水利工程論文-隴東黃土高原溝壑區(qū)水土保持林有效覆蓋度與土壤侵蝕量關(guān)系的初探.doc

水利工程論文-隴東黃土高原溝壑區(qū)水土保持林有效覆蓋度與土壤侵蝕量關(guān)系的初探摘要：本文通過對黃土高原溝壑區(qū)水土保持林系統(tǒng)的分析，結(jié)合有關(guān)水土保持林科研成果，研究表明水土保持林有效覆蓋度與土壤侵蝕之間存在一定的關(guān)系。水土保持林有效覆蓋度是指在一定防護范圍內(nèi)土壤流失量等于允許流失量時的水土保持林覆蓋度，分析計算出隴東黃土高原溝壑區(qū)水土保持林有效覆蓋為43.6%。關(guān)鍵詞：水土保持林有效覆蓋度土壤侵蝕森林不僅是一種寶貴的自然資源,而且是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,同時也是人類賴以生存和持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。水土保持林是森林生態(tài)系統(tǒng)的有機組成部分，在水土流失治理工作中占有非常重要的地位。研究結(jié)果表明，一般情況下，在一定生態(tài)區(qū)域范圍內(nèi)，隨著水土保持林覆蓋度的提高，水土流失的防治效果也越來越好。土壤侵蝕相對較少，生態(tài)環(huán)境趨于平衡，生態(tài)效益和社會效益相對明顯。但是，由于土地資源的有限性、人們生活需求的多樣性和長期性以及植物分布地帶性的制約，水土保持林覆蓋度不可能是無限增大的。這就要求在水土保持林體系建設(shè)中，一方面要合理配置林種結(jié)構(gòu)，有效防止水土流失，改善生態(tài)環(huán)境；另一方面要合理利用土地資源，充分發(fā)揮當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種的作用，作到適地適樹對位配置，促進良性循環(huán)。因此，這就存在著一個水土保持林有效覆蓋度的現(xiàn)實問題，也就是如何運用較少的水土保持林面積獲取最大的水土保持效益或者將水土流失量控制在一定（允許）的范圍內(nèi)。正確解決這一問題，對于加強水土保持林的自身建設(shè)和土地資源的合理開發(fā)利用，具有重要的現(xiàn)實意義和科學(xué)指導(dǎo)意義。在分析有關(guān)水土保持林研究成果的基礎(chǔ)上，我們對黃土高原溝壑區(qū)水土保持林有效覆蓋度與土壤侵蝕量的關(guān)系進行了初步分析探討，提出了隴東黃土高原溝壑區(qū)水土保持林有效覆蓋度，以供商榷。1水土保持林系統(tǒng)的功能與發(fā)展水土保持林是為了控制土壤侵蝕和土壤流失、改善生態(tài)環(huán)境、提高系統(tǒng)環(huán)境容量、增加系統(tǒng)單位面積承載能力和經(jīng)濟收入，在水土流失地區(qū)營造的一種專用防護林體系，一般由塬面農(nóng)田防護林、塬邊、溝邊防風(fēng)林、坡面防蝕林、梁峁防護林、溝道防沖林等多林種組成。其防護功能主要是通過林冠層、林下地被物與枯落物及林木根系等形在立體防護體系攔截降雨、減緩徑流、增加徑流入滲機會、延長入滲時間、固持網(wǎng)絡(luò)土壤、增強土壤抗蝕抗沖性能來實現(xiàn)的。如何長期持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮這一系統(tǒng)的功能呢？這就要求我們在水土保持林的營造和經(jīng)營管理中，保持水土保持林系統(tǒng)內(nèi)外物質(zhì)流與能量流在較長時間內(nèi)保持平衡，使林木生長發(fā)育所需的水分和營養(yǎng)物質(zhì)維持在一定的水平，即最低供應(yīng)量應(yīng)大于引起該系統(tǒng)自調(diào)功能喪失時的物質(zhì)供應(yīng)量。否則，會形成以“小老樹”為主的低質(zhì)低產(chǎn)林分，達不到營造水土保持林的目的。多年來的分析研究表明，加強林分密度管理使其達到合理的適宜密度是協(xié)調(diào)系統(tǒng)功能、充分發(fā)揮系統(tǒng)整體效益的主要手段和方法，也是維持整個防護林體系范圍內(nèi)土壤養(yǎng)分狀況長期穩(wěn)定的重要途徑1。2水土保持林的有效覆蓋率如前所述，水土保持林是一種多功能全方位的立體防護體系，必須達到一定規(guī)模和面積才能充分發(fā)揮其系統(tǒng)功能，形成規(guī)模效益。那么在一個小流域或一定的生態(tài)類型區(qū)范圍內(nèi)需要有多大面積的水土保持林才能達到控制水土流失的目的呢？目前的研究成果表明，一般情況下覆蓋率達到30%即可，但也有人認(rèn)為需達50%60%，還有人認(rèn)為應(yīng)達到60%75%。這一研究成果的不統(tǒng)一，一方面嚴(yán)重地影響了林業(yè)及水保工作的宏觀決策，另一方面是水保部門在治理驗收工作中沒有一個科學(xué)的指標(biāo)來衡量。為此，我們提出了一個有效覆蓋度的概念。綜合有關(guān)部門水保科研成果，我們認(rèn)為：水土保持林有效覆蓋度應(yīng)該是指水土保持林控制水土流失的功能滿足人們對水土流失治理的需要或要求時的森林覆蓋度。3水土保持林有效覆蓋率與土壤流失量的關(guān)系水土保持林覆蓋度與土壤流失量的關(guān)系國內(nèi)外均有研究和報道，覆蓋度提高，水土保持功能也隨之增強，而且有效覆蓋度土壤流失量（侵蝕模數(shù)）的關(guān)系是一個連續(xù)動態(tài)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。定量分析和研究結(jié)果證明，覆蓋率SA與土壤流失量M之間的相關(guān)關(guān)系如下2：M=ae-bSA(1)式中：a、b均為待定系數(shù)。王秋生等人進一步研究指出，系數(shù)a為覆蓋率為零時（無任何植被覆蓋）裸露地的單位面積的土壤流失量即侵蝕模數(shù)Mm；系數(shù)b為覆蓋率接近100%時的單位土壤面積的侵蝕量M0與Mm之比的自然對數(shù)，即b=ln(M0/Mm)3。因此可將上式改變成：M=Mme-ln(M0/Mm)SA(2)式(2)在應(yīng)用方面可操作性強，具有廣泛的適應(yīng)性，因此我們稱式(2)為有效覆蓋度與土壤流失量的一般方程。4水土保持林有效覆蓋度的確定以上分析表明，水土保持林有效覆蓋度可定量為在一定防護范圍內(nèi)土壤流失量等于允許流失量時的林木覆蓋度。要具體確定其大小，將涉及土壤允許流失量A、最大侵蝕量Mm、最小侵蝕量M0三項指標(biāo)。土壤允許流失量（A）取決于某一地區(qū)的成土母、生物、地形、時間等因素，在一定區(qū)域范圍內(nèi)的土壤允許流失量一般是一個定值，但不同地區(qū)其值各不相同，如美國確定為2251150t/km2a，前蘇聯(lián)確定為3401090t/km2a。我國雖沒有作明確規(guī)定，但從有關(guān)研究成果和水土保持技術(shù)規(guī)程來看，一般以1000t/km2a作為無明顯侵蝕界限，與國際上多數(shù)地區(qū)采用的數(shù)值相近似，故將1000t/km2a作為我們確定水土保持林有效覆蓋率時的土壤允許流失量。最大侵蝕量Mm是指覆蓋率為零時的土壤侵蝕量。調(diào)查分析結(jié)果表明，隴東黃土高原溝壑區(qū)在未治理前，小流域裸地最大平均侵蝕量為8835t/km2a，其中高原溝壑區(qū)為66508700t/km2a，丘陵溝壑區(qū)為800011000t/km2a，殘塬區(qū)為900010000t/km2a。最小侵蝕量M0是指覆蓋率接近100%時的土壤侵蝕量4。根據(jù)我們在涇川縣中溝流域（水土保持林覆蓋率為95%）12年的定點徑流觀測結(jié)果表明，中溝流域平均侵蝕模數(shù)為60t/(km2a)，因此該流域可作為隴東黃土高原溝壑區(qū)土壤最小侵蝕量。把A、M0、Mm等三個指標(biāo)分別代入（2）式，則有M=8835-4.9921SA令M=A=1000t/km2a,經(jīng)計算可得SA=43.6%5.結(jié)論綜上所述,水土保持林有效覆蓋率是由土壤允許流失量A、最大侵蝕量Mm及最小侵蝕量M0三個方面來決定的。一般A是定值1000t/km2a，Mm及M0受該取土壤、地形等有關(guān)部門因素的影響而變化，M0一般變化較小，通常為6064t/km2a，而Mm為該區(qū)不同類型流失量的平均值，變化也不會很大。因此在一定地區(qū)內(nèi)以上三個方面基本變化不大，據(jù)此所求得的水土保持林有效覆蓋率也就是一個相對穩(wěn)定的數(shù)值，可作為該區(qū)水土保持林建設(shè)的一個重要指標(biāo)來指導(dǎo)水土保持林的建設(shè)。參考文獻：1.張淑芝，孫孫?！皯?yīng)用耗散結(jié)構(gòu)理論配置水土保持林體系及及其效益研究”。中國水土保持，1995(4)(5)2.郭忠開，“水土保持林有效覆蓋率及其確定