反坡水平阶对坡耕地径流和泥沙的调控作用_王萍
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
失的主要立地类型，长期以来由于不合理的利用，水
土流失严重，导致土壤养分大量流失． 坡地水土流失
不仅导致土壤肥力下降，还会使 N、P 等养分随地表
* 国家自然科学 基 金 项 目 （ 30660037 ） 、云南省自然科学基金项 目 （ 2006D0041M） 和云南省科技计划项目（ 2006SG20） 资助． ＊＊通讯作者． E-mail： wangkeqin7389@ sina． com 2010-09-06 收稿，2011-02-20 接受．
Key words： reverse-slope level terrace； sloping farmland； runoff； sediment yield．
我国水土流失严重，且坡耕地是水土流失的主 要发生地，每年我国流失的土壤达 5. 0 × 109 t，每流 失 1 t 土 壤 中，含 氮 2. 55 kg、磷 1. 53 kg、钾 5. 42 kg［1］． 坡地是云南省的主要耕地，也是氮磷流
Abstract： A dynamic monitoring on the rainfall-runoff process and the surface runoff and sediment yield in a sloping farmland was conducted at a natural rainfall runoff plot in the watershed of Jianshan River，the first tributary of Fuxian Lake，Chengjiang，aimed to study the regulation effects of reverse-slope level terrace on the runoff and sediment yield in red soil sloping farmlands of Yunnan． The regulation rates of runoff and sediment yield by the reverse-slope level terrace were 49. 5% － 87. 7% and 56. 7% － 96. 1% ，averagely 65. 3% and 80. 7% ，respectively，showing that the regulation effects of reverse-slope level terrace on the runoff and sediment yield，especially the latter in sloping farmland were prominent． The variation coefficients of the test parameters for undisturbed sloping farmland and reverse-slope level terrace were in the order of sediment yield ＞ runoff ＞ rainfall． Comparing with undisturbed sloping farmland，reverse-slope level terrace had smaller surface runoff and smaller relative deviation degree of sediment yield，demonstrating its remarkable effect in controlling runoff and sediment yield in sloping farmland．
径流流出并汇入水体，引起水体的富营养化［2 － 4］． 抚 仙湖地处滇中，是我国目前已探明的第二深水湖泊， 是云南省蓄水量最大的湖泊，2007 年抚仙湖水质大 部分为Ⅰ类、局部为 Ⅱ类［5］． 农业面源污染约占水 体污染总负荷量的 90% 以上． 坡耕地是抚仙湖流域 面源污染 的 主 要 源 地［6］． 如 何 控 制 坡 耕 地 水 土 流 失、提高坡耕地质量、防止抚仙湖水体富营养化、使 生态效益和经济效益得到最大潜力的发挥是当前亟 待解决的问题．
在烤烟种植坡地典型地段设置水平投影面积为 5 m × 20 m 的标准径流小区 1 个（ 图 1） ，观测地表 径流、土壤侵蚀量． 径流小区顺坡设置，位于坡中下 部，坡度 18. 58°，南北坡向，海拔 1773 m． 在径流小 区集流池中安装水文尺，观测水位． 在径流小区旁安 装 RG2-M 自记雨量计，测定每场降雨的降雨量和降 雨历时．
在山区坡耕地中采取反坡水平阶整地操作简便不受地形限制实用性强拦截效本试验发现种植于反坡水平阶下部的烤烟比上部烤烟的烟株长势更好烟叶量多且叶片更肥大油分多光泽强其原因在于水平阶整地能汇集大量径流改善土壤水分状况加之水平阶所拦截的径流和泥沙的富集作用使土壤中np等营养元素的流失量减少改善了植物生长所必要的水肥条件
坡面径流是导致陆地表土产生位移和搬运的主ຫໍສະໝຸດ 1262应用生态学报
22 卷
要动力，控制水土流失的关键是调控坡面径流． 如果 能够合理地调配坡面径流，就能控制水土流失或将 水土流失减小到最低限度［7 － 9］． 在最小的治理单元 内，可采取各项调配坡面径流的措施，以形成一个比 较紧密的综合防御体系，反坡水平阶就是其中的措 施之一． 反坡水平阶可对局部径流起到调控作用，既 能蓄集一部分降雨，又能保持水土，可使地表径流得 到合理调控，也能改善土壤水分和养分条件［10 － 12］． 赵合理等［13］研究 了 黄 土 高 原 丘 陵 沟 壑 区 不 同 水 土 保持措施对坡面降水再分配的影响，结果表明，水平 阶可以缓解降水在坡面的再分配过程，连续切断坡 面径流流线，抑制径流泥沙发生． 石生新［14］认为，陡 坡荒地配置水平阶整地造林措施可以大大减少坡面 水土流失，改善土壤水分状况和物理化学性质，从而 为 林 地 的 成 活 和 生 长 创 造 条 件； 降 雨 强 度 为 1. 03 mm·min － 1 时，水平阶整地造林措施的 90 min 平均蓄水效益为 20% ，减沙效益为 60% ，减沙量为 47. 4 g·min － 1 ． 景维杰等［15］研究了不同间距水平阶 的集水和造林效果，结果表明，水平阶较荒坡有明显 的保水、集水效果； 水平阶的集水、保水效果和造林 成活率及幼林生长效果随其间距的增加而向相反方 向变化． 田波等［16］在金沙江干热河谷元谋区段采用 径流小区观测法，对水平阶、人工封禁和自然坡面的 产流产沙规律进行研究，结果表明，水平阶是其中最 好的一种减流减沙坡面整地方式． 王建英和王克 勤［17］、李 艳 梅 等［18］ 研 究 了 云 南 元 谋 干 热 河 谷 植 被 恢复过程中水平阶整地对土壤蒸发和土壤水分环境 的影响，发现水平阶整地改善土壤水分的效果非常 明显． 可见水平阶措施在干旱地区坡面整地和植被 恢复中得到广泛运用且保水保土效果显著，但目前， 对于降雨丰沛的云南山区红壤坡耕地上反坡水平阶 减流减沙作用的研究较少． 因此，本文采用天然降雨 径流小区观测法，动态监测尖山河小流域坡耕地降 雨-径流过程和水土流失量，研究了反坡水平阶对云 南红壤坡耕地径流和泥沙的调控作用，旨在为该区 坡耕地水土保持和面源污染控制提供理论依据，为 农业面源污染提供新的治理思路和方法参考．
2008 年，在标准径流小区的中部和下部设 2 条 相隔 10 m 的反坡水平阶，反坡水平阶阶宽1. 2 m、反 坡 5°． 以 2007 年原状坡耕地为对照．
2007、2008 年径流小区内均种植烤烟，烤烟品 种为 K326，每年 4 月下旬至 5 月中旬移栽，种植密度 为 16500 株·hm －2 ，氮肥施用量 105 ～ 135 kg·hm －2 ， 施肥比例 N∶ P2 O5 ∶ K2 O 为 1∶ 0. 5∶ 2. 5 ～ 3，所有肥 料在移栽后 25 d 内施完，共施肥 3 次： 底肥、提苗肥 和 追 肥． 底 肥 为 烟 草 专 用 复 混 肥 （ 12-6-24 ） 247. 5 kg·hm － 2 ，含 N 量 29. 7 kg · hm － 2 ，含 P 量 14. 85 kg · hm － 2 ； 提 苗 肥 为 烤 烟 提 苗 肥 （ 28-0-5 ） 45 kg·hm －2 ，含 N 量 12. 6 kg·hm －2 ； 追肥为烟草专 用 复 混 肥 （ 12-6-24 ） 772. 5 kg · hm －2 ，含 N 量 92. 7 kg·hm －2 ，含 P 量 46. 35 kg·hm －2 ． 小区表层土 壤理化性质如下： 容重 1. 39 g·cm －3 ，pH 值 6. 33，有 机质含量 11 g·kg －1，全氮（ TN） 含量 0. 68 g·kg －1，全
1 研究地区与研究方法
1. 1 研究区概况 尖 山 河 小 流 域 （ 24° 32' 00″—24° 37' 38″ N，
102°47'21″—102°52'02″ E） 位于珠江南北盘江上游 岩溶区域的玉溪市澄江县，为抚仙湖一级支流，海拔 1722. 0 ～ 2347. 4 m，流域总面积 35. 42 km2 ． 研究区
关键词 反坡水平阶 坡耕地 径流 产沙
文章编号 1001 － 9332（ 2011） 05 － 1261 － 07 中图分类号 S157． 2 文献标识码 A
Regulation effects of reverse-slope level terrace on the runoff and sediment yield in sloping farmland． WANG Ping1 ，WANG Ke-qin1 ，LI Tai-xing2 ，LI Yun-jiao3 （ 1 Faculty of Environment Science and Engineering，Southwest Forestry University，Kunming 650224，China； 2 Yuxi Hydrological Bureau，Yuxi 653100，Yunnan，China； 3 Chengjiang Hydrological Bureau，Chengjiang 653102， Yunnan，China） ． -Chin． J． Appl． Ecol． ，2011，22（ 5） ： 1261 － 1267．
摘 要 基于天然降雨径流小区，动态监测了澄江抚仙湖一级支流尖山河小流域坡耕地降 雨-径流过程及水土流失量，研究了反坡水平阶对云南红壤坡耕地水土流失的调控作用． 结果 表明： 反坡水平 阶 对 研 究 区 地 表 径 流 调 控 率 在 49. 5% ～ 87. 7% ，产 沙 调 控 率 在 56. 7% ～ 96. 1% ，平均可削减地表径流 65. 3% 、减少泥沙流失 80. 7% ，产流产沙调控作用显著，且产沙 调控作用更明显； 原状坡面和反坡水平阶处理中各参数的变异系数均依次为： 泥沙流失量 ＞ 径流量 ＞ 产径流降雨量． 与原状坡面相比，反坡水平阶处理下径流量、泥沙量的相对偏离程度 较小，说明反坡水平阶对研究区坡耕地水土流失调控作用显著．
应 用 生 态 学 报 2011 年 5 月 第 22 卷 第 5 期 Chinese Journal of Applied Ecology，May 2011，22（ 5） ： 1261 － 1267
反坡水平阶对坡耕地径流和泥沙的调控作用*
王 萍1 王克勤1＊＊ 李太兴2 李云蛟3
（ 1 西南林业大学环境科学与工程系，昆明 650224； 2 玉溪市水利局，云南玉溪 653100； 3 澄江县水利局，云南澄江 653102）
年降水量 1050 mm，干湿季分明，雨季（ 5—10 月） 降 水量占全年降水量的 75% ，暴雨基本出现在雨季． 年均径流深 300 mm，年均蒸发量 900 mm． 流域土壤 主要是红紫泥土和红壤． 主要地类有次生林、人工 林、灌草地、坡耕地和梯平地，耕地面积占流域总面 积的 12% ，其中坡耕地占 7% ． 主要乔木树种有云南 松（ Pinus yunnanensis） 、华山松（ P． armandii） 、蓝桉 （ Eucalyptus globulus） 等． 烤烟（ Nicotiana tabacum） 是 该地区的主要经济作物． 1. 2 径流小区和雨量计的布设
土流失严重，导致土壤养分大量流失． 坡地水土流失
不仅导致土壤肥力下降，还会使 N、P 等养分随地表
* 国家自然科学 基 金 项 目 （ 30660037 ） 、云南省自然科学基金项 目 （ 2006D0041M） 和云南省科技计划项目（ 2006SG20） 资助． ＊＊通讯作者． E-mail： wangkeqin7389@ sina． com 2010-09-06 收稿，2011-02-20 接受．
Key words： reverse-slope level terrace； sloping farmland； runoff； sediment yield．
我国水土流失严重，且坡耕地是水土流失的主 要发生地，每年我国流失的土壤达 5. 0 × 109 t，每流 失 1 t 土 壤 中，含 氮 2. 55 kg、磷 1. 53 kg、钾 5. 42 kg［1］． 坡地是云南省的主要耕地，也是氮磷流
Abstract： A dynamic monitoring on the rainfall-runoff process and the surface runoff and sediment yield in a sloping farmland was conducted at a natural rainfall runoff plot in the watershed of Jianshan River，the first tributary of Fuxian Lake，Chengjiang，aimed to study the regulation effects of reverse-slope level terrace on the runoff and sediment yield in red soil sloping farmlands of Yunnan． The regulation rates of runoff and sediment yield by the reverse-slope level terrace were 49. 5% － 87. 7% and 56. 7% － 96. 1% ，averagely 65. 3% and 80. 7% ，respectively，showing that the regulation effects of reverse-slope level terrace on the runoff and sediment yield，especially the latter in sloping farmland were prominent． The variation coefficients of the test parameters for undisturbed sloping farmland and reverse-slope level terrace were in the order of sediment yield ＞ runoff ＞ rainfall． Comparing with undisturbed sloping farmland，reverse-slope level terrace had smaller surface runoff and smaller relative deviation degree of sediment yield，demonstrating its remarkable effect in controlling runoff and sediment yield in sloping farmland．
径流流出并汇入水体，引起水体的富营养化［2 － 4］． 抚 仙湖地处滇中，是我国目前已探明的第二深水湖泊， 是云南省蓄水量最大的湖泊，2007 年抚仙湖水质大 部分为Ⅰ类、局部为 Ⅱ类［5］． 农业面源污染约占水 体污染总负荷量的 90% 以上． 坡耕地是抚仙湖流域 面源污染 的 主 要 源 地［6］． 如 何 控 制 坡 耕 地 水 土 流 失、提高坡耕地质量、防止抚仙湖水体富营养化、使 生态效益和经济效益得到最大潜力的发挥是当前亟 待解决的问题．
在烤烟种植坡地典型地段设置水平投影面积为 5 m × 20 m 的标准径流小区 1 个（ 图 1） ，观测地表 径流、土壤侵蚀量． 径流小区顺坡设置，位于坡中下 部，坡度 18. 58°，南北坡向，海拔 1773 m． 在径流小 区集流池中安装水文尺，观测水位． 在径流小区旁安 装 RG2-M 自记雨量计，测定每场降雨的降雨量和降 雨历时．
在山区坡耕地中采取反坡水平阶整地操作简便不受地形限制实用性强拦截效本试验发现种植于反坡水平阶下部的烤烟比上部烤烟的烟株长势更好烟叶量多且叶片更肥大油分多光泽强其原因在于水平阶整地能汇集大量径流改善土壤水分状况加之水平阶所拦截的径流和泥沙的富集作用使土壤中np等营养元素的流失量减少改善了植物生长所必要的水肥条件
坡面径流是导致陆地表土产生位移和搬运的主ຫໍສະໝຸດ 1262应用生态学报
22 卷
要动力，控制水土流失的关键是调控坡面径流． 如果 能够合理地调配坡面径流，就能控制水土流失或将 水土流失减小到最低限度［7 － 9］． 在最小的治理单元 内，可采取各项调配坡面径流的措施，以形成一个比 较紧密的综合防御体系，反坡水平阶就是其中的措 施之一． 反坡水平阶可对局部径流起到调控作用，既 能蓄集一部分降雨，又能保持水土，可使地表径流得 到合理调控，也能改善土壤水分和养分条件［10 － 12］． 赵合理等［13］研究 了 黄 土 高 原 丘 陵 沟 壑 区 不 同 水 土 保持措施对坡面降水再分配的影响，结果表明，水平 阶可以缓解降水在坡面的再分配过程，连续切断坡 面径流流线，抑制径流泥沙发生． 石生新［14］认为，陡 坡荒地配置水平阶整地造林措施可以大大减少坡面 水土流失，改善土壤水分状况和物理化学性质，从而 为 林 地 的 成 活 和 生 长 创 造 条 件； 降 雨 强 度 为 1. 03 mm·min － 1 时，水平阶整地造林措施的 90 min 平均蓄水效益为 20% ，减沙效益为 60% ，减沙量为 47. 4 g·min － 1 ． 景维杰等［15］研究了不同间距水平阶 的集水和造林效果，结果表明，水平阶较荒坡有明显 的保水、集水效果； 水平阶的集水、保水效果和造林 成活率及幼林生长效果随其间距的增加而向相反方 向变化． 田波等［16］在金沙江干热河谷元谋区段采用 径流小区观测法，对水平阶、人工封禁和自然坡面的 产流产沙规律进行研究，结果表明，水平阶是其中最 好的一种减流减沙坡面整地方式． 王建英和王克 勤［17］、李 艳 梅 等［18］ 研 究 了 云 南 元 谋 干 热 河 谷 植 被 恢复过程中水平阶整地对土壤蒸发和土壤水分环境 的影响，发现水平阶整地改善土壤水分的效果非常 明显． 可见水平阶措施在干旱地区坡面整地和植被 恢复中得到广泛运用且保水保土效果显著，但目前， 对于降雨丰沛的云南山区红壤坡耕地上反坡水平阶 减流减沙作用的研究较少． 因此，本文采用天然降雨 径流小区观测法，动态监测尖山河小流域坡耕地降 雨-径流过程和水土流失量，研究了反坡水平阶对云 南红壤坡耕地径流和泥沙的调控作用，旨在为该区 坡耕地水土保持和面源污染控制提供理论依据，为 农业面源污染提供新的治理思路和方法参考．
2008 年，在标准径流小区的中部和下部设 2 条 相隔 10 m 的反坡水平阶，反坡水平阶阶宽1. 2 m、反 坡 5°． 以 2007 年原状坡耕地为对照．
2007、2008 年径流小区内均种植烤烟，烤烟品 种为 K326，每年 4 月下旬至 5 月中旬移栽，种植密度 为 16500 株·hm －2 ，氮肥施用量 105 ～ 135 kg·hm －2 ， 施肥比例 N∶ P2 O5 ∶ K2 O 为 1∶ 0. 5∶ 2. 5 ～ 3，所有肥 料在移栽后 25 d 内施完，共施肥 3 次： 底肥、提苗肥 和 追 肥． 底 肥 为 烟 草 专 用 复 混 肥 （ 12-6-24 ） 247. 5 kg·hm － 2 ，含 N 量 29. 7 kg · hm － 2 ，含 P 量 14. 85 kg · hm － 2 ； 提 苗 肥 为 烤 烟 提 苗 肥 （ 28-0-5 ） 45 kg·hm －2 ，含 N 量 12. 6 kg·hm －2 ； 追肥为烟草专 用 复 混 肥 （ 12-6-24 ） 772. 5 kg · hm －2 ，含 N 量 92. 7 kg·hm －2 ，含 P 量 46. 35 kg·hm －2 ． 小区表层土 壤理化性质如下： 容重 1. 39 g·cm －3 ，pH 值 6. 33，有 机质含量 11 g·kg －1，全氮（ TN） 含量 0. 68 g·kg －1，全
1 研究地区与研究方法
1. 1 研究区概况 尖 山 河 小 流 域 （ 24° 32' 00″—24° 37' 38″ N，
102°47'21″—102°52'02″ E） 位于珠江南北盘江上游 岩溶区域的玉溪市澄江县，为抚仙湖一级支流，海拔 1722. 0 ～ 2347. 4 m，流域总面积 35. 42 km2 ． 研究区
关键词 反坡水平阶 坡耕地 径流 产沙
文章编号 1001 － 9332（ 2011） 05 － 1261 － 07 中图分类号 S157． 2 文献标识码 A
Regulation effects of reverse-slope level terrace on the runoff and sediment yield in sloping farmland． WANG Ping1 ，WANG Ke-qin1 ，LI Tai-xing2 ，LI Yun-jiao3 （ 1 Faculty of Environment Science and Engineering，Southwest Forestry University，Kunming 650224，China； 2 Yuxi Hydrological Bureau，Yuxi 653100，Yunnan，China； 3 Chengjiang Hydrological Bureau，Chengjiang 653102， Yunnan，China） ． -Chin． J． Appl． Ecol． ，2011，22（ 5） ： 1261 － 1267．
摘 要 基于天然降雨径流小区，动态监测了澄江抚仙湖一级支流尖山河小流域坡耕地降 雨-径流过程及水土流失量，研究了反坡水平阶对云南红壤坡耕地水土流失的调控作用． 结果 表明： 反坡水平 阶 对 研 究 区 地 表 径 流 调 控 率 在 49. 5% ～ 87. 7% ，产 沙 调 控 率 在 56. 7% ～ 96. 1% ，平均可削减地表径流 65. 3% 、减少泥沙流失 80. 7% ，产流产沙调控作用显著，且产沙 调控作用更明显； 原状坡面和反坡水平阶处理中各参数的变异系数均依次为： 泥沙流失量 ＞ 径流量 ＞ 产径流降雨量． 与原状坡面相比，反坡水平阶处理下径流量、泥沙量的相对偏离程度 较小，说明反坡水平阶对研究区坡耕地水土流失调控作用显著．
应 用 生 态 学 报 2011 年 5 月 第 22 卷 第 5 期 Chinese Journal of Applied Ecology，May 2011，22（ 5） ： 1261 － 1267
反坡水平阶对坡耕地径流和泥沙的调控作用*
王 萍1 王克勤1＊＊ 李太兴2 李云蛟3
（ 1 西南林业大学环境科学与工程系，昆明 650224； 2 玉溪市水利局，云南玉溪 653100； 3 澄江县水利局，云南澄江 653102）
年降水量 1050 mm，干湿季分明，雨季（ 5—10 月） 降 水量占全年降水量的 75% ，暴雨基本出现在雨季． 年均径流深 300 mm，年均蒸发量 900 mm． 流域土壤 主要是红紫泥土和红壤． 主要地类有次生林、人工 林、灌草地、坡耕地和梯平地，耕地面积占流域总面 积的 12% ，其中坡耕地占 7% ． 主要乔木树种有云南 松（ Pinus yunnanensis） 、华山松（ P． armandii） 、蓝桉 （ Eucalyptus globulus） 等． 烤烟（ Nicotiana tabacum） 是 该地区的主要经济作物． 1. 2 径流小区和雨量计的布设