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研究区玉溪市澄江县抚仙湖一级支流尖山河小流域为珠江上游具有代表性的典型小流域,通过对其综合治理前后的水土保持功能的研究,对同类地区水土流失综合防治具有实践指导意义。选择珠江上游玉溪市澄江县抚仙湖一级支流尖山河小流域为典型研究小流域,对水土流失综合防治后不同立地类型的植被群落结构、土壤理化性质、不同防治措施的蓄水性能以及小流域的产流产沙规律和土地利用现状进行了研究,最后采用模糊综合评判法对综合治理前后典型小流域的水土保持功能进行评价。研究结果表明:
(1)从植被群落的配置状况和垂直结构的完整性来看,乔木林均优于灌木林,优于荒草地;综合比较不同立地类型植被的物种丰幅度指数、多样性指数和均匀度指数,杉木次生林和云南松一桉树林优于其它的立地类型,而云南松次生林的乔木层结构则较为单一;不同立地类型植被的总生物量是云南松-桉树林最大为226.94t/hm<2>,其次是杉木次生林、云南松次生林、灌木林,荒草地最小为9.84t/hm<2>,云南松-桉树林的生物量是荒草地23.06倍。
(2)不同立地类型土壤容重和土壤总孔隙度均是梯田和垂直结构完整的乔木林地优于其它立地类型,杉木次生林的土壤容重最小为1.33g/cm<3>,云南松次生林、云南松-桉树林、梯田次之,灌木林、荒草地再次之,坡耕地最大为1.56g/cm<3>;云南松次生林的土壤总孔隙度最大为54.42%,其次是梯田、云南松-桉树林、杉木次生林、坡耕地、荒草地,灌木林最小为46.72%。不同立地类型由于地被物以及受人为干扰不同,其土壤有机质含量及垂直分布差别较大,林地、荒草地、坡耕地的土壤有机质含量均较高,灌木林地和梯田的土壤有机质含量较低;在垂直分布上,除坡耕地外其它地类土壤的土壤有机质都遵循陆地土壤有机质的垂直分布规律,即表层(0~20cm)>中层(20~40cm)>下层(40~60cm)。
(3)不同立地类型植被和枯落物层的自然持水量和最大持水量的变化趋势均为乔木林最大、灌木林次之,荒草地最小。不同立地类型土壤最大蓄水量和土壤有效蓄水量的变化趋势为云南松次生林最大,其次是梯田、云南松-桉树林、杉木次生林,坡耕地、荒草地和灌木林最小,云南松次生林的土壤最大蓄水量最大为5442 t/hm<2>,分别高于梯田、云南松-桉树林、杉木次生林、坡耕地、荒草地、灌木林1.7%、3.9%、5.6%、10.34%、15.59%、16.48%;云南松次生林的土壤有效蓄水量最大为486t/hm<2>,荒草地最小为231t/hm<2>,云南松次生林的有效蓄水量高于荒草地110.39%。云南松次生林的总蓄水量最大为5478.46t/hm<2>,灌木林的总蓄水量最小为4679.87t/hm<2>,云南松次生林的总蓄水量分别高于杉木次生林、云南松-桉树林、梯田、坡耕地、荒草地、灌木林2.21%、2.27%、2.38%、11.08%、16.23%、17.06%。
(4)2005年的降雨集中在6、7、8、9四个月,2006的降雨较为分散,分布在5、6、7、9、10五个月;2005年的降雨总量为1106.00mm,2006年的降雨总量比2005年的降雨总量减少了28.11%。2005年和2006年不同土地利用方式的坡面径流深及侵蚀模数从大到小依次为:坡耕地>人工幼林>灌草丛>云南松次生林;2005年不同土地利用方式的坡面径流深及侵蚀模数均大于2006年。2005年尖山河小流域的降雨量为1106.00mm;径流量为1848189.10m<3>,折合径流深98.15mm;产沙量为15326.99t;输沙模数为813.97t/km<2>。2006年尖山河小流域的降雨量为863.30mm;径流量为1015042.85m<3>,折合径流深53.91mm;产沙量为7564.28t;输沙模数为401.71t/km<2>。2006年尖山河小流域的径流量、产沙量和输沙模数分别比2005年减少了82.08%、103.79%和102.63%。径流量的多少由降雨条件、土地利用方式以及下垫面的特征决定,不同条件下的降雨,其流量过程线不同;产流时间滞后于降雨时间的长短随雨型和雨强的不同而不同。小流域的产流量与降雨量、平均雨强、最大10min雨强、最大60min雨强呈显著线性关系;小流域的产沙量与产流量、平均雨强、最大10min雨强、最大30min雨强、最大60min雨强、降雨量呈显著线性关系;小流域的产沙量与径流深之间存在高度显著的三次函数关系。
(5)治理后的土地利用现状与治理前相比,耕地、荒山荒坡、疏幼林面积呈减少趋势,分别减少96.53hm<2>、164.57hm<2>、487.36hm<2>;林地面积显著增加,增加了748.47hm<2>,增加的748.47hm<2>中有96.53hm<2>来源于坡耕地,有164.57hm<2>来源于荒山荒坡,有487.36hm<2>来源于疏幼林;水田、水域、非生产用地及难利用地面积保持不变。在相同指标的衡量下,治理前的土地质量等级主要为三等地和四等地,占总面积的62.45%;治理后主要为二等地和三等地,占总面积的72.82%。治理后与治理前相比,二等地明显增加,一等地和三等地也有较大幅度增加;四等地明显减少,五等地也有较大幅度减少;六等地保持不变。从总体上看,治理后的土地质量等级比治理前提高了一个等级。
(6)综合治理后尖山河小流域的水土保持功能提高了一个等级,从治理前的Ⅱ级提高到治理后的Ⅰ级。
通过以上对不同立地类型的植被群落结构、土壤理化性质、蓄水性能、小流域的产流产沙规律和土地利用现状以及小流域水土保持功能评价等方面的分析表明,尖山河小流域的整体生态效应有了显著的提高,其主要原因是采取了补植补种、封育治理、坡改梯、保土耕作、营造经果林等多项措施对小流域进行综合治理。因此,采取多种措施对小流域进行综合治理是目前治理水土流失行之有效的最佳方法。