土石質坡面不同水土保持措施土壤含水率變化特征分析

劉宇

摘要 為了探究土石質坡面上不同水土保持措施水分變化的特征，針對梯田、橫壟耕作、水平槽、魚鱗坑、自然修復等8種不同水土保持措施進行觀測，分析不同水土保持措施坡面沿程含水率的變化規律。結果表明：不同水土保持措施在降雨后不同天數的水分差值不同，在不同降雨量和降雨強度下水平槽和密植橫壟耕作的保水效果最優。

關鍵詞 水土保持措施；土壤含水率；變化特征

中圖分類號 S157.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）04-0250-02

土壤水分不僅是農作物生長的主要影響因子，而且對土地生產力起到決定性的作用。土壤含水率是由土壤顆粒成分和土壤孔隙間距共同決定的，一般結構差的砂質土壤孔隙間距較大，隨熱能的影響土壤水分移動較快，不利于土壤水分的保存，而結構較好的黏性土壤相對緊實，降低了土壤間隙的透水性和通氣效果，研究坡面土壤含水率可以更深層次地了解水土保持措施的作用效果，并根據得出的規律對坡面進行調整和改良[1-3]。土壤含水率是土層內部養分含量和鹽分含量的重要參數，較高的土壤含水率可以增加土壤的有機成分，促進農業生產[4-5]。土壤水分運移的變化具有隨機性，目前來看，所有水土保持措施都能在不同程度上提高土壤的含水率，深入了解不同水土保持措施含水率的變化規律并選擇適當的水土保持措施來提高坡面土壤水分的含量對增加土地生產力和作物產量有著重要的意義[6]。

長期以來，人們多注重縱向水土保持措施土壤水分效應的比較，而對橫向水土保持措施土壤水分效應的研究較少，對于有關單項水土保持措施土壤水分的影響分析較多，而對于多項水土保持措施土壤水分影響的研究較少[7-8]。該文擬在已有的試驗基礎上，分析遼西地區土石質山地不同水土保持措施與土壤含水率的相互關系，為土石質山區水土保持措施土壤水分的合理布局與配置提供相關科學依據。

1 試驗方法

對遼寧省凌海市坡面徑流觀測場地布設8種不同水土保持措施，對7月2日、15日、8月12日雨后的第1、2、3天分別進行不同水土保持措施含水率的測定，并根據公式計算出這3次降雨量后坡上、坡中、坡下的含水率，通過對比發現不同沿程坡位、不同水土保持措施、不同降雨程度和降雨后不同天數的土壤含水率各不相同。對不同降雨類型后3 d的坡面沿程含水率進行差異對比，分別是7月2日強降雨后的土壤含水率，7月15日中等降雨后的土壤含水率和8月12日前期含水率較低的小型降雨后的土壤含水率，觀察不同水土保持措施土壤水分變化規律并進行對比分析。

2 結果與分析

由圖1可以看出，不同降雨量和降雨強度下不同水土保持措施的土壤水分變化的差值各不相同。7月2日暴雨結束后對照坡土壤水分變化的差值最大，自然修復坡和普通梯田次之，水平槽土壤水分變化的差值最小。7月15日大雨結束后魚鱗坑、自然修復和普通梯田土壤水分變化的差值較大，密植橫壟耕作最小。8月12日大雨結束后自然修復坡土壤水分變化的差值最大，密植橫壟耕作最小。

分析其原因，是由于土壤經過7月1日降雨水分的浸潤，7月2日暴雨過后不同水土保持措施的土壤水分均達到飽和程度，對照坡面由于白天陽光的照射，土壤水分蒸發較為顯著。自然修復坡上野草和側柏幼苗的葉面積較小，在陽光照射下很難起到阻擋水分蒸發的作用。密植橫壟耕作坡面上大豆的葉面交錯層疊，阻擋了太陽光直接照射土壤表層，有效地減少土壤水分蒸發。水平槽由于土質疏松，強降雨后土壤水分下滲程度較大，并伴有少量積水，槽內土壤含水率較大、黏性較高，導致土壤顆粒孔隙間距減小，阻礙了水分的蒸發運移，陽光照射土壤表層水分蒸發的速度也因此減緩。待太陽落山后，土壤水分蒸發微乎其微，地上出現的潮濕現象會補充坡面少量的土壤水分，使得土壤水分保持在一個臨界范圍內波動。

7月15日降雨量和降雨強度較7月2日小，坡面各措施的雨水入滲相對減小，對照坡坡面經過人為擾動后土壤表層結皮被破壞，導致土壤水分入滲量較比自然修復坡大，土壤下層入滲的水分在熱能的作用下向土壤表層運移，使得對照坡在降雨后第1天與第3天土壤的上層含水率變化差值較比自然修復坡略小。由于降雨量和降雨強度減小，水平槽土壤水分入滲隨之降低，槽內積水在降雨過后略有減少，因此雨后第2天受陽光照射蒸發后土壤表層含水率的變化差值較比密植橫壟耕作略大。待槽內積水蒸發完全，由于在雨后第2天水平槽原土壤水分相對較高，植被覆蓋度較低，陽光充分照射后土壤水分變化差值較大。

8月12日雨后不同水土保持措施土壤水分變化規律與7月15日大體相同，由于降雨量和降雨強度都有所減小，各措施的水分入滲率都有所降低，經過1 d的蒸發散失后土壤水分變化的差值各不相同。自然修復和對照坡在降雨后第1天的土壤水分蒸發較多，因此雨后第2天土壤水分變化的差值較小，而橫壟耕作和大豆梯田的植物葉面積可以阻擋陽光直接照射地表，降低了水分變化的差值，水平槽和魚鱗坑在雨后匯集部分徑流導致土壤間黏粒成分含量較高，使得土壤顆粒間距較小，在水分蒸發到一定程度后土壤水分變化的差值較比水平梯田小。

3 結論

通過對不同降雨情況后第1、2、3天的坡面沿程含水率的對比分析發現不同沿程坡位、不同水土保持措施、不同降雨程度和降雨后不同天數的土壤含水率各不相同。水平槽和魚鱗坑可以在降雨時匯集部分徑流，不僅增大了坑內土壤水分含量，還會改變坑內土壤性質，水平槽不僅體積較大，且槽內的土較魚鱗坑疏松，橫壟耕作、大豆梯田和自然修復上的植物對坡面的保水效果起到顯著的作用，且大豆的葉子在一定程度上阻擋水分的蒸發。在降雨量和降雨強度較大的情況下，水平槽由于槽內水分含量多，在陽光照射下以蒸發土層上部的積水為主，因此土壤內部水分變化差值較小。在降雨量和降雨強度較小的情況下，密植橫壟耕作植物的葉面積由于阻擋陽光直接照射地表，減少了土壤水分的蒸發，因此土壤內部水分變化的差值相對較小。綜上所述，在不同降雨量和降雨強度下水平槽和密植橫壟耕作的保水效果最優。

4 參考文獻

[1] 李裕元，邵明安.降雨條件下坡地水分轉化特征實驗研究[J].水利學報，2004（4）：48-52.

[2] 周景春，蘇玉杰，張懷念，等.0～50 cm土壤含水量與降水和蒸發的關系分析[J].中國土壤與肥料，2007（6）：23-27.

[3] PHILIP J R.The theory of infiltration：5.the influence of the initial moisture content[J].Soil Science，1957，84：329-339.

[4] 陳洪松，邵明安，王克林.土壤初始含水率對坡面降雨入滲及土壤水分再分布的影響[J].農業工程學報，2006，22（1）：44-47.

[5] 張英.耕層土壤含水量消長規律的分析[J].安徽農業科學，2007，35（31）：9971-9973.

[6] 穆興民.黃土高原土壤水分與水土保持措施相互作用[J].農業工程學報，2000（3）：41-44.

[7] 趙合理，蔣定生，范興科.不同水土保持措施對坡面降水再分配的影響[J].水土保持研究，1996，3（2）：75-83.

[8] 韓宗軍.不同水土保持措施對陜北黃土高原丘陵區土壤水分的影響[J].陜西水利，2011（5）：143-146.