植被盖度与土壤侵蚀量模型建立与分析

2015-12-16孙贵军

水利规划与设计 2015年2期

孙贵军

(北镇市水土保持站，辽宁锦州 121300)

1 代表站选择

北镇市华丰水土保持试验站位于辽宁省锦州市北镇市，属辽西风沙大、冲刷较严重的地区，试验站的位置选择在辽宁省西部地区，观测水土流失的相关数据非常具有典型性。华丰试验站建于上世纪60年代，是辽宁省开展水土保持试验项目设置较早的站点。试验站常年开展不同作物、不同株距、不同坡度、有工程措施与无工程措施、乔木与灌木、植物措施与工程措施等多项水土保持试验项目，为辽宁省水土保持工程定额及效益分析提供了可靠的数据。

2 数据对比分析

植物根系对土壤的机械作用可以减少土壤的流失，可以补充土壤和水质的养分，而植物生长中的植被盖度对击溅侵蚀的影响往往被忽视。以2005年数据为例，建立植被盖度与作物生长期数据模型(本文建立的模型是在投影盖度的基础上建立的)。

2.1 现场试验观测数据成果

2005年华丰水土保持试验站开展4项对比试验(详细情况见表1～表5与图1)。

(1)一号小区和二号小区同样种植大豆，分别为无工程措施与有工程措施的8°坡耕地。观测植被盖度、径流、土壤侵蚀量和产量进行数据对比。

(2)一号和三号小区均为无工程措施的8°坡耕地，种植不同作物(农作物与草)，观测植被盖度、径流与土壤侵蚀量进行数据对比。

(3)农作物与种草不同生长阶段盖度的数据观测。

(4)观测全年降雨量，对不同治理措施的8°坡耕地的径流量、径流系数、年冲刷深度、每亩年冲走悬移质、推移质、土壤侵蚀量和土壤养分的试验数据进行分析对比。

2.2 观测和试验数据分析

一号小区无工程措施，全年产生径流8次，其中固体径流1次。年流失水量2．70m3/亩，年流失土壤8．1×10-4t/亩;二号小区有工程措施，全年产生径流5次，其中固体径流1次。年流失水量1．13m3/亩，年流失土壤 3．8 ×10-4t/亩。

全年降雨分布比较均匀，没有特大暴雨过程，固体径流产生的时间出现在6月29日，降雨量为20．1mm，降雨强度为18．6mm/h。当时植被盖度均在80%以上，其中一号小区无工程措施种植大豆，6月22日植被盖度为86．51%;三号小区无工程措施种植3年生沙打旺，6月22日植被盖度为89．60%，土壤侵蚀量极少。

2.3 小区作物产量分析

(1)一、二号小区种植大豆，从坡耕地治理的角度分析，有工程措施的二号小区本应比无工程措施的一号小区产量高，但今年全年降雨量为689．2mm，降雨天数为51天，大于多年平均降雨量615．8mm。入夏之后，连续阴天天气较多，持续时间长，作物生长期间，日照少、湿度大;今年日照为2308h，比多年平均日照少563．1h，不利于农作物生长，影响产量;又因设置水平梯田的二号小区田间含水率高、日照少，在第四道梯田田面上生长大量菟丝子，大豆枯萎，产量急剧下降，亩产为123．5kg;而无工程措施的一号小区，田面比较干燥，没有菟丝子缠绕，亩产为160kg，所以产量比较高。

表1 北镇市华丰水土保持试验站2005年特性表

表2 一号小区观测成果表

表3 二号小区观测成果表

表4 三号小区观测成果表

(2)一号和三号小区均为无工程措施的8°坡耕地，种植不同作物。一号小区种植大豆，三号小区为3年生沙打旺。一号小区大豆亩产160kg，豆秆123．5kg;二号小区亩产草籽 11kg，亩产干草 690．5kg。

(3)三号小区种植3年生沙打旺，长势良好，株高达140cm，枝叶繁茂，植被盖度比同为8°坡耕地的一号小区大5．5%;同时三号小区的植被生长速度快，盖度恢复早。

(4)2005年全年降雨量为689．2mm，降雨天数为51天。无工程措施8°坡耕地，年产生径流雨量为207mm，年径流深为4．05mm，年径流次数为8次，年径流系数为0．02，年流失水量为2．70m3/亩，年冲刷深度为 0．001mm，土壤侵蚀模数为1．20t/km2。有水平梯田工程措施的8°坡耕地，年产生径流的雨量为 86．30mm，年径流深为1．70mm，年径流次数为5次，年径流系数为0．02，年流失水量为1．13m3/亩，年冲刷深度0．0004mm，土壤侵蚀模数为0．50t/km2。

一号小区和三号小区同为无工程措施8°坡耕地，种植不同作物，在相同的日期观测小区内植被盖度，建立植被盖度与生长期模型。

表5 小区植被盖度观测记录表

图1 3年生沙打旺与大豆植被盖度与生长期模型图

3 植被盖度与土壤侵蚀量模型分析

北镇市华丰水土保持试验站对植被盖度与土壤侵蚀量之间的关系进行了长达15年的观测，建立了植被盖度、植物生长周期和土壤侵蚀量之间关系的数据模型。从以上观测数据可以看出，植被盖度、工程措施与土壤侵蚀量之间存在着密切的关系。实验数据表明，植物生长的不同时期其植被盖度是不同的;植被盖度越大，植物对降雨的有效拦截作用就越大，地面土壤受到击溅侵蚀的作用力和作用面积就越小，产生的土壤侵蚀量就越小，从而带动径流深度、径流系数、冲刷深度、土壤侵蚀模数等一系列水土保持参数的变化。工程措施不仅能有效减少水的流失，减少土壤侵蚀量，而且通过对地面径流的有效控制，对植物的生长、植被盖度和产量都有着直接的作用。年流失水量对比，有工程措施比无工程措施的8°坡耕地年流失水量减少58．15%。年土壤侵蚀量对比，有工程措施比无工程措施的8°坡耕地土壤流失量减少52．5%。植被盖度成为影响水土流失的重要因子，它和工程措施直接决定着土壤侵蚀量的大小。