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摘要 选择滇东宣威市吉科小流域，采用20 m×3 m试验小区观测，研究滇东地区不同坡度和不同降水水平年坡耕地土壤侵蚀特征。2012年（平水年）和2013年（枯水年）雨季52场自然降雨土壤侵蚀观测表明，吉科小流域初始产流降雨量为10 mm左右，枯水年土壤水分含量低，初始产流降雨量相对较大；11.8°坡地小区土壤侵蚀强度2012和2013年分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍；两个坡度坡耕地2012年径流系数和土壤侵蚀强度均远大于2013年；坡度和降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响显著，其中降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响更大。2012和2013年2.0和11.8°坡地降雨与土壤侵蚀的相关系数均较高，降雨～土壤侵蚀拟合关系式对滇东坡耕地土壤侵蚀估算具有较高的参考价值。
关键词 土壤侵蚀；降雨；坡度；滇东坡耕地；吉科小流域
中图分类号 S157.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）09-234-04
云南省山区、半山区面积占全省国土面积的94%，在全省640多万hm2耕地中，坡耕地占407多万hm2，坡耕地是水土流失最主要的策源地。在全省73个国家扶贫攻坚县中，有60个属于水土流失严重县，同时也是坡耕地分布最为广泛和少数民族聚居的地区。研究表明，坡耕地是产流产沙最大的地类[1-2]。坡耕地面积比和植被覆盖度很大程度上影响了土壤侵蚀的程度，减少坡耕地面积、植树造林是减轻土壤侵蚀的有效途径[3]。同时，坡耕地水土流失综合治理也是水土流失地区改善农业生产条件和生态环境，可持续地利用水土资源，从根本上解决群众长远生存与发展最有效的措施之一。云南省于2010年8月启动了水土流失严重山区坡耕地水土流失综合治理试点工程，并要求进行坡耕地土壤侵蚀现状评价，为坡耕地水土流失综合治理工程决策提供技术支撑。目前，土壤侵蚀估算方法主要有遥感解译法[4]、经验公式与GIS技术相结合的模型预测法[5-8]、示踪法[9]以及试验法[10-11]。但由于区域降水、坡度、土壤等因素的相关参数的准确确定存在较大困难，在各类土壤侵蚀估算方法中，采用野外观测试验方法相对更为可靠。为掌握云南省坡耕地水土流失现状，在位于滇东地区的宣威市吉科小流域分别选择11.8和2.0°坡耕地建立试验小区，通过自然降雨土壤侵蚀观测分析降雨与坡度对滇东坡耕地土壤侵蚀的影响。
1 试验区概况
吉科小流域位于宣威市热水镇东南部，属珠江流域，地理坐标为103°54′21″～103°55′26″ E，25°57′01″～25°59′53″ N之间，东西最大横距2.72 km，南北最大纵距2.87 km，流域面积4.18 km2。流域地形以中山山地为主，地势总体中部地势高，东侧、西侧较低，海拔位于2 150～2 216 m之间。吉科小流域属亚热带低纬高原季风气候，全年气候温和，降水集中，干湿分明。流域多年平均降水量1 100 mm，年最大降雨量1 304.8 mm，年最小降雨量657.4 mm，5～10月降水量占全年降水量的83.2%；多年平均气温13.4 ℃，最高月平均气温19.5 ℃，最低月平均气温6.3 ℃，相对湿度平均为71%；年均日照时数2 018 h，年均霜冻期37.6 d，年平均太阳辐射112.6 kcal/cm2。吉科小流域以烤烟、粮食、畜牧业为支柱产业，随着社会的发展，流域内逐步把烤烟等经济作物作为农村产业结构调整的重点。吉科小流域坡耕地面积为341.7 hm2，占流域土地总面积的81.8%，水土流失较为严重。
2 试验方案
2.1 试验小区布设
该研究根据实际情况，选择自然坡度11.8和2.0°分别作为坡耕地大坡度和小坡度的代表坡度，基岩类型为碎屑岩，土壤类型为在滇东具有代表性的黄壤土，11.8和2.0°坡耕地土层厚度分别为0.8和1.2 m。试验小区的布设与等高线垂直，试验小区投影面积为60 m2，即20 m（顺坡投影长度）×3 m（与等高线平行）。为隔绝与周围地表和壤中流，试验小区挡墙作防渗处理。为便于径流顺势流出及径流收集，将集流口设计为收口形状，集流口前用铁丝网拦挡，以免土层崩塌堵塞集流口。试验小区农作物种植与周边一致。
2.2 监测数据统计
2012和2013年雨季（5～10月），宣威吉科小流域共观测到52场自然降雨产流过程，其中2012年雨季观测33场，2013年雨季观测19场。根据自记雨量计记录结果统计，吉科小流域2012年降水量为1 133 mm，接近多年平均水平，观测到有产流过程的33场降雨总量为841.5 mm，占全年降水量的74.3%；2013年降水量为852 mm，属枯水年，观测到有产流过程的19场降雨总量为495.0 mm，占全年降水量的58.1%。观测到的52场自然降雨的平均降雨量为25.7 mm，其中2012年33场降雨过程平均降雨量为25.5 mm，2013年19场降雨过程平均降雨量为26.1 mm。
3 结果与分析
3.1 坡度和降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响
吉科小流域2012年（平水年）和2013年（枯水年）初始产流降雨量分别为9.5和11.5 mm，枯水年土壤水分含量低，初始产流降雨量相对较大；2012年33场自然降雨2.0和11.8°坡地径流系数分别为0.21和0.26，侵蚀强度分别为843.33和1 996.67 t/km2；2013年19场自然降雨2.0和11.8°坡地径流系数分别为0.07和0.09，侵蚀强度分别为30.50和53.33 t/km2。从不同坡度坡耕地土壤侵蚀来看，2.0和11.8°坡地小区径流系数相差不大，但侵蚀强度差异明显，2012和2013年118°坡地小区侵蚀强度分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍，表明坡度较大的坡耕地是水土流失的主要来源，应作为防治重点区域。从同一坡度不同降水量下土壤侵蚀来看，2.0和11.8°坡地在降雨量较大的2012年径流系数均为降雨量较小的2013年的3倍，侵蚀强度分别为2013年的27.65和37.44倍，表明降雨量对坡耕地土壤侵蚀影响显著，应特别注意降水较多年份雨季的水土流失防范。总体来看，降雨量对坡耕地土壤侵蚀强度的影响大于坡度对土壤侵蚀强度的影响。各场次监测成果见表1和表2。 3.2 不同降水水平年土壤侵蚀强度与坡度的拟合关系
为分析不同降水水平年和不同坡度坡耕地单场降雨量与地表径流、土壤侵蚀的定量关系，利用散点图分别对其关系进行拟合，建立关系式。由图1～4可知，2012年（平水年）2.0和11.8°坡地小区降雨～径流拟合关系式R2值分别为0.773 4和0.806 8，降雨～土壤侵蚀拟合关系式R2值分别为0.572 8和0.404 1；2013年（枯水年）2.0和11.8°坡地小区降雨～径流拟合关系式R2值分别为0.969 8和0.972 7，降雨～土壤侵蚀拟合关系式R2值分别为0.664 6和0.701 4。降雨～径流和降雨～土壤侵蚀拟合关系均较好，能够较好地反映降雨～径流和降雨～土壤侵蚀之间的规律，拟合关系式对于根据降水估算滇东坡耕地土壤侵蚀具有一定的参考价值。
4 结论
（1）吉科小流域2012年（平水年）和2013年（枯水年）初始产流降雨量分别为9.5和11.5 mm，枯水年土壤水分含量低，初始产流降雨量相对较大。
（2）2012和2013年11.8°坡地小区土壤侵蚀强度分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍；2.0和11.8°坡地2012年（平水年）径流系数均为2013年（枯水年）的3倍，土壤侵蚀强度分别为2013年的27.65和37.44倍；降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响大于坡度对土壤侵蚀的影响。
（3）2012和2013年2.0和11.8°坡地小区降雨～径流和降雨～土壤侵蚀拟合关系均较好，拟合关系式对滇东坡耕地土壤侵蚀估算具有一定的参考价值。但由于监测条件和时段限制，监测时段中未包含丰水年，其降雨～径流和降雨～土壤侵蚀拟合关系式代表性有限，有待后续研究进一步完善。
参考文献
[1]
袁勇，高华端，孙泉忠.黔中喀斯特地区不同地类土壤侵蚀研究[J].中国水土保持，2010（6）：50-51，66.
[2] 杨芳，王克勤，延红卫.尖山河流域不同植被类型坡面产流产沙量研究[J].林业调查规划，2009，34（1）：10-14.
[3] 刘瑞娟，张万昌，裴洪芹.淮河流域土壤侵蚀与影响因子关系分析[J].中国水土保持，2010（5）：29-32.
[4] 张喜旺，周月敏，李晓松，等.土壤侵蚀评价遥感研究进展[J].土壤通报，2010，41（4）：1010-1017.
[5] 张岩，刘宪春，李智广，等.利用侵蚀模型普查黄土高原土壤侵蚀状况[J].农业工程学报，2012，28（10）：165-171.
[6] 肖军仓，罗定贵，王忠忠.基于SWAT模型的抚河流域土壤侵蚀模拟[J].水土保持研究，2013，20（1）：14-18.
[7] 张荣华，刘霞，姚孝友，等.桐柏大别山区土壤侵蚀敏感性评价及空间分布[J].中国水土保持科学，2010，8（1）：58-64.
[8] 王春梅，杨勤科，王琦，等.区域土壤侵蚀强度评价方法研究——以安塞县为例[J].中国水土保持科学，2010，8（3）：1-7.
[9] 王全辉，胡国庆，董元杰，等.磁性示踪条件下坡面土壤侵蚀产流产沙及侵蚀空间分异特征[J].水土保持学报，2012，26（2）：21-23.
[10] 孙泉忠，刘瑞禄，陈菊艳，等.贵州省石漠化综合治理人工种草对土壤侵蚀的影响[J].水土保持学报，2013，27（4）：67-72.
[11] 程琴娟，蔡强国.模拟降雨下黄土表土结皮的侵蚀响应[J].水土保持学报，2013，27（4）：73-77.
关键词 土壤侵蚀；降雨；坡度；滇东坡耕地；吉科小流域
中图分类号 S157.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）09-234-04
云南省山区、半山区面积占全省国土面积的94%，在全省640多万hm2耕地中，坡耕地占407多万hm2，坡耕地是水土流失最主要的策源地。在全省73个国家扶贫攻坚县中，有60个属于水土流失严重县，同时也是坡耕地分布最为广泛和少数民族聚居的地区。研究表明，坡耕地是产流产沙最大的地类[1-2]。坡耕地面积比和植被覆盖度很大程度上影响了土壤侵蚀的程度，减少坡耕地面积、植树造林是减轻土壤侵蚀的有效途径[3]。同时，坡耕地水土流失综合治理也是水土流失地区改善农业生产条件和生态环境，可持续地利用水土资源，从根本上解决群众长远生存与发展最有效的措施之一。云南省于2010年8月启动了水土流失严重山区坡耕地水土流失综合治理试点工程，并要求进行坡耕地土壤侵蚀现状评价，为坡耕地水土流失综合治理工程决策提供技术支撑。目前，土壤侵蚀估算方法主要有遥感解译法[4]、经验公式与GIS技术相结合的模型预测法[5-8]、示踪法[9]以及试验法[10-11]。但由于区域降水、坡度、土壤等因素的相关参数的准确确定存在较大困难，在各类土壤侵蚀估算方法中，采用野外观测试验方法相对更为可靠。为掌握云南省坡耕地水土流失现状，在位于滇东地区的宣威市吉科小流域分别选择11.8和2.0°坡耕地建立试验小区，通过自然降雨土壤侵蚀观测分析降雨与坡度对滇东坡耕地土壤侵蚀的影响。
1 试验区概况
吉科小流域位于宣威市热水镇东南部，属珠江流域，地理坐标为103°54′21″～103°55′26″ E，25°57′01″～25°59′53″ N之间，东西最大横距2.72 km，南北最大纵距2.87 km，流域面积4.18 km2。流域地形以中山山地为主，地势总体中部地势高，东侧、西侧较低，海拔位于2 150～2 216 m之间。吉科小流域属亚热带低纬高原季风气候，全年气候温和，降水集中，干湿分明。流域多年平均降水量1 100 mm，年最大降雨量1 304.8 mm，年最小降雨量657.4 mm，5～10月降水量占全年降水量的83.2%；多年平均气温13.4 ℃，最高月平均气温19.5 ℃，最低月平均气温6.3 ℃，相对湿度平均为71%；年均日照时数2 018 h，年均霜冻期37.6 d，年平均太阳辐射112.6 kcal/cm2。吉科小流域以烤烟、粮食、畜牧业为支柱产业，随着社会的发展，流域内逐步把烤烟等经济作物作为农村产业结构调整的重点。吉科小流域坡耕地面积为341.7 hm2，占流域土地总面积的81.8%，水土流失较为严重。
2 试验方案
2.1 试验小区布设
该研究根据实际情况，选择自然坡度11.8和2.0°分别作为坡耕地大坡度和小坡度的代表坡度，基岩类型为碎屑岩，土壤类型为在滇东具有代表性的黄壤土，11.8和2.0°坡耕地土层厚度分别为0.8和1.2 m。试验小区的布设与等高线垂直，试验小区投影面积为60 m2，即20 m（顺坡投影长度）×3 m（与等高线平行）。为隔绝与周围地表和壤中流，试验小区挡墙作防渗处理。为便于径流顺势流出及径流收集，将集流口设计为收口形状，集流口前用铁丝网拦挡，以免土层崩塌堵塞集流口。试验小区农作物种植与周边一致。
2.2 监测数据统计
2012和2013年雨季（5～10月），宣威吉科小流域共观测到52场自然降雨产流过程，其中2012年雨季观测33场，2013年雨季观测19场。根据自记雨量计记录结果统计，吉科小流域2012年降水量为1 133 mm，接近多年平均水平，观测到有产流过程的33场降雨总量为841.5 mm，占全年降水量的74.3%；2013年降水量为852 mm，属枯水年，观测到有产流过程的19场降雨总量为495.0 mm，占全年降水量的58.1%。观测到的52场自然降雨的平均降雨量为25.7 mm，其中2012年33场降雨过程平均降雨量为25.5 mm，2013年19场降雨过程平均降雨量为26.1 mm。
3 结果与分析
3.1 坡度和降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响
吉科小流域2012年（平水年）和2013年（枯水年）初始产流降雨量分别为9.5和11.5 mm，枯水年土壤水分含量低，初始产流降雨量相对较大；2012年33场自然降雨2.0和11.8°坡地径流系数分别为0.21和0.26，侵蚀强度分别为843.33和1 996.67 t/km2；2013年19场自然降雨2.0和11.8°坡地径流系数分别为0.07和0.09，侵蚀强度分别为30.50和53.33 t/km2。从不同坡度坡耕地土壤侵蚀来看，2.0和11.8°坡地小区径流系数相差不大，但侵蚀强度差异明显，2012和2013年118°坡地小区侵蚀强度分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍，表明坡度较大的坡耕地是水土流失的主要来源，应作为防治重点区域。从同一坡度不同降水量下土壤侵蚀来看，2.0和11.8°坡地在降雨量较大的2012年径流系数均为降雨量较小的2013年的3倍，侵蚀强度分别为2013年的27.65和37.44倍，表明降雨量对坡耕地土壤侵蚀影响显著，应特别注意降水较多年份雨季的水土流失防范。总体来看，降雨量对坡耕地土壤侵蚀强度的影响大于坡度对土壤侵蚀强度的影响。各场次监测成果见表1和表2。 3.2 不同降水水平年土壤侵蚀强度与坡度的拟合关系
为分析不同降水水平年和不同坡度坡耕地单场降雨量与地表径流、土壤侵蚀的定量关系，利用散点图分别对其关系进行拟合，建立关系式。由图1～4可知，2012年（平水年）2.0和11.8°坡地小区降雨～径流拟合关系式R2值分别为0.773 4和0.806 8，降雨～土壤侵蚀拟合关系式R2值分别为0.572 8和0.404 1；2013年（枯水年）2.0和11.8°坡地小区降雨～径流拟合关系式R2值分别为0.969 8和0.972 7，降雨～土壤侵蚀拟合关系式R2值分别为0.664 6和0.701 4。降雨～径流和降雨～土壤侵蚀拟合关系均较好，能够较好地反映降雨～径流和降雨～土壤侵蚀之间的规律，拟合关系式对于根据降水估算滇东坡耕地土壤侵蚀具有一定的参考价值。
4 结论
（1）吉科小流域2012年（平水年）和2013年（枯水年）初始产流降雨量分别为9.5和11.5 mm，枯水年土壤水分含量低，初始产流降雨量相对较大。
（2）2012和2013年11.8°坡地小区土壤侵蚀强度分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍；2.0和11.8°坡地2012年（平水年）径流系数均为2013年（枯水年）的3倍，土壤侵蚀强度分别为2013年的27.65和37.44倍；降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响大于坡度对土壤侵蚀的影响。
（3）2012和2013年2.0和11.8°坡地小区降雨～径流和降雨～土壤侵蚀拟合关系均较好，拟合关系式对滇东坡耕地土壤侵蚀估算具有一定的参考价值。但由于监测条件和时段限制，监测时段中未包含丰水年，其降雨～径流和降雨～土壤侵蚀拟合关系式代表性有限，有待后续研究进一步完善。
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[8] 王春梅，杨勤科，王琦，等.区域土壤侵蚀强度评价方法研究——以安塞县为例[J].中国水土保持科学，2010，8（3）：1-7.
[9] 王全辉，胡国庆，董元杰，等.磁性示踪条件下坡面土壤侵蚀产流产沙及侵蚀空间分异特征[J].水土保持学报，2012，26（2）：21-23.
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[11] 程琴娟，蔡强国.模拟降雨下黄土表土结皮的侵蚀响应[J].水土保持学报，2013，27（4）：73-77.