龍永杰

(四川省眉山市仁壽縣黑龍灘鎮(zhèn)政府，四川 眉山 620561)

由于我國(guó)水土流失十分嚴(yán)重，水土保持便成為我國(guó)的基本國(guó)策之一[1]。水土保持措施可分為工程、生物、科技三大類[2]，通過劉卉芳[3]等的研究指出植被能有效防止土壤侵燭；苗百嶺[4]通過徑流模擬試驗(yàn)研究，表明枯落物層能顯著影響徑流，甚至在特定條件下其作用大于植被；田棟[5]指出在調(diào)控產(chǎn)流、產(chǎn)沙方面草地措施優(yōu)于林地措施。可以看出其中生物措施(又稱林業(yè)措施)最為有效[2]。此次探究通過室內(nèi)室外人工模擬降雨試驗(yàn)，研究不同林地密度、枯落物層、草地蓋度下坡面徑流及產(chǎn)沙變化規(guī)律，為合理利用林業(yè)措施控制水土流失提供一定參考。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 林地密度試驗(yàn)

林地密度試驗(yàn)通過野外人工模擬降雨完成。在某森林生態(tài)觀測(cè)站內(nèi)選擇一個(gè)10°坡面為試驗(yàn)區(qū)，設(shè)置三組徑流小區(qū)，①實(shí)驗(yàn)組，種植間距為1m×1m的黑松；②實(shí)驗(yàn)組，種植間距為1.5m×1.5m的黑松；③對(duì)照組，裸地。

1.2 枯落物層試驗(yàn)

枯落物層試驗(yàn)通過室內(nèi)人工模擬降雨完成。將降雨大廳的試驗(yàn)土槽坡度調(diào)為10°，降雨強(qiáng)度設(shè)定為30mm/h，試驗(yàn)土為小于10mm的紅土，試驗(yàn)土槽規(guī)格為長(zhǎng)2m×寬0.5m×深0.3m，共設(shè)計(jì)7組枯落物層，枯落物分前為0g/m2(對(duì)照組)、25g/m2、50g/m2、75g/m2、100g/m2、125g/m2，枯落物均勻鋪平，其中枯落物質(zhì)量以烘干質(zhì)量為基準(zhǔn)。

1.3 草地蓋度試驗(yàn)

草地蓋度試驗(yàn)通過室內(nèi)人工模擬降雨完成。室內(nèi)試驗(yàn)條件同上述枯落物層試驗(yàn)；草種選擇高羊茅，設(shè)計(jì)6組草地蓋度，分別為0(對(duì)照組)、20%、40%、60%、80%、100%。蓋度通過草株行距控制，高羊茅提前2個(gè)月種植待生長(zhǎng)狀況良好后開始降雨試驗(yàn)。

2 林業(yè)技術(shù)對(duì)水土保持作用研究

2.1 林地密度對(duì)水土流失的作用

不同林地密度的初始產(chǎn)流時(shí)間見表1。與裸坡相比，林地坡面延緩初始產(chǎn)流時(shí)間作用顯著，隨著林地密度增加，初始產(chǎn)流時(shí)間越早，延緩效果越差，其原因?yàn)榱止诮亓艚涤晔巩a(chǎn)流時(shí)間縮短。

表1 不同林地密度的初始產(chǎn)流時(shí)間對(duì)比表

不同林地密度的產(chǎn)流過程見圖1?？梢钥闯觯孩佼a(chǎn)流過程先快后慢最終平穩(wěn)；②林地密度影響初始產(chǎn)流速度，密度越大速度越慢、產(chǎn)流曲線越晚平穩(wěn)；③林地密度影響產(chǎn)流強(qiáng)度，除裸地外，密度越大強(qiáng)度越小。與裸坡相比，1.5m×1.5m黑松產(chǎn)流強(qiáng)度降低了46%，1.0m×1.0m黑松降低了32%。

圖1 不同林地密度的產(chǎn)流過程圖

不同林地密度的產(chǎn)沙過程見圖2。林地密度對(duì)產(chǎn)沙過程的影響與對(duì)產(chǎn)流過程影響相似。與裸坡相比，1.5m×1.5m黑松產(chǎn)沙強(qiáng)度降低了78%，1.0m×1.0m黑松降低了47%。

圖2 不同林地密度的產(chǎn)沙過程圖

2.2 枯落物層對(duì)水土流失的作用

不同質(zhì)量枯落物層的初始產(chǎn)流時(shí)間見表2。與對(duì)照組相比，覆蓋枯落物層坡面延緩初始產(chǎn)流時(shí)間作用顯著，隨著枯落物質(zhì)量增大，初始產(chǎn)流時(shí)間越晚，枯落物質(zhì)量達(dá)到125g/m2時(shí)，延緩了45%的初始產(chǎn)流時(shí)間。

表2 不同質(zhì)量枯落物層的初始產(chǎn)流時(shí)間對(duì)比表

不同質(zhì)量枯落物層的產(chǎn)流過程見圖3?？梢钥闯觯孩佼a(chǎn)流過程先快后慢最終平穩(wěn)；②枯落物層質(zhì)量影響初始產(chǎn)流速度，質(zhì)量越大速度越慢、產(chǎn)流曲線越晚平穩(wěn)；③枯落物層質(zhì)量影響產(chǎn)流強(qiáng)度，質(zhì)量越大強(qiáng)度越小。與對(duì)照組相比，依次降低了20%、33%、35%、43%、52%。

圖3 不同質(zhì)量枯落物層的產(chǎn)流過程圖

圖4 不同質(zhì)量枯落物層的產(chǎn)沙過程圖

不同質(zhì)量枯落物層的產(chǎn)沙過程見圖4。可以看出：①枯落物層單位質(zhì)量為0g/m2時(shí)產(chǎn)沙量曲線先急劇上升后緩慢下降，其余實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)沙量曲線先上升后趨于平緩，原因?yàn)橥敛蹆?nèi)泥沙在降雨中被沖刷殆盡；②枯落物層質(zhì)量影響初始產(chǎn)沙速度，質(zhì)量越大速度越慢；③枯落物層質(zhì)量影響產(chǎn)沙強(qiáng)度，質(zhì)量越大強(qiáng)度越小，與對(duì)照組相比，產(chǎn)沙強(qiáng)度依次降低了43%、80%、83%、91%、97%，當(dāng)枯落物層單位質(zhì)量大于50g/m2后，增加枯落物層單位質(zhì)量對(duì)產(chǎn)沙量影響程度顯著降低。

2.3 草地蓋度對(duì)水土流失的作用

不同草地蓋度的初始產(chǎn)流時(shí)間見表3。與對(duì)照組相比，草地延緩初始產(chǎn)流時(shí)間作用顯著，隨著草地蓋度增加，初始產(chǎn)流時(shí)間越晚，延緩效果越好，當(dāng)草地蓋度100%時(shí)，延緩了69%的初始產(chǎn)流時(shí)間。

表3 不同林地密度的初始產(chǎn)流時(shí)間對(duì)比表

不同草地蓋度的產(chǎn)流過程見圖5?？梢钥闯觯孩佼a(chǎn)流過程先快后慢最終平穩(wěn)；②草地蓋度影響初始產(chǎn)流速度，密度越大速度越慢、產(chǎn)流曲線越晚平穩(wěn)；③草地蓋度影響產(chǎn)流強(qiáng)度，草地蓋度越大強(qiáng)度小，與對(duì)照組相比，依次降低了11%、17%、26%、28%、29%，草地蓋度大于40%后，增加草地蓋度對(duì)產(chǎn)流量影響顯著降低。

圖5 不同草地蓋度的產(chǎn)流過程圖

不同草地蓋度的產(chǎn)沙過程見圖6?？梢钥闯觯孩俨莸厣w度為0時(shí)產(chǎn)沙量曲線先急劇上升后緩慢下降，其余實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)沙量曲線先上升后趨于平緩，原因?yàn)橥敛蹆?nèi)泥沙在降雨中被沖刷殆盡；②草地蓋度影響初始產(chǎn)沙速度，質(zhì)量越大速度越慢；③草地蓋度影響產(chǎn)沙強(qiáng)度，質(zhì)量越大強(qiáng)度越小，與對(duì)照組相比，依次降低了19%、21%、21%、30%、90%，草地蓋度介于20%～80%之間時(shí)，草地蓋度的變化對(duì)產(chǎn)沙量影響不明顯。

圖6 不同草地蓋度的產(chǎn)沙過程圖

3 結(jié)論

借助人工模擬降雨技術(shù)，通過室內(nèi)、室外試驗(yàn)，控制林地密度、枯落物層單位質(zhì)量、草地蓋度，探討林業(yè)技術(shù)對(duì)控制水土流失的作用得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1)林地、枯落物層、草地延緩初始產(chǎn)流時(shí)間作用顯著，三者的產(chǎn)流過程曲線均為先快后慢最終平穩(wěn)；(2)坡面產(chǎn)流強(qiáng)度隨林地、枯落物層、草地的覆蓋度增加而減??；(3)室外試驗(yàn)中林地的產(chǎn)沙過程曲線為先快后慢最終平穩(wěn)，室內(nèi)試驗(yàn)中枯落物層、草地對(duì)照組的產(chǎn)沙過程曲線和產(chǎn)沙量曲線先急劇上升后緩慢下降，其余實(shí)驗(yàn)組產(chǎn)沙量曲線先上升后趨于平穩(wěn)，原因?yàn)槭覂?nèi)土槽泥沙在降雨中被沖刷殆盡；(4)林地、枯落物層、草地分別能最高能降低產(chǎn)流強(qiáng)度46%、52%、29%，分別能最高能降低產(chǎn)沙強(qiáng)度78%、97%、90%。