呼盟水蚀区不同土地利用的水土流失观测与分析(李明贵, 李明品, 邓玉芹)

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呼盟水蚀区不同土地利用的水土流失观测与分析

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李明贵1, 李明品1, 邓玉芹2水利论文S[b[fq4y
1.呼盟水土保持工作站;2.扎兰屯市水利局)
水利论文I? Y;A!c%Zb

摘要:不同的土地利用是影响水土流失的重要因素。以呼盟水蚀区宝龙泉小流域为观测基地,通过对不同土地利用条件下的降水量和与之相对应的径流观测小区的径流量、土壤冲刷量的观测分析,说明了顺垅坡耕地、横垅坡耕地、荒坡、梯田、次生林地在相同的自然条件下,土壤流失量存在着较大的区别,同时径流量与土壤冲刷量之间存在着正相关关系,为呼盟水蚀区的水土流失预防和治理提供科学依据。

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关键词:水蚀区不同土地利用;径流冲刷量;内蒙古呼伦贝尔盟

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作者简介:李明贵(1968-),男,呼盟水土保持工作站工程师。

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1 区域概况及测验布设

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呼盟水蚀区位于内蒙古呼盟境内大兴安岭东南部,地处东经120°36′~128°04′,北纬47°05′~51°12′之间,南北长459km,东西宽411km,面积6.3万km2。地貌类型为丘陵漫岗,属于大兴安岭向松嫩平原的过渡地区,是呼盟的主要农区,也是内蒙古商品粮基地之一。水力侵蚀面积为2.1万km2,占水蚀区面积的33.3%。该区虽自然植被覆盖状况较好,但土层较薄,水土流失潜在危险很大,有加重的趋势。水利论文%hl$e [2PES2P

本区气候属温带、寒温带大陆性气候区,年平均气温为-1℃~2℃,年降水量450~550mm,全年降水多集中在6、7、8三个月。

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本文旨在通过对大量实测资料进行分析,探讨不同土地利用条件下水土流失的变化规律,这对呼盟水蚀区坡耕地改造,土地生产力的提高及预防和治理水土流失有重要意义,因此,按不同地类,在莫力达瓦达斡尔族自治旗太平乡的宝龙泉布设径流小区14处,分别设有顺垅、横垅坡耕地、荒坡地、梯田和次生林观测小区。耕地和荒坡小区面积为100m2,坡度为6°和9°,次生林和梯田小区面积为600m2,次生林地坡度为11°,梯田为水平梯田,各设两处重复,土壤理化性质基本一致。

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用雨量筒和自计雨量计观测各径流小区的降水量,用烘干法测定土壤含水量,用体积法观测各次降水相应的径流量,并采取水样,用称重法计算含沙量及输沙量。

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1 径流观测小区土壤理化性质

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Table 1 Physical and chemical properties of soil in the observed areas

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物理性质化学性质备注
小区
干容重(g/cm3)孔隙度水利论文6{eX%M5\e0`['X
(%)
稳渗速率水利论文;\b7Z(K7I l O
(mm/min)
质地PH值有机质水利论文TjH CHG;A
(%)
有效氮水利论文'a IX y T|OE
mg/100克土
速效磷
#k/@j.Xqi8U0(ppm)
速效钾水利论文+B1F!B1bM#R E)Wf+E6IV
(ppm)
取样

6°顺垅地1.2450.51.03中粒土6.53.0113.422.360
6°横垅地1.2153.91.62中粒土6.53.1513.704.2110
6°荒坡1.1756.81.83中粒土6.52.7820.615.4150深度0~30cm
梯田1.1457.31.92中粒土6.53.2431.824.8170
次生林1.1362.63.10中粒土63.0226.504.4160

2 水土流失规律分析水利论文 Y#TL4B `9ZQ

2.1 侵蚀性雨量及侵蚀性降雨基本雨量标准

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所谓侵蚀性降雨量是指能引起土壤流失的降雨量,据1985~1994年实测资料统计,平均每年能够引起土壤流失的雨量为144.2mm,占相应汛期降雨量的39%,为年降雨量的28%,一年内侵蚀性降雨出现的频度2~19次。水利论文L(~(E#tCy#\

不同土地利用条件下的侵蚀性降雨次数有较大的差异,如顺垅坡耕地平均每年发生9.7次,横垅坡耕地为4.4次,荒坡为2.3次,而水平梯田及次生林地没有发生过,本站不同土地利用条件下的侵蚀性降雨的基本雨量计算见表2。水利论文.b"G3kA|c2w)K4p

2 侵蚀性降雨基本雨量计算水利论文 it%]0Z0Z:hYVa{1{_

Table 2 Calculation of precipitations resulting in soil erosion

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坡耕地
项目
荒坡水平梯田林地
顺垅横垅

坡度(°)666011
年平均侵蚀性降雨量(mm)207.8125.154.7
占汛期雨量(%)56.233.614.8
年平均侵蚀性降雨次数9.74.42.3
侵蚀性降雨的基本雨量标准(mm)8.212.414.9

  从表2可以看出,顺垅坡耕地与横垅坡耕地、荒坡草地相比较,年平均侵蚀性降雨量分别多66.1%、279.9%,侵蚀性降雨次数分别多120.4%、321.7%,侵蚀性降雨基本雨量标准分别低51.2%、81.7%。水利论文]Y5A py1b8xe"k

2.2 年降雨量与水土流失关系

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观测资料表明,水土流失随年降水量多寡而增减。1988年雨量最多,当年径流量占五年径流总量的49.5%,冲刷量占五年总量的47.85%。可见,年降雨总量多少是影响水土流失的重要因素之一,但更为主要的是与年内暴雨和大雨出现的次数和雨量有关,如1990年降雨总量为476.1mm,但该年降了几次大雨,其中一次降水66.2mm,致使该年土壤冲刷量比降水总量为478.8mm的1987年增加10.5倍。水利论文$_ ^)uW/u8k

3 不同年份降雨量和水土流失量

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Table 3 Amounts of precipitation and soil erosion for different years水利论文l)k%vC,V"k~


径流量(万m3/km2)冲刷量(t/km2)
年份降雨量(mm)坡度(°)
说明
不同坡度平均不同坡度平均说明

1986597.863.1083.305410.65548.89

(1)径流量均系泥土流
8o L G?R.O0(2)冲刷量为烘干土重
y$@vQ`|.pW0(3)各年径流量冲刷量为顺垅小区值
水利论文;i4wG%W+c!`;nq)F,I

93.502687.13

1987478.862.3962.383110.96225.22
92.370339.47

1988682.6612.89011.8203748.044466.11
910.7505184.17

1989525.562.3302.8251157.101502.15
93.3201847.20

1990476.163.4783.5472530.492590.97
93.6152651.44

2.3 年内各月降雨量和水土流失的关系

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对坡耕地1986年~1994年的各月平均降雨量、径流量和冲刷量观测结果列于表4。

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4 不同月份降水量和水土流失量

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Table 4 Monthly precipitation and soil erosion

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月份123456789101112合计

降水量(mm)1.31.78.719.931.677.9158.1106.163.513.87.84.1494.5
(%)0.30.31.74.06.415.832.021.512.82.81.60.8100

径流量(万m3/km2)0.050.332.210.510.213.31
(%)1.519.9766.7715.416.34100

冲刷量(t/km2)2.8476.38899.84145.3026.241150.6
(%)0.256.6478.2012.632.28100

从表4可知,历年平均6~8月份降雨量为342.1mm,占全年的69.2%,水土流失几乎全在6~8月发生,占全年的97.47%,降雨量年内分布极不均匀,其中7月份降雨集中,对水土流失影响最为显著,历年平均7月降水量、径流量和冲刷量分别占全年的32%、66.77%和78.2%。另外,据观测,一次性降雨量在10~40mm,且具有一定强度时,7月份各级坡耕地上径流的几率为100%,8月份则减少30%~50%,这主是由于7月份耕地地表植被较差,8月份地表被覆较好所致。水利论文%}4qp7[ Wy%`

2.4 日降雨对坡耕地土壤流失的影响水利论文X%qwFE0V

各年中往往是1~3次降雨的土壤流失量占年土壤流失量的70%~90%,其原因除雨强外,地面植被覆盖的影响很大。一般情况下每年6、7月初时,由于地表扰动,地面植物生长处于萌生幼苗阶段,地表覆盖度很低,遇暴雨则易造成严重的侵蚀。如,1984年两次降雨量和30分钟雨强基本相同情况下,5月31日的水土流失量是8月5日水土流失量的9.4倍。不同季节不同雨强对坡耕地的影响见表5。水利论文"UVA,H(I~6l$C

5 不同日降雨对坡耕地土壤流失的影响

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Table 5 Effect of daily precipitation on soil erosion on slope lands

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时间水利论文g*@(z(q Jsx
(年.月.日)
降雨量水利论文3j(F4X{!kIeD(xRo
(mm)
30分钟最大
H0\,Q:KU%\0雨强(mm/分)
坡耕地次流失量(t/km2)占年流失量
1` k i h[8I-~d,c0(%)
时间
Ix Asy&bk'@0(年.月.日)
降雨量
4H;Py2t9cQuN]0(mm)
30分钟最大雨强(mm/分)坡耕地次流失量(t/km2)占年流失量水利论文h,@D0Zm/M
(%)

1983.6.1111.28.420.169.11985.7.426.15.12565.560.1
1983.7.2810.71.75.762.61985.8.330.15.692.32.2
合计25.99.4合计2657.862.3

1984.5.3110.75.0149.6751986.7.1218.430.650.147.3
1984.8.510.04.815.97.91986.8.918.39.18.07.5
合计165.582.9合计58.154.8

2.5 不同土地利用条件下的水土流失

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(1) 不同土地利用与水土流失关系

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历年不同土地利用条件下水土流失量观测结果清楚地显示了水土流失主要来源于坡耕地,尤其是顺垅坡耕地,其次是覆盖度较低的荒山荒坡地。而次生林地、水平梯田几乎不发生水土流失。

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耕地每年都要经过播种、中耕、培土、秋翻等农事活动,土层扰动大,更易受侵蚀。特别是顺山作垅,冲刷更为严重,从本地区布置的同一坡度顺垅小区综合分析来看,从1983年~1994年平均年径流模数为45492.2m3/km2,相当于每亩年流失水量30.3m3。平均年土壤流失量2212.1t/km2相当于每亩年流失表土1.47t。年平均损失表层土壤厚度近0.2cm。土壤的形成是一个非常缓慢的过程,而呼盟水蚀区土层较薄,平均在30~50cm,如果不进行水土保持耕作,继续任其流失,那么,一、二百年后,该区大部顺坡坡耕地都将变为无法耕作的不毛之地。

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6 年土壤流失与降雨的回归方程水利论文1tl{^Yu8TD!z

Table 6 Regression equations for annually soil erosion and precipitation

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地类回归方程相关系数统计年数

顺垅坡耕地Y=0.00065X1.370.8710
横垅坡耕地Y=0.00065X1.240.798
荒坡Y=0.00065X1.270.817

(2) 径流量与土壤流失量相关分析水利论文#N[N(r1@`3d/Z

经回归分析,不同土地利用条件下年土壤流失量(Y)与年径流量(X)的数学回归方程见表6。可以看出,顺垅坡耕地年土壤流失量随年径流量的1.37次幂的速率增加,相关性较好;荒坡以1.27次幂增加;横垅坡耕地以1.24次幂增加。说明了顺垅坡耕地水土流失最为严重。

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(3) 坡耕地的坡度与年土壤流失量的关系

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根据1986年~1990年的观测资料表明,坡耕地的坡度对土壤流失量有着显著影响。可以看出,坡耕地坡度增大,土壤流失量随之增大。

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7 不同坡度耕地土壤流失量

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Table 7 Amounts of soil erosion for lands on different slopes

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年土壤流失量(t/km2)
土地利用坡度(°)
1986年1987年1988年1989年1990年平均

顺垅坡耕地6410.65110.963748.041157.102530.491591.45
9687.13339.475184.171847.202651.442141.88

横垅坡耕地675.555.49134.64230.03111.43
9213.4515.88201.53663.75273.65

2.6 植被对水土流失的影响水利论文&pW4v?s1t

植被阻止水土流失,主要是截留降雨,减少雨滴击溅土壤的动能,增加土壤团粒结构,固结土壤使地表径流量和土壤流失量大大减少,根据观测,在次生林及地面草本覆盖90%以上的小区,没有发生过水土流失现象。水利论文w]9}DiU7Z

3 结论水利论文i*A8bj)q j

(1) 呼盟水蚀区现有坡耕地60万公顷,其中40%是顺垅坡耕地,要加强对坡耕地的综合治理,特别是顺垅坡耕地和陡坡耕地。水利论文[ u Tt,|.c

水平梯田因其保水保土和增产效益十分显著,是改造坡耕地、减少水土流失的最根本措施,限于经济等条件,暂时不能修筑或因土层薄无法修筑梯田时,应采取水土保持耕作措施进行种植,顺垅改横垅,也可以修建条田、坡式梯田或隔坡梯田,还可以沿等高线在改垄后的坡耕地中穿插植物防冲带。这些措施可以减缓坡度,截短坡长,降低水流的冲蚀作用,拦蓄径流泥沙,延长水分在坡面上的停留时间,有利于土壤入渗水分,保持水土。在尽可能短的时间内控制坡耕地的水土流失,提高其生产力。水利论文QV7HL7y

(2) 呼盟土地广阔,人口相对较少,不少地表自然植被较好,在水土保持工作中应体现预防为主的原则,对远山封育,近山加强管护,保护自然植被,保持和创造良好的农业生态环境。水利论文0Fg5H)~1I(W H

(3) 在建设基本农田的同时,限期将禁垦范围内的耕地退耕还林还草,同时要防止边退耕地边垦荒现象的发生。

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(4) 严格执行《水土保持法》,进一步加强对造成水土流失的各个方面因素进行调查研究,并依法进行监督管理水利论文)D3si2BbGWn

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