北方土石山区薄土坡耕地石坎反坡阶措施减流减沙效益分析

doi:10.11988/ckyyb.20231059

摘要/Abstract

摘要：

为解决我国北方土石山区薄土坡耕地水土流失问题,通过布设标准径流小区来研究石坎反坡阶措施的水土保持综合效果。结果表明:石坎反坡阶措施对于坡耕地水土流失调控效果显著,该措施相较于等高耕作措施,坡面径流削减率和泥沙削减率分别达到68.57%和94.29%;石坎反坡阶措施在提高坡面土壤水分含量、提高坡面水分分布均匀度方面能够发挥出良好的作用,该措施相较于等高耕作措施,坡面总体土壤水分含量提高了7.78%;石坎反坡阶措施能够显著提高坡耕地的农作物产量,相较于常规等高耕作措施,玉米产量提高了12.69%。石坎反坡阶的设计及作用效果研究,丰富了我国北方土石山区薄土坡耕地的水土流失治理途径。

关键词: 石坎反坡阶, 薄土坡耕地, 水土流失, 北方土石山区, 径流, 土壤水分

Abstract:

To address the issue of soil erosion on sloping farmland with thin soils in the earth-rocky mountainous area of north China, we established standard runoff plots to investigate the comprehensive soil and water conservation effectiveness of stone-sill reverse-slope terraces. Our findings revealed a significant control effect on water and soil loss: runoff and sediment were reduced by 68.57% and 94.29%, respectively, compared to contour farming. Stone-sill reverse-slope terraces effectively increased soil moisture content and ensured a more uniform distribution of water across the slopes. The total soil moisture content increased by 7.78% compared to contour farming plots. Additionally, the stone-sill reverse-slope terraces markedly enhanced crop yields on sloping farmland; corn yields increased by 12.69% compared to contour farming. Our design and study of the stone-sill reverse-slope terrace contribute to the soil and water conservation methods for thin-soiled sloping farmland in north China’s earth-rocky mountainous areas.

Key words: stone-sill reverse-slope terrace, sloping farmland with thin soil layer, soil and water loss, earthy-rocky mountainous areas of north China, runoff, soil moisture

中图分类号:

S157.9

姜宇, 程宏远. 北方土石山区薄土坡耕地石坎反坡阶措施减流减沙效益分析[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(8): 55-62.

JIANG Yu, CHENG Hong-yuan. Benefits of Stone-sill Reverse-slope Terraces to Soil and Water Conservation on Thin-soiled Sloping Farmland in Earthy-Rocky Mountainous Area of North China[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2024, 41(8): 55-62.

降雨场次	降雨日期	降雨历时/ min	降雨量/ mm	降雨强度/ (mm·h^-1)	产流与否
降雨场次	降雨日期	降雨历时/ min	降雨量/ mm	降雨强度/ (mm·h^-1)	CK1	CK2	MP
1	06-06	75	3.0	2.40	—	—	—
2	06-07	55	5.0	5.45	—	—	—
3	06-08	60	6.0	6.00	—	—	—
4	06-13	475	9.8	1.24	—	—	—
5	06-14	740	24.8	2.01	√	√	—
6	06-16	50	1.8	2.16	—	—	—
7	06-18	50	2.4	2.88	—	—	—
8	06-20	35	1.9	3.26	—	—	—
9	06-22	75	4.0	3.20	—	—	—
10	06-24	160	3.9	1.46	√	√	—
11	06-25	630	12.0	1.14	—	—	—
12	06-28	40	1.8	2.70	—	—	—
13	06-29	560	18.2	1.95	—	—	—
14	07-09	95	2.2	1.39	—	—	—
15	07-10	200	18.6	5.58	√	√	√
16	07-11	155	8.0	3.10	√	—	—
17	07-21	945	113.5	7.21	√	√	√
18	07-25	275	20.5	4.47	√	√	√
19	07-26	10	1.2	7.20	—	—	—
20	07-28	505	8.6	1.02	—	—	—
21	07-30	1 140	28.1	1.48	—	—	—
22	07-31	130	0.9	0.42	—	—	—
23	08-01	1 205	49.5	2.46	√	√	√
24	08-12	140	2.8	1.20	—	—	—
25	08-14	30	0.3	0.60	—	—	—
26	08-21	10	0.4	2.40	—	—	—
27	09-02	510	19.5	2.29	—	—	—
28	09-07	875	20.4	1.40	—	—	—
29	09-11	1 050	4.5	0.26	—	—	—
30	09-27	450	10.6	1.41	—	—	—
合计		10 615	404.2	2.28	7	6	4

降雨场次	降雨日期	降雨历时/ min	降雨量/ mm	降雨强度/ (mm·h^-1)	产流与否
降雨场次	降雨日期	降雨历时/ min	降雨量/ mm	降雨强度/ (mm·h^-1)	CK1	CK2	MP
1	06-06	75	3.0	2.40	—	—	—
2	06-07	55	5.0	5.45	—	—	—
3	06-08	60	6.0	6.00	—	—	—
4	06-13	475	9.8	1.24	—	—	—
5	06-14	740	24.8	2.01	√	√	—
6	06-16	50	1.8	2.16	—	—	—
7	06-18	50	2.4	2.88	—	—	—
8	06-20	35	1.9	3.26	—	—	—
9	06-22	75	4.0	3.20	—	—	—
10	06-24	160	3.9	1.46	√	√	—
11	06-25	630	12.0	1.14	—	—	—
12	06-28	40	1.8	2.70	—	—	—
13	06-29	560	18.2	1.95	—	—	—
14	07-09	95	2.2	1.39	—	—	—
15	07-10	200	18.6	5.58	√	√	√
16	07-11	155	8.0	3.10	√	—	—
17	07-21	945	113.5	7.21	√	√	√
18	07-25	275	20.5	4.47	√	√	√
19	07-26	10	1.2	7.20	—	—	—
20	07-28	505	8.6	1.02	—	—	—
21	07-30	1 140	28.1	1.48	—	—	—
22	07-31	130	0.9	0.42	—	—	—
23	08-01	1 205	49.5	2.46	√	√	√
24	08-12	140	2.8	1.20	—	—	—
25	08-14	30	0.3	0.60	—	—	—
26	08-21	10	0.4	2.40	—	—	—
27	09-02	510	19.5	2.29	—	—	—
28	09-07	875	20.4	1.40	—	—	—
29	09-11	1 050	4.5	0.26	—	—	—
30	09-27	450	10.6	1.41	—	—	—
合计		10 615	404.2	2.28	7	6	4

序号	日期	径流量/m³			泥沙量/kg
序号	日期	CK1	CK2	MP	CK1	CK2	MP
1	06-14	0.38	0.21	0.00	129.40	52.80	0.00
2	06-24	0.08	0.02	0.00	0.11	0.01	0.00
3	07-10	0.45	0.08	0.07	134.51	0.19	0.08
4	07-11	0.03	0.00	0.00	0.18	0.00	0.00
5	07-21	6.31	0.49	0.41	127.61	5.61	2.78
6	07-25	0.37	0.09	0.07	96.58	0.14	0.35
7	08-01	1.44	0.30	0.15	77.14	1.28	0.22
合计		9.06	1.18	0.70	565.53	60.03	3.43

序号	日期	径流量/m³			泥沙量/kg
序号	日期	CK1	CK2	MP	CK1	CK2	MP
1	06-14	0.38	0.21	0.00	129.40	52.80	0.00
2	06-24	0.08	0.02	0.00	0.11	0.01	0.00
3	07-10	0.45	0.08	0.07	134.51	0.19	0.08
4	07-11	0.03	0.00	0.00	0.18	0.00	0.00
5	07-21	6.31	0.49	0.41	127.61	5.61	2.78
6	07-25	0.37	0.09	0.07	96.58	0.14	0.35
7	08-01	1.44	0.30	0.15	77.14	1.28	0.22
合计		9.06	1.18	0.70	565.53	60.03	3.43

土层深度/ cm	土壤含水量/%
	CK1				CK2				MP
	坡上	坡中	坡下	平均	坡上	坡中	坡下	平均	坡上	坡中	坡下	平均
0~10	14.42	15.73	15.02	15.06	14.49	15.50	16.78	15.59	17.38	17.45	17.72	17.52
10~20	15.66	15.97	16.12	15.92	17.24	16.44	16.35	16.68	18.44	18.81	19.05	18.77
20~30	16.94	17.01	18.75	17.57	17.48	18.41	19.94	18.61	18.72	18.54	18.38	18.55
平均	15.67	16.24	16.63	16.18	16.40	16.78	17.69	16.96	18.18	18.27	18.38	18.28

北方土石山区薄土坡耕地石坎反坡阶措施减流减沙效益分析

Benefits of Stone-sill Reverse-slope Terraces to Soil and Water Conservation on Thin-soiled Sloping Farmland in Earthy-Rocky Mountainous Area of North China

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试验小区	平均值/%	SD/%		CV/%
试验小区	平均值/%	顺坡面	垂直坡面	顺坡面	垂直坡面
CK1	16.18	0.48	1.28	2.97	7.88
CK2	16.96	0.66	1.53	3.90	9.02
MP	18.28	0.10	0.67	0.56	3.65

试验小区	面积/ m²	玉米产量/ kg	玉米单产/ (kg·hm^-2)	秸秆总量/ kg	玉米芯总量/ kg	地上部分总生物量/kg
CK1	100	0.00	0.00	48.37	0.00	48.37
CK2	100	61.53	410.41	71.42	10.71	135.66
MP	100	69.34	462.50	76.23	12.07	148.62

[1]	鲍学英, 张程皓, 贺振霞, 李亚娟, 沈杜华, 陈慧鑫. 山区“铁路工程-水土流失”系统关键要素识别[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(8): 38-46.
[2]	张代凤, 崔东文. 基于3种新型群体智能算法优化正则化极限学习机的三峡水库入库日径流预测[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(7): 16-24.
[3]	黎洪德, 董小涛, 李巧玲. 基于HYDRUS-1D模型的水库近坝区土壤水分动态模拟[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(7): 34-40.
[4]	邹红梅, 陈芳, 杨成刚. 2022年“汛期反枯”对三峡库区泥沙冲淤的影响[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(7): 190-195.
[5]	李菊, 崔东文. 基于数据分解与斑马算法优化的混合核极限学习机月径流预测[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(6): 42-50.
[6]	郭娜, 洪兴骏, 江聪. 赣江流域水文干旱事件重现期计算方法[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(6): 69-75.
[7]	钱玉霞, 陈伏龙, 何朝飞, 龙爱华, 孙怀卫, 吕廷波. “分解-校正-集成”模式下基于深度信念网络模型的径流预测[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(5): 35-44.
[8]	樊迪, 曾思栋, 刘欣, 阳林翰, 夏军. 基于CMIP6的气候变化对南水北调西线工程水源区径流的影响[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(3): 194-202.
[9]	张晓莹, 何毅, 翁学先, 邵祎婷. 秦巴山区堵河流域径流变化归因分析[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(2): 44-51.
[10]	邵骏. 长江源区径流变化及其影响因素探讨[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(2): 1-6.
[11]	邵骏, 卢满生, 谢珊, 钱晓燕, 龚德林, 杨坤. 北大西洋涛动对长江源区径流的影响[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(11): 181-188.
[12]	王永强, 刘万, 黎晓东, 许继军. 基于陆气耦合模式的降雨径流模拟研究进展[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(1): 26-35.
[13]	张文杰, 黄金权, 许文盛, 温夏伟, 张志华, 聂文婷, 高阳. 城市水土保持区划及水土流失防控策略——以深圳市为例[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(9): 55-60.
[14]	李红刚, 张攀全, 管镇. 近30年澜沧江上游径流演变特征分析[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(8): 24-29.
[15]	王一峰, 屈丽琴, 李建明, 李力. 基于近20年《中国水土保持公报》的水土流失治理分析[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(7): 59-65.