氣候因素是影響土壤侵蝕的主要外營力，一般來說，年降水總量大，侵蝕總能量也大，土壤侵蝕因而增強，但是年降雨量的區域分布和降雨量年內分配及降雨強度，對侵蝕往往起主導作用［1］。近年來，我國學者針對降雨強度與土壤流失量的關系進行了相關研究［2 －5］，李?。?］、王萬忠［5］等提出，在黃土高原 E* I 是表征降雨侵蝕力較好的指標。土地利用方式通過改變地面組成物質、植被及耕作方式從而影響了坡面的產流產沙過程，其中地面組成物質是影響土壤侵蝕的內部原因，植被覆蓋則是控制和加速土壤最敏感的因素［6］。趙護兵［7］等研究提出，不同土地利用方式對水土流失的影響存在顯著差異。
安徽省地處江淮流域，地貌以平原、丘陵和低山為主，平原與丘陵、低山相間排列，地形地貌呈現多樣性，水土流失較其他省份嚴重，因此多年來安徽省非常重視水土保持工作的開展。近年來經濟的飛速發展，毀林開荒種植經濟林或果園以及各種生產建設項目的數量越來越多，這些人為干擾造成安徽丘陵山區水土流失嚴重。為深入研究各種降雨強度、不同土地利用方式與土壤流失量之間的關系，文中選定了安徽省水土流失重點治理區霍山縣大官山為主要研究區域，利用天然降雨和徑流泥沙觀測資料，探討影響該縣水土流失的主要影響因素，揭示霍山縣水土流失規律，為確定該地區適宜的水土保持措施，有效控制霍山縣水土流失提供理論依據和技術支撐。
1 研究區概況
霍山縣位于皖西大別山區，多為山區和低山丘陵區，地勢由西南向東北逐漸傾斜，東、南、西三方山巒重疊，北部為丘陵，較為平坦，屬安徽省水土流失重點治理區，水土流失較為嚴重，對當地和下游造成嚴重危害的區域。本區以林為主，林業用地面積大，森林覆蓋率高。其主要問題是由于該區地少人多，毀林開荒，亂砍濫伐，造成嚴重的水土流失和森林資源的過度利用，林地生產力不高，局部地區山地已出現荒漠化。
大官山位于霍山縣中部，屬低山丘陵區。試驗小區位于霍山縣佛子嶺水庫上游汪家沖水土保持試驗站大官山東側的荒坡坡面上，地理坐標為北緯 31°20'47． 83″、東經 116°19'58． 12″，地面坡度為 8°。土壤類型為花崗片麻巖發育的砂壤土，土層厚度約 35cm，礫石含量高、顆粒粗、粘性極差，有機質含量低，屬于安徽省西部丘陵山區原生地貌的典型代表。該區多年平均降雨量為 1391mm，夏季雨水集中\\( 夏季梅雨天明顯\\) ，降雨強度大，極易產生水土流失。文中主要研究分析1988 ～1997 年及2001 ～2010 年連續20 年6 ～9月份徑流實驗小區的侵蝕產沙數據。
2 材料與方法
2． 1 實驗設計與處理
試驗區根據本地的地質、地貌、氣候、植被、土壤及地形條件，在坡度為 8°的大官山東側荒坡上設置徑流區，該徑流區坡向為東北方向，六個小區平行排列在同一坡面上，依次為喬木用材林、經濟林、牧草、順坡耕作、標準休閑小區及石埂梯田耕作區。為防止外來水進入，小區四周設有楔形保護墻，保護墻地上部分高 25cm，地下部分埋深 30cm。小區下部布設集流槽，沉沙池，集水池，并且互相連通。在集流槽出口，集水池入口分別裝有二分之一和五分之一的分流梯形堰，以分去部分徑流量，減少集水池的設計容積。
集水池一端設有排水管，便于雨后排水。對六種不同土地利用方式徑流小區的降雨、徑流泥沙、植被覆蓋度等指標進行長達 20 年的測定。
2． 2 指標的觀測
\\( 1\\) 降雨觀測。設置自記雨量計和普通雨量筒各一臺，觀測降雨量、降雨強度、降雨過程。自記雨量計必須每日早晨 8 點準時對鐘，雨后及時更換自記記錄紙。
\\( 2\\) 泥沙量觀測。每次降雨徑流結束后，采用體積法測定每個小區的徑流量和泥沙量。每次徑流取 2－ 3 個 1000cm3的水樣，經混合均勻后，再保留一個水樣，經沉淀、過濾、烘干、稱重得到懸移質泥沙量; 推移質泥沙量采取一次徑流一次清理，烘干稱其重量，得到推移質泥沙量。懸移質泥沙量與推移質泥沙量之和就是每次降雨徑流的泥沙流失量。
\\( 3\\) 土壤性狀。對徑流實驗小區的表層土壤進行采樣，采樣位置位于以小區中心為原點半徑為 3m 并在小區之外的區域，多點采樣后混勻，以供實驗室分析。土壤理化性質\\( 土壤質地、容重、機械組成、有機質含量、團粒結構和滲透性等\\) 按照標準法［8］進行測定。
2． 3 數據處理與分析
所有數據均在 EXCEL2007 和 SPSS20． 0 統計軟件中處理與分析。最小顯著性差異法\\( LSD\\)［9 －11］用于不同土地利用方式試驗觀測數據差異的多重比較，顯著水平設置為 0． 05。
3 結果與分析
3． 1 霍山縣大官山降雨量特征分析
由圖 1 可知，1988 －1997 年及 2001 －2010 年二十年間的六月份到九月份共記錄了 219 次降雨，其中小雨 5 次，中雨 58 次，大雨91 次，暴雨58 次，大暴雨7 次，降雨量共 9258． 7mm。根據實驗觀測，其中僅有5 次小雨未產生降雨地表徑流，占抽樣次數的 2． 3% 。
實驗觀測過程顯示不同土地利用方式下，同樣的次降雨量，最快形成徑流的是順坡耕作小區，然后依次是標準小區、經濟林區、喬木小區、牧草區，石埂梯田表面徑流量最小，甚至沒有地表徑流形成。
3． 2 不同土地利用方式對坡面產沙的影響
3． 2． 1 不同土地利用方式年度產沙量變化
由圖 2 可以看出，六個小區年度侵蝕產沙量變化趨勢與年降雨量基本保持一致，均隨年度降雨量的增大而增大，隨年度降雨量的減小而減小。1989 年和 1991 年出現了異常值。
3． 2． 2 不同土地利用方式年度產沙量差異性分析
1988 年 － 2010 年不同土地利用方式下不同小區的年度泥沙流失量\\( 表 2\\) ，根據表中的數據，采用SPSS20． 0 統計軟件，對不同土地利用方式的年度侵蝕產沙量的觀測值進行單因素方差分析。從分析結果可以看出，方差同質性 F 檢驗值為21． 150，同時顯著性水平 sig． 為0． 000\\( 接近0\\) ，說明不同土地利用方式具有極顯著性差異。
圖 3 為不同土地利用方式下的六個小區的年均土壤侵蝕產沙量分布圖，不同土地利用方式下的年度侵蝕產沙量均值大小順序為順坡耕作區 ＞ 標準小區 ＞ 經濟林區 ＞ 牧草區 ＞ 喬木用材林區 ＞ 梯田區。結果表明不同土地利用方式中，石埂梯田的水土保持效果最好，順坡耕作不僅沒有阻止土壤流失，反而造成土壤流失量加大。
通過 LSD 檢驗法比較，結果顯示 LSD 的 F 檢驗值為 75． 624，組間方差為 602333681． 9，組內方差為181597369． 4，說明組間方差明顯大于組內方差，此外顯著性水平 Sig． 值為 0． 000\\( 接近 0\\) ，說明不同土地利用方式之間具有極顯著性差異。但是通過 LSD 多重比較中，并沒有顯示喬木用材林、經濟林、牧草及梯田小區具有明顯差異性，說明該四個小區對土壤保持的作用基本一致，在該實驗觀察中土壤保持效果差異不明顯。
3． 3 坡面土壤侵蝕產沙量的影響因素分析
為了能夠找出本實驗小區土壤產沙量與降雨強度、降雨動能之間的相關關系，以 20 年來 6 － 9 月份214 次\\( 已去除非可蝕性降雨\\) 降雨量、降雨強度、降雨動能、土壤產沙量數據為依據，通過參考文獻，篩選出降雨特征因子中可能造成土壤侵蝕的影響因子。過程如下:
對標準小區次土壤流失量與 I10，I30，I60，E10，E30，E606 個單因子進行 Pearson 相關性分析，確定相關系數，并擬合直線與冪函數曲線兩種形式，進行回歸分析，確定判定系數\\( 表 3\\) 。
對標準小區次土壤流失量與 I10∑E，I30∑E，I60∑E，I10E10，I30E10，I60E10，I10E30，I30E30，I60E30，I10E60，I30E60，I60E6012 個復合因子進行 Pearson 相關性分析，確定相關系數，并擬合直線與冪函數曲線兩種形式，進行回歸分析，確定判定系數\\( 表 4\\) 。
通過表 3 和表 4 可以看出，各種組合中冪函數相關系數及其判定系數均大于直線相關系數及其判定系數，且 I30∑E 組合曲線相關系數最大，相關系數為0． 871，達到高相關，且判定系數為0． 944，說明其擬合度較高，而且單因子 I30與土壤流失量的相關關系為 0． 567，達到了顯著相關，冪函數方程擬合度為 0． 607，是 I10、I30、I60中最高的。所以確定本實驗小區在土壤結構、坡面坡度和坡長、植被覆蓋度以及水土保持措施不變的情況下，土壤侵蝕產沙量與 I30＊∑E 之間呈現密切相關關系，即確定 I30＊∑E 為降雨侵蝕力因子。
3． 4 降雨侵蝕力對土壤侵蝕量的定量作用
同一土地利用方式下，土壤侵蝕產沙量與降雨侵蝕力\\( I30＊∑E\\) 之間存在一定的相關性，為了得出不同土地利用方式的小區土壤侵蝕產沙量與降雨侵蝕力之間的規律，運用數理統計回歸方法進行分析\\( 表5\\) 。從表 5 可以看出，不同小區 Ｒ2值均接近 1，說明回歸方程的擬合優度非常高。并且不同小區均通過回歸方程顯著性檢驗。結果表明，不同土地利用方式下的次土壤侵蝕產沙量與次降雨侵蝕力均表現為冪函數相關關系。
4 討論
不同土地利用方式的侵蝕產沙量變化趨勢與年降雨量基本保持一致，均隨年降雨量的增大而增大。梯田小區變化趨勢不明顯，說明石埂梯田的水土保持能力已經超越了降雨的影響力。1989 和 1991 年出現了異常值。出現異常值的原因可能是剛剛建立小區，實驗經驗不足，造成實驗出現人為誤差。
在不同土地利用方式下，防止土壤流失作用最大、最有效的是梯田，而順坡耕作土壤流失強度最大; 6種不同土地利用方式的年均泥沙流失量的差異性與土壤的植被措施和耕作方式以及植被覆蓋度密切相關。梯田小區不僅有石埂梯田對土壤進行層層攔蓄，還有花生作物根系對土壤顆粒進行固定，所以年均泥沙流失量明顯降低; 喬木小區、經濟林小區和牧草小區的植物根系對土壤結構進行固定，提高了土壤的抗沖能力，明顯降低了土壤流失量，但是因為小區的黑松、茶葉和牧草的植被覆蓋度有差異，特別是黑松的覆蓋度比較低，而且黑松是幼株，所以造成三個小區之間的土壤流失量差異并不顯著; 順坡耕作區沿坡向種植紅薯，不僅破壞了土壤的結構穩定性，還使水流順著小溝帶走了大量的泥沙，所以較標準小區而言，反而加大了土壤流失。各土地利用方式下，產流和產沙沒有呈現完全對應關系，這與李廣［12］等研究的結果相似。因此，在進行水土流失治理時，要根據各土地利用方式的水土流失特征，有針對性的防治泥沙流失。
擬合篩選降雨強度和降雨動能與次土壤侵蝕產沙量之間的相關關系，發現次土壤侵蝕量與次降雨中30 分鐘最大降雨強度和次降雨總動能的乘積有密切相關關系，將其定義為降雨侵蝕力。在不同土地利用方式下，擬合次土壤侵蝕產沙量降雨侵蝕力的相關關系，不同小區的土壤侵蝕量觀測值均與降雨侵蝕力表現為冪函數關系，相關系數較強，且達到極顯著性水平。從回歸方程的參數可以看出土壤流失侵蝕產沙量隨著降雨侵蝕力的增大而增大。
5 結論
\\( 1\\) 不同土地利用方式的侵蝕產沙量變化趨勢與年降雨量基本保持一致，均隨年降雨量的增大而增大。
\\( 2\\) 不同土地利用方式對坡面侵蝕產沙量的影響依次是順坡耕作區 ＞ 標準小區 ＞ 經濟林區 ＞ 牧草區＞ 喬木用材林區 ＞ 梯田小區。在不同土地利用方式下，防止土壤流失作用最大、最有效的是梯田，而順坡耕作土壤流失強度最大。6 種不同土地利用方式的年均泥沙流失量的差異性與土壤的植被措施和耕作方式以及植被覆蓋度密切相關。
\\( 3\\) 不同小區的土壤侵蝕量觀測值均與降雨侵蝕力表現為冪函數關系，相關系數較強，且達到極顯著性水平。
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