【论文精选】坡耕地边沟水土保持机制模拟研究

原创蔡雄飞等中国水土保持科学

坡耕地是我国南方丘陵区水土流失的策源地。以长江上游为例，土壤侵蚀总量中有60%来自坡耕地。坡面水系工程在坡耕地的保护与治理中发挥了重要作用。在坡面水系工程措施中，地边沟作为一种费省效宏的措施，具有良好的水土保持作用。地边沟开挖于坡耕地地块(或台地)边缘，梯埂内侧，横剖面呈“U”形或倒置梯形，平均沟宽0.30m，沟深0.16m左右，沟道沿梯埂方向顺势延伸至坡耕地两侧，与两侧的排水沟连通。目前针对地边沟水土保持机制研究的报道较少，相关的报道主要有规格较大的山边沟和水平沟。最初的山边沟为梯形断面，发源于欧洲，从增加土地利用和便于大型农具耕作考虑，廖绵濬等对山边沟进行技术改进设计，形成三角形断面的山边沟，对果园的水土保持起到了重要作用。在我国北方干旱与半干旱地区，水平沟被广泛应用于陡坡耕地整治，植树造林，其优点是可以有效利用天然降水，提高种植苗木存活率。水平沟良好的水土保持效益已得到了广泛的认同。水平沟与封育、放牧、鱼鳞坑等3种措施的对比研究表明，水平沟减流减沙较好，改善水分入渗和涵蓄水分效果最好。物种Pielou均匀度指数和Shannon-Wiener多样性指数均为鱼鳞坑最高，水平沟居中，封育草地最低。地边沟虽然具有较长的实践应用历史，但由于其规格和形状随坡地条件、耕作制度、和区域气候等不同而复杂多样，其保水保土功能及作用机制至今仍不清楚。为了系统探讨地边沟的水土保持机制，开展川东丘陵区野外地边沟的调查，选取具有代表性的试验点，即盐亭和遂宁的4个野外试验小区，开展11场大田人工模拟降雨试验。探讨地边沟水土保持的过程及机制，旨在为山区坡耕地水土保持提供参考。

盐亭试验区位于四川省盐亭县林山乡，在区内选取2个野外试验小区，即盐亭试验小区Ⅰ，土层厚度35cm，平作，坡度7°，地块坡长15 m。试验小区Ⅱ，土层厚度50cm，平作，坡度7°，地块坡长17m。该实验区位于中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站内部。地处嘉陵江一级支流涪江的支流——猕江与湍江分水岭上, 具有四川盆地亚热带湿润季风气候特征。海拔400~600m。多年平均降雨量825mm, 年内水量分配不均，夏季65.5%，秋季19.7%。土壤类型以水稻土和石灰性紫色土为主, 由侏罗纪蓬莱镇母质发育而成, 土层厚度为20~70cm, 质地为中壤至重壤, 部分为砂质土。

遂宁试验区位于遂宁市安居区，在区内选取了2个野外试验小区，即遂宁试验小区Ⅰ，土层厚度50cm，平作，坡度7°，地块坡长13m。试验小区Ⅱ，土层厚度＞100 cm，平作，坡度7°，地块坡长12m。安居区地处四川盆地中部嘉陵江中下游丘陵区，琼江流域上游。平均海拔约420m，多年平均降雨量885.31mm。土壤为侏罗系遂宁组岩层发育而成的紫色土。土壤结构差，持水量小，保水能力差，有机质含量低，抗冲刷和抗蚀能力均弱。

通过人工降雨机模拟，径流小区实验，记录产流时间，采集径流样品，测量地边沟中沉积泥沙，通过室内数据处理分析，得出以下结论：

1）笔者通过对不同区域地边沟的大田模拟试验，表明地边沟具有较好的减流作用，减流率在14.08%~36.72%之间，平均减流率24.7%。