贵州黄壤地区坡改梯水土保持效果研究——以贵州松桃牛郎监测点为例

黄泽河，刘 藜，吴长辉，杨 明

(1.铜仁市水务局，贵州 铜仁 554300； 2.贵州省资源与环境研究所，贵州 贵阳 550006；3.松桃苗族自治县牛郎水土保持试验站，贵州 松桃 554100)

贵州位于长江和珠江的分水岭地带，黄壤旱地分布广，占旱地面积的46.2%，境内地势起伏、高差较大，耕地大都分布在缓坡、陡坡、丘陵、槽谷之中，地块破碎，是全国坡耕地最为集中的山区省份[1-4]。由于地处湿润气候带，降雨量丰富，同时叠加了起伏较大的地势，导致坡耕地“跑水、跑土、跑肥”现象非常突出。全省土地面积的43.5%有水土流失发生 ，其中又有90%是坡地。水土流失是贵州黄壤旱地农业可持续利用中的主要问题之一，严重制约了农业资源的可持续利用。

当前，贵州治理坡耕地水土流失的主要措施是坡改梯，通过建设水平梯田控制黄壤坡地的水土流失，实现当地农业生产可持续发展，并根据当地实际情况，探索费省效宏的水土保持措施组合，寻找最为合理的坡地耕作方式。

为此，我们于2011年1月—2012年12月在贵州省松桃县牛郎监测点进行了坡改梯工程治理试验研究，旨在为贵州黄壤地区防治水土流失提供科学依据。

1 监测站概况

贵州省松桃县牛郎水土保持试验站地处东经109°04′05″—109°09′33″、北纬27°42′12″—27°55′03″之间。年降水量约1 400 mm，5—9月降水量占全年降水量的70%。最高海拔934.3m，最低海拔337m，年均气温18.1℃，年均积温5 276℃。无霜期285 d，日照时数926 h。岩性以砂页岩为主，山高坡陡，地形破碎，沟谷纵横。主要植被类型为亚热带常绿阔叶林，乔木树种以松、杉为主，土壤为沙壤土。

2 监测内容与方法

2.1 监测内容与方法

根据《全国水土流失动态监测与公告项目》典型小流域监测合同书的监测任务及要求，通过简易气象站监测设备，全年连续不间断监测降水，了解水土流失的主要因子。以小流域控制站监测、试验资料为依据，对小流域水土流失量进行量化分析，推算小流域径流量、泥沙量，从而掌握木寨河小流域年度动态监测数据。通过设置不同土地利用、不同坡度的径流小区开展对比试验观测，总结各项措施防治水土流失的效益。

(1)降水监测内容及方法。通过虹吸雨量计了解降水历时、强度、降雨侵蚀力等指标。人工雨量器每天早8时观测，自记雨量计每天早8时更换记录纸，当无降雨时，用量筒取2 mm的水注入雨量器中，使记录纸抬升至记录位置。每张记录纸最多记录5 d。人工处理各要素值，计算各指标值，并录入微机。

(2)径流小区监测内容与方法。监测指标为天然降雨侵蚀下的径流量、径流深、径流系数及浑水含沙量、土壤侵蚀量等。监测方法为天然降雨后人工进入实地观测有无产生径流，当产生径流泥沙时，人工测量水池水位，取泥水样3瓶，每瓶1 000 mL以上，收集集流槽泥沙样，并清扫蓄水池，再将样品带回实验室及时进行试验，并将试验结果录入电脑。当无产流时，将蓄水池清扫干净，迎接下次降雨产流，使其数据不受影响。

2.2 监测小区设置

监测小区面积为10 m×10 m。小区四周以水泥板隔离，下设集水池及分水池，在试验区范围内设置虹吸雨量计观测降雨量。

2.3 监测小区基本情况

选择5个小区(表1)进行对比试验，观测内容包括径流量、产沙量、降雨强度。各小区基本情况为：9号小区，坡改梯工程种植红薯；18号小区，坡耕地种植玉米；19号小区，坡耕地种植玉米；22号小区，坡耕地种植红薯；23号小区，坡耕地种植红薯。

表1 各试验小区基本情况

3 结果与分析

3.1 监测期间年降雨特征

试验区内5年(2008— 2012年)间降水特征见表2，其月降雨量特征见图1。

表2 各小区年降水量特征

图1 2008—2012年各月降雨量分布

从表2可看出，在降水量较低的年份，降雨强度可能较高，也需加强水土保持。

从图1可以看出， 1、2月降雨量相对较低，年降雨量相对集中在5—8月。

3.2 保水保土效果分析

3.2.1 保水效果分析

从2008—2012年各小区保水效果(表3)可看出：9号小区年均产流次数为8.8次，是各小区中产流次数最少的；年均浑水径流总量为914.9 L，明显低于其他各小区，分别为18号(2 308.25 L)和23号(1 874.44 L)的39.64% 和48.81%，重复处理(18和19号，22和23号)差别不大；年平均径流深6.87 mm，分别为18号小区(21.79 mm)和23号小区(15.82 mm)的31.5%和43.4%；年均浑水径流系数也低于其余各小区。以上结果充分说明坡改梯工程保水效果明显优于一般坡耕地。

从表3还可看出，坡耕地种植红薯(22、23号小区)比种植玉米(18、19小区)保水效果更好。由此可推断，坡改梯工程措施结合合适的植物措施更能够减少地表径流，提高土壤入渗，其保水效果更加显著。

表3 2008—2012年各小区保水效果

3.2.2 保土效果分析

统计各监测小区的泥沙总量(表4)可发现：9号小区各年泥沙总量均低于其余各小区， 5年平均泥沙总量174.16 g，明显低于18号小区及23号小区，仅为18号小区(1 758.53 g)的9.90%和 23号小区(884.36g)的19.69%；9号小区各年单位面积冲刷量均低于其余各小区，5年平均单位面积冲刷量为1.33 t/km2,仅为18号小区(16.60 t/km2)的8.01%和23号小区(7.56 t/km2)的17.59%；9号小区的冲刷深无论是单年还是5年平均都低于其余各小区,说明坡改梯能大大降低泥沙流失总量及单位面积冲刷量。以上结果充分说明坡改梯工程能有效提高土壤的保土效果。

3.3 典型降雨的水土保持效果分析

选取2008—2012年每一年降雨量最大的一天进行对比，通过所选取的典型降雨情况下各试验小区的径流量(表5)可以看出，在出现暴雨甚至大暴雨时，坡改梯工程就显示出优越性，无论是保水还是保土，9号小区效果最好。这也同时说明了在贵州黄壤地区，雨季是径流和土壤侵蚀相对集中的时期，且随降雨强度的加大而急剧增加。

表4 2008—2012年各小区保土效果

4 结论与讨论

(1)了解降雨特征有助于正确掌握水土流失产生的重要时期，为提前防护做好准备。

(2)从5年平均水土保持效果来看，梯田与坡耕地相比，具有明显的保水保土效果，地表径流量和泥沙流失量明显减少。

(3)从单次典型性降雨分析可以看出，降雨量和降雨强度越大，坡改梯的水土保持效果就越突出。

综上所述，坡改梯是贵州黄壤区坡耕地治理的重要措施。在黄壤区，径流量和土壤侵蚀量同样存在年内分配不均的状况，径流量和土壤侵蚀量随着降雨量的集中、强度的加大而急剧增加，雨季是水土流失产生的重要时期。在有条件的地方，应将现有坡耕地改成水平梯田，并配以农作物，以利保持水土。

表5 单场典型降雨情况下试验小区水土保持效果对比