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南方红壤区是我国重要的土地资源,该地区水热资源丰富,是我国重要的名、优、特农产品生产基地。然而,由于自然因素、历史和人为因素的原因,南方红壤区是我国水土流失较为严重的区域之一。改革开放以来,该地区的水土保持得到了长足的发展,取得了很大的成就,但是,随着经济的发展和农业结构调整的需求,水土保持发展面临着新的机遇和挑战。水土保持如何更加深入的为社会生产服务成为当前水土保持发展的重要科学问题。 发展水土保持措施,优化水土保持措施配置,提炼水土保持技术是实现水土保持为社会服务的关键,本研究基于南方红壤中心区域―赣北江西水土保持生态科技园2001-2009年对15个不同水土保持措施柑橘园小区观测的降雨、径流、泥沙等数据,采用数学、统计及SCS模型等方法,研究了不同水土保持措施对柑橘园减水减沙的效应。经过系统研究分析得出如下结论: (1)研究区降雨年际波动大,其降雨量、降雨历时呈逐年减小趋势,其中降雨历时减小趋势极显著,主要表现为小雨、中雨和暴雨的历时显著减小。研究区降雨量年内分配主要集中在汛期(4~9月),占到年降雨量的68%,而汛期的降雨主要集中在主汛期,占到平均汛期的60.8%以上。研究区多年平均降雨次数为151,其中小雨次数最多,占总降雨次数的76%;研究区降雨的主要雨型为小雨、中雨和大雨,这三种雨型的多年平均降雨量占总降雨量的78.9%t研究区暴雨、大暴雨和特大暴雨虽然不是降雨的主要类型,但其几乎都集中在汛期,降雨过程历时短、强度大,容易引发自然灾害。 (2)不同水土保持措施柑橘园满足拟定侵蚀性降雨标准的数据序列长度存在明显差异,无人为干扰、有规律的人为管理和稳定的水土保持措施能够降低满足拟定侵蚀性降雨标准的数据序列长度,如第4、5、8、12、15小区,只需3年或4年就能满足拟定需求;水土保持措施与柑橘园结合能够有效提高柑橘园的侵蚀性雨量标准和时段雨强标准;优化水土保持措施在柑橘园中的配置,对提高柑橘园的侵蚀性雨量标准和时段雨强标准更为有效;根据实际需要,对于没有水土保持措施或水土保持措施效果较差的下垫面,宜采用时段侵蚀性雨强标准;对于水土保持效果好的下垫面宜采用侵蚀性雨量标准。 (3)在不同时间尺度上,影响径流、泥沙的因素存在一定的差异,水土保持措施减水效益范围69.4~94.4%,减沙效益范围77.4~99.9%,同时水土保持措施具有调节径流、泥沙均匀分布的功能。 (4)研究区各水土保持措施柑橘园径流泥沙年内分配差异较大,径流、泥沙主要集中在4~9月的汛期,汛期的径流泥沙又主要集中在4~6月的主汛期;月降雨量是影响水土保持措施柑橘园月径流的主要因素,月均雨强和月均降雨次数是影响水土保持措施柑橘园月径流的重要因素:降雨量和径流量是影响水土保持措施柑橘园年内泥沙分配的主要因素;水土保持措施对柑橘园的径流、泥沙起着关键的影响作用,优化水土保持措施配置不仅能够削减柑橘园的月径流、泥沙量,提高柑橘园固沙拦水效益,同时能够增强径流、泥沙年内分配的均匀性,起到削弱汛期暴雨洪峰的功能。 (5)研究区各水土保持措施柑橘园径流、泥沙80%以上分布在中雨、大雨、暴雨和大暴雨雨型中;不同降雨类型中,各小区的产流、产沙降雨量主要集中在中雨型和大雨型中;各雨型中,降雨量是影响水土保持措施柑橘园径流的主要因素,其影响顺序为:大雨>中雨>小雨>大暴雨>暴雨,降雨强度是影响水土保持措施柑橘园径流的重要因素,其影响顺序为:大雨>暴雨>大暴雨>中雨>小雨;各雨型中,径流量是影响不同水土保持措施柑橘园泥沙的主要因素,其影响顺序为:暴雨>大雨>中雨>小雨;水土保持措施是影响柑橘园径流泥沙的关键因素,尤其优化配置的水土保持措施对调节不同降雨类型下柑橘园径流、泥沙效果更为明显。例如,柑橘+牧草模式,柑橘+前埂后沟梯壁植草水平梯田措施对不同雨型的径流泥沙调节主要表现在:一是降低径流系数,在各雨型中其径流系数都小于0.1;二是径流、泥沙不随着降雨类型的变化而明显变化。 (6)采用多年次降雨反算的CN均值,模拟研究区各水土保持措施柑橘园径流,与实测径流相对误差大,相关性低:分不同AMC条件,反算次降雨下的CN值,建立南方红壤区各水土保持措施柑橘园的次降雨量与CN值的回归方程,基于SCS模型和该回归方程是模拟南方红壤区不同水土保持措施柑橘园降雨径流的有效途径;判定获取的CN值是否合理,仅用模拟值和实测值的相关性是否显著具有不足之处,必须结合实测值与模拟值的相对误差和预测降雨量范围进行判定。 (7)在各时间尺度上,研究区具有水土保持措施的柑橘园减水减沙效益明显,柑橘+牧草模式减水减沙效益都在90%以上,柑橘+梯壁植草梯田模式减水减沙效益都在80%以上,柑橘+耕作模式减水减沙效益都在70%以上;各时间尺度上,研究区柑橘园各水土保持模式中,不同水土保持措施调节径流、泥沙效果不同,柑橘+牧草模式中,柑橘+百喜草等高条带措施效果最好;柑橘+梯壁植草梯田模式中,柑橘+前埂后沟梯壁植草水平梯田措施效果最好;柑橘+耕作模式中,柑橘+横坡耕作措施效果更好;针对南方红壤区柑橘园开发,提炼3种柑橘园水土保持优化配置措施:1)林草措施:柑橘+百喜草等高条带措施;2)工程措施:柑橘+前埂后沟水平梯壁植草水平梯田措施;3)耕作措施:柑橘+横坡耕作措施。