有关红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀规模的探究

2016-12-09陈绍宇

资源节约与环保 2016年5期

关键词：雨强坡地红壤

陈绍宇

（钦州市水利电力勘测设计院广西钦州535000）

有关红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀规模的探究

陈绍宇

（钦州市水利电力勘测设计院广西钦州535000）

主要研究红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀规律，从降雨量、30min最大雨强等降雨特征指标对土壤侵蚀模数的影响等方面，讨论了不同降雨类型对红壤裸露坡地土壤侵蚀的影响规律。

红壤；裸露坡地；土壤侵蚀

土壤侵蚀是土地退化的主要原因，尤其是水力侵蚀，会造成土壤资源的严重流失，导致土地生产力下降，同时会导致水系河床抬高与泥沙淤积，诱发洪涝、干旱等自然灾害，给生产生活造成严重损失，阻碍社会现代化建设与经济发展。红壤是我国最主要的土壤类型，占国家总面积23%，由于红壤区域降雨量大，频繁扰动且地形复杂，导致红壤裸露坡地水土流失严重，研究红壤坡地土壤侵蚀规律，对保护红壤土地资源有着重要意义。

1　研究背景

降雨是土壤侵蚀最主要的影响因素，水力侵蚀以降雨击溅和地表径流冲刷为主要动力，研究降雨和土壤侵蚀之间的关系，是制定水土保持方案的重要理论基础。根据相关研究，坡面尺度上，土壤侵蚀量和雨量、雨强、历时等降雨特征指标有关，流域尺度上，还受到降雨中心分布、均匀程度等指标相关，不同降雨类型有着不同的雨量、雨强与历时，导致的侵蚀量也存在变化，因此分析降雨雨型和土壤侵蚀的关系，对进一步研究土壤侵蚀影响机制十分关键。

不同的气候背景下，不同地区降雨有着各自的特点，对土壤侵蚀的影响程度也有着很大不同。现阶段，国内关于土壤侵蚀规律的研究集中在西北黄土高原地区，以坡面与流域尺度径流输沙和降雨关系为主要研究对象，如Wei、Fang等人使用K-均值聚类法，将黄土高原地区次降雨划分为短历时高强度、中历时高强度、长历时低强度三类，其中短历时高强度降雨导致的土壤侵蚀量最大。Peng等人对西南岩溶地区的降雨划分为五类，认为该区域年均降雨量超过1200mm，土壤侵蚀程度为全国最高。

2　红壤裸露坡地次降雨对土壤侵蚀力的影响

以某地处中国南方红壤分布区中心的国家水土保持科技示范区为研究对象，对该问题进行分析。

2.1降雨特征指标的影响

如图1，天然降雨对红壤裸露坡地土壤水分影响在土层深度方向上是存在变化的，表层侵蚀最为严重，向下侵蚀力逐渐减弱，降雨对深度30cm以上土壤含水率影响最长有效时间为7d，受雨量与雨强的共同影响。根据142场侵蚀性降雨资料，排除前期降雨影响，以前7d无降雨为依据，筛选出有效样本42份。每场降雨中，不同特征降雨产生的土壤侵蚀程度有所不同，为寻找土壤侵蚀程度的主要降雨特征影响指标，将42场降雨全部特征值表和不同指标组合变量以及对应场次土壤侵蚀模数进行Pearson相关分析。根据分析结果，认为所有降雨的雨量、雨强以及相关组合变量都和土壤侵蚀模数有显著相关性，且三种雨型特征指标和土壤侵蚀模数之间的关系一致，雨量与雨强都对土壤侵蚀有显著影响，随着雨型增加，雨量和土壤侵蚀之间的相关性逐渐增强。

图1　红壤裸露坡地

2.2雨量的影响

根据Pearson相关分析结果，认为土壤侵蚀模数和雨量之间有着明显的正相关，然而因为样本点整体分布相对分散，不同的雨型表现出线性增加的规律性，经过线性拟合，三种雨型土壤侵蚀模数随雨量增加的斜率分别为16、9、4（t/km2），说明不同雨型单位雨量的侵蚀能力差异很大，雨强越大，雨量增加导致的土壤侵蚀量增加越显著。

2.3雨强30min峰值的影响

最大30min雨强同样和土壤侵蚀模数有显著相关性，土壤侵蚀模数随着最大30min雨强增加而增加，且变化关系存在一个转折点。最大30min雨强＜15mm/h，随着最大30min雨强的逐渐增加，土壤侵蚀模数也缓慢增加，关系线基本和x轴平行，但是最强30min雨强＞15mm/h之后，土壤侵蚀模数的增加速率将显著上升，关系斜率逐渐增大。使用Mann-Kendall检验精确判定临界点，正反序列关系曲线焦点在15.4mm/h，通过显著校验（P＜0.05）。

最大30min雨强对土壤侵蚀模数影响的临界特征在黄土高原土壤侵蚀的相关研究中也有体现，王万忠在陕北子洲岔巴沟流域团山沟经流次降雨土壤侵蚀观测资料的分析中讨论了15min雨强对土壤侵蚀的影响，该研究指出二者之间有显著线性关系，但是给出的散点图中可以发现在雨强6mm/h位置出现了拐点，转折之后土壤侵蚀强度的上升速率显著加快，因此有理由相信最大时段雨强对土壤侵蚀影响的临界点可能是普遍存在的，但是因为土壤性质和降雨过程的差别，临界点的位置有所不同。