陳 磊， 張科利,2， 馬芊紅， 顧再柯， 曹梓豪， 楊志成

(1.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部，北京 100875；2.北京師范大學(xué)地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；3.貴州省水土保持監(jiān)測(cè)站，貴陽(yáng) 550002)

西南地區(qū)是世界三大巖溶區(qū)集中分布的亞洲片區(qū)中心地帶，碳酸鹽出露廣布，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈?？λ固氐貐^(qū)由于復(fù)雜的人文和地理過(guò)程，受降雨、地形坡度、下墊面基巖巖性、地表植被覆蓋類型、人類活動(dòng)和管理方式等影響，特殊的地質(zhì)背景和巖溶環(huán)境伴隨著嚴(yán)重的土壤侵蝕和水土流失?？λ固氐貐^(qū)的水土流失過(guò)程具有顯著的3個(gè)特征：易發(fā)性、隱蔽性、復(fù)雜性。喀斯特地區(qū)裂隙、巖溶漏斗、落水洞、地下暗河等發(fā)育，水土流失呈地上地下二元結(jié)構(gòu)流失，而非喀斯特地區(qū)水土流失主要體現(xiàn)為降雨挾帶泥沙順坡而下，進(jìn)入地表水系。土壤侵蝕的驅(qū)動(dòng)因素很多，包括風(fēng)蝕、水蝕和重力侵蝕，但侵蝕性降雨是引起喀斯特坡面土壤侵蝕的主要?jiǎng)恿σ蜃印?/p>

侵蝕性降雨與產(chǎn)流產(chǎn)沙的研究主要集中在侵蝕性雨量標(biāo)準(zhǔn)、坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙與降雨特征值的定量關(guān)系、降雨特征值與侵蝕模數(shù)的比較等方面。Wschmeier等提出土壤侵蝕的相關(guān)因子包括降雨侵蝕力因子、土壤可蝕性因子、坡長(zhǎng)與坡度因子、作物覆蓋與管理因子、土壤保持措施因子，基于對(duì)美國(guó)地區(qū)8 000多個(gè)小區(qū)的分析，認(rèn)為侵蝕性雨量標(biāo)準(zhǔn)為12.7 mm。黃土高原的降雨侵蝕主要集中在7—8月，且大雨和中雨對(duì)坡面土壤侵蝕的貢獻(xiàn)最大。周子淵等發(fā)現(xiàn)，黃土丘陵區(qū)10°和15°坡度下，灌木林沙棘、喬木林油松的土壤侵蝕量明顯較低。在黃土高原坡面上，侵蝕性雨量標(biāo)準(zhǔn)為12 mm。北方土石山區(qū)棕壤坡面侵蝕性雨量標(biāo)準(zhǔn)為 8 mm，中頻率、長(zhǎng)歷時(shí)、大雨量、中雨強(qiáng)類型的降雨對(duì)該區(qū)土壤侵蝕的累積貢獻(xiàn)率最大?？λ固氐貐^(qū)降雨和徑流的周期變化具有同步性，但喀斯特坡面在不同降雨類型下產(chǎn)流產(chǎn)沙存在明顯差異。黔西高原地區(qū)中雨以上降雨事件的產(chǎn)沙量約占總產(chǎn)沙量的99.5%，6—7月雨季中侵蝕性降雨的產(chǎn)沙量占總產(chǎn)沙量的78%左右?；趯?duì)喀斯特坡面不同生物措施下產(chǎn)流產(chǎn)沙的分析發(fā)現(xiàn)，中歷時(shí)、大雨量、中雨強(qiáng)類型的降雨侵蝕力最大。顧禮彬等利用黔西高原野外觀測(cè)的徑流泥沙數(shù)據(jù)得出，坡面降雨量與產(chǎn)沙量呈顯著的指數(shù)關(guān)系。紀(jì)啟芳等發(fā)現(xiàn)，喀斯特坡面不同土地利用方式下產(chǎn)流產(chǎn)沙存在明顯差異，產(chǎn)流量與產(chǎn)沙量呈線性關(guān)系，且產(chǎn)流產(chǎn)沙量與最大30 min雨強(qiáng)、降雨量和坡度均呈冪函數(shù)關(guān)系。

目前這些研究已經(jīng)從多角度分析了侵蝕性降雨的特征及其與產(chǎn)流產(chǎn)沙的關(guān)系，為水土保持工作提供了重要指導(dǎo)作用，但關(guān)于喀斯特黃壤土石異質(zhì)坡面次降雨下的產(chǎn)流產(chǎn)沙研究較少。由于國(guó)外土壤侵蝕主要發(fā)生在緩坡上，而我國(guó)>15°的陡坡耕地上土壤侵蝕嚴(yán)重。因此更需要更多的野外實(shí)測(cè)資料探究其規(guī)律，以指導(dǎo)該區(qū)水土保持的預(yù)防布設(shè)。鑒于此，本文基于長(zhǎng)期野外徑流小區(qū)觀測(cè)試驗(yàn)，利用2018—2020年滸洋水流域坡面徑流小區(qū)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，揭示了黃壤坡面侵蝕性降雨的特征類型和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比分析了喀斯特黃壤裸露坡面和塊石出露小區(qū)對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙的響應(yīng)，為喀斯特地區(qū)石漠化的綜合治理、水土資源保護(hù)和利用及黃壤坡面土壤侵蝕模型的建立提供有價(jià)值的信息。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于貴州省遵義市鴨溪鎮(zhèn)仁和村7組(106°37′00″E，27°37′00″N)，所屬滸洋水小流域，流域內(nèi)坡耕地面積大，水土流失面積占比為47.24%。小流域所屬水系為長(zhǎng)江流域?yàn)踅党嗨又猩嫌?。氣候?yàn)橹衼啛釒駶?rùn)季風(fēng)氣候，多年平均降水量1 024 mm，多年平均氣溫14.6 ℃，流域內(nèi)的地表水、地下水主要以巖溶洞水和裂隙水的形式存在。地貌類型為中低山丘陵地貌，處大婁山脈南側(cè)陡坡地帶。植被類型以中亞熱帶常綠闊葉林為主。巖性以灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r、泥灰?guī)r、和頁(yè)巖為主。土壤為喀斯特典型的酸性黃壤，有機(jī)質(zhì)含量和土壤肥力較低。

1.2 徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)維護(hù)

監(jiān)測(cè)站于2006年修建完成，小區(qū)坡度為15°，長(zhǎng)為20 m，寬為5 m，面積均為100 m。本文依據(jù)小區(qū)內(nèi)不同塊石出露，選取1，2，3，4號(hào)坡面裸露小區(qū)，其塊石裸露率分別為0，2.3%，3.8%，5.6%，1號(hào)小區(qū)為裸露坡面作為對(duì)照。數(shù)據(jù)選取2018—2020年3年監(jiān)測(cè)期內(nèi)保存較為完整的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。為避免監(jiān)測(cè)結(jié)果受其他因素干擾，監(jiān)測(cè)期內(nèi)定期維護(hù)徑流小區(qū)，及時(shí)清理集流槽、出水口等位置的雜草、枯落物等，并保證徑流小區(qū)雜草蓋度低于5%，平均每10天拔草1次。

1.3 研究方法

1.3.1 次降雨徑流泥沙收集及指標(biāo)計(jì)算 在坡面徑流小區(qū)附近安裝HOBO U30自記雨量計(jì)和1個(gè)雨量筒，相互校驗(yàn)來(lái)獲得降雨量、降雨歷時(shí)、平均降雨強(qiáng)度等降雨過(guò)程數(shù)據(jù)。徑流小區(qū)主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：產(chǎn)流產(chǎn)沙量、徑流深、土壤侵蝕力。徑流泥沙的監(jiān)測(cè)方法為每次降雨后檢查徑流桶中是否有產(chǎn)流，有產(chǎn)流則首先記錄降雨場(chǎng)次并用直尺量水深，3次重復(fù)并據(jù)此計(jì)算產(chǎn)流量。隨后用攪拌棒把徑流泥沙攪拌均勻并用采樣瓶收集渾水1 000 mL，2個(gè)重復(fù)并記錄體積，若產(chǎn)流較少不足收集2瓶，則收集全部徑流并記錄采樣瓶水樣體積。徑流泥沙收集完后清理集流桶，并收集集流槽中泥沙至飯盒中，做好記錄后帶回實(shí)驗(yàn)室烘干稱重。收集的渾水樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)靜置48 h后倒掉上清液，把泥沙移至飯盒中并置于烘箱中恒溫105 ℃烘干稱重，結(jié)合產(chǎn)流量，計(jì)算次降雨的土壤侵蝕量。

(1)徑流深是某一時(shí)間段內(nèi)的徑流總量平鋪在整個(gè)小區(qū)所得到的水層深度，計(jì)算公式為：

式中：為徑流深(m)；為水深(m)；為集流池底面積(m)；為徑流小區(qū)坡面面積(m)。

(2)降雨總動(dòng)能計(jì)算公式為：

式中：為1次降雨總動(dòng)能(MJ/hm)；為某時(shí)段單位降雨動(dòng)能[MJ/(hm·mm)]；為對(duì)應(yīng)時(shí)段降雨量(mm)。

(3)降雨侵蝕力計(jì)算公式為：

=·

式中：為次降雨侵蝕力[(MJ·mm)/(hm·h)]；為最大30 min雨強(qiáng)(mm/h)。

(4)單位降雨動(dòng)能計(jì)算公式為：

=0.29[1-0.72exp(-005)]

式中：為單位降雨動(dòng)能[MJ/(hm·mm)]；為每個(gè)時(shí)段的雨強(qiáng)，稱為斷點(diǎn)雨強(qiáng)(mm/h)。

(5)次降雨侵蝕模數(shù)為監(jiān)測(cè)期內(nèi)降雨量在單位面積上的產(chǎn)沙量。土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算公式為：

=

式中：為次降雨下土壤侵蝕模數(shù)(g/m)；為次降雨量產(chǎn)沙量(g)；為小區(qū)面積(m)。

1.3.2 降雨類型劃分及數(shù)據(jù)處理 在所有的降雨事件中，只有部分降雨能夠發(fā)生土壤侵蝕，將發(fā)生侵蝕的降雨稱為侵蝕性降雨。不同降雨強(qiáng)度的結(jié)合在次降雨過(guò)程中形成了雨型，降雨類型是影響侵蝕過(guò)程的主要因子之一。2018—2020年監(jiān)測(cè)期間徑流小區(qū)共發(fā)生侵蝕性降雨92次，為了更準(zhǔn)確地探究土石異質(zhì)坡面對(duì)侵蝕性降雨的響應(yīng)，以平均雨強(qiáng)、降雨歷時(shí)、降雨量為特征參數(shù)，在SPSS 26軟件中進(jìn)行系統(tǒng)聚類和—均值聚類，本文基于聚類分析的25%，75%分位數(shù)來(lái)描述3類降雨的具體特征指標(biāo)。由聚類譜系圖可知，侵蝕性降雨可分為3類(表1)。數(shù)據(jù)分析和圖片處理在Excel 2019和Origin 2021軟件中進(jìn)行。

表1 不同侵蝕性降雨類型特征

A雨型：小—中雨量(6.05～21.95 mm)、短歷時(shí)(257.45～668.58 min)、大雨強(qiáng)(0～2.88 mm/h)、高頻率84.78%；B雨型：中—大雨量(9.35～55.35 mm)、中歷時(shí)(1 165.00～2 050.90 min)、中雨強(qiáng)(0～1.20 mm/h)、中頻率10.87%；C雨型：大雨量(26.65～87.15 mm)、長(zhǎng)歷時(shí)(3 653.75～4 336.25 min)、小雨強(qiáng)(0～0.67 mm/h)、低頻率4.35%。就侵蝕性降雨的發(fā)生頻次而言，A雨型發(fā)生了78次，占樣本量的84.78%，表明在A雨型環(huán)境下坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙現(xiàn)象頻繁易發(fā)。依據(jù)總的降雨侵蝕力，A雨型4 808.46(MJ·mm)/(hm·h)>B雨型1 031.07 (MJ·mm)/(hm·h)>C雨型393.04 (MJ·mm)/(hm·h)。從土壤侵蝕模數(shù)來(lái)看，2018—2020年4個(gè)徑流小區(qū)由3類降雨引起總的土壤侵蝕模數(shù)為A類降雨2 380.98 g/m，B類降雨164.24 g/m，C類降雨973.03 g/m。從產(chǎn)流產(chǎn)沙的次數(shù)及土壤流失量來(lái)看，喀斯特坡面主要的侵蝕性降雨為A雨型：小—中雨量、短歷時(shí)、大雨強(qiáng)、高頻率，降雨的產(chǎn)流形式多為超滲產(chǎn)流。綜合分析來(lái)看，與降雨量相比，雨強(qiáng)對(duì)土壤流失量的貢獻(xiàn)率更大，特別是短歷時(shí)的強(qiáng)降雨下，降雨對(duì)土壤的分離濺蝕作用更強(qiáng)，增加了水流挾沙力，導(dǎo)致地表產(chǎn)流產(chǎn)沙增加。對(duì)于侵蝕性降雨發(fā)生的頻率、總的降雨侵蝕力而言，三者的規(guī)律整體呈現(xiàn)為A雨型>B雨型>C雨型。

2 結(jié)果與分析

2.1 侵蝕性降雨標(biāo)準(zhǔn)的確定

圖1 次降雨量、I30和經(jīng)驗(yàn)頻率(P)的曲線

2.2 裸露坡面產(chǎn)流對(duì)侵蝕性降雨的響應(yīng)

裸露坡面在3類侵蝕性降雨下的產(chǎn)流用徑流深來(lái)表示，為更好地闡述3類降雨下裸露坡面產(chǎn)流的主要驅(qū)動(dòng)力，從降雨量、最大30 min雨強(qiáng)、降雨總動(dòng)能、降雨侵蝕力4個(gè)降雨特征因子出發(fā)，分析建立了次降雨下坡面產(chǎn)流的驅(qū)動(dòng)關(guān)系(圖2)。為方便對(duì)比分析，統(tǒng)一采用線性擬合，通過(guò)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，總體上降雨量對(duì)坡面產(chǎn)流的貢獻(xiàn)最大，對(duì)于產(chǎn)流貢獻(xiàn)率為降雨量>降雨總動(dòng)能>降雨侵蝕力>最大30 min雨強(qiáng)。侵蝕性降雨主要伴隨以下特征，降雨量集中在0～20 mm，最大30 min雨強(qiáng)在0～10 mm/h內(nèi)，降雨總動(dòng)能<5 MJ·mm，降雨侵蝕力在0～100(MJ·mm)/(hm·h)?？λ固攸S壤裸露坡面侵蝕性降雨產(chǎn)流的徑流深多數(shù)<0.4 mm，A類降雨中有54次，B類降雨有6次，C類降雨中有2次，徑流深<0.4 mm的侵蝕性降雨占據(jù)63.27%。

圖2 裸露坡面次降雨與產(chǎn)流的關(guān)系

A類降雨中，平均徑流深為0.68 mm，最大徑流深13.90 mm出現(xiàn)在2019年6月12日的次降雨中，出現(xiàn)在這次降雨中的原因是2019年6月8日降雨48.6 mm、6月9日降雨26.4 mm、6月10日降雨5 mm，前期連續(xù)的侵蝕性降雨導(dǎo)致土壤水分飽和，雨水基本不在下滲，短歷時(shí)的強(qiáng)降雨帶來(lái)超滲產(chǎn)流并搬運(yùn)走大量泥沙。B類降雨中，平均徑流深為0.44 mm，C類降雨中，除2019年9月10日發(fā)生的94 mm暴雨事件外，平均徑流深為0.60 mm。對(duì)比3類降雨，產(chǎn)流的規(guī)律總體上表現(xiàn)為，平均徑流深A(yù)雨型>C雨型>B雨型，A類降雨中，當(dāng)次降雨量<20 mm時(shí)，平均徑流深為0.16 mm，當(dāng)次降雨量>20 mm時(shí)，平均徑流深為30.67 mm。A類降雨中20 mm降雨量是喀斯特黃壤坡面徑流深，明顯增加的突變值。

2.3 裸露坡面產(chǎn)沙對(duì)侵蝕性降雨的響應(yīng)

裸露坡面在3類侵蝕性降雨下的產(chǎn)沙量采用侵蝕量來(lái)表示，同理用上述4個(gè)降雨特征因子，分析建立了次降雨下坡面產(chǎn)沙驅(qū)動(dòng)關(guān)系(圖3)。通過(guò)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，總體上降雨量對(duì)坡面產(chǎn)沙的貢獻(xiàn)最大，對(duì)于產(chǎn)沙貢獻(xiàn)率為降雨量>降雨總動(dòng)能>降雨侵蝕力>最大30 min雨強(qiáng)?？λ固攸S壤裸露坡面侵蝕性降雨的土壤流失量多數(shù)<1 g/m,A類降雨中有51次，B類降雨中有8次，C類降雨中有2次，土壤流失量<1 g/m的侵蝕性降雨占據(jù)66.30%。但坡面土壤侵蝕量主要是由個(gè)別的次降雨所貢獻(xiàn)，如C類降雨中，2019年9月10日發(fā)生94 mm的次降雨,降雨侵蝕力為107.844 (MJ·mm)/(hm·h)，4個(gè)徑流小區(qū)土壤流失量為968.72 g/m，這次降雨占據(jù)C類降雨中土壤流失總量的99.56%，對(duì)3年總的土壤流失量的貢獻(xiàn)率為27.53%。

圖3 裸露坡面次降雨與產(chǎn)沙的關(guān)系

A類降雨中，平均土壤流失量為5.40 g/m，最大土壤流失量82.64 g/m同樣出現(xiàn)在2019年6月12日的次降雨中。最大土壤流失量出現(xiàn)在這次降雨中的原因是和上述最大產(chǎn)流量出現(xiàn)的原因一致。B類降雨中，平均土壤流失量為1.52 g/m，C類降雨中，除2019年9月10日發(fā)生的94 mm暴雨事件外，平均土壤流失量為0.48 g/m。對(duì)比3類降雨，產(chǎn)沙的規(guī)律總體上表現(xiàn)為平均土壤流失量A雨型>B雨型>C雨型。A雨型，當(dāng)次降雨量<20 mm時(shí)，平均土壤流失量為0.87 g/m，當(dāng)次降雨量>20 mm時(shí)，平均土壤流失量為17.72 g/m。A類降雨中20 mm降雨量是喀斯特黃壤坡面土壤流失量明顯增加的突變值。因此，在今后的坡面水土保持工作中，應(yīng)重點(diǎn)防范A類降雨中>20 mm的侵蝕性降雨。

從次降雨下坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙關(guān)系(圖4)來(lái)看，產(chǎn)流量(徑流深)和產(chǎn)沙量(土壤侵蝕量)呈線性相關(guān)關(guān)系，裸露坡面3類降雨下其決定系數(shù)為A類0.83，B類0.69，C類0.99。表明土壤流失量主要是由徑流深決定的，地表徑流與降雨特征因子相比，其對(duì)坡面產(chǎn)沙的貢獻(xiàn)率最大。

圖4 裸露坡面侵蝕性降雨產(chǎn)流與產(chǎn)沙的關(guān)系

2.4 土石異質(zhì)坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙差異

3類侵蝕性降雨下的產(chǎn)沙量用平均含沙量來(lái)表示，由塊石出露小區(qū)和裸露坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙差異(圖5)來(lái)看，A類降雨下，小區(qū)產(chǎn)流量表現(xiàn)為塊石出漏3.8%>塊石出漏5.6%>塊石出漏2.3%>裸露坡面，小區(qū)產(chǎn)沙量表現(xiàn)為塊石出漏5.6%>塊石出漏3.8%>裸露坡面>塊石出漏2.3%。平均產(chǎn)流量隨著塊石裸露率先增加后減少，裸露坡面的產(chǎn)沙量大于塊石出露2.3%的小區(qū)，塊石出露小區(qū)平均產(chǎn)沙量隨著塊石出露率的變大而增加。B類降雨下，裸露坡面小區(qū)產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量均最小，3種塊石出露小區(qū)產(chǎn)流量差異很小，而產(chǎn)沙量差異較大。C類降雨下，塊石出露3.8%的小區(qū)產(chǎn)流量最大而產(chǎn)沙量卻最小，塊石出露5.6%的小區(qū)產(chǎn)流量最小而產(chǎn)沙量卻最大。C類降雨下徑流小區(qū)的產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量受94 mm暴雨事件影響明顯較大。

圖5 侵蝕性降雨下土石異質(zhì)坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙

就產(chǎn)流量而言，在裸露坡面和3種塊石出露率下產(chǎn)流量表現(xiàn)為C雨型>A雨型>B雨型。A和B類降雨下，裸露坡面產(chǎn)流量均小于塊石出露下的小區(qū)，塊石出露率的增加提高了產(chǎn)流量。C類降雨下產(chǎn)流量隨塊石出露率的增加，呈先增后減的變化?？傮w上3類降雨中，與裸露坡面相比，塊石出露小區(qū)的產(chǎn)流量隨著出露率的增加而變大。從產(chǎn)沙量來(lái)看，產(chǎn)沙量在裸露坡面、塊石出露2.3%和5.6%的小區(qū)均呈現(xiàn)C雨型>A雨型>B雨型，而在塊石出露3.8%的小區(qū)沒(méi)有這一規(guī)律。3類降雨中，產(chǎn)沙量的變化比產(chǎn)流變化復(fù)雜，A類降雨，產(chǎn)沙量隨著塊石出露率的提高呈明顯增加，B類降雨下呈先增后減的變化，C類降雨下呈先減后增的變化。

3 討 論

以往的研究中單一的參數(shù)指標(biāo)不能更好地反映降雨特征，往往忽略了雨強(qiáng)和雨量存在的不一致性問(wèn)題。本研究中以侵蝕性降雨的降雨量、降雨歷時(shí)、平均雨強(qiáng)為劃分依據(jù)，降雨類型劃分為A、B、C 3類，劃分結(jié)果與黃凱等對(duì)貴州省黔南區(qū)不同侵蝕性降雨類型的劃分類似。已有許多學(xué)者研究了不同地區(qū)和土壤類型下，關(guān)于次降雨對(duì)坡面土壤的侵蝕規(guī)律。謝云等研究表明，黃土高原坡面土壤侵蝕的降雨標(biāo)準(zhǔn)為12 mm，平均雨強(qiáng)為0.04 mm/min，最大30 min雨強(qiáng)為0.25 mm/min。鄔鈴莉等研究表明，北方土石山區(qū)坡面土壤侵蝕，主要是由中雨量、短歷時(shí)、大雨強(qiáng)、低頻率的次降雨導(dǎo)致的，且坡面土壤侵蝕的臨界雨量為8 mm，臨界雨強(qiáng)為9.5 mm/h。王改玲等研究表明，晉北黃土區(qū)坡地8°裸露坡面小區(qū)，次降雨量達(dá)到8.47 mm或?yàn)?4.24 mm/h時(shí)便會(huì)發(fā)生侵蝕性降雨。黃國(guó)平等研究表明，新疆伊犁河谷灰鈣土12°坡面小區(qū)降雨產(chǎn)流閾值為，降雨量>4 mm且>3.6 mm/h。區(qū)域地形、土壤類型、小區(qū)坡度等是影響侵蝕性降雨閾值和侵蝕過(guò)程的重要因素。各研究區(qū)因其土壤類型和小區(qū)坡度等因素不同，導(dǎo)致喀斯特黃壤裸露坡面侵蝕性降雨的雨量和雨強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)與其他地區(qū)存在差異。秦偉等得出12°紅壤裸露坡面的土壤侵蝕，主要是由短歷時(shí)、小雨量、大雨強(qiáng)、高頻次的次降雨所貢獻(xiàn)的，且最大30 min雨強(qiáng)>15 mm/h后，土壤侵蝕強(qiáng)度明顯增加。這與本研究結(jié)果類似，喀斯特黃壤坡面侵蝕性降雨主要為A雨型，具有短歷時(shí)、小雨量、大雨強(qiáng)、高頻次的降雨特征。15°喀斯特黃壤裸露坡面侵蝕性降雨的標(biāo)準(zhǔn)為次降雨量6.6 mm或?yàn)?.6 mm/h。

塊石出露是喀斯特黃壤坡面經(jīng)典的地貌景觀之一，因此研究塊石出露下坡面侵蝕性降雨及產(chǎn)流產(chǎn)沙的特征，對(duì)于坡面水土資源利用與保護(hù)及小流域坡面土壤侵蝕模型的建立具有重要意義。Jean等研究認(rèn)為，在5°坡面上裸露巖石增加則徑流減少，而在10°和20°坡面上裸露巖石增加則徑流增加，在不同坡度面上裸露巖石的多少對(duì)徑流的響應(yīng)結(jié)果截然不同。Liu等通過(guò)不同巖石出露下的人工模擬降雨試驗(yàn)得出，在15°和30°坡面上，坡面徑流量均隨著裸露巖石的增加而增加，而土壤流失量在降雨前期隨著裸露巖石的增加而變大，降雨后期則相反。在本研究中，A和B類降雨下，裸露坡面產(chǎn)流量均小于塊石出露下的小區(qū)，產(chǎn)流量隨著塊石出露率的增加而增加。Dai等通過(guò)在坡面上的人工模擬降雨試驗(yàn)得出，隨著裸露巖石的增加，產(chǎn)沙率呈先變大后變小的趨勢(shì)。Bunte等研究表明，土壤流失量隨著裸露巖石的增加呈現(xiàn)先增大后減少的變化，且認(rèn)為20%的巖石出露率是土壤流失量由多到少的閾值。這與本研究中B類降雨下產(chǎn)沙規(guī)律類似，3類降雨中，產(chǎn)沙量的變化比產(chǎn)流變化復(fù)雜。A類降雨，產(chǎn)沙量隨著塊石出露率的提高呈明顯增加；B類降雨下呈先增后減的變化C類降雨下則和B變化趨勢(shì)相反?？λ固赝潦愘|(zhì)坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的問(wèn)題比較復(fù)雜，今后的研究仍有很多影響因子有待繼續(xù)深入探討。

4 結(jié) 論

(1)侵蝕性降雨可以分為3類，A類：小—中雨量、短歷時(shí)、大雨強(qiáng)、高頻率；B類：中—大雨量、中歷時(shí)、中雨強(qiáng)、中頻率；C類：大雨量、長(zhǎng)歷時(shí)、小雨強(qiáng)、低頻率。A類降雨是造成喀斯特黃壤坡面土壤侵蝕的主要雨型。侵蝕性降雨的標(biāo)準(zhǔn)為次降雨量>6.6 mm或>3.6 mm/h。

(2)喀斯特黃壤裸露坡面63.27%的侵蝕性降雨徑流深<0.4 mm，66.30%的侵蝕性降雨土壤流失量<1 g/m，坡面土壤侵蝕量主要是由個(gè)別的次降雨所貢獻(xiàn)的。比較3類降雨，產(chǎn)流產(chǎn)沙的規(guī)律總體上表現(xiàn)為A雨型>C雨型>B雨型。

(3)土壤流失量主要是由徑流深決定，徑流深直接決定著坡面產(chǎn)沙的多少。A類降雨中20 mm降雨量是喀斯特黃壤坡面徑流深和土壤流失量明顯增加的突變值。在今后的坡面侵蝕防治工作中，應(yīng)重點(diǎn)防范A類降雨中>20 mm的降雨。

(4)3類降雨下，塊石出露增加了坡面產(chǎn)流量，產(chǎn)流量隨著出露率的增加而變大。但產(chǎn)沙量的變化比較復(fù)雜，A類降雨下，產(chǎn)沙量隨著塊石出露率的提高呈明顯增加；B類降雨下呈先增后減的變化；C類降雨下呈先減后增的變化。

致謝：本研究特別感謝北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部何江湖、柯奇畫(huà)、羅建勇、魏夢(mèng)瑤、朱彤、張思琪在野外徑流收取及試驗(yàn)過(guò)程中提供的幫助。