摘 要:土壤對(duì)樹木的生長(zhǎng)具有十分重要的作用,所以作為林業(yè)工作人員應(yīng)該認(rèn)真做好林地土壤保護(hù)工作。文章指出了水蝕原因和水蝕過程,提出了用增強(qiáng)土壤滲透性的方法來防治水蝕。
關(guān)鍵詞:林業(yè);耕地;土壤;水蝕;滲透性;探討
引言
訥河市林業(yè)局地處小興安嶺西坡,地貌以丘陵為主。訥河市林業(yè)耕地大都分布在丘陵漫崗上,坡度多為緩坡,很容易受到水蝕,導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn),以致將來造林也難以成活。事實(shí)上,訥河市林業(yè)耕地的表土層流失十分嚴(yán)重,已有40%的地塊出現(xiàn)了侵蝕溝。目前,水蝕現(xiàn)象呈越發(fā)嚴(yán)重之勢(shì),而且還缺少防治水蝕的有效方法。事實(shí)上,在世界上的大部分地區(qū)中,土壤表面上流動(dòng)的水分,在引起土壤侵蝕上,是比風(fēng)更為嚴(yán)重得多的因素,而坡地越發(fā)明顯。
1 土壤水蝕的原因
只有當(dāng)降雨的速率超過水分進(jìn)入土壤里的滲入速率時(shí),水分才會(huì)在土壤表面發(fā)生徑流。徑流必定帶走土壤表層顆粒,便產(chǎn)生了水蝕。徑流越大,水蝕越嚴(yán)重,將土壤母質(zhì)沖破,形成侵蝕溝。
實(shí)施不適當(dāng)?shù)霓r(nóng)耕法,是導(dǎo)致土壤嚴(yán)重水蝕的主要原因。精心經(jīng)營(yíng)管理的森林和牧場(chǎng)草地,幾乎是不會(huì)發(fā)生土壤水蝕的;而任何農(nóng)耕地,只要在大暴雨時(shí)期有大片的裸露土壤存在,就有容易引起嚴(yán)重的土壤水蝕之害。
2 土壤水蝕的過程
2.1 降雨導(dǎo)致土塊破碎
土塊破碎的主要原因,是在降雨發(fā)生時(shí),迅速降落的雨滴的撞擊,因?yàn)檫@些雨滴具有極大的動(dòng)能或動(dòng)量。降雨強(qiáng)度越大,雨滴也可能愈大,降落也愈快;由于暴風(fēng)雨中空氣亂流的作用,雨滴的降落速度甚至?xí)^自由落體的速度。作為小雨代表性的雨滴,直徑為1毫米,幾乎就具有3.8米/秒的終速度;而大暴雨的雨滴直徑一般為4.5毫米,則具有9米/秒的終速度,大雨滴的動(dòng)能將比小雨滴大500倍。所以,暴風(fēng)雨越猛,雨滴的撞擊碎土作用也越大,而消散于這上面的動(dòng)能也是很可觀的。例如,強(qiáng)度為每小時(shí)5厘米的暴雨,其所消散的動(dòng)能為5.6千瓦/公頃,而強(qiáng)度為每小時(shí)7厘米的暴雨,消散的動(dòng)能則約為520千瓦/公頃,幾乎為前者的一百倍。如果這些暴雨延續(xù)1小時(shí),它們所消散的能量,足可把15厘米厚的表土層分別抬起90厘米和84米。每小時(shí)小于2或3厘米的低強(qiáng)度暴雨雨滴,其能量往往不足以打碎土塊,盡管它們會(huì)使干土塊因濕潤(rùn)而松散。
2.2 徑流帶走土壤表土
雨滴能把土塊撞擊破碎,并濺起一些帶有細(xì)土粒和砂粒的小水滴,這些被濺起的細(xì)土粒和砂粒大多小于0.2毫米。高性能的攝影設(shè)備把雨滴打到水膜時(shí)所發(fā)生的濺水現(xiàn)象的瞬息記錄得非常清晰。它顯示出小水滴的濺飛情形,而每個(gè)小水滴都可能帶有細(xì)土粒。如果侵蝕并不嚴(yán)重,這種作用導(dǎo)致其中含有許多土壤腐殖質(zhì)的細(xì)土粒中的一部分分散在水中,并從地表流走,而留下了較粗的砂粒。因此,由于擊濺造成的侵蝕就有使土壤質(zhì)地變粗的趨向。事實(shí)上,這類侵蝕對(duì)質(zhì)地的影響是微小的。因?yàn)槠渲泻蟹稚⒓?xì)粒的徑流水的流速常常大得足以把大部分砂粒一起帶走,所以也就使土壤均勻地從地表移走,因此,這就是所說的片狀侵蝕。這些分散了的較細(xì)的顆粒,還會(huì)填塞土壤表面所有的大孔隙,這個(gè)過程在由于單個(gè)土塊的破碎而使地表變平和因雨滴的打擊使土表變緊實(shí)的配合作用下,就使表面硬蓋得以形成。這種表面大硬蓋,具有更大的能力抵抗雨滴撞擊和擊濺的破壞作用。所以,在暴雨時(shí)更易破壞,并且有更多的含腐殖質(zhì)的細(xì)粒易隨徑流損失。因此,提高土壤腐殖質(zhì)的含量,并不能增強(qiáng)土塊抵抗雨滴的破壞能力,因?yàn)橥翂K的濕潤(rùn)強(qiáng)度低,同時(shí)各個(gè)土粒之間的內(nèi)聚力也弱;反之,由氫氧化鐵膠結(jié)而具有穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的土壤,如由富鐵的玄武巖或基性火成巖形成的土壤,它們具有濕潤(rùn)強(qiáng)度很大的團(tuán)塊,所以能抵抗雨滴的破壞作用;而由含鐵的巖石,如花崗巖發(fā)育而成的土壤,細(xì)砂含量高,則具有濕潤(rùn)強(qiáng)度低的團(tuán)塊,易遭受雨滴破碎,因則很易遭受侵犯。
2.3 強(qiáng)徑流導(dǎo)致侵蝕溝
在地表上流動(dòng)的水如果是成厚水層狀,由于水層中的湍流也使土壤懸浮在水中。水層越厚和流速越大時(shí),則它分散和運(yùn)輸土壤的力量也就越強(qiáng)。沿斜坡奔流的水一般都是小股匯成大股,終于形成能把土地切成深溝,并且能把大土塊、石塊,甚至漂礫夾走的急流。這侵蝕類型就是所謂的溝蝕。因?yàn)樗鼜男匣驕瞎戎袥_走的表土和心土多于從這些溝谷之間的地面上所沖走的,所以造成了不平坦的地面。溝蝕能引起驚人的侵蝕,而且只能設(shè)法防止水分向谷道匯集時(shí)才能加以控制。
3 增強(qiáng)土壤滲透性的分析
減輕侵蝕或減少?gòu)搅鞯幕驹瓌t,是保證水分在地面緩慢地移動(dòng)。如果目的在于保持水分,其根本原則是盡可能長(zhǎng)久地使表土保持滲透性,而保持滲透性本身自然就得使分散在水中的土壤數(shù)量保持最小量;如果目的在于泄水,后者也是必須的,因?yàn)榍逅畳稁寥赖牧α勘纫呀?jīng)混有土壤的水小。
保持滲透性的有效方法,首先是保護(hù)裸露土壤的團(tuán)塊盡可能不受雨滴的直接撞擊。歐洲科學(xué)家曾做過一個(gè)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)來說明其重要性。他們用紗網(wǎng)緊貼著蓋在裸露的土壤表面來保護(hù)土壤,這樣可使徑流從41%減少到1%,而土壤的年流失量就從每公頃150噸降低到5噸。每公頃用1.2噸左右的秸稈作覆蓋時(shí),也有顯著的保護(hù)作用。所以,如果殘茬本身沒有太多的不良后果時(shí),殘茬覆蓋耕作法在防止中刷上是很有效的,作物的葉子也有這種保護(hù)作用,盡管葉片有時(shí)會(huì)把落在其上的水加以匯集并使這成股流失,這種股狀水本身可能引起土壤沖刷。暴雨開始時(shí),粗糙不平的耕層比細(xì)碎平整的耕好,部分原因是前者能減緩水分的移動(dòng)。還可以用其他耕地措施來使水分的移動(dòng)減緩,例如,按一定間隔坡等高筑壟,或是采用壟溝筑埂或行間挖坑。然而,如果土壤的滲透性太低時(shí),這種方法是有危險(xiǎn)的。因?yàn)槿绻蟊┯杲吁喽鴣頃r(shí),上一次暴雨存積在水坑中的水分可能一直保持到下一次下雨,或者坑中的土壤一直是潮濕的;又因?yàn)檫@種方法會(huì)使細(xì)粉砂和粘粒積聚在坑底,從而降低了坑中土壤的滲透性,直到這些土壤干燥開裂為止。再有,停留在無論是壟溝中還是水坑中地面上的水分都會(huì)使土壤發(fā)生危害作物或殺死作物的還原條件。
凡是能保持滲透性或使徑流速率降低的方法,都有助于減小水的侵蝕能力。例如,如果把寬行株距的作物沿著等高線成帶狀栽培,并間以草帶,則從保護(hù)較差的土地上流出來的泥水,其流速就被草帶減緩下來,并使其所攜帶的土壤沉落在草上沿的草棵中間,因則流出的清水在達(dá)到草帶下沿之前,就有滲進(jìn)土壤里去的機(jī)會(huì)。然而,易受侵蝕的作物帶一定不能太寬,否則水分不但不能均勻地流過這個(gè)地帶,而且還會(huì)挾帶著數(shù)量過多的泥沙,致使草帶無法接受。
如果必須從地面排走多余的水分時(shí),有時(shí)可以把作物種在沿著略偏高方向布置的具有畦溝的畦上,使多余的水分沿著畦溝流走。如果沒有什么侵蝕危險(xiǎn)時(shí),哇溝的間距可以10米或更遠(yuǎn),兩溝之間留下寬度足供機(jī)械耕作的“條田”。但是,田間的斜坡一般都太復(fù)雜而不能這樣做時(shí),則要沿著稍偏離等高線修筑地埂,以聚集沿斜坡向下流動(dòng)的水分,并使水分在地埂內(nèi)側(cè)流動(dòng)。地埂的長(zhǎng)度、地埂間的間距、以及地埂內(nèi)側(cè)溝槽的坡度都必須周詳設(shè)計(jì),務(wù)使水流既不沖刷地埂基部,又不使地埂內(nèi)側(cè)積水,以防水分漫頂或沖壞地埂。