全 文 ：第 6 卷 第 6 期
1 9 9 3 年 1 2 月
林 业 科 学 研 究
F OR E S T R E S E A R CH
V o l
.
6
,
N o
.
6
D e e
. ,
1 0 9 3
杉木新造林地水土流失规律研究初报 *
何贵平 陈益泰 封剑文 蔡宏明
关键词 福建邵武 、 杉木新造林地 、 地表径流 、 水土一养分流失
杉木 (C。。。‘。夕八a m ‘。 la n e e o la t。 (L a m b . ) H o o k . ) 是我国南方的主要用材树种 , 造林
时 , 以营造纯林为主 , 整地方式又以全垦挖大穴或火烧炼 山后挖大穴较常见 。 由于南方雨水充
沛 , 雨量集 中, 而且常有大雨 、 暴雨 出现 , 使得新造林地发生大量水土流失 , 在坡度较大地
段 , 甚至出现滑坡 , 造成严重的损失。 本文以杉木新造林地为对象 , 设置径流场 , 进行定点
观测 , 以进一步了解新造林地水土流失量及其变化规律 , 为今后制定造林方案 , 保持水土提
供科学依据。
1 试验区概况及研究方法
试验点设在福建省邵武市水北镇三都村 , 1 9 9 2年 2 月下旬新造的杉木林地 。 该点常年平
均降 雨 量 为 1 7 9 9 . 8 m m ( 1 9 6 1一 1 9 8 6年 ) , 年内降雨分配不均 , 以春夏两季较为集中, 且
暴雨时有发生 。
林地原为针阔混交林 。 土壤为花岗斑岩 发育而成的红黄壤 , p H 值 在 4 ~ 6 之间 , 土层
深厚 , 腐殖质层厚 度 3 ~ 5 c m , 土壤疏松 , 透水性能 良好 。 林地坡度 为 2 3 . 0 ~ 2 6 . 4 。 , 坡
向东南 。 经火烧炼山后 , 穴状整地 ( so e m x so e m x so c m ) , 造林密度 Z m x Z m 。 郁闭前 ,
每年培土 、 抚育 2 一 3 次 , 同时进行水平梯状扩带 , 以保持水土 。
在林地旁空地上安装一台 自记雨量计 , 进行降雨量观测 。 水土流失量是在林 地 内设 置
径流场进行实测 , 径流场设在同一个坡面上 , 坡向、 坡位等基本一致 , 其中两个径流场设在
新造林地内 , 一个对照场设在只进行炼山 , 不整地造林的裸地 (文中所提到的 “裸地” , 均
指炼山后的裸地 )上 , 每个径流场的面积为 10 0 m , (20 m x s m ) , 长 边沿坡面从上向下 , 在下
面短边处 、 修筑积水槽和积水池 , 用来测量地表径流及其泥沙悬移质量 , 大雨暴雨时 , 一天
测量两次 。 测定积水池中径流的含沙率 ( 5 次平均值 ) 和淤泥容重 ( 3 次平均值 ) 、 体积 ,
用以计算径流中泥沙悬移质量 。 取池中水土样各三次 , 按常规法分析水土养分含量 , 然后根
据水土流失量计算水土养分流失量 。 径 流系数为单位面积 内径流量与降雨量的百分比 。
2 结果与分析
2
.
1 新造林地与裸地地表径流的差异及季节性变化
径流场的观测于 1 9 9 2年造林后 3月份开始 。在3一 12 月份 10 个月中 , 降雨 日为 1 04 d
1 9 93 一 0 4一 1 7收稿 。何贵平助理研 究员 ,
省邵 武市林业委员会 ) 。 陈益 泰
( 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 浙江富 阳 3 1 4 0 0 ) , 封剑文 , 蔡宏 明 (
降雨
福建
* 本研究系世 界银行贷款国 家造林项 日科研价广 课题的一 部分 。
人的 帮 助 , 谨表 感谢 . 水土养分含量分析
, 得 到亚林所裴致达高级工程 师等
已期 何资平等 : 杉木新造林地水土流失规律研究初报 6时
量为 1 84 6 . 3 m m 。 根据三个径流场的实测值拟合得单位面积地表径流量与日降雨 量的 关 系
式 , 并绘制成图 1 。 由图1可以看出 , 裸地径流量随 日降雨量增大增加较快 , 而新造林地(径流场
I
、
l ) 中的变化趋势较相似 , 径流量的增加较缓慢 ; 在同一降雨量时 , 裸地径流量比新造
林地大得多 。 这是 因为新造林地除因挖大穴造林 , 大穴能较多地吸收 、 渗透水分外 , 而且林
地进行了水平带的梯状培土 、 抚育 , 大大提高了土壤的透水性能 ; 而未造林地径流水易顺坡
而下 , 容易对表土的结构造成破坏 , 使吸收 、 渗透能力下降 , 有时还形成冲刷沟 , 反过来使
径流更大 。 由此看出 , 造林后进行水平带的梯状抚育 、 培土 , 能大大减少径流 , 有利于保持
水土 。
从三个径流场的径流系数来看 , 裸地 ( I )为 7 . 03 % , 新造林地 (l 、 l )分别为 1 . 87 %和
1
.
80 %
, 裸地的径流系数为新造林地的3 . 8倍 。 新造林地的径流系数较小 , 这除与降雨 特 性
有关外 , 主要与林地的土壤结构有较大关系〔‘一 3 〕。
地表径流会带走部分表土 , 严重时还会造成土壤冲刷与滑坡 。 根据实测资料拟合得径流
中泥沙悬移质量与日降雨量间的关系式 , 并绘制成图 2 。 由图 2 可知 , 裸地以及新造林地上
径流中的泥沙悬移质量的变化趋势 , 同径流量的变化趋势相似 , 即裸地的较新造林地的大 ;
且在 日降雨量相 同的情况下 , 裸地径流中泥沙悬移质量 比新造林地的大得多 。泥沙悬移质量同
地表径流有较大的相关性 (R l 二 0 . 97 , R l = 0 . 98 , R I = 0 . 98 ) , 故在造林时 , 制定有效
的整地 、 抚育措施 , 尽量减小地表径流 , 从而达到既有利于保持水土 , 又能提高林地的持水
能力 , 维护地力 。
护.卜Lr卜幼0即月.一,火~ 2奋
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1 0 2 0 3
0
一 心。一 5 0 毛0 70 3 。
日降雨量 ( 。 1。 )
图 1 地 表径流量与日 降雨量的关系
I : y 二 1 09
.
1 1 8 9 x l
· 5 1 7 4 x 1 0
一 3 n = 6 7 r = 0
.
8 7
I
: 少 = 1 1 . 6 4 6 6 义 1 一 6 8 5 4 x 10 一 3 刀 = 6 6 r = 0 . 8 3
1 t y 二 13
.
6 11 3 二 1
一
6 2 6 4 x 1 0 一 3 ” = 6 5 r 二 0 . 8 2
( 二 : 日降 雨量 ( 皿皿 ) , y : 地表 径流量 (t/ h m “) ;
I—裸地 , I 、 l—新 造林地 )
“- 芍气护嗡, 忿愉尸贪嗽产:犷
日降雨盆 ( m 口)
图2 径派中泥沙悬移质量与 日降雨量的关系
I
: 夕 = 0 . 22 0 6 x 1 . 7 4 6 5 刀 = 6 7 r 二 0 . 89
I
: y = 0
.
02 4 7 劣 1 · 了 8 6 6 刀 = 6 6 犷 = 0. 8 4
班 : y = 0 . 0 3 0 0 另 1 一 7 2 8 4 ” = 6 5 r = D . 8 3
( 二 : 日降雨量 (皿皿 ) , y : 泥 沙悬 移质量 (k g / h m Z
I —裸地 , I 、 1— 新造林地 )
年内降雨量的季节性变化将导致地表径流及其泥沙悬移质量的季节性变化 。 从观测结果
(表 1 )看 , 3 一 8 月份降雨量较大 , 特别是 6 一 7 月份 , 降雨 日25 d , 为总降雨 日的2 选. 时 % ,
但降雨量则是总降雨量的3 9 . 52 % , 6 一 7 月份的平均径流系数亦较全年平均值大 。 10 一12 月
份 , 天气干旱 , 有少量降雨 , 基本上不形成径流 , 也就是说 , 雨量相 同的一 次 降雨 , 在 不
同季节里 , 会有不同的地表径流及其泥沙悬移质量 , 其大小与降雨前土壤中的含 水 量 成 正
比 。
6 8 8 林 业 科 学 研 究 6卷
衰1 新造林地降雨l 、 地裹径流t 及其泥沙悬移质 t 的月变化
月 份 (月)
降雨最 (口m )
降雨 日数( d )
9 1 0 11 ] 2
4 4 1
2 3
.
6 1 82
.
1 2 5 7
.
7 4 4
.
8 2 84
.
9 14 ] 2 9
.
6 0
.
8 9
.
5 5 4
.
2
l7 1 7 17 4 1 2 7
1 84 6
.
3
104
地表径流量 (t/ 五m Z )
泥沙 悬移质盆 (k盯h也 2 )
地表径流量 (t/ hln “)
泥沙悬移质量 (k g / hm 竹
地表径流量 (t/ hrn “)
泥沙悬移质 量(k尾/ hm “)
2 8 3
.
6 0
巧 78 . 13
12 7
.
23
4 5 0
.
3 7 1
nnUl
4弓. 5 8 2 3 . 9 0
12 6
.
0 7 6 6
.
9 6
3 9
.
2 3 2 4
.
7 8
1 1 2
.
9 0 7 1
.
4 2
3 28
. 弓2
2 3 3 0
.
3 6
1 08
.
4 6
5 7 0
.
7 0
1 04
.
2 3
5 5 9
.
6 8
24 1
、
8 9 7 0
.
63 35
.
3 0 0
1 7 3 9 6 4 2 5 0
.
03 1 24
.
97 0
9 6
.
4 5 2 1
.
15 3
.
15 0
6 2 1
,
1 3 58
.
3 8 8
.
7 0 0
8 9
.
6 6 2 1
.
3 1 3
.
6 0 0
5 8 2
.
6 6 6 1
.
3 5 10
。
3 7 0
3 0 1 2 9 7
.
13
3 9 7 5 6 3
.
8 0
.
8 5 3 4 4
.
7 3
.
3 5 1 5 7 8
.
0 2
0
.
9 2 3 2 5
.
3 3
2
.
6 5 1 犯0 . 8 3
乙U‘.1021刁n盯矛OC,ILt泞‘户000⋯,L1lj月峙11n,nU642‘.L乃‘引U,11人
注 : I— 裸地 , I 、 I —新造 林地 。 下同 。
2
.
2 不同降雨 t 级 的地裹径流及其泥沙 . 移质t
表 2 为 3 ~ 12 月份 1 02 次降雨按不 同降雨量级产生的地表径流量及泥沙悬移质量 。降雨量
so m m 和小 J飞50 m m 出现频率为91 . 18 % , 雨量占总雨量的59 . 71 % ; 降雨量大于 50 m m 的降雨
次数 为 g 次 , 出现频率仅有 8 . 82 % , 而降雨量则 为 7 4 3 . 8 m m , 占总降雨量的 4 0 . 2 9% 。 从
地表径 流量来分析 , 在上述大于 50 m m 的 9 次降雨过程中 , 裸地为径流量 6 8 7 . 90 t/ h m , , 为
裸地 3 ~ 12月径流 量 的 5 3 . 0 3 % , 新造林地 I 、 I 分别为2 2 3 . 6 5 t / h m Z 和Zo g . 12 t / h m 名, 分
别为该林地 3 ~ 12 月总径流量的6 4 . 8 %和6 4 . 28 % ; 同时 , 地表径流中泥沙悬移质量为 : 裸
地 5 4 o 7 . i 6 k g / h m 气 占其总 量的7 1 . 4 9 % , 新造林 地 1 、 I 则 分 别 为 1 2 4 3 . 9 1 k g / h m , 和
1 18 6
.
1 9 k g / h耐 , 分别占其总量的78 . 82 %和 7 . ” % 。 由此看出 , 大暴雨是产生 地表径流和
泥沙悬移质的主要根源 , 并且对后者影响更大 。观测中发现 , 裸地径流场一般降雨 量在50 m m
以上时 , 积水池中就会有大量淤泥形成 , 而经过水平梯状抚育的新造林地 , 只有两次降雨量
衰 2 不同降雨t 级产生的地裹径流及其泥沙悬移质t
降雨 盆级 ( m m ) > 4 0 ,
‘ 5 0
> 90
降水次数
只计雨 t ( m m )
占总 雨 t ( % )
O一5 > 5 , > 1 0 , > 2 0 , > 3 0 ,
‘ 10 ‘2 0 ‘ 30 ‘ 4 0
2 9 2 0 幻 1 7 3
55
.
2 15 1
.
3 3 4 0
.
5 4 11
.
7 1 0 2
.
3
2
.
99 8
.
19 18
.
4 4 2 2
.
3 0 5
.
54
1
4 1
.
5
2
.
25
> 5。,
‘6 0
5
2 81
.
6
15沼5
> 6 0
,
‘ 9 0
2
15 7
.
4
8
。
54
2
3 0 4
.
8
1 6
。
51
102
1 84 6 E
.
10 0
径流次数 3 1 5
地 表径流 盆( t邝口 2 ) 2 . 2 6 4 9 . 12
泥沙悬移质蛋 ( k盯h m , ) 7 . Q 7 ! 7 3 . 8 7
平均径流系数 ( % ) 0 . 41 3 . 2 5
19 17
, 8 7
.
4 2 2 72
,
2 3
6 6 3
.
4 7 9 63
.
7 0
5
.
5 0 6
.
6 1
3 1
6 5
.
7 0 3 2
.
5 0
23 2
.
5 8 11 5
.
0 5
6
.
4 2 7
.
8 3
5 2 2 6 7
3 13
,
10 1 4 9
.
8 0 2 5
,
0 0 1 2 9 7
.
13
2 2 18
.
9 1 1 19 2
.
8 5 1 9 9 5
.
4 0 7 563
.
80
1 1
.
1 2 9
.
5 2 7
.
8 3 7
.
0 3
l
4
.
4 0
1 2
.
1 4
1
.
06
l
4
.
2 0
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.
1 0
1
.
0 1
5
5 7
。
5 5
1 58
.
8 4
2
.
04
2
3 5
.
1 0
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.
88
2
.
2 3
2
1 3 1
.
0 0
9 88
.
09
4
.
3 0
6
34
.
7 3
1 5 7 8
.
0 2
1
.
8 7
6弓
3 2 5
.
33
1 5 2 0
.
8 3
1
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地表径流量( t/ hm , ) 0 . 卜
l 泥沙悬移质盆 ( k。/ hm : ) 1 . 6 3
平均径流系数 (% ) 0 . 1
几“月伟OU了O少口自⋯
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5
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.
4 2
1 4 8
.
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1
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9 3 8
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4
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48
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月呻门了.盆‘nU,几牛曰径 流次数 2
一 地表径流皿 ( t / h皿 2 ) 0 . 5 9
t 相叭 比 创,二 、 “ , “~ , v , J -泥沙悬移质皿 ( k g / h m ’, 1 . 7 0
平均径流系数 ( 纬) 0 . 1
6 期 何贵平等 : 衫木新造林地水土流失规律研究初报 689
超过 90 m m 时 , 池中才有淤泥形成 。
2
.
3 新造林地与裸地 的水土流失 , 及其养分损失
根据实测结果 (见表 1 ) , 裸地的地表径流量是新造林地平均值的3 . 87 倍 , 而其泥沙悬移
质量则是新造林地的4 . 8 倍 。
表3 三个径流场表土层 ( 观测前 ) 和积水池内泥沙悬移质养分浏定结果
径流场 土样来源 pH 全 N (% ) 全 P (P2 0 5 ) 全K (% ) 有机质 (% ) 速 效N (p p皿 ) 速效P (p p m ) 速效K (Pp 皿 )
684570467溯0.0.D076以1乐0.表土层( 0 ew 10 c m )
悬移质
4
.
2 0
6
.
20
0
.
2 7 3
0
.
3 0 9
6
.
00 1 23 3
.
6
1 1
.
5 4 5 25 2
.
2
3
.
07
5
.
9 1
14 2
.
9
28 4
.
7
:7
85场汀乐3.2QU朴人fF洲‘丈no月月门‘育人曰比、勺3426871乳7.5.2.
表土层
( 0 ~ 10
c m )
悬移质
4
.
54 0
.
2 6 D
6
.
6 4 0
.
2 2 1
6
.
7 6
2
.
64
119
。
6
6 14
.
0
表土层
( 0 ro 10 c m )
悬移质
4
.
3 1 0
.
211
0
。
3 2 1
0
.
059 D
6
.
7 6 D
.
14 7 0
5 2 8
64 3
5
.
2 1
4
.
5 7
53
.
2
4 7 6
.
0
¹ 悬 移质养分值均为19 淞年6 、 7 、 8月三次取样分析的平均值 。
表 3 列 出了各径流场O一 10 c m 层土样养分分析结果 , 同时列出了各径流场积水池 内三次
淤泥样测得的养分含量平均值 。 各次的养分含量有所差异 , 这除与原表土养分含量有关外 ,
还与各次径 流量的大小有关 。 从其平均值与原地表土层 的养分含量相比较 , 除少数比原表土
层养分含量偏低外 , 大部分高于原表土层 。 按三次淤泥样的平均值计算土壤养分流失量 , 结
果如表 4 。
表 4 各径流场泥沙悬移质中养分流失l 估算 (单位 : k叮h。 , )
径 流场 全 N 全P (PZ 0 5 ) 全K 有机质 速效 N 速效 P 速效K 合 计
23
.
372 1
3
。
48 7 4
4
.
8 81 9
11
.
64 8 3
2
.
635 3
2
.
235 6
43
.
113 7
8
.
836 9
9
.
7 7 8 9
8 7 3
. 泌 0 7
120
.
49 7 6
193
.
7 644
1
。
9 0 7 6 0
.
04 4 7
0
。
295 6
0
‘
37 0 3
0
.
0 04 2
0
.
00 7 0
2
.
153 4
0
.
9 68 9
0
.
723 9
9弓弓. 48 0 5
136
.
72弓9
211
.
76 2 0
采集地表径流水样 ( 3 次) , 进行径流液
养分分析 , 据此粗略推算径流液中水溶性养
分流失量 (见表 5 ) 。
表 5 径流液中养分流失t 逻 (单位 : k ‘/ hm Z )
径流场 P (P O ‘3 一 ) K N O 3 一N N H 4 一N 叉
3 结 语
(1 ) 裸地、 衫木新造林地的地表径 流及
其泥沙悬移质量与日降雨量呈幂函数关系 ,
0
.
49 1 6 1
.
0 52 0 弓. 9 66 8 30 . 8 84 6
0
.
16 弓1
0
.
14 8 7
23
.
37 4 2
8
.
13弓6 0 . 2 57 5
6
.
0 9 6 6 0
.
326 3
1
.
6 82 3 10
. 别0 5
毛. 16 7 9 7 . 739 5
裸地的地表径流量及其泥沙悬移质量较新造林地大得多 : 裸 地 (3 一 12月 )分 别 为 1 29 7 . 13 t/
h m ,和 7 5 6 3 . so k g / h。 , , 新造林地 ( 3 ~ 12月 )分别为 33 5 . 0 3 七/ h m “和 1 54 0 . 43 k g / h m “ ; 裸地
“。 林 业 科 学 研 究 6 卷
的径流系数是新造林地的 3 . 8倍 。
(2 ) 由地表径流造成的表土层 N 、 P 、 K 主要养分损失 量 , 径 流液 体 中: 裸 地( 3 ~
1 2月 )为 3 0 . 5 9 4 6 k g / h m , , 新造林地( 3 ~ 1 2月)为 5 . 9 0 0 o k g / li m , ; 泥沙 悬移 质 中 , 裸 地
( 3 ~ 1 2月 )为9 5 5 . 4 8 0 5 k g / h m , , 新造林地( 3 ~ 1 2月 )为 i7 4 . 2 4 4 o k g / h m , 。
(3 ) 地表径流的季节性变化主要受降水的季节性变化所制约 。 大雨、 暴雨是造成大量地
表径流的主要原因 。 水平梯带状的抚育 、 培土 , 能大大减少地表径流 , 有利于保 持 林 地 水
土 。
参 考 文 献
3
柯克比 M J, 摩根 R P C ( 王礼先 , 吴斌 , 洪借英译 ) . 土地 浸蚀 . 北京 : 水利电力出版社 , 198 7.
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S tu d ie s o n the L a二 o f 5 0 11 a n d 不a te r L o s s e s
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