旅游开发下崇义上堡客家梯田小流域产流产沙分析

王学雄，朱钦娟，刘汉城，钟 翔

（1. 赣南师范大学生命科学学院/赣州市南岭植物资源保护与利用重点实验室，江西 赣州，341000；2. 赣州市水土保持中心，江西 赣州，341000；3. 赣南水保生态科学研究院，江西 赣州，341000）

崇义上堡客家梯田位于江西省崇义县境内，地处东经113°55'-114°38'、北纬25°24'-25°54'，属中亚热带季风湿润气候区。平均气温17.2℃，年平均降雨量1 627mm。上堡梯田始建于宋末元初，盛建于明末，完工于清初，距今已有800 余年历史。梯田规模连片区位于上堡乡、思顺乡和丰州乡，总面积达2 044hm2，其中核心区位于上堡乡的水南村、赤水村、良和村、正井村等地，梯田面积1 491hm2，占总面积的73%[1，2]。上堡梯田2014 年入选中国重要农业文化遗产（China-NIAHS），2018 年作为“中国南方山地稻作梯田系统（含福建尤溪联合梯田、湖南新化紫鹊梯田、广西龙胜龙脊梯田）”等重要组成部分入选全球重要农业文化遗产（GIAHS）[3]。

近年来，有关上堡梯田的研究逐渐增多，研究内容涵盖了社会科学和自然科学及交叉学科，主要涉及梯田起源与演变[2，4]、传统农耕文化与知识[4-8]、梯田生态系统特征[9-15]、梯田保护与开发策略[16-21]。尽管如此，与其他著名梯田如哈尼梯田相比[22，23]，上堡梯田的研究在广度和深度方面还有明显差距，其中一个方面是研究人类活动如旅游开发对梯田的影响较少。

小流域径流和泥沙及相互关系的变化受气候变化和人类活动影响，也是反映小流域特征的重要指标[24-26]。本研究在上堡梯田旅游开发核心区一小流域出口设置卡口站，于2020 年连续对该区域降雨量、径流以及泥沙量开展自动监测和数据分析，希望能为上堡客家梯田这一重要农业文化遗产的保护与开发及可持续发展决策提供科学依据。

1 研究区概况

本研究在上堡梯田核心区水南村选取一边界闭合的小流域。该小流域整体海拔落差大，最高点海拔760m、最低点海拔420m。主沟道长为1 406m。出口处地势稍缓，控制站海拔440m。小流域面积68.70hm2，其中林地30.57hm2、梯田21.25hm2（含荒废梯田8.00 hm2）、经果林（油茶、脐橙）5.62hm2、其他（房屋、道路、溪流、菜地等）11.26hm2，分别占小流域总面积的44.50%、30.93%、8.18%和16.39%。山顶为水源涵养林，主要植物种类有杉木、罗汉松和毛竹等。梯田主要分布在山腰，以种植单季水稻为主、近几年冬种油菜较多。房屋、果园、菜地等则散布于小流域低处。

2 研究方法

2.1 建立卡口观测站

根据所处区域多年平均降雨量、径流系数及小流域控制区地势和汇水面积等因素，在小流域下游出口处确定卡口观测站位置并构建矩形堰（堰宽2m、高1.5m、长6m，混凝土浇筑）。

2.2 降雨-径流-泥沙自动观测系统

采用南京南林电子科技有限公司的卡口站水土流失自动监测系统（NLNS-10-02 型），布设于矩形堰下游断面。该设备为太阳能供电、全天候自动监测系统（记录间隔时间5min、测量误差＜3%），能自动测量、记录和存续径流量、径流含沙量、输沙量和降雨强度及降雨量。卡口站及自动监测系统安装见图1。

图1 小流域卡口站和降雨-径流-泥沙自动监测系统

2.3 数据处理与分析

本研究采用Excel 软件进行数据处理与分析。自动观测系统测量记录的降雨、径流和泥沙量数据从系统下载后导入Excel，按月统计降雨量、径流量和泥沙量，用以分析年内降雨、径流和泥沙情况。典型次降雨的分析则统计该次降雨时段的降雨历时、雨量及径流和泥沙量，用以分析典型次降雨（大雨、暴雨）条件下降雨与径流和泥沙的关系。

3 结果与分析

3.1 降雨特征

研究小流域2020 年总降雨量为1 932.7mm、降雨日数为158d（见图2）。年降雨量约大于多年平均降雨量（为多年平均1627mm 的118.8%）。受降水年内分布影响，研究小流域降水主要集中在汛期5～9 月，5～9 月的降水量占全年降水量的69.7%，其中，6 月和9 月的降水量最大，分别为338mm 和363.2mm。其他月份降水相对较少，尤其10～12 月，降水量只占全年的6.4%、且月降水量都在60mm 以下。

图2 2020 年降水分配

3.2 径流年内分配

径流的补给来源主要受降水以及气温的季节性变化的影响，导致径流的补给年内分配差异较大，也决定了径流年内分配随季节性变化而变化。由图3 可知，径流年内分配不均，全年径流量主要集中在5～9 月。冬季径流量较少，占全年径流量的比例不足4.3%。这是因为项目区处于中亚热带季风湿润气候区，雨量高度集中于夏季，秋冬季雨量偏少。12 月至次年3 月降水量较少，径流量也随之减少，这表明冬季径流主要依靠夏季贮存于土壤和近地表中的地下水补给。4～6 月径流量受到当月气候的影响，随着气温回升，土壤水开始调节径流变化。5～9 月径流变化主要受到气温和降水量等因素影响。

图3 径流年内分配

3.3 产沙量

降雨是小流域产沙的必要条件，产沙量随降雨量的变化而变化。图4 是卡口站自动监测记录的产沙量情况。全年总产量约为2.9 万t，按单位面积计约为7 000t/km2。对照图2 的降雨量和图3 的径流量，可以看出，产沙量与降雨和径流量高度响应，即产沙主要集中在5～9 月。根据第三次土壤侵蚀遥感调查和第一次全国水利普查，崇义县土壤侵蚀模数平均约为2 200t/km2·a，而监测的产沙量则明显高于这个平均值，分析其主要原因是与当地政府2018-2020 年实施的梯田核心区旅游开发相关——盘山公路和民宿建设破坏了大量植被、扰动地表等从而导致大量泥沙下泄。

图4 产沙量年内分配

3.4 次降雨产流产沙特征

为描述次降雨产流产沙过程，笔者选取2020 年5月20 日的一次典型降雨进行详细分析。该日研究区降雨等级为暴雨，初始降雨于晚21：50 发生，降雨持续时间605min，降雨量78.2mm，平均雨强7.7mm/h，30min最大雨强83.8mm/h（见图5）。

图5 次降雨特征

卡口站流量和产沙量与降雨响应关系见图6。流量峰值出现时间比降雨峰值出现时间滞后约240min，但产沙峰值出现时间比降雨峰值出现时间仅滞后约30min。因此，总体上，该次降雨过程中，流量和产沙变化与降雨量过程响应没有明显的规律性。分析其原因，一是受山区地势地形复杂等因素影响，降雨在项目区内可能分配不均；二是受梯田区水源涵养林及梯田的贮水效应的影响，一定程度上减缓了径流的发生；三是梯田下方河道内泥沙淤积较多，导致暴雨之后即出现较大产沙量；四是野外自动监测存在较多不确定因素，且选取的次降雨数据有限。

图6 次降雨下流量和泥沙含量变化

4 讨论与结论

一年的实地监测结果表明，研究小流域的产流量高于赣南丘陵山区一般小流域，而产沙量明显大于崇义县平均土壤侵蚀模数，大雨和暴雨下则加剧了产沙量的下泄。分析其主要原因是期间当地实施的旅游开发（修路、建民宿等）极大地破坏了梯田区植被、扰动了地表等，从而造成严重的水土流失所致。因此，如何使旅游开发和梯田的生态保护相协调是一个重大课题和挑战。笔者认为，在做好长期发展规划基础上，开发建设过程中应尽可能减少地表扰动和破坏，并实施必要的水土保持措施。由此，开展连续多年的观测和进一步的相关研究即有着十分重要的意义。