duì)較多且降雨均勻，植被的保水作用也在這一時(shí)期得到充分發(fā)揮，表層土壤含水率較高且穩(wěn)定，土壤含水率基本維持在17.1%～26.0%，此時(shí)期為 “豐水期”；9-10月降雨急劇減少，植被枯萎，土壤含水率基本處于最低，維持在10.8%～16.0%，此時(shí)期為 “枯水期”。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)各坡面徑流小區(qū)的土壤含水率的變化趨勢(shì)與降雨分布有很好的一致性，土壤含水率變化受降雨影響明顯。

5 結(jié)論

本研究以山西省太行山土石山區(qū)白馬小流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)和4個(gè)植物措施坡面徑流小區(qū)的降雨和產(chǎn)流產(chǎn)沙進(jìn)行觀測(cè)，分析了不同降雨類型條件下各坡面徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙和表層土壤含水率變化規(guī)律。結(jié)論如下：①大雨和暴雨是造成各坡面水土流失的主要降雨類型；在中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)條件下，各坡面徑流小區(qū)的產(chǎn)流量占總產(chǎn)流量的71.94%～73.60%，產(chǎn)沙量占總產(chǎn)沙量的80.78%～90.35%。②在不同降雨類型條件下，各坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙量為裸地＞自然荒坡＞人工草地＞灌木林地＞喬木林地，灌木林地和喬木林地在各種降雨類型下產(chǎn)流產(chǎn)沙量最少，能夠有效防治該區(qū)的水土流失。③4-6月為各坡面表層土壤含水率 “波動(dòng)期”；7-8月表層土壤含水率最高且穩(wěn)定，土壤含水率在17.1%～26.0%，此時(shí)期為 “豐水期”；9-10月為 “枯水期”。各坡面徑流小區(qū)土壤含水率變化趨勢(shì)基本一致，其變化趨勢(shì)與降雨分布有很好的一致性，土壤含水率變化受降雨影響明顯。

綜上所述，在太行山土石山區(qū)開(kāi)展水土保持工作時(shí)，在裸地要采取必要的植物措施，尤其是喬木林和灌木林的布設(shè)將更加有利于水土流失防治。在雨季應(yīng)注意防范大雨量、大雨強(qiáng)降雨事件引發(fā)的水土流失。每年5-8月是水土保持工作的關(guān)鍵時(shí)期，要加強(qiáng)水土流失防范工作。

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Soil and water conservation effects of plant measures in rocky areas of the Taihang Mountains

GAO Lei1,2,RAO Liangyi1,2,CUI Feibo3,LI Zhibin3,DU Liuhong3,LIU Lifeng3
（1.College of Soil and Water Conservation,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China;2.Key Laboratory of State Forestry Administration on Soil and Water Conservation,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China;3.Experimental Station of Soil and Water Conservation of Changzhi City,Changzhi 046000,Shanxi,China）

This study was undertaken to determine the regulation of runoff and sediment yield on slopes with typical plant cover measures and the influence of rainfall on soil moisture for slope-land in rocky areas of the Taihang Mountains.Based on standard runoff plot observations in the Baima Small Watershed in Pingshun County,Shanxi Province,runoff and sediment yield on slopes with typical plant cover measures for different rainfall patterns and rainfall intensities were compared.Analysis of changes in soil moisture content for each slope with bare land as a control was conducted with statistical analysis methods.Results showed that 1）heavy rain and rainstorms were the main rainfall patterns causing soil and water losses.With moderate rainfall intensity and high rainfall intensity,runoff and sediment yield of runoff plots on slopes accounted for up to 71.94%-73.60%of the total runoff and 80.78%-90.35%of the total sediment.2）With various patterns of rainfall,runoff and sediment yield on slopes with different cover patterns were bare land＞natural slope＞artificial grasses＞ shrubs＞ forest.3）The slope runoff plots for changes in soil moisture were identical with and rainfall distribution being consistent.Thus,shrub and forests could effectively control soil and water loss in this area with soil moisture changes being strongly influenced by rainfall. ［Ch,5 fig.2 tab.18 ref.］

soil and water conservation;typical plant measures;runoff and sediment yield;slope;rocky areasof the Taihang Mountains

S714.6

A

2095-0756（2017）06-1079-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.06.016

2016-11-07；

2017-01-06

水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201501045）

高磊，從事水土保持和生態(tài)工程研究。E-mail：530638343@qq.com。通信作者：饒良懿，教授，博士，從事水土保持和生態(tài)工程研究。E-mail：raoliangyi@bjfu.edu.cn