水土保持對(duì)徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響研究

(營(yíng)口市水利勘測(cè)建筑設(shè)計(jì)院，遼寧 營(yíng)口 115000)

曹泰彰

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水土保持對(duì)徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響研究

技術(shù)論壇

(營(yíng)口市水利勘測(cè)建筑設(shè)計(jì)院，遼寧 營(yíng)口 115000)

水土流失過程中，必然產(chǎn)生大量的土壤泥沙流失，導(dǎo)致區(qū)域間土壤稀少及土壤中的養(yǎng)分降低。水土流失不僅會(huì)導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡，而且會(huì)影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。文章以遼寧省某區(qū)為例，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的水土流失這一典型生態(tài)問題展開分析，著重探討水土保持對(duì)當(dāng)?shù)貜搅髂嗌臣梆B(yǎng)分流失產(chǎn)生的影響。

水土保持；徑流泥沙；養(yǎng)分流失；影響

水土保持是國(guó)內(nèi)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容，尤其是因地表徑流引起的土壤侵蝕及因土壤侵蝕導(dǎo)致的非點(diǎn)源污染，已引起相關(guān)學(xué)者高度關(guān)注。由于非點(diǎn)源污染是由于降水及徑流沖刷作用導(dǎo)致固體性溶解物納入地下水體中形成的一種污染[1]。因此，這種污染源嚴(yán)重程度不亞于重金屬污染物。通常而言，這類污染物中的污染源主要來自于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施肥及農(nóng)村廢棄污丟棄和工業(yè)生產(chǎn)廢水廢渣排放等。土壤侵蝕由于發(fā)生于陸地表層生態(tài)系統(tǒng)中，因此一旦產(chǎn)生水土流失現(xiàn)象，則會(huì)引起嚴(yán)重的地下水點(diǎn)源污染問題。故文章為了準(zhǔn)確模擬水土流失對(duì)當(dāng)?shù)貜搅髂嗌臣巴寥鲤B(yǎng)分的影響過程，文章主要采用試驗(yàn)比對(duì)方式，在遼寧省某市水土保持科技示范園展開試驗(yàn)分析。

1 水土保持對(duì)徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響試驗(yàn)基礎(chǔ)

20世紀(jì)末，水土流失問題從國(guó)外轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)。尤其是因水土流失和土壤侵蝕引起的非點(diǎn)源污染問題，受到國(guó)外政府高度關(guān)注，許多國(guó)家紛紛采取不同研究手段與治理途徑，對(duì)區(qū)域水土流失問題進(jìn)行治理和預(yù)防[1]。通過研究，相關(guān)理論方法與實(shí)踐手段、試驗(yàn)法及對(duì)比法，成為水土流失現(xiàn)象研究的重要方法。學(xué)者Ingram和Ahujl等人通過試驗(yàn)對(duì)比研究，一致認(rèn)為降雨量增加，會(huì)在一定程度上增加地表中的徑流量。在此過程中，化學(xué)物質(zhì)隨雨滴擊打能力不斷增強(qiáng)，其整體運(yùn)移速率也會(huì)顯著提升。在此理論基礎(chǔ)上，文章擬對(duì)水土保持為徑流泥沙及養(yǎng)分流失帶來的影響展開試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)選取時(shí)間段為2010年6月-2014年12月汛期，主要選取徑流區(qū)域的侵蝕產(chǎn)沙量及河道徑流量以及土壤養(yǎng)分流失等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，以期為遼寧省非點(diǎn)源污染防治提供科學(xué)的思路[2]。

2 水土保持對(duì)徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響試驗(yàn)方案

文章所選試驗(yàn)區(qū)為營(yíng)口市某小流域，主要土質(zhì)為沙壤土，0-30cm處土層的飽和含水量約為43.2%，具體試驗(yàn)區(qū)的土壤理化性質(zhì)參數(shù)見表1：

表1 營(yíng)口市某小流域試驗(yàn)區(qū)的土壤理化性質(zhì)參數(shù)

結(jié)合上述具體土壤理化性質(zhì)參數(shù)，文章將在示范園劃分5個(gè)相同的徑流小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比分析。在試驗(yàn)過程中，幾大試驗(yàn)區(qū)的徑流由內(nèi)徑和高度分別為1.06m和1.5m的徑流筒進(jìn)行收集。同時(shí)，在徑流筒中設(shè)置9個(gè)相同的分流孔。在試驗(yàn)階段，當(dāng)試驗(yàn)區(qū)第1個(gè)徑流筒中的水收集滿后，就會(huì)自動(dòng)將多余徑流分散到其它徑流收集筒中[3]。該試驗(yàn)站的相關(guān)數(shù)據(jù)采集一共監(jiān)測(cè)收集到2010—2014年連續(xù)五年的數(shù)據(jù)資料，然后科學(xué)篩選當(dāng)?shù)匮雌陔A段，降雨徑流導(dǎo)致土壤泥沙以及養(yǎng)分流失的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。具體試驗(yàn)田的種植情況見表2：

表2 營(yíng)口市某小流域試驗(yàn)區(qū)的農(nóng)作物選種基本情況

文章在對(duì)本試驗(yàn)期間內(nèi)收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析時(shí)，首先采用環(huán)刀法，分別對(duì)研究區(qū)飽和水量以及土壤容重指標(biāo)等進(jìn)行測(cè)定[4]。在對(duì)試驗(yàn)區(qū)的土壤進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)時(shí)，進(jìn)行分層劃分取樣。第1層土壤深度為0-20cm，在此測(cè)定過程中，還需對(duì)土壤中的砂土粒徑進(jìn)行測(cè)定。首先，采用偏磷酸鉀，對(duì)試驗(yàn)區(qū)的土壤進(jìn)行處理，然后再通過土壤篩分法，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)測(cè)定。對(duì)于該試驗(yàn)區(qū)中土壤的酸堿平衡性測(cè)定以及對(duì)其所含磷以及氮等相關(guān)化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，均按照遼寧省《森林土壤分析方法 》中的相關(guān)指標(biāo)要求進(jìn)行科學(xué)測(cè)定。對(duì)于試驗(yàn)區(qū)徑流中的水樣檢測(cè)，文章采用分光光度法進(jìn)行科學(xué)測(cè)定，同時(shí)采用雨量筒，實(shí)時(shí)收集測(cè)量模擬試驗(yàn)過程中的實(shí)際降雨量。

3 水土保持對(duì)徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響結(jié)果討論

3.1 研究區(qū)試驗(yàn)過程中的徑流量參數(shù)變化分析

研究試驗(yàn)過程中，文章針對(duì)2010-2014年連續(xù)5a的不同徑流情況進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)果表明，該研究區(qū)在試驗(yàn)階段的地表徑流實(shí)際變化過程呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性[5]。其中，在上述幾種不同的土地類型中，徑流量最大和最小的土地類型分別為裸地和石坎梯田。因此，按照徑流量從小到大的順序進(jìn)行排序，依次為石坎梯田<坡耕地<裸地，而且在整個(gè)試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，不同徑流小區(qū)內(nèi)魚鱗坑的徑流量小于裸地的徑流量[6]。因此，從試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比中可以看出，該地區(qū)所采取的水土保持措施，對(duì)抑制水土流失起到了良好的控制作用，同裸地試驗(yàn)區(qū)相比，通過采取水土保持措施的徑流小區(qū)，實(shí)際徑流量可在原有徑流基礎(chǔ)上減少約45.7%，而30m的徑流試驗(yàn)區(qū)，其實(shí)際徑流量可在原有徑流基礎(chǔ)上減少約67.2%。

3.2 研究區(qū)試驗(yàn)過程中的徑流泥沙參數(shù)變化分析

衡量水土流失過程中土壤侵蝕量的主要指標(biāo)之一就是徑流泥沙。文章在試驗(yàn)過程中，通過對(duì)2010-2014年連續(xù)5a不同試驗(yàn)區(qū)的年徑流產(chǎn)沙量進(jìn)行計(jì)算分析，最終通過分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于裸地類型的土壤而言，30m的裸地實(shí)際地表徑流產(chǎn)沙量要明顯<20m的裸地徑流小區(qū)實(shí)際產(chǎn)沙量。因此，對(duì)于20m的徑流試驗(yàn)區(qū)而言，按照徑流產(chǎn)沙量大小進(jìn)行排序，依次為裸地>石坎梯田>坡耕地。但是，通過對(duì)面積為20m的試驗(yàn)小區(qū)徑流泥沙量進(jìn)行計(jì)算分析，最終結(jié)果顯示，魚鱗坑這種類型的土壤實(shí)際產(chǎn)沙量要小于裸地的實(shí)際產(chǎn)沙量。因此，這一對(duì)比結(jié)果可以說明，在本試驗(yàn)環(huán)境中，降雨量以及試驗(yàn)坡度和土壤及坡長(zhǎng)等相關(guān)指標(biāo)相同，通過采取積極的水土保持措施，能夠在一定程度上對(duì)土壤侵蝕起到良好的抑制作用。但是，在坡長(zhǎng)條件不同，其它試驗(yàn)條件均相同的情況下，如果試驗(yàn)區(qū)的坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，則水土流失過程中的徑流泥沙量越大。

文章通過計(jì)算分析，最終結(jié)果顯示，采取積極水土保持措施的裸地以及徑流小區(qū)，20m以及30m的試驗(yàn)小區(qū)在水土流失過程中，通過采取水土保持措施，可使實(shí)際產(chǎn)沙量在原有基礎(chǔ)上分別減少約85.8%以及79.5%。因此，從上述數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果中可以看出，在試驗(yàn)過程中，采取積極的水土保持措施，能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)厮亮魇н^程中的徑流量以及泥沙起到一定的控制作用。但是，由于魚鱗坑和石坎梯田這2種不同類型的土壤，具體結(jié)構(gòu)形態(tài)不同。因此，在實(shí)際的地形中，形成了積水坑，其能夠?qū)λ亮魇е械纳匙悠鸬搅己玫牧魇Э刂谱饔谩Ａ硗猓瑢?duì)于坡耕地而言，在水土流失過程中，由于土壤表面有大量的農(nóng)作物覆蓋。因此，通過植物根系的水土固化作用，也能夠減少水土流失。

3.3 研究區(qū)試驗(yàn)過程中的養(yǎng)分流失參數(shù)變化分析

導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的根本因素，就是土壤中的養(yǎng)分流失。因此，文章在試驗(yàn)過程中，為了在上述分析基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解水土保持對(duì)土壤養(yǎng)分實(shí)際流失情況的影響，針對(duì)試驗(yàn)過程中，連續(xù)五年的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比，最終結(jié)果顯示，在降雨過程中，均會(huì)引發(fā)不同程度的水土流失現(xiàn)象。在水土流失中，必然會(huì)有大量的泥沙和養(yǎng)分流失。本文通過對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在20m的徑流小區(qū)，磷和氮兩種物質(zhì)的養(yǎng)分都會(huì)流失。但是，按照養(yǎng)分實(shí)際流失量的大小進(jìn)行排序，由大到小，分別為裸地>耕地>石坎梯田。但是，對(duì)于試驗(yàn)面積為30m的土地而言，魚鱗坑內(nèi)的養(yǎng)分流失量要明顯<裸地。因此，通過采取積極的水土保持措施，對(duì)于裸地而言，20m的試驗(yàn)區(qū)，其氮元素養(yǎng)分和磷元素實(shí)際養(yǎng)分流失量分別減少約67.0%和45.9%，而對(duì)于30m的魚鱗坑試驗(yàn)區(qū)而言，通過采取積極的水土保持措施，可在一定程度上，使氮元素以及磷元素中所含養(yǎng)分流失量分別減少約 58.2%和62.1%。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，由于坡耕地在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施肥量大約其它地類。因此，其土壤中的養(yǎng)分要比其它地類更大，從而導(dǎo)致該類型土地土壤中的實(shí)際養(yǎng)分在水土保持中流失量不斷增大。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，水土保持對(duì)徑流泥沙以及養(yǎng)分流失的影響具有一定的規(guī)律性。文章通過對(duì)研究區(qū)不同類型的土壤類型進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，最終的研究結(jié)果表明，土壤面積以及坡度等因素，都會(huì)對(duì)徑流泥沙以及養(yǎng)分流失造成影響。對(duì)比數(shù)據(jù)結(jié)果表明，20m的試驗(yàn)小區(qū)，其實(shí)際地表徑流量大小存在很大的差異。其中，地表徑流量最小的是石坎梯田，而徑流量處于中間水平的土壤類型為坡耕地。水土保持過程中，徑流量最大的土壤類型為裸地。但是，文章對(duì)不同面積的土壤地類進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，30m的試驗(yàn)區(qū)，魚鱗坑的實(shí)際地表徑流量明顯<裸地徑流小區(qū)的徑流量，從二者的對(duì)比結(jié)果中可以看出，水土保持措施，在徑流泥沙及養(yǎng)分流失控制中具有積極的作用；對(duì)于產(chǎn)沙量而言，當(dāng)試驗(yàn)區(qū)地塊面積一定，坡耕地的產(chǎn)沙量要明顯<石坎梯田以及裸地，而當(dāng)試驗(yàn)區(qū)地塊面積增大到30m時(shí)，魚鱗坑的產(chǎn)沙量要<裸地小區(qū)的實(shí)際產(chǎn)沙量；另外，在上述對(duì)比基礎(chǔ)上，文章通過對(duì)不同試驗(yàn)區(qū)的土壤養(yǎng)分流失情況進(jìn)行研究對(duì)比，結(jié)果表明，在20m的試驗(yàn)區(qū)地塊中，石坎梯田的養(yǎng)分流失量最小，而裸地以及坡耕地的實(shí)際養(yǎng)分流失量最大。因此，從上述指標(biāo)對(duì)比中可以看出，水土保持措施不僅能夠防止區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題發(fā)生，更能在一定程度上減少區(qū)域徑流泥沙以及養(yǎng)分的流失量。

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Study of Soil and Water Conservation's Impact on Runoff Sediment and Nutrient Loss

CAO Tai-zhang

(Yingkou Urban Water Conservancy Investigation and Architecture Design Institute,Yingkou 115000，China)

Soil sediment loss will be produced during the course of soil and water losses，causing the soil scarce between the regions and soil nutrient reduced.Taking a region of Liaoning Province as the example，soil erosion within the researched area，the paper conducted the analysis on the typical ecological problem，and discussed in emphases soil and water conservation's impact on local runoff sediment and nutrient losses.

soil and water conservation; runoff sediment; nutrient loss; impact

1007-7596(2017)02-0056-03

曹泰彰

2017-01-14

曹泰彰(1984-)，男，遼寧營(yíng)口人，工程師，研究方向?yàn)樗帘３帧⑺Y源等。

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