不同水土保持干预措施对土壤侵蚀的影响研究

摘要：以绵阳市涪江流域为例，研究不同水土保持干预措施对土壤侵蚀的影响。研究结果表明，4种干预措施的土壤损失量从高到低为无土地干预措施＞有土地干预措施＞牧场干预措施＞柳树干预措施。其中，柳树干预措施的耕地土壤损失量最低，无土地干预措施、有土地干预措施的土壤损失量较高。通过采取适当的土地干预措施，如修建带沟渠的土堤和种植柳树，可以显著减少地表径流和排水量，达到水土保持的目的。

关键词：土壤侵蚀；水土保持；干预措施；土地利用

中图分类号：U416.14 文献标识码：A 文章编号：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.042

Study on Effects of Different Soil and Water Conservation Interventions on Soil Erosion

LIU Xu

（Sichuan Forestry and Grassland Survey and Planning Institute， Chengdu 610084， China）

Abstract： Taking the Fujiang River Basin in Mianyang city as an example， this study investigates the impact of different soil and water conservation interventions on soil erosion. The research results indicate that the soil loss of the four intervention measures ranges from high to low as follows： no land intervention measures＞land intervention measures＞pasture intervention measures＞willow intervention measures. Among them， the willow intervention measures resulted in the lowest soil loss in cultivated land， while those without and with land intervention measures had higher soil loss. By taking appropriate land intervention measures， such as building embankments with ditches and planting willow trees， surface runoff and drainage can be significantly reduced， achieving the goal of soil and water conservation.

Keywords： soil erosion; water and soil conservation; intervention measures; land use

土壤侵蚀是全球范围内普遍存在且严重影响农业生产力和生态环境的自然过程[1]。人类活动、坡地农业开发、土地利用不合理及气候变化等因素加剧了这一问题。土壤侵蚀导致土壤肥力下降、农业生产力减弱，引发水土流失、水质恶化、洪涝灾害及生态系统退化等环境问题。探讨有效的土壤侵蚀防治措施具有重要意义[2]。通过分析不同水土保持干预措施的试验数据，评估其对土壤侵蚀的影响，为制定科学的防治策略提供依据。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

试验在绵阳市涪江流域进行，该流域地势东高西低，整体呈阶梯状分布。流域内的主要河流自北向南流经全区，形成多条支流汇合水系网络。流域东部以丘陵和低山为主，是区域内重要的林区和农业区；中部地形起伏不定，以丘陵和台地为主，土壤肥沃，适宜农业生产；西部为低丘缓坡区，地貌类型以冲积平原和低丘陵为主，土壤肥力较高，易受水蚀[3]。

为确保研究结果的适用性，选择地理特征相似的两个相邻子区域A1和A2作为研究对象。两个子区域呈椭圆形，海拔为2 100～2 300 m。A1采取水土保持干预措施，为试验区域；A2不采取水土保持干预措施，为对照区域。

1.2 研究方法

A1设置径流区，采取4种水土保持干预措施：一是无土地干预措施，土地利用类型为农田，试验期间在农田种植小麦；二是有土地干预措施，土地利用类型为耕地；三是柳树干预措施，土地利用类型为耕地，土堤上种植柳树；四是牧场干预措施，土地利用类型为牧场，采用放牧形式[4]。

在A1和A2设立固定监测点，长期监测2021—2023年的坡面径流、土壤损失量、产沙量及排水流量等参数。坡面径流采用标准径流采集器连续监测各子流域的坡面径流，记录降雨事件后的径流量和流速。在监测点安装土壤侵蚀量测定装置，通过收集降雨和径流过程中流失的土壤，计算土壤损失量。通过设置沉沙池或使用便携式沉积物采样器，收集径流中的泥沙，测定各子流域的产沙量。在子流域排水出口处安装流量计，连续监测排水流量[5]。

2 结果与讨论

2.1 坡面径流量和土壤损失

4种干预措施的坡面径流量分别为422 mm、329 mm、368 mm、525 mm，土壤损失量分别为12.5 t/hm2、6.4 t/hm2、3.7 t/hm2、5.7 t/hm2。牧场干预措施下的径流量最高，达到525 mm，由于牧场地表植被稀疏，土壤表面暴露较多，雨水易形成地表径流。相对而言，有土地干预措施和柳树干预措施的径流量明显低于无土地干预措施的农田。其中，有土地干预措施通过修建带沟渠的土堤，增加雨水渗透和滞留，显著减少地表径流。4种干预措施的土壤损失量从高到低为无土地干预措施＞有土地干预措施＞牧场干预措施＞柳树干预措施。其中，柳树干预措施的耕地土壤损失量最低为3.7 t/hm2，表明植被根系可以有效固土，显著减少土壤侵蚀。无土地干预措施、有土地干预措施的土壤损失量较高，分别为12.5 t/hm2和5.7 t/hm2。

不同水土保持措施对坡面径流量和土壤损失量的控制效果显著。有土地干预措施和柳树干预措施在减少径流量和土壤流失方面具有较好的效果。这说明采用带沟渠的土堤和植树等水土保持措施，可以有效减少径流量和土壤流失，从而达到水土保持的目的。研究结果表明，针对不同土地利用方式和土壤特性的地区，应优先考虑采用植被恢复和工程措施相结合的方法，以达到最佳的水土保持效果。这为未来制定更科学的水土保持措施提供了重要的参考依据。

2.2 流域产沙量分析

监测不同年份有无土地干预措施的7 d产沙量变化数据，监测结果如下。2021年，无土地干预措施下1～7 d的产沙量约为0.3 t/hm2、0.5 t/hm2、2.0 t/hm2、1.5 t/hm2、1.7 t/hm2、1.2 t/hm2、1.7 t/hm2，有土地干预措施下1～7 d的产沙量约为0.2 t/hm2、0.4 t/hm2、1.2 t/hm2、0.9 t/hm2、1.1 t/hm2、0.7 t/hm2、1.0 t/hm2。

2022年，无土地干预措施下1～7 d的产沙量约为0.2 t/hm2、0.4 t/hm2、0.6 t/hm2、0.8 t/hm2、1.2 t/hm2、2.0 t/hm2、1.8 t/hm2，有土地干预措施下1～7 d的产沙量约为0.1 t/hm2、0.2 t/hm2、0.3 t/hm2、0.5 t/hm2、0.6 t/hm2、1.1 t/hm2、1.0 t/hm2。2023年，无土地干预措施下1～7 d的产沙量约为1.1 t/hm2、0.8 t/hm2、0.9 t/hm2、0.7 t/hm2、1.0 t/hm2、0.9 t/hm2、1.2 t/hm2，有土地干预措施下1～7 d的产沙量约为0.5 t/hm2、0.4 t/hm2、0.3 t/hm2、0.2 t/hm2、0.4 t/hm2、0.3 t/hm2、0.5 t/hm2。

由2021年有无土地干预措施的7 d产沙量变化数据可知，监测期间无土地干预措施的区域产沙量明显高于有土地干预措施的区域。在第1天、第2天，产沙量增长相对较慢。从第3天开始，无土地干预措施的区域产沙量急剧上升，达到峰值，约为2.0 t/hm2。

有土地干预措施的区域在第3天后产沙量有所波动，整体低于无土地干预措施的区域，表明土地干预措施对减少土壤流失的效果明显。从2022年有无土地干预措施的7 d产沙量变化数据可知，2022年产沙量总体上比2021年有所降低，但无土地干预措施的区域依然表现出较高产沙量，在第5天、第6天，产沙量迅速增加。有土地干预措施的区域在整个监测期间保持较低的产沙量，其在不同年份均能有效控制土壤流失。从2023年有无土地干预措施的7 d产沙量变化数据可知，2023年的产沙量进一步降低，无土地干预措施的区域在整个监测周期内产沙量变化平稳，但依然高于有土地干预措施的区域。有土地干预措施的区域产沙量均低于0.8 t/hm2，表明干预措施在减少产沙量方面效果显著。

在不同年份，有土地干预措施的区域产沙量均显著低于无土地干预措施的区域。这表明土地干预措施在不同年份、不同降雨条件下均能有效减少土壤流失，达到水土保持的目的。针对不同地区的地理特征和土壤类型，建议结合植被恢复和工程措施，实现最佳水土保持效果。

2.3 流域排水流量分析

2022年，A1的排水流量增加至450 mm，A2的排水流量下降至570 mm。A1的排水量有所增加，但仍低于A2，表明干预措施在减少排水方面继续发挥作用。2023年，A1的排水流量进一步增加至530 mm，A2的排水流量增加至780 mm。尽管A1的排水量有所增加，但仍远低于A2，显示干预措施在减少排水方面的持续效果。

有土地干预措施的区域（A1）在各年份排水量均显著低于无土地干预措施的区域（A2）。土地干预措施，如修建带沟渠的土堤和种植柳树，能够有效提高土壤的渗透性和水分滞留能力，从而减少地表径流和排水量。A1区域的排水量逐年增加，但相较于A2区域，增加幅度较小，说明干预措施在长期内仍具有效果。各年份中，A1和A2的排水量变化显示了干预措施在不同降雨条件下的效果。在降雨较多的年份，如2023年A1区域排水量有所增加，但相对A2区域仍较低。这说明土地干预措施在多雨季节和强降雨事件下，仍能有效控制排水量。A2区域的排水量逐年增加，表明在无干预措施的情况下，土壤水分滞留能力降低，地表径流增加，导致排水量增大。

研究结果表明，通过采取适当的土地干预措施，如修建带沟渠的土堤和种植柳树，可以显著减少地表径流和排水量，达到水土保持的目的。

3 水土流失危害分析及治理措施

3.1 危害分析

水土流失会导致侵蚀表土层，直接影响土地生产力和可持续利用性。具体表现如下：土壤肥力下降，表土层富含的有机质和养分逐渐减少，影响农业产量和植物生长；土壤结构破坏，侵蚀带走表层土壤，破坏团粒结构，增加土壤紧实度和表面径流，降低渗透性和保水能力；土地退化和荒漠化，严重影响生态环境和当地居民的可持续发展。

水土流失对水资源的影响主要表现为水质恶化和水量减少。水质恶化是由于大量泥沙和污染物被带入河流和湖泊，导致水体浑浊、污染加剧，影响水生生态系统健康，增加水资源处理难度。水量减少是因为地表径流增加，雨水下渗减少，地下水补给不足，水源涵养能力下降，尤其在降雨量少的地区，这种现象更严重。

3.2 治理措施

针对水土流失的危害，提出以下治理措施。

第一，加强综合防治。通过大规模植树造林和草地恢复，提高地表植被覆盖率，增强土壤固持能力。采取梯田建设、护坡工程、拦沙坝等工程措施，改变地形结构，降低坡度和水流速度，减少水力侵蚀强度。推广保护性耕作和秸秆覆盖等农业管理措施，减少土壤表面的裸露时间，增加地表覆盖物，减少雨滴对土壤的直接冲击。

第二，合理施工。施工前，制定详细的水土保持规划，合理安排施工顺序，减少大面积推土和裸露地表时间。施工中，采用草垫、稻草覆盖、塑料膜覆盖等临时覆盖措施，防止雨水冲刷裸露土壤。施工后，及时进行植被恢复和水土保持工程建设，增强土壤稳定性。

第三，加强施工期的监测和管理。建立实时监测系统，利用遥感技术和无人机监测降雨、径流和土壤侵蚀情况，提高监测精度并扩大覆盖范围。加强现场管理，严格控制施工活动，避免大规模开挖和推土，设置专门的水土保持监督人员落实防护措施。制定应急预案，遇极端天气和突发情况时，迅速采取应急措施，防止大规模水土流失。

4 结论

监测4种土地干预措施的坡面径流量和土壤损失，并评估这些措施对土壤侵蚀的影响。实施水土保持干预措施后，能够显著减少径流量和产沙量，不同干预措施的土壤损失量差异明显。排水量分析结果表明，尽管干预措施效果随时间有所下降，但总体上仍能有效减少地表径流和排水量。施工期间的推土和开挖活动是土壤侵蚀的重要诱因，需特别防范。采用植树造林、梯田建设、护坡工程等综合措施有效减少土壤流失和水土流失，为制定科学的水土保持措施提供参考。

参考文献

1 杜姣姣，顾再柯，覃 莉，等.浒洋水小流域径流小区不同水土保持措施下降雨对土壤侵蚀的影响[J].中国水土保持，2024（5）：42-45.

2 王 勇.不同水土保持干预措施对土壤侵蚀的影响研究[J].水利技术监督，2024（2）：201-204.

3 牛兰兰，樊 华，罗 腾.武都引水第二期工程武都水库工程水土保持措施及效果分析[J].水利技术监督，2023（11）：257-258.

4 高春泥，马 力，尹元银，等.长江上游地区水土保持林草措施碳汇能力测算[J].中国水土保持，2023（9）：20-24.

5 管鸿智.南方丘陵区风电工程水土保持措施模块化设计[J].亚热带水土保持，2022（3）：37-40.