香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响.pdf

第3 7卷第4期2 0 2 3年8月水土保持学报J o u r n a l o fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 7N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 8 资助项目:国家自然科学基金项目(4 1 8 0 7 0 6 8,4 2 2 7 7 3 2 3,U 2 0 4 0 2 0 7);土木工程防灾减灾湖北省引智创新示范基地项目(2 0 2 1 E J D 0 2 6)第一作者:肖海(1 9 8 8-),男,博士,副教授,博导,主要从事土壤侵蚀与生态防护研究。E-m a i l:o c e a n s h a w c t g u1 6 3.c o m 通信作者:夏振尧(1 9 8 1-),男,博士,教授,博导,主要从事边坡生态防护研究。E-m a i l:x z y_y c 1 2 6.c o m香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响肖 海1,2,3,叶朝欢1,张 伦1,2,郭 萍1,4,向 瑞1,刘子睿1,王光辉1,夏振尧1,2,3(1.三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北 宜昌4 4 3 0 0 2;2.三峡大学土木与建筑学院,湖北 宜昌4 4 3 0 0 2;3.三峡库区生态环境教育部工程研究中心,湖北 宜昌4 4 3 0 0 2;4.惠州学院建筑与土木工程学院,广东 惠州5 1 6 0 0 7)摘要:为探究植物篱对坡耕地侵蚀分布的影响,设置1个坡度(1 5)、3个降雨强度(6 0,9 0,1 2 0mm/h)和3种坡面条件(裸坡对照C K、植物篱P和仅有植物篱根系R),采用稀土元素氧化物将坡面分成5段(自上而下),开展室内人工模拟降雨试验。结果表明:随着降雨强度的增加,各坡面条件示踪坡段的侵蚀速率和侵蚀量均有所增加,整体上均表现为C KRP的趋势,植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率及其侵蚀量,且使得侵蚀产沙主要集中在坡中部的C e、L a和Y b3个示踪区。与C K坡面条件相比,R与P坡面条件下S m和C e示踪坡段对总侵蚀量的平均贡献率分别减少7 7.1 5%,9 0.3 8%和3 0.0 1%,2 8.3 5%,而Y b、L a和E u示踪坡段对总侵蚀量的平均贡献率分别增加5 4.3 4%,3 5.3 9%和1 2.3 9%,4 0.5 8%以及1 0 1.4 5%,9 1.3 1%。研究结果表明,植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减小而中上部侵蚀贡献增加,坡面侵蚀部位整体上移,对坡地侵蚀的空间分布有显著影响。关键词:植物篱;三峡库区;紫色土;坡耕地;侵蚀分布中图分类号:S 1 5 7.1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9-2 2 4 2(2 0 2 3)0 4-0 1 1 0-0 8D O I:1 0.1 3 8 7 0/j.c n k i.s t b c x b.2 0 2 3.0 4.0 1 5E f f e c t so fV e t i v e r i aZ i z a n i o i d e sH e d g e r o wo nt h eE r o s i o nD i s t r i b u t i o no fS l o p eL a n d i nt h eT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e aX I AO H a i1,2,3,Y EC h a o h u a n1,Z HANGL u n1,2,GUOP i n g1,4,X I ANGR u i1,L I UZ i r u i1,WANGG u a n g h u i1,X I AZ h e n y a o1,2,3(1.K e yL a b o r a t o r yo fG e o l o g i c a lH a z a r d s o nT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e a,M i n i s t r yo fE d u c a t i o n,Y i c h a n g,H u b e i4 4 3 0 0 2;2.C o l l e g eo fC i v i lE n g i n e e r i n g&A r c h i t e c t u r e,C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y,Y i c h a n g,H u b e i4 4 3 0 0 2;3.E n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e ro fE c o-e n v i r o n m e n t i nT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rR e g i o n,M i n i s t r yo fE d u c a t i o n,C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y,Y i c h a n g,H u b e i4 4 3 0 0 2;4.S c h o o l o fA r c h i t e c t u r ea n dC i v i lE n g i n e e r i n g,H u i z h o uU n i v e r s i t y,H u i z h o u,G u a n g d o n g5 1 6 0 0 7)A b s t r a c t:I no r d e r t or e v e a l t h e i n f l u e n c eo fh e d g e r o wo nt h ee r o s i o nd i s t r i b u t i o no fs l o p i n gl a n d,t h es l o p ew a sd i v i d e d i n t of i v es e c t i o n s(f r o mt o pt ob o t t o m)b yu s i n gr a r ee a r t he l e m e n to x i d e s,a n dt h es i m u l a t e dr a i n f a l l e x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e da to n es l o p eg r a d i e n t(1 5),t h r e er a i n f a l l i n t e n s i t i e s(6 0,9 0a n d1 2 0mm/h)a n dt h r e es l o p ec o n d i t i o n s(C K-c o n t r o l s l o p e,P-h e d g e r o wa n dR-o n l yh e d g e r o wr o o t).T h er e s u l t ss h o w e dt h a tw i t ht h e i n c r e a s eo fr a i n f a l l i n t e n s i t y,t h ee r o s i o nr a t ea n de r o s i o na m o u n to ft h et r a c e rs l o p es e c t i o n s i ne a c hs l o p ec o n d i t i o ni n c r e a s e d,a n dt h eo v e r a l lt r e n d w a sC KRP.T h eh e d g e r o wc o u l ds i g n i f i c a n t l yr e d u c e t h ee r o s i o nr a t ea n di t se r o s i o na m o u n t i na l lp a r t so ft h es l o p e,a n dt h ee r o s i o ns a n dp r o d u c t i o nw a sm a i n l yc o n c e n t r a t e di nt h et h r e et r a c e ra r e a so fC e,L aa n dY bi nt h em i d d l eo ft h es l o p e.C o m p a r e dw i t hC Ks l o p ec o n d i t i o n,t h ea v e r a g ec o n t r i b u t i o nr a t eo fS ma n dC e t r a c e r s l o p es e c t i o n s t ot o t a le r o s i o nd e c r e a s e db y7 7.1 5%,9 0.3 8%a n d3 0.0 1%,2 8.3 5%u n d e rRa n dPs l o p ec o n d i t i o n s,r e s p e c t i v e l y,w h i l et h ea v e r a g ec o n t r i b u t i o nr a t eo fY b,L aa n dE ut r a c e rs l o p es e c t i o n st ot o t a le r o s i o ni n c r e a s e db y5 4.3 4%,3 5.3 9%a n d1 2.3 9%,4 0.5 8%a n d1 0 1.4 5%,9 1.3 1%,r e s p e c t i v e l y.T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a th e d g e r o wc a u s e dad e c r e a s e i ne r o s i o nc o n t r i b u t i o n f r o mt h e l o w e rp a r t o f t h e s l o p e a n da n i n c r e a s e i ne r o s i o nc o n t r i b u t i o nf r o mt h e m i d d l ea n du p p e rp a r t so ft h es l o p e,w h i c hh a das i g n i f i c a n te f f e c to nt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no f s l o p ee r o s i o nb ys h i f t i n gt h eo v e r a l l e r o s i o ns i t eu p w a r d.K e y w o r d s:h e d g e r o w;t h eT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e a;p u r p l es o i l;s l o p i n g l a n d;e r o s i o nd i s t r i b u t i o n 三峡库区由于其特殊的地理位置以及复杂的气候特征,水土流失严重1,其中7 0.6 0%的水土流失发生在人为活动强烈的坡耕地和低盖度的旱坡园地上。水土流失携带大量泥沙以及污染物进入水体,造成严重的泥沙淤积现象并影响库区水质,严重威胁三峡工程使用寿命以及灌溉、防洪和发电效益2。植物篱是库区常用的水土保持措施之一,可以有效控制水土流失,改善土壤理化性质3,是坡耕地土壤资源保护性利用的重要手段,对库区紫色土坡耕地水土保持具有重要意义。研究坡面侵蚀的分布规律是确定侵蚀泥沙来源、理解土壤侵蚀机制和合理布设水土保持措施的关键4。目前国内外常用的土壤侵蚀分布测定方法主要包括天然放射性核素示踪法5、磁性示踪法6以及稀土元素示踪法7等。其中,稀土元素具有难溶于水、不易淋溶、与土壤吸附性强并对土壤理化性质影响较小等优势,被认为是理想的示踪剂。因此稀土元素示踪技术在研究侵蚀方式演变、泥沙来源和泥沙沉积等方面应用广泛4。近年来,稀土元素示踪技术被成功应用于研究坡面、坡沟系统和小流域中侵蚀泥沙来源与动态变化过程以及上述尺度下的侵蚀分布规律8。目前关于植物篱的研究主要集中在产流产沙过程、减流减沙效益与原因上。植物篱可以减少3 5%6 6%的径流量和3 2%8 7%的侵蚀泥沙量9。植物篱主要通过地上茎秆的机械阻挡与拦蓄径流作用以及地下根系的改良土壤理化性质和固持土壤作用,从而达到减流减沙的效果1 0。郭萍等1 1定量分析了植物篱地上部分和地下部分的减流减沙效益,认为地上部分对产流产沙的影响大于其地下部分。部分学者1 2成功将稀土元素示踪技术应用于植物篱坡地侵蚀空间分布的研究上,采用条带法在坡面上、中、下3道植物篱带的下方部位布设不同稀土元素,认为植物篱可通过拦截阻挡侵蚀泥沙使其沉积在篱前1 3,从而影响坡面侵蚀分布。然而,目前关于植物篱对坡面侵蚀分布的研究仍不够系统。因此,为明确植物篱对坡耕地侵蚀分布的影响,本研究采用人工模拟降雨方法结合稀土元素示踪技术,以三峡库区紫色土坡耕地为研究对象,研究不同降雨强度(6 0,9 0,1 2 0mm/h)和不同坡面条件(裸坡对照C K、植物篱P和仅有植物篱根系R)下坡面侵蚀分布情况,弄清不同示踪坡段侵蚀速率及贡献率的动态变化过程,并对比分析不同坡面条件下坡耕地侵蚀分布情况,为坡耕地植物篱优化设计及库区水土资源可持续高效利用提供科学依据。1 材料与方法1.1 供试材料供试土壤为紫色土,采自湖北省秭归县水田坝乡(3 1 0 3 3 2 N,1 1 0 4 0 3 2 E),土样经风干后过5mm筛网,人工剔除土壤中石头根系等杂物备用。经测定,野外土壤容重为1.3 0g/c m3,p H为6.8 7,黏粒(8 0%1 7。为减少植物篱植物生长时间的影响,利用植物篱生长槽养护形成植物篱带。植物篱生长槽尺寸为1.0 0m长,0.4 0m宽和0.5 0m高(图1 b),每侧采用可拆卸的挡板,安装时形成1 5 坡以便后续吊装至实体模型与坡面坡度一致。植物选用三峡库区常用植物篱物种香根草,于2 0 1 8年4月将香根草按照行间距为2 0c m株间距为1 0c m种植于槽内并开始养护。1.3 稀土元素布设与试验过程稀土元素布设的原则是所施放的稀土元素浓度显著大于相应土壤背景值浓度1 8。经测,本研究所用紫色土中S m、C e、L a、Y b和E u5种稀土元素背景值为5.7 9,3 9.8 0,3 0.5 4,3.3 7,1.8 9m g/k g,因此,本研究将相应土稀土元素的施放浓度值分别设定为1 6 9.2 0,8 2 4.6 0,7 2 3.6 0,9 3.5 0,4 5.6 0m g/k g,施放稀土元素浓度为相应土壤背景值浓度2 0倍以上。使用E u、Y b、L a、C e和S m5111第4期 肖海等:香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响种稀土元素氧化物自上而下将坡面分成5段进行全断面标记(图1 a),以区分坡面不同部位侵蚀情况。对于植物篱坡面条件,E u、Y b、L a和C e示踪区(1.0 0m每段)为裸露区域,S m示踪段为植物篱区域(0.4 0m长),裸坡对照坡面条件下稀土元素布设情况与植物篱坡面一致,以利于试验结果对比。图1 试验装置示意 对于植物篱生长槽,为确保植物篱在生长过程中能够自由排水,先在底部装填1 0c m厚粗砂,然后按设计容重1.3 0g/c m3从下而上分层装填含有S m2O3的紫色土壤于生长槽中;再将香根草按照设计要求种植于生长槽中,养护1年以上,形成密闭的植物篱。正式试验前,将S m示踪区的植物篱生长槽整体吊装至坡地实体模型对应位置固定后拆卸前后挡板。随后在坡面其他区域也装填1 0c m厚粗砂,再分段分层装填其他示踪区的土壤,具体装填过程中为避免含不同元素标记的土壤相互污染,使用铝片将相邻示踪区分开,铝片在铺设过程中随着装土的升高而逐渐上升,形成植物篱坡面条件(P)。对于R坡面条件,布设过程与P相同,并需要在装填完成后沿地表将植物篱地上部分全部剪掉。对于C K坡面条件,直接按设计容重分层分段装填含对应稀土元素的紫色土壤从而形成整个坡面。坡面形成后,使用降雨强度约为3 0mm/h的雾化状雨对坡面进行湿润至即将产流,以保证试验下垫面地表状况均一性和促进稀土元素与土壤进一步吸附。降雨前先用塑料膜覆盖坡面,随后将降雨强度率定至设计降雨强度,待降雨稳定后开始正式降雨,坡面开始连续产流6 0m i n时结束降雨。降雨过程中使用塑料桶收集全部径流泥沙样,每3m i n作为1个径流泥沙过程样,并在收集各过程样期间用一次性杯子接2/3杯径流泥沙样用于测定侵蚀泥沙粒径分布。降雨结束后,称取每个过程样并充分搅拌径流泥沙样,随后用烧杯分别在泥沙上、中、下3个部位取样,形成混合样用于测定泥沙含量和后续泥沙中稀土元素含量。将混合试样称重后静置2 4h后倒掉上清液,采用烘干法得到泥沙含量以确定各过程样中的径流量和侵蚀泥沙量。同时,将烘干法得到的泥沙样品消解处理后使用电感耦合等离子体质谱仪I C P-M S(XS e r i e s,美国赛默飞世乐科技公司)测定其中稀土元素的含量以分析坡面泥沙侵蚀来源。1.4 数据分析由于稀土氧化物优先吸附于土壤细颗粒的特性和侵蚀过程中存在泥沙分选的现象,造成稀土元素示踪紫 色 土 侵 蚀 具 有 较 大 误 差,因 此,本 研 究 采 用Z h a n g修正模型公式(1)进行计算1 9。此修正模型利用富集率修正泥沙分选作用,可以提高计算精度。各示踪区对总侵蚀的贡献按公式(2)计算,各示踪区侵蚀速率按公式(3)计算。Ei=(Ri-Bi)ECi(1)ri=EiE1 0 0%(2)Vi=EiAit(3)式中:Ei为i元素示踪区的侵蚀量(k g);Ri为侵蚀泥沙中i元素的实测浓度(m g/k g);Bi为土壤中i元素的背景值浓度(m g/k g);E为实测侵蚀泥沙质量(k g);为侵蚀泥沙样中RP的趋势,说明植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率。整体而言,R与P坡面条件下S m、C e、L a、Y b和E u示踪段侵蚀速率相比C K坡面条件下分别减少7.3 3%7 1.7 9%与9 5.0 0%9 9.7 1%。同时,随着降雨强度的增加,各坡面条件示踪坡段的侵蚀速率都有所增加,与降雨强度6 0mm/h相比,9 0,1 2 0mm/h降雨强度下各示踪段侵蚀速率分别增加2.3 5 1 6.4 2,1.2 2 4 5.2 6倍。2.3 坡面各示踪区贡献率变化规律坡面各示踪区侵蚀贡献率受降雨强度和坡面条件的 影 响,随 降 雨 历 时 也 呈 现 出 复 杂 的 变 化 规律(图3)。随降雨历时的增加,S m示踪坡段侵蚀贡献率主要呈现逐渐减小或波动稳定的变化趋势,C e示踪坡段侵蚀贡献率大致呈现持续递减、逐渐增加或先迅速增加后逐渐减小的复杂变化趋势,L a示踪段侵蚀贡献率则呈现先缓慢下降后增加或波动上升的变化趋势,Y b示踪坡段侵蚀贡献率则主要呈现持续增加或波动稳定的变化趋势,E u示踪坡段侵蚀贡献率在C K和R坡面条件下保持波动稳定的变化规律,但在P坡面条件下 则呈现缓慢 增加的变化规律。图3 3种坡面条件的各示踪坡段侵蚀贡献率 坡面条件对各示踪段侵蚀贡献率影响复杂,与C K坡面条件相比,R和P坡面条件下的S m和C e坡段平均侵蚀贡献率分别减少8 2.7 7%,9 3.4 9%和2 2.4 4%,2 1.7 5%。相应条件下的L a、Y b和E u示踪坡段平均贡献率是增加的,分别增加7 2.8 0%,6 2.0 4%和1 4.3 2%,3 8.2 1%以及9 8.5 6%,8 0.8 4%。这说明植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减少而使得坡面上部侵蚀贡献增加,整体导致坡面侵蚀位置的上移。随着降雨强度的增加,各个坡面的S m和C e示踪坡段侵蚀贡献率在逐渐减小,而Y b、L a以及E u示踪坡段相应侵蚀贡献率逐渐上升。与降雨强度6 0mm/h相比,9 0,1 2 0mm/h降雨强度下的S m和C e示踪坡段平均侵蚀贡献率分别减少0.7 2,0.6 9倍和1.5 1,0.7 5倍;而相应条件下的L a、Y b和E u示踪坡段平均侵蚀贡献率分别增加0.6 9,4.0 9,6.1 6倍和0.2 6,1 2.5 7,6.6 1倍。这说明降雨强度增加同样也可使得坡面侵蚀位置往坡上方移动。2.4 植物篱对坡耕地侵蚀分布的影响降雨下坡面侵蚀产沙主要集中在坡面中间的411水土保持学报 第3 7卷C e、L a和Y b3个示踪区,最下面的S m示踪区和最上部的E u示踪区侵蚀量较小(表2)。相同降雨强度下,S m和C e示踪段侵蚀量均表现为C KRP,L a和E u示踪段侵蚀量则均表现为RC KP,而坡面条件对Y b示踪区总侵蚀量的影响则较为复杂。Y b示踪区最大侵蚀量在降雨强度为6 0,9 0,1 2 0mm/h时分别出现在P、R和C K坡面条件下,而最小侵蚀量则分别出现在R、P和P坡面条件下。表2 不同降雨强度下3种坡面条件的各示踪坡段总侵蚀量降雨强度/(mmh-1)侵蚀量/k gC KS mC eL aY bE uRS mC eL aY bE uPS mC eL aY bE u6 01.5 05.3 41.5 40.3 70.1 00.1 13.3 32.0 50.3 50.4 20.0 20.9 20.6 60.5 30.1 09 04.0 72 4.9 61 7.4 14.7 83.5 41.1 77.9 52 2.7 31 1.6 14.9 80.1 23.6 63.4 01.9 81.1 81 2 02.1 92 5.2 51 6.6 13 9.8 98.7 21.7 12 0.6 02 0.9 02 9.1 31 5.1 00.0 93.2 14.9 06.1 52.8 2平均2.5 91 8.5 11 1.8 51 5.0 14.1 21.0 01 0.6 31 5.2 21 3.7 06.8 30.0 82.6 02.9 92.8 91.3 7 降雨下各示踪坡段对坡面总侵蚀量的贡献率存在明显差异(图4)。坡面条件对坡地侵蚀的空间分布有显著影响,与C K坡面条件相比,R与P坡面条件下S m和C e示踪坡段对总侵蚀量的平均贡献率分别减少7 7.1 5%,3 0.0 1%和9 0.3 8%,2 8.3 5%,而Y b、L a和E u示踪坡段总侵蚀量的平均贡献率分别增加5 4.3 4%,1 2.3 9%,1 0 1.4 5%和3 5.3 9%,4 0.5 8%,9 1.3 1%,说明植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减小而中上部侵蚀贡献增加,坡面侵蚀部位整体上移。图4 不同降雨强度下3种坡面条件的 总侵蚀量各示踪坡段贡献率3 讨 论降雨强度增加会增加雨滴打击力,也会造成坡面径流量及其侵蚀能量增强,因此随降雨强度的增加,各坡面条件示踪坡段侵蚀速率增加,这与沈海鸥等2 0的研究结果一致。坡面总侵蚀量和各示踪坡段侵蚀速率整体上呈现C KRP的趋势,说明植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率,这主要是因为植物篱地上部分拦截泥沙并减缓径流流速降低径流冲刷力,以及地下部分滞留土壤并通过根系加固提高土壤抗蚀性等作用,从整体上抑制细沟侵蚀的发育,改变侵蚀方式,大幅降低侵蚀程度1 1,2 1。降雨前期各坡面条件下坡中部的C e和L a示踪坡段侵蚀速率以及贡献率先缓慢增加并在降雨中后期达到峰值。这是因为降雨前期雨水在坡面存在汇流过程,坡面径流自上而下汇流,径流的冲刷力以及挟沙能力不断增加,从而导致侵蚀力增加,细沟在此区域开始发育,随后不断下切、溯源和沟壁坍塌,造成侵蚀量显著增加2 2。而Y b和E u示踪坡段侵蚀速率和贡献率在降雨过程中主要保持缓慢增加或稳定的趋势,这主要是因为降雨前期坡面上部承雨面积小,雨滴以及降雨径流对上部坡面的作用小2 3,此时坡上部还是以面蚀为主,侵蚀缓慢,到降雨中后期细沟从坡中部溯源侵蚀至Y b、E u示踪坡段并逐渐发育,造成侵蚀速率和侵蚀贡献率也随之上升。3种坡面条件下最下方的S m示踪坡段侵蚀速率及其贡献率基本保持稳定并数值较小,主要是因为坡面下部径流量和流速降低,径流能量一部分用于搬运泥沙,侵蚀力减弱2 3,再者坡上方示踪坡段侵蚀泥沙被径流带至此示踪坡段时覆盖此坡段土壤,对该坡段土壤有一定保护作用。而更重要的是植物篱根系部分可以与土壤形成根土复合体,增强土体的抗冲刷性2 4,从而大幅度减少此区域的侵蚀。另外,该示踪区的面积只有其他示踪区面积的4 0%也是引起该示踪坡段贡献率远低于其他示踪区的原因之一。511第4期 肖海等:香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响坡面侵蚀产沙主要集中在坡面中间的C e、L a和Y b3个示踪坡段区,最下面的S m示踪区和最上部的E u示踪区侵蚀量较小,说明坡中部是侵蚀最严重的位置,与前人2 5-2 6研究结果一致,这主要与细沟侵蚀的发生特征有关,降雨过程中细沟主要集中在此区域。与C K坡面条件相比,植物篱(R和P坡面条件)造成坡面下部(S m和C e示踪坡段)侵蚀量及其贡献减小而中上部(L a和Y b示踪段)侵蚀量及其贡献增加,并显著增加坡顶E u示踪段对坡面总侵蚀量的贡献率。植物篱地上部分减小降雨动能和坡面径流流速及其地下根系加固下部土体提高其抗蚀性,并改善土壤理化性质1 0,造成S m示踪坡段侵蚀量及其贡献率减小。而C e示踪坡段侵蚀量和贡献率减小一方面是因为植物篱拦截于坡面上并形成大面积的回水区,降低了此区域坡面径流流速及其侵蚀能量,从而减小了坡面侵蚀量;另一方面,则是由于植物篱拦截大量侵蚀泥沙,试验中观察发现大量泥沙淤积在此区域,所淤积的泥沙覆盖在坡面土壤上方,阻止其下方土壤进一步侵蚀。L a和Y b示踪坡段侵蚀量和贡献率增加的原因则与植物篱影响坡面细沟分布有关。在C K坡面条件下,坡面细沟从S m区开始发育,随后逐渐向上溯源发育,而R和P坡面条件下,坡面细沟无法从S m示踪区发育,大多是从C e示踪段开始发育,随后在L a和Y b这2个示踪坡段快速发育。而位于坡顶E u示踪坡段侵蚀贡献率始终处于较低的水平,主要是由于坡上部承雨量较小,汇水面积有限,坡面径流量少,且细沟发育不明显,侵蚀方式还是以片蚀为主。值得注意的是,P坡面条件下在大降雨强度(1 2 0mm/h)时坡面L a和Y b示踪区侵蚀量相对较大,因此,可以适当减少间距以进一步发挥植物篱水土保持作用。4 结 论(1)各示踪段侵蚀速率随降雨强度增加而增加,但整体上呈现C KRP的趋势,植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率。R和P坡面条件下各示踪段 侵 蚀 速 率 相 比C K坡 面 条 件 下 分 别 减 少7.3 3%7 1.7 9%和9 5.0 0%9 9.7 1%。(2)随着降雨强度的增加,S m和C e坡段侵蚀贡献率减少而L a、Y b和E u示踪坡段增加。植物篱对各示踪坡段侵蚀贡献率有显著影响,R和P坡面条件下的S m和C e坡段平均侵蚀贡献率相比C K坡面分别减少8 2.7 7%,9 3.4 9%和2 2.4 4%,2 1.7 5%。相应条件下的L a、Y b和E u示踪坡段平均侵蚀贡献率分别增加7 2.8 0%,6 2.0 4%和1 4.3 2%,3 8.2 1%以及9 8.5 6%,8 0.8 4%。(3)各示踪段侵蚀量随着降雨强度增加而增加,降雨强度能够有效增加坡面不同部位侵蚀量。坡面侵蚀产沙主要集中在坡面中间的C e、L a和Y b3个示踪区。与C K坡面条件相比,R、P坡面条件总侵蚀量的S m和C e示踪坡段平均贡献率分别减少7 7.1 5%,3 0.0 1%和9 0.3 8%,2 8.3 5%;而Y b、L a和E u示踪坡段平均贡献率分别增加5 4.3%,3 5.4%和1 2.4%,4 0.6%以及1 0 1.4%,9 1.3%,植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减小而中上部侵蚀贡献增加,坡面侵蚀部位整体上移,对坡地侵蚀的空间分布有显著影响。参考文献:1 符素华,张志兰,蒋光毅,等.三峡库区水土流失综合治理优先小流域识别方法J.水土保持学报,2 0 2 0,3 4(3):7 9-8 3,1 9 7.2 蒋光毅,黄嵩,郭宏忠.三峡库区水土流失综合治理现状与展望J.中国水土保持,2 0 2 1,4 7 3(8):2 7-2 9.3 黄小芳,丁树文,柯慧燕,等.三峡库区植物篱模式对土壤理化性质和可蚀性的影响J.水土保持学报,2 0 2 1,3 5(3):9-1 5,2 2.4 吴倩云.R E E s示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用J.安徽农业科学,2 0 1 7,4 5(3 2):1 2 4-1 2 6,1 5 5.5 张风宝,杨明义,王光谦.7B e示踪土壤侵蚀研究现状及存在问题探讨J.核技术,2 0 0 9,3 2(8):5 9 6-6 0 0.6 于悦,崔红佳.近3 0年来磁性示踪技术应用于土壤侵蚀领域的文献计量分析J.土壤通报,2 0 2 2,5 3(3):7 4 7-7 5 6.7 汤振权,刘刚,许文年.稀土元素示踪技术及其在土壤侵蚀研究中的应用J.中国稀土学报,2 0 1 1,2 9(5):5 1 5-5 2 2.8 吴文枭,倪世民,王军光.稀土元素示踪法探究坡面侵蚀进展与热点:基于C i t e S p a c e计量分析J.亚热带水土保持,2 0 2 1,3 3(1):1-6.9 Z h e n gHJ,L iHR,M oM H,e t a l.Q u a n t i f i e db e n e f i t so f c u l t i v a t i n gd a y-l i l y(H e m e r o c a l l i s c i t r i n a)h e d g e r o w so v e rm u l t i p l ey e a r so ns l o p e dr e d-s o i l f a r m l a n d,s o u t h-e r nC h i n aJ.J o u r n a lo fS o i lS c i e n c ea n dP l a n tN u t r 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