新修坡改梯对土壤水库库容的影响.DOC

1、新修坡改梯对土壤水库库容的影响梁艳玲 1， 何丙辉 1，王涛 2(1 西南大学 资源环境学院 /三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆 400715；2、中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北武汉 430071)摘要：坡改梯是三峡库区乃至整个南方地区小流域治理惯用的水土保持工程措施。本研究对小流域治理惯用的坡改梯工程的理水功能进行评价，以重庆缙云山山地黄壤为研究对象，在山地同侧不同高程的地带分别选取了撂荒地和坡耕地两种土地利用类型地块共 6 块，对比分析了其坡改梯工程前后土壤水库库容变化以及坡改梯区域土壤水库对削洪减灾的作用。结果表明：(1)坡改梯前后，梯地内土壤水库各项库容变化主要

2、受土层厚度变化影响，但在绝对土层不变的情况下，库容大小在一定程度上受到坡改梯前的土地利用方式影响；(2)土壤水库特性与坡改梯引起的土壤性质变化有关，特别是与土壤孔隙、质地相关指标有关；(3)在百年一遇的设计暴雨条件下，用简化的概念型概念性 产流模型进行模拟，发现坡改梯能在理论上削减 30%以上的径流 ，对农业区域旱涝灾害防治有重要作用。因此，本文关于坡改梯的研究将对区域农业生产用水安全和旱涝灾害防治有重要启示作用。关键词：坡改梯，土壤水库，理水能力，土壤储水潜力中图分类号：S157.3+1 文献标志码：A 文章编号：Influence of Newly Built Terraces on So

3、il Reservoir Storage CapacityLIANG Yan-ling1, HE Bing-hui1, WANG Tao2（ 1.College of Resources and Environment， Southwest University,Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region， Ministry of Education， Chongqing 400715；2. Central Southern China Electric Power Design Institute C

4、o.Ltd of China Power Engineering Consulting Group, Wuhan 430071,Hubei ）Abstract：Terracing is one of the most important soil and water conservation measures in the Three-Gorge Reservoir Region,as well as the south China.In this paperstudy, our goal is to estimate the water regulating ability of terra

5、ces ,which is one of the most important soil and water conservation measures in the Three-Gorge Reservoir Region,as well as the south China.Swe selected ix testing fields at the different height were selected ,which with two kinds of land use 收稿日期：（请补充投稿成功后系统回执日期）基金项目：水利部公益性行业科研项目（201201047）第一作者：梁艳玲

6、（1990-)，女，硕士，主要从事城市水土保持研究。 E-mail： ，电话13637768914通信作者：何丙辉（1966-），男，教授，博导 ，主要研究方向为土壤侵蚀与水土保持、森林培育与林业生态工程。E-mail：types which includeding abandoned land and slope farmland,and then we analyzed the storage capacity of yellow soil and the impact factors of soil reservoir after terracing in Jinyun Mountain

7、 ,Chongqing.The results showed as follows that:(1)In the test area,soil reservoir storage was mainly affected by the thickness of the soil layer,and land use types before terracing were also related;(2)Soil property changes,especially soil porosity and soil texture changes ,caused by terracing ,also

8、 haved an important impact on soil reservoir characteristics;(3)Under the designed once-in-a-century rainstorm in this area,terraces could reduce more than 30% of the storm runoff theoretically simulated by simplified runoff formation model,so terraces would play an important role in drought or wate

9、rlog prevention.Therefor,this study which is about terracing would have an significant revelation on agricultural water safety and drought or waterlog prevention in this region.Key words:terracing;soil reservoir;water regulating ability;soil water storage potential土壤水库具有存蓄雨水、供应植物生长用水、补给地下水的能力。土壤水库的蓄

10、水作用与地表水库类似 1，但土壤水库建设的重要性却往往被人们所忽视。土壤水库广泛连续地分布在地表，是连接地表水库和地下水库的重要纽带 2，对消洪减旱、保护植物生长有重要作用。土壤水库储水能力主要受土层厚度、土壤孔隙等影响，土壤水库库容变化的最大土层深度一般在 3 m，更深土层土壤水分基本稳定，因而土壤水库调节有效的土层深度小于 3 m3。在我国南方丘陵山区，坡耕地坡度大，且由于劳动力迁移造成大量撂荒，水土流失严重，极不利于区域发展和粮食安全。长江上中游水土保持防治重点工程指导方针中明确提出要以小流域为单元，以坡改梯为突破口，在小流域治理中，将撂荒地、坡地改造为各类梯田。坡改梯工程实施后，土壤水

11、库基本特性也会发生变化，因此。通过对其土壤水库库容变化分析，可探究坡改梯工程区土壤水分调节能力变化，为该区水土流失治理、水量调节提供一定参考。1 试验材料与方法1.1 试验区概况试验区所属小流域位于重庆市北碚区澄江镇北泉村境内，位于东经 1062515“，北纬 295410“。所在璧北河小流域属北碚区西北部丘陵中度侵蚀区，流域内地形起伏，地势呈西高东低之趋势，海拔高程在 315504 m，相对高差189 m，属丘陵地貌类型区。小流域综合治理的坡改梯区域土壤类型为山地黄壤，母质为三叠纪须家河组厚层石英砂岩、泥质砂岩。该区土层较薄，平均厚度在 2050 cm，其主要土地利用类型为撂荒地和坡耕地，坡

12、度为 1015，地块零星散乱，不成规模，其中撂荒地撂荒年限为 5 年以上。坡改梯类型为石坎缓坡梯田，就地取材，坡度为 5。本次工程区面积约 10 hm2，综合配套了坡面水系、田间道路和梯田。表 1 试验区土地利用基本情况时间 土地利 土壤类型 坡度 平均土层厚 概况用类型 （） 度（cm）撂荒地（AL） 2040撂荒 5 年及以上，杂草丛生，植被覆盖好，地表无裸露，植物密度 80%以上2014.04坡耕地（SF）细砂质黄壤 10153550耕地，主要作物玉米、黄豆、蔬菜，不同时期植被覆盖度和地表裸露程度变化较大2014.10 缓坡梯地(T) 粗砂质黄壤 5 5080工程完工后 3 个月，无培肥

13、措施，未种植植物，少量杂草生长，植物密度 5%10%1.2 试验设计本研究在坡改梯工程实施前，分别在绝对高程 440 m、445 m、448 m 选取了两种土地利用类型撂荒地和坡耕地，共 6 个地块，并用手持 GPS 定位。试验区坡改梯后未种植任何植物，未实施任何培肥措施。根据前后对照的原则，对选定地块坡改梯工程实施前后定点采样，研究坡改梯工程对土壤水库的影响。在坡改梯工程实施前和坡改梯实施后，分别在所选 6 个地块内分层采集原状土和散土土样，各采样点的基本情况如表 2。现场测定土层厚度，用环刀法测定了土壤容重、土壤含水和渗透速率等指标等物理性质，用吸管法测定土壤质地，用重铬酸钾容量法测定土壤

14、有机质，采用 Excel2003 和 SPSS.18 软件对数据进行分析和处理，并计算土壤水库的库容，对比前后土壤水库库容变化，评价坡改梯工程实施对径流调控的作用。表 2 采样点基本情况表坐标高程(m)采样时间月分采样点编号土地利用类型深度（cm）容重（gm -3）2014.044 -AL 撂荒地 010 1.471020 1.502014.1010 -T 缓坡梯地 010 1.1729.85449N,106.41234E4401020 1.3042014.04 -AL 撂荒地 010 1.651025 1.402014.1010 -T 缓坡梯地 010 1.1129.85457N,106.4

15、1211E4451020 1.292014.044 -AL 撂荒地 010 1.311020 1.72014.1010 -T 缓坡梯地 010 1.2429.85456N,106.41199E4481020 1.232014.044 -SF 坡耕地 010 1.261020 1.282014.1010 -T 缓坡梯地 010 1.4229.85460N,106.41222E4401020 1.342014.044 -SF 坡耕地 010 1.351020 1.3329.85461N,106.41236E4452014.1010 -T 缓坡梯地 010 1.361020 1.422014.044

16、 -SF 坡耕地 010 1.221020 1.222014.1010 -T 缓坡梯地 010 1.2329.85454N,106.41181E4481020 1.312 结果与分析2.1 理化性质土壤中有机质含量、土壤质地和土壤储水能力相互影响，有机质含量越高，土壤质地越好，代表土壤肥力水平高低的粘粒含量越高，土壤团聚度越大，分散系数越低，土壤的保水能力越强。坡改梯前后土壤物理性质如表 3。在坡改梯之后，土壤物理性质相较于坡改梯之前有所变化，表现出肥力降低、质地恶化的特点，土壤持水能力也有所降低，这与坡改梯施工方式有重要直接关系。试验区坡改梯采取了机械破岩的方法来增加耕作土壤厚度，即用机械就

17、地将砂岩破碎，大块岩石用作砌埂材料，其它岩块进一步粉碎与熟土混合，人为加速土壤风化。这种方式使得土壤肥力性质在短期内大大恶化，这与董宏伟等人 4研究结果一致。通过比较发现，坡改梯使未熟化的砂砾混合进土壤，土壤有机质、粘粒物理性粘粒含量均降低，分散系数在坡改梯后有所提高，微团聚体水稳性下降。在样点-AL 中，土壤有机质和粘粒含量最高，其分散系数最小，测定的田间持水量最高，而在坡改梯工程实施后，样点-T ，有机质和粘粒含量最低，其分散系数最大，所测得的田间持水量含量最低。坡改梯前，试验区黄壤的田间持水量变化范围在 28.00%36.05%；坡改梯后，田间持水量变化范围在27.85%33.98%。其

18、中在 号样地，由撂荒地变为缓坡梯地，田间持水量有增有减；在号样地，由坡耕地变为缓坡梯地，田间持水量均呈减少趋势。表 3 坡改梯前后土壤性质采样点编号土壤有机质(gkg-1)粘粒（%）物理性粘粒(%)分散系数 K(%)田间持水量（%）-AL 14.70 31.35 34.77 50.95 36.05-T 3.37 13.80 15.58 68.57 28.86-AL 13.22 29.91 34.41 56.90 31.72-T 3.66 12.87 15.14 72.96 32.97-AL 12.89 23.85 27.92 58.19 28.00-T 5.01 12.58 15.94 72.

19、91 33.98-SF 10.41 22.11 25.53 59.90 32.40-T 5.23 14.91 17.76 66.67 28.17-SF 10.62 14.34 18.22 63.18 34.44-T 3.62 10.25 13.22 73.30 27.85-SF 11.71 24.00 27.80 53.41 34.97-T 3.51 11.25 13.65 70.15 30.292.2 土壤入渗要研究坡改梯对不同下垫面条件土壤水分运动的影响，探讨土壤水分的入渗机制和不同土地利用条件土壤水分运动方程是极其必要的。对不同的土地利用方式，在同一高程选取选择分别代表撂荒地和坡耕地的地

20、块和地块，用环刀法测定了坡改梯前后表层土壤入渗，并对数据进行回归分析，得出了不同样地土壤入渗方程，如表 4。从表中可见，土壤入渗速率方程的相判定系数变化范围在 0.91380.9768，拟合程度较好，方程中入渗速率和时间的关系符合幂指数关系，极显著相关，方程符合 Y=Xb 的关系，其中 Y 为土壤入渗速率(mm/min)， 和 b 为常数，X 为入渗时间(min)。所得的数学数方程对判断雨量与土壤产流之间的关系有重要意义。表 4 不同土地利用方式坡改梯前后土壤入渗特征采样点编号深度（cm）初渗率f0（mmmin -1)稳渗率fc（mmmin -1)土壤入渗速率方程 R2采样时间-AL 010

21、1.094 0.6156 Y=1.1495X-0.1483 0.9446 2014.04-T 010 4.187 2.628 Y=4.4005X-0.1224 0.9673 2014.10-SF 010 4.925 2.361 Y=5.2859X-0.1914 0.9768 2014.04-T 010 10.541 3.635 Y=11.563X-0.2807 0.9138 2014.10土壤入渗速率是反应土壤水源涵养能力的重要指标，入渗能力较强的土壤，能将更多的水分渗入下层土壤，储存在土壤中或形成壤中流，或进入地下水，减少地表径流的产生。在表 4 中，坡改梯前后样地的初渗速率 f0均大于样地

22、。在样地，撂荒地变为坡改梯后，表层土壤的稳渗速率由之前的 0.6156 mm/min 增加到了 2.628 mm/min，增加了 326%；在样地，坡耕地坡改梯后，表层土壤的稳渗速率由之前的 2.361 mm/min 增加到了 3.635 mm/min，增加了54%。在同一地块中，土壤的入渗速率在坡改梯工程实施后，都呈现出不同程度的增加。 2.3 土壤水库库容变化根据有关研究 3,5，对研究区坡改梯前后的土壤水库库容进行计算。计算土壤水库库容时，根据不同土地利用方式，对土壤进行分层，并假定各个层土壤质地均一。为控制各土层差异，表层土壤 10 cm 为一层，以下每 20 cm 为一层。 ni i

23、ini iiii iiiini iii iii hmhmh000000/)(1.0/(./ )1.0/.()1.)/.0(n有 效 水 库 容 滞 留 库 容防 洪 库 容最 大 有 效 库 容贮 水 库 容土 壤 死 库 容土 壤 总 库 容式中，土壤库容单位为 mm，n 为土壤层数， 为土壤容重（g/cm 3）, 0为水的密度，h 为土层厚度（cm）, 为土壤饱和含水率（%）， 为凋萎含水率（% ），m 为田间持水量（%）。根据不同土层含水率可推求各土层土壤水库库容，将各土层库容值相加，可得到坡改梯前后土壤水库储水能力的大小，如表 5 所示。土壤水库特征参数中，最大库容、贮水库容、防洪库容

24、、死库容和最大有效库容可对应工程水库各种条件下的蓄水量 6。最大库容对应土壤饱和含水量；贮水库容对应土壤田间持水量；死库容对应土壤凋萎含水量，最大有效库容为最大库容和死库容之差。土壤水库防洪库容为土壤中不能贮水的孔隙部分，又叫通透库容，由最大库容减去贮水库容而得，,它与土壤通气性能性密切相关，是造成土壤内部压力差的重要原因，影响并调节土壤内部水分运动。土壤水库的有效水库容是根据土壤性质和植物生长可利用水分而提出的土壤水库特征参数，为田间持水量和凋萎含水量之差，它对植物生长过程中水分调节有重要参考价值。坡改梯前，试验区 的土壤有效水库容相较于其它库容参数极其有限，这对该区域作物生长所需水分的贮存

25、非常不利，但坡改梯后，土壤水库的有效水库容有显著提高，这表明新修坡改梯在一定程度上对土壤存储植物生长所需水分起到了积极的作用。表 5 坡改梯工程实施前后土壤水库库容采样点编号土层总深度（cm）最大库容（mm）贮水库容（mm）防洪库容（mm）死库容（mm）有效水库容（mm）最大有效库容（mm）-AL 40 183.49 166.18 17.31 134.81 31.36 48.67-T 80 398.44 344.00 54.44 278.22 65.78 120.22-AL 25 135.53 105.39 30.14 84.36 21.04 51.18-T 60 295.64 257.40

26、38.24 195.32 62.08 100.32-AL 20 93.22 81.89 11.33 67.71 14.18 25.51-T 50 259.81 227.88 31.93 188.80 39.09 71.02-SF 50 266.52 217.80 48.72 180.33 37.46 86.19-T 80 381.20 296.48 84.7 3 236.04 60.44 145.17-SF 45 224.80 177.55 47.25 143.96 33.60 80.85-T 65 320.92 229.47 91.45 176.99 52.48 143.93-SF 35 1

27、75.52 145.33 30.19 146.42 30.57 60.77-T 50 249.19 193.65 65.55 158.29 35.36 90.90以不同土地利用方式来看，撂荒地坡改梯前土层厚度大小表现为 ，坡耕地坡改梯前土层厚度表现为 ,原因可能跟所选样地的海拔高度有关。在长期地水力侵蚀和泥沙迁移累积作用下，不同海拔坡面的土壤厚度有所差异，高程越低，泥沙在坡面沉积，土层厚度越大。调查结果也在一定程度上印证了该猜测：坡改梯前，、样地土壤厚度大于其它样地。土层厚度与土壤水库储水量密切相关。从表 5 可知，坡改梯之前，在同一海拔高度，坡耕地的各种库容均显著低于撂荒地，这是受土层厚度和

28、土壤性质的共同影响所决定。坡耕地土壤经过长期耕作、施肥，土层厚度和土壤疏松程度大于长期撂荒的地块。在坡改梯后，土壤水库各特征参数明显增大，这主要和坡改梯工程为保证作物生长，显著提高土层厚度有关，这一举措提高了土壤水库的存水空间。坡改梯后，样地土层厚度由原来的 2050 cm 提高到了 5080 cm，直接大大增加了土壤水库的储水土壤厚度。从表 5 中可知土层厚度对土壤水库库容有极大影响，但为了进一步探究在坡改梯后，是土壤绝对厚度的增加还是土壤性质的改变对土壤水库库容影响作用较大，我们假设坡改梯工程不改变土层厚度，但工程机械作用会破坏并改变土壤的性质。当土壤分层与土壤厚度与坡改梯前一致时，根据实

29、测的各层土壤性质参数，计算原来土层厚度的土壤水库库容之和，在一定程度上忽略因土层厚度增加所带来库容变化，即。当假设土壤厚度一致时，研究坡改梯前后土壤水库库容大小差值。坡改梯性质对土壤水库的影响主要表现在影响土壤孔隙、质地和均一性等。机械施工对土壤的扰动对土壤有一定程度地分散、混合和搅拌作用，会使土壤孔隙等在一定程度上发生改变，使上下层土壤垂直分异程度变小。施工时机械破坏作用对土壤各种性质改变有正有负，而各性质对土壤水库各种库容指标的影响机理复杂，因而将土壤性质改变看作一个影响土壤水库的综合因子，在研究时只选取对土壤水分储存影响最明显的最大库容和贮水库容两个参数进行研究，计算假定条件下坡改梯后土

30、壤水库最大库容和贮水库容较坡改梯前库容变化率，结果如图 1。在假定坡改梯不改变土层厚度的情况下，变化率为正数表明库容增加，坡改梯引起的土壤物理性质改变使土壤储水能力增加；变化率为负数表明库容减小，坡改梯引起的土壤物理性质改变使土壤水库储水能力减少。-2015-0512053 库容变化率% 样 地 最 大 库 容贮 水 库 容图 1 假设土层厚度不变时坡改梯对土壤水库库容影响土壤性质的综合效应对土壤水库的影响机理复杂，它对不同利用方式土地的土壤水库影响有较大差异。由图 1 可知在、号样地中，最大库容和贮水库容的增长率均大于零；在、号样地中，除号样地的最大库容以外，其余库容大小在坡改梯后变化率均小

31、于零。这表明，在假定土层厚度不变时，坡改梯对不同利用方式土地的土壤水库影响不同。坡改梯过程改变土壤理化性质，甚至可能影响了土壤中微生物群落，使得土壤性质这一综合因子改变土壤水库特性。从图 1 来看，坡改梯可能增加也可能减少土壤水库库容，这跟前期土地利用状况有较大关系。撂荒地由于长期撂荒，土壤板结，且黄壤土壤质地比较致密，因而坡改梯时扰动作用增加土壤孔隙，这一重要原因使土壤水库库容增加，土壤扰动对土壤水库的正面效应大于负面效应。这个结论也可以从表 2 中坡改梯前后的土壤容重变化得到佐证：坡改梯后、号样地土壤容重均减小。而在、坡耕地中，由于长期耕作，土壤肥沃，坡改梯时扰动土壤使得土壤性质改变，这种

32、改变对土壤水库的负面效应大于正面效应，因而坡耕地坡改梯后短时间内，土壤水库最大库容和贮水库容表现出恶化的趋势。2.4 库容影响因子土壤基本理化性质影响土壤水库库容。将对土壤水库容重有重要影响指标分别与土壤水库库容作相关性分析。由表 6 可知，除容重以外，最大库容、有效水库容与其它所列土壤性质因子达到了极显著相关水平；贮水库容、防洪库容与其它所列土壤性质因子达到了显著相关水平。由于容重对土壤水库库容无显著性相关关系，剔除其影响，对最大库容、有效水库容与有机质含量、粘粒含量、物理性粘粒含量、土壤分散系数进一步进行回归分析，分析土壤性质与最大库容、有效水库容的关系。表 6 黄壤水分库容与物理性质间的

33、相关性分析项目 容重 有机质 粘粒 物理性 粘粒 分散系数 最大库容 贮水库容 防洪库容 有效水 库容容重 0.6462 0.6732 0.6646 0.5516 0.8309 0.8079 0.9404 0.6883有机质 0.1480 0.0000* 0.0000* 0.0000* 0.0002* 0.0007* 0.0101* 0.0004*粘粒 0.1361 0.9140 0.0000* 0.0000* 0.0043* 0.0115* 0.0141* 0.0097*物理性粘粒 0.1399 0.9339 0.9972 0.0000* 0.0021* 0.0058* 0.0126* 0.

34、0048*分散系数 K 0.1912 0.9400 0.9310 0.9326 0.0083* 0.0146* 0.0373* 0.0094*最大库容 0.0691 0.8718 0.7577 0.7932 0.7201 0.0000* 0.0027* 0.0000*贮水库容 0.0787 0.8353 0.6985 0.7408 0.6818 0.9696 0.0370* 0.0000*防洪库容 0.0243 0.7070 0.6845 0.6920 0.6045 0.7816 0.6053 0.0375*有效水库容 0.1295 0.8569 0.7100 0.7517 0.7121 0.

35、9333 0.9542 0.6041编号 X1 X2 X3 X4 X5 Y1 Y2 Y3 Y4注：1、左下角是相关系数 R，右上角是显著性检验 p 值；样品数 n=12。2、 *显著相关； *极显著相关。对试验数据进行拟合，得到最大库容与有机质含量、粘粒含量、物理性粘粒含量、土壤分散系数拟合方程，如式 1。拟合方程的判定系数 R2 为 0.864，调整 R2 为 0.787，方程拟合性良好；方差显著性检验水平 p=0.004物理性粘粒（-0.793 ）粘粒（-0.758）分散系数 K（0.720），由最大库容的数学模型可知，物理性粘粒含量对土壤最大库容的影响最大，其次为粘粒，有机质，影响最小的

36、为分散系数。土壤粘粒含量与最大库容呈正相关关系，有机质、物理性粘粒和分散系数与最大库容呈负相关关系。（式 1）54321 19.8.56.83.64.3 xxy 对试验数据进行，得到有效水库容拟合方程，如式 2。拟合方程的判定系数 R2 为 0.860，调整 R2 为 0.780，方程拟合性良好；方差显著性检验水平p=0.004物理性粘粒（-0.752）分散系数K（0.712 ）粘粒（-0.710），由有效水库容的数学模型可知，粘粒含量对有效水库容的影响最大，其次为物理性粘粒，有机质，影响最小的为分散系数。（式 2）54324 81.07.18.046.3.125 xxy 表 7 最大库容、有

37、效水库容与方程各因子偏相关分析结果固定因子 项目 编号 偏相关系数r pt 值有机质 X2 -0.472 0.2 -1.415粘粒 X3 0.295 0.442 0.815物理性粘粒 X4 -0.317 0.405 -0.885最大库容分散系数 K X5 -0.419 0.261 -1.222有机质 X2 -0.316 0.408 -0.88粘粒 X3 0.515 0.156 1.588物理性粘粒 X4 -0.508 0.163 -1.561有效水库容分散系数 K X5 -0.15 0.7 -0.402将土壤水库最大库容、有效水库容与分别于方程因子进行偏相关分析，发现有类似结果：有机质、土壤粘

38、粒、土壤物理性粘粒、分散系数跟土壤最大库容、土壤有效水库容的偏相关关系都不显著，但由表 6 中可看出最大库容、有效水库容和这些因子的相关关系都达到了极显著相关关系。这表明：和最大库容一样，土壤有机质、粘粒、物理性粘粒和分散系数中任一指标对土壤水库的有效水库容的影响受到其它因子的影响均不显著，但土壤特性因子共同作用，对土壤水库有效水库容产生影响。土壤物理性粘粒与粘粒含量是与土壤“水、肥、气、热”等性质密切相关的指标，二者均是以片状或团状复粒存在，其中粘粒由化学物质胶结在一起，复粒较大，保水保肥能力强，而物理性粘粒复粒较小，具很强的粘性、可塑性。物理性粘粒含量高的土壤孔隙小，通透性差，故土壤水库最

39、大库容与土壤粘粒含量呈正相关，而与物理性粘粒呈负相关。土壤分散系数 K 用来表示土壤团聚体在水中被破坏的程度，并以微团聚分析的粘粒与颗粒分析的粘粒的百分比表示，K 值减小，则表示微团聚体水稳性的改善，土壤的蓄水保水的能力提高。在最大库容的函数方程中，土壤分散系数与库容大小呈负相关关系。耕地内土壤水库有效水库容的上下限分别对应土壤田间持水量和凋萎含水量，其大小与农作物生长期间所利用的土壤水分密切相关。与最大库容的结果相似，土壤粘粒含量与有效水库容呈正相关关系，而其它因子与其呈负相关关系。土壤物理性粘粒含量与土壤质地密切相关，光从植物对土壤有效水分的利用来说，土壤越粘性越小，土壤中可利用的有效水越

40、高，土壤中的无效水含量越低。故土壤物理性粘粒含量越低，土壤水库有效水含量越低。这也与嵇庆才 7的研究结果一致。2.5 削洪减灾评价土壤水库对降雨的容蓄能力将与该地区的径流情况密切相关，这也就意味着改善土壤水库的容蓄能力与容蓄时间，对控制区域洪水或干旱等自然灾害具有重要意义。根据 Horton 产流理论以及后来学者对理论的补充和完善，我们知道，在短时间内即降雨历时前后，局部降雨量主要转化为入渗和产流两部分，二者此消彼长，而在一定区域内，入渗和产流的大小又受到产流模式的影响 8。特别是 Dunne 在提出新的产流理论之后，我们可知：由于入渗过程中水分不仅存在纵向运动，还存在横向运动，还受到地下水、

41、岩层性质等多种复杂因素的影响，因而不能简单判断某时刻产流方式是蓄满产流还是超渗产流，蓄满产流和超渗产流二者的意义被拓宽化、复杂化，人们更能从理论上理解二者具有同时性、混合性，从产流原理上来说，这也确实给径流量的分类、定义和估算带来了一定的挑战。运用简化的概念型水文模型原理，对比典型暴雨雨强与所测得的土壤入渗能力，减小产流方式对评价的影响，对坡耕地前后土壤入渗过程进行简化，忽略分层蓄满、壤中流和下渗进入地下水等过程。根据试验区的降雨特征，由查四川省水文手册，计算得知，当重现期 P=1%时，设计暴雨强度 1.8 mm/min1，假设降雨历时为 2 h，。将设计暴雨过程与土壤入渗数学模型进行对比分析

42、，结果如表 98。表 9 8 坡改梯前后土壤水库理水效果土壤水库理论理水量(mm)样地 前后土地利 用方式理论蓄满时间(min)2h 降雨量（ mm) 蓄水量 泄水量 径流量 径流系数径流消减率（%）撂荒 145 80.33 11.33 124.34 0.58 缓坡梯地 144 216 113.94 15.97 86.1 0.4 31坡耕地 97 87.76 30.19 98.05 0.45 缓坡梯地 125 216 121.83 52.78 41.4 0.19 58将设计暴雨强度与、样地土壤入渗数学模型进行对比，得出其理论蓄满时间。样地在坡改梯前为撂荒地，坡改梯后变为缓坡梯地，在坡改梯前后，

43、理论蓄满时间没有明显变化，原因是在坡改梯前，由于长期撂荒，土壤板结，透水性能差，土壤入渗差，所以尽管土层较薄，土壤理论蓄满时间较长；在坡改梯之后，尽管土壤孔隙状况有了较好改善，但土壤水库库容由于土层厚度的大大增加而增加，故相比于坡改梯前，理论蓄满时间并无明显差异。样地在坡改梯前为坡耕地，理论蓄满时间为 97 min，坡改梯后为缓坡梯地，理论蓄满时间为 135 min。坡耕地长期进行耕作管理，土壤孔隙较好，但由于土层不厚，故在暴雨下理论蓄满时间较短；坡改梯之后，由于机械扰动作用使土壤孔隙大大增加，土壤入渗好，但土层厚度增加，土壤库容增大，故相比坡改梯前，理论蓄满时间增加。土壤的理水量可以反映在降

44、雨条件下土壤水库在短时间内调节内部库容、控制产流的能力。土壤蓄水量指在短时间内容蓄在一定土层厚度中的水量，相当于贮水库容部分的水量。泄水量指的是入渗进入土壤的水分，进一步通过土壤介质，侧向或下渗至更深层的水量，相当于通透库容部分的水量。径流量则是降雨过程中没有入渗进入土壤的部分，主要是这部分水量的流动汇集冲刷地表，造成土壤流失，如果径流量过大，还将形成洪涝等灾害。在暴雨强度为1.8 mm/min，降雨强度为 2 h 时，,根据土壤水库库容和土壤入渗特性，得出土壤水库理论理水量。从表 98 可以看出，撂荒地和坡耕地在实施了坡改梯工程之后，试验地块理论上的蓄水量和泄水两均有所增加，径流量均减小，坡改梯实1 引自 1979 年 10 月版四川省水文手册。