(營口市水利勘測建筑設(shè)計院，遼寧 營口 115000)

曹泰彰

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水土保持對徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響研究

技術(shù)論壇

(營口市水利勘測建筑設(shè)計院，遼寧 營口 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。水土流失不僅會導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重失衡，而且會影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐活動。文章以遼寧省某區(qū)為例，對研究區(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

水土保持是國內(nèi)生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究的重點內(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)致的非點源污染，已引起相關(guān)學(xué)者高度關(guān)注。由于非點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，則會引起嚴(yán)重的地下水點源污染問題。故文章為了準(zhǔn)確模擬水土流失對當(dāng)?shù)貜搅髂嗌臣巴寥鲤B(yǎng)分的影響過程，文章主要采用試驗比對方式，在遼寧省某市水土保持科技示范園展開試驗分析。

1 水土保持對徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響試驗基礎(chǔ)

20世紀(jì)末，水土流失問題從國外轉(zhuǎn)向國內(nèi)。尤其是因水土流失和土壤侵蝕引起的非點源污染問題，受到國外政府高度關(guān)注，許多國家紛紛采取不同研究手段與治理途徑，對區(qū)域水土流失問題進行治理和預(yù)防[1]。通過研究，相關(guān)理論方法與實踐手段、試驗法及對比法，成為水土流失現(xiàn)象研究的重要方法。學(xué)者Ingram和Ahujl等人通過試驗對比研究，一致認(rèn)為降雨量增加，會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，其整體運移速率也會顯著提升。在此理論基礎(chǔ)上，文章擬對水土保持為徑流泥沙及養(yǎng)分流失帶來的影響展開試驗。試驗數(shù)據(jù)選取時間段為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)進行對比分析，以期為遼寧省非點源污染防治提供科學(xué)的思路[2]。

2 水土保持對徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響試驗方案

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

表1 營口市某小流域試驗區(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個相同的徑流小區(qū)進行試驗對比分析。在試驗過程中，幾大試驗區(qū)的徑流由內(nèi)徑和高度分別為1.06m和1.5m的徑流筒進行收集。同時，在徑流筒中設(shè)置9個相同的分流孔。在試驗階段，當(dāng)試驗區(qū)第1個徑流筒中的水收集滿后，就會自動將多余徑流分散到其它徑流收集筒中[3]。該試驗站的相關(guān)數(shù)據(jù)采集一共監(jiān)測收集到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)進行對比分析。具體試驗田的種植情況見表2：

表2 營口市某小流域試驗區(qū)的農(nóng)作物選種基本情況

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

3 水土保持對徑流泥沙及養(yǎng)分流失的影響結(jié)果討論

3.1 研究區(qū)試驗過程中的徑流量參數(shù)變化分析

研究試驗過程中，文章針對2010-2014年連續(xù)5a的不同徑流情況進行計算分析。結(jié)果表明，該研究區(qū)在試驗階段的地表徑流實際變化過程呈現(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行排序，依次為石坎梯田<坡耕地<裸地，而且在整個試驗過程中發(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，從試驗結(jié)果對比中可以看出，該地區(qū)所采取的水土保持措施，對抑制水土流失起到了良好的控制作用，同裸地試驗區(qū)相比，通過采取水土保持措施的徑流小區(qū)，實際徑流量可在原有徑流基礎(chǔ)上減少約45.7%，而30m的徑流試驗區(qū)，其實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。文章在試驗過程中，通過對2010-2014年連續(xù)5a不同試驗區(qū)的年徑流產(chǎn)沙量進行計算分析，最終通過分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，對于裸地類型的土壤而言，30m的裸地實際地表徑流產(chǎn)沙量要明顯<20m的裸地徑流小區(qū)實際產(chǎn)沙量。因此，對于20m的徑流試驗區(qū)而言，按照徑流產(chǎn)沙量大小進行排序，依次為裸地>石坎梯田>坡耕地。但是，通過對面積為20m的試驗小區(qū)徑流泥沙量進行計算分析，最終結(jié)果顯示，魚鱗坑這種類型的土壤實際產(chǎn)沙量要小于裸地的實際產(chǎn)沙量。因此，這一對比結(jié)果可以說明，在本試驗環(huán)境中，降雨量以及試驗坡度和土壤及坡長等相關(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土壤侵蝕起到良好的抑制作用。但是，在坡長條件不同，其它試驗條件均相同的情況下，如果試驗區(qū)的坡長越長，則水土流失過程中的徑流泥沙量越大。

文章通過計算分析，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的試驗小區(qū)在水土流失過程中，通過采取水土保持措施，可使實際產(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)對比結(jié)果中可以看出，在試驗過程中，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?。另外，對于坡耕地而言，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)試驗過程中的養(yǎng)分流失參數(shù)變化分析

導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的根本因素，就是土壤中的養(yǎng)分流失。因此，文章在試驗過程中，為了在上述分析基礎(chǔ)上，進一步了解水土保持對土壤養(yǎng)分實際流失情況的影響，針對試驗過程中，連續(xù)五年的相關(guān)數(shù)據(jù)進行了計算對比，最終結(jié)果顯示，在降雨過程中，均會引發(fā)不同程度的水土流失現(xiàn)象。在水土流失中，必然會有大量的泥沙和養(yǎng)分流失。本文通過對比分析，發(fā)現(xiàn)在20m的徑流小區(qū)，磷和氮兩種物質(zhì)的養(yǎng)分都會流失。但是，按照養(yǎng)分實際流失量的大小進行排序，由大到小，分別為裸地>耕地>石坎梯田。但是，對于試驗面積為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，對于裸地而言，20m的試驗區(qū)，其氮元素養(yǎng)分和磷元素實際養(yǎng)分流失量分別減少約67.0%和45.9%，而對于30m的魚鱗坑試驗區(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際養(yǎng)分在水土保持中流失量不斷增大。

4 結(jié) 語

綜上所述，水土保持對徑流泥沙以及養(yǎng)分流失的影響具有一定的規(guī)律性。文章通過對研究區(qū)不同類型的土壤類型進行試驗對比，最終的研究結(jié)果表明，土壤面積以及坡度等因素，都會對徑流泥沙以及養(yǎng)分流失造成影響。對比數(shù)據(jù)結(jié)果表明，20m的試驗小區(qū)，其實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，文章對不同面積的土壤地類進行數(shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)，30m的試驗區(qū)，魚鱗坑的實際地表徑流量明顯<裸地徑流小區(qū)的徑流量，從二者的對比結(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；對于產(chǎn)沙量而言，當(dāng)試驗區(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)試驗區(qū)地塊面積增大到30m時，魚鱗坑的產(chǎn)沙量要<裸地小區(qū)的實際產(chǎn)沙量；另外，在上述對比基礎(chǔ)上，文章通過對不同試驗區(qū)的土壤養(yǎng)分流失情況進行研究對比，結(jié)果表明，在20m的試驗區(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際養(yǎng)分流失量最大。因此，從上述指標(biāo)對比中可以看出，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。

[1]常丹東，王禮先.水土保持對黃河年徑流量影響研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2005(B04):37-42.

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[6]張洪江，孫艷紅，程云，等.重慶縉云山不同植被類型對地表徑流系數(shù)的影響[J].水土保持學(xué)報，2006，20(06)：11-13.

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，遼寧營口人，工程師，研究方向為水土保持、水資源等。

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