陇东黄土高原沟壑区水土保持林有效覆盖度与土壤侵蚀量关系的初探

摘要：本文通过对黄土高原沟壑区水土保持林系统的分析，结合有关水土保持林科研成果，研究表明水土保持林有效覆盖度与土壤侵蚀之间存在一定的关系。水土保持林有效覆盖度是指在一定防护范围内土壤流失量等于允许流失量时的水土保持林覆盖度，分析出陇东黄土高原沟壑区水土保持林有效覆盖为43.6%。

关键词：水土保持林 有效覆盖度 土壤侵蚀

森林不仅是一种宝贵的资源,而且是陆地生态系统的主体,同时也是人类赖以生存和持续的物质基础。水土保持林是森林生态系统的有机组成部分，在水土流失治理工作中占有非常重要的地位。

研究结果表明，一般情况下，在一定生态区域范围内，随着水土保持林覆盖度的提高，水土流失的防治效果也越来越好。土壤侵蚀相对较少，生态环境趋于平衡，生态效益和社会效益相对明显。但是，由于土地资源的有限性、人们生活需求的多样性和长期性以及植物分布地带性的制约，水土保持林覆盖度不可能是无限增大的。这就要求在水土保持林体系建设中，一方面要合理配置林种结构，有效防止水土流失，改善生态环境；另一方面要合理利用土地资源，充分发挥当地乡土树种的作用，作到适地适树对位配置，促进良性循环。因此，这就存在着一个水土保持林有效覆盖度的现实问题，也就是如何运用较少的水土保持林面积获取最大的水土保持效益或者将水土流失量控制在一定（允许）的范围内。正确解决这一问题，对于加强水土保持林的自身建设和土地资源的合理开发利用，具有重要的现实意义和指导意义。

在分析有关水土保持林研究成果的基础上，我们对黄土高原沟壑区水土保持林有效覆盖度与土壤侵蚀量的关系进行了初步分析探讨，提出了陇东黄土高原沟壑区水土保持林有效覆盖度，以供商榷。

1  水土保持林系统的功能与发展

水土保持林是为了控制土壤侵蚀和土壤流失、改善生态环境、提高系统环境容量、增加系统单位面积承载能力和收入，在水土流失地区营造的一种专用防护林体系，一般由塬面农田防护林、塬边、沟边防风林、坡面防蚀林、梁峁防护林、沟道防冲林等多林种组成。其防护功能主要是通过林冠层、林下地被物与枯落物及林木根系等形在立体防护体系拦截降雨、减缓径流、增加径流入渗机会、延长入渗时间、固持土壤、增强土壤抗蚀抗冲性能来实现的。如何长期持续稳定地发挥这一系统的功能呢？这就要求我们在水土保持林的营造和经营管理中，保持水土保持林系统内外物质流与能量流在较长时间内保持平衡，使林木生长发育所需的水分和营养物质维持在一定的水平，即最低供应量应大于引起该系统自调功能丧失时的物质供应量。否则，会形成以“小老树”为主的低质低产林分，达不到营造水土保持林的目的。多年来的分析研究表明，加强林分密度管理使其达到合理的适宜密度是协调系统功能、充分发挥系统整体效益的主要手段和方法，也是维持整个防护林体系范围内土壤养分状况长期稳定的重要途径^[1]。

2  水土保持林的有效覆盖率

如前所述，水土保持林是一种多功能全方位的立体防护体系，必须达到一定规模和面积才能充分发挥其系统功能，形成规模效益。那么在一个小流域或一定的生态类型区范围内需要有多大面积的水土保持林才能达到控制水土流失的目的呢？目前的研究成果表明，一般情况下覆盖率达到30%即可，但也有人认为需达50%—60%，还有人认为应达到60%—75%。这一研究成果的不统一，一方面严重地影响了林业及水保工作的宏观决策，另一方面是水保部门在治理验收工作中没有一个科学的指标来衡量。为此，我们提出了一个有效覆盖度的概念。综合有关部门水保科研成果，我们认为：水土保持林有效覆盖度应该是指水土保持林控制水土流失的功能满足人们对水土流失治理的需要或要求时的森林覆盖度。

3  水土保持林有效覆盖率与土壤流失量的关系

水土保持林覆盖度与土壤流失量的关系国内外均有研究和报道，覆盖度提高，水土保持功能也随之增强，而且有效※覆盖度土壤流失量（侵蚀模数）的关系是一个连续动态的负相关关系。定量分析和研究结果证明，覆盖率S_A与土壤流失量M之间的相关关系如下^[2]：

M=ae^-bSA                           (1)

式中：a、b均为待定系数。王秋生等人进一步研究指出，系数a为覆盖率为零时（无任何植被覆盖）裸露地的单位面积的土壤流失量即侵蚀模数M_m ；系数b为覆盖率接近100%时的单位土壤面积的侵蚀量M₀与M_m之比的自然对数，即b=ln(M₀/M_m)^[3]。因此可将上式改变成：

M=M_me^{-ln[(M0/Mm)]SA}               (2)

式(2)在应用方面可操作性强，具有广泛的适应性，因此我们称式(2)为有效覆盖度与土壤流失量的一般方程。

4  水土保持林有效覆盖度的确定

以上分析表明，水土保持林有效覆盖度可定量为在一定防护范围内土壤流失量等于允许流失量时的林木覆盖度。要具体确定其大小，将涉及土壤允许流失量A、最大侵蚀量M_m、最小侵蚀量M₀三项指标。

土壤允许流失量（A）取决于某一地区的成土母、生物、地形、时间等因素，在一定区域范围内的土壤允许流失量一般是一个定值，但不同地区其值各不相同，如美国确定为225—1150t/km²·a，前苏联确定为340—1090t/km²·a。我国虽没有作明确规定，但从有关研究成果和水土保持技术规程来看，一般以1000t/km²·a作为无明显侵蚀界限，与国际上多数地区采用的数值相近似，故将1000t/km²·a作为我们确定水土保持林有效覆盖率时的土壤允许流失量。

最大侵蚀量M_m是指覆盖率为零时的土壤侵蚀量。调查分析结果表明，陇东黄土高原沟壑区在未治理前，小流域裸地最大平均侵蚀量为8835t/km²·a，其中高原沟壑区为6650—8700 t/km²·a，丘陵沟壑区为8000—11000 t/km²·a，残塬区为9000—10000t/km²·a。

最小侵蚀量M₀是指覆盖率接近100%时的土壤侵蚀量^[4]。根据我们在泾川县中沟流域（水土保持林覆盖率为95%）12年的定点径流观测结果表明，中沟流域平均侵蚀模数为60t/(km²·a)，因此该流域可作为陇东黄土高原沟壑区土壤最小侵蚀量。

把A、M₀、M_m等三个指标分别代入（2）式，则有

M=8835^-4.9921SA

令M=A=1000t/km²·a,经可得

S_A=43.6%

5.结论

综上所述,水土保持林有效覆盖率是由土壤允许流失量A、、最大侵蚀量Mm及最小侵蚀量M0三个方面来决定的。一般A是定值1000 t/km²·a，Mm及M₀受该取土壤、地形等有关部门因素的影响而变化，M₀一般变化较小，通常为60—64 t/km²·a，而Mm为该区不同类型流失量的平均值，变化也不会很大。因此在一定地区内以上三个方面基本变化不大，据此所求得的水土保持林有效覆盖率也就是一个相对稳定的数值，可作为该区水土保持林建设的一个重要指标来指导水土保持林的建设。

 ：

1.张淑芝，孙孙海 “应用耗散结构理论配置水土保持林体系及及其效益研究”。《水土保持》，1995(4)—(5)

2.郭忠开，“水土保持林有效覆盖率及其确定方法”《土壤侵蚀与水土保持学报》，1996(3)

3.王秋生,“植被土壤侵蚀的数学模型及其应用”《水土保持学报》，1991(5)

4.卞义宁，“陇东黄土高原沟壑区刺槐水保林合理密度分析”《中国水土保持》1994(4)

5.卞义宁，吕晓霞，“陇东黄土高原沟壑区水保林有效覆盖率及其确定方法” 《中国水土保持》1998(3)