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(duì)土壤侵蝕模數(shù)的影響等方面，討論了不同降雨類型對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)象，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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。