張繼輝

摘要：為探討滇中重要水源區(qū)迤者小流域的土壤水分入滲性能，以小流域中的林地、林改坡地、坡耕地為研究對(duì)象，利用單因素方差分析法.對(duì)3種不同地類的土壤水分入滲性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：土壤滲透性能的強(qiáng)弱排序?yàn)椋毫值?林改坡地>坡耕地。具體表現(xiàn)如下，從初始入滲速率來(lái)看：林地（1.57 mm/s）>林改坡地（0.92 mm/s>坡耕地（0.83 mm/s），而穩(wěn)定入滲率涂林地入滲速率變化較大外其他兩種地類相差不大;平均飽和導(dǎo)水率的大小順序?yàn)椋毫值兀?38.79 cm/min）>林改坡地（15.15 cm/min）>坡耕地（8.38cm/min）。

關(guān)鍵詞：迤者小流域;土壤滲透性能;不同土地利用類型;單因素方差分析

中圖分類號(hào)：S152

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）8-0028-03

1 引言

土壤滲透性能的優(yōu)劣，將直接關(guān)系到地表徑流和土壤侵蝕的產(chǎn)生及發(fā)展過(guò)程。土壤滲透性能越好，地表徑流就會(huì)越少，土壤的流失量也會(huì)相應(yīng)減少[1]。研究土壤侵蝕規(guī)律首先要研究地表徑流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，影響地表徑流的因素有很多，而土壤入滲是一個(gè)重要的因素[2]。許多專家認(rèn)為，應(yīng)將攔蓄地表徑流、就地入滲雨水作為防止土壤流失的基本戰(zhàn)略措施[3，4]。本研究以小流域中的林地、林改坡地、坡耕地為研究對(duì)象，利用單因素方差分析法，首先利用“馬氏管”對(duì)3種地類的土壤滲透性能基本參數(shù)（滲透速率、飽和導(dǎo)水率）進(jìn)行測(cè)定，其次采用單因素方差分析對(duì)土壤入滲的相關(guān)因素進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)比分析了三種地類的土壤滲透性能，為該地區(qū)的水土流失治理、土地資源的合理利用等提供參考依據(jù)[5]。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

迤者小流域位于昆明市盤龍區(qū)滇源街道西南部，位于北緯25°12'48 "～24°14'43''，東經(jīng)102°44'51''～102°48'37”之間。小流域呈不規(guī)則紡錘形，南北長(zhǎng)6.7km，土地總面積21.56 km2，平均海拔2220 m。小流域內(nèi)土壤有兩個(gè)土類（紅壤和沖積土），三個(gè)亞類（紅壤、紅壤性水稻土、扇象沖積土），九個(gè)屬，二十二個(gè)土種[6]。

2.2 研究方法

2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

本實(shí)驗(yàn)布設(shè)在西南林業(yè)大學(xué)土壤實(shí)驗(yàn)室，三種土壤地類為林地、坡耕地、林改坡。取土日期為4月份，選取20～40 cm土層的土樣。實(shí)驗(yàn)用土為自然風(fēng)干后過(guò)1mm篩的土壤口[7]。

實(shí)驗(yàn)用土為經(jīng)風(fēng)干后過(guò)1 mm篩的土樣。首先，在實(shí)驗(yàn)開始之前先測(cè)土樣的含水率及容重;其次，將土樣裝入馬氏管內(nèi)（馬氏管高度為50 cm，直徑為5 cm，裝土過(guò)程中需要對(duì)土樣進(jìn)行適當(dāng)按壓，使之相似于原狀土壤），在鐵架臺(tái)上固定馬氏管;最后，向馬氏管上端施加正壓水頭（人工供水，水頭每下降1 cm加一次水，以保證實(shí)驗(yàn)是在相同壓力條件下進(jìn)行的，通過(guò)記錄水頭每下降1 cm時(shí)的時(shí)間來(lái)得到土柱累積入滲量）。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄：相同入滲量的時(shí)間和濕潤(rùn)鋒位置的變化情況。待馬氏管末端開始滴水后，記錄滲透量，再用滲透量來(lái)計(jì)算飽和導(dǎo)水率。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后稱重，這時(shí)的重量即為飽和重量，通過(guò)飽和重量來(lái)計(jì)算土壤總孔隙度。稱重之后再把馬氏管固定在鐵架臺(tái)上，讓其靜置6h，目的是讓其在重力的作用下把重力水排出，剩下留在馬氏管中的水分就是毛管持水重量，通過(guò)毛管持水重力可以計(jì)算出毛管孔隙度。

實(shí)驗(yàn)分A、B、C三組同時(shí)進(jìn)行：A組裝林地的土樣，土柱高度是470 mm;B組裝林改坡地的土樣，土柱高度是490 mm;C組裝坡耕地的土樣，土柱高度是430 mm，其余實(shí)驗(yàn)條件相同。三組實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，可以從實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的相關(guān)現(xiàn)象對(duì)比分析出三種地類入滲的強(qiáng)弱。實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖1所示。

2.2.2 計(jì)算方法

Richards[8]以達(dá)西定律和液體連續(xù)方程為基礎(chǔ)推出新的達(dá)西定律，即：

由式（1）得：

式中：Q為滲透過(guò)一定截面積S的水量（mL）;K為飽和導(dǎo)水率（滲透系數(shù)）（cm/s）;L為滲透距離（cm）;S為滲透筒的橫截面積（ Cm2）;t為滲透過(guò)水量Q時(shí)所需要的時(shí)間（s）;h為水層厚度（水位差）（cm）。

飽和導(dǎo)水率與土壤的孔隙率、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、鹽分含量、含水量等有關(guān)。從達(dá)西定律可以看出，飽和導(dǎo)水率是土壤所特有的常數(shù)[9，10]。

土壤入滲速率又稱土壤入滲率，是單位時(shí)間內(nèi)地表單位面積土壤的人滲水量[11]。

土壤滲透率=濕潤(rùn)塑鋒移動(dòng)距離/時(shí)間間隔

土壤含水率的測(cè)定[12]：稱濕土，記錄數(shù)據(jù)，然后把土樣烘干，記錄數(shù)據(jù)。

土壤容重是指在自然情況下，土壤在單位體積內(nèi)所具有的干土重量，包括土壤孔隙在內(nèi)，通常以（g/cm2）表示。通過(guò)測(cè)定土壤容重可以大致估計(jì)土壤有機(jī)質(zhì)含量、質(zhì)地狀況以及土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)劣[13]。

土壤比重是指在單位體積內(nèi)固體干土粒質(zhì)量與相同體積水重的比值，不包括土壤孔隙在內(nèi)，決定土壤比重大小的主要因素是土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤礦物組成[14]。

式中：B為烘干土樣重（g）;A為t℃時(shí)比重瓶十水的重量（g）：C為t℃時(shí)比重瓶十水十土樣的重量（g）;dwt為t℃時(shí)蒸餾水比重。

土壤孔隙度是指單位體積內(nèi)土壤孔隙所占的百分?jǐn)?shù)，土壤孔隙的數(shù)量與大小，密切影響著土壤透水、透氣與蓄水保墑能力，它可由土壤容重、比重及土壤田間持水量計(jì)算而得[15]。

總孔隙度=（1-容重/比重）×100% （7）

毛管孔隙度（%）=毛管水體積（即毛管水重）/土壤體積×100=（充滿毛管水的濕土重-同體積土壤干土重）/土壤體積×100 （8）

本研究采用SPSS方差分析方法和Excel數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)本研究數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤部分物理性狀

本研究所列的3種不同地類土壤部分物理性能比較詳見表1。

3.2 入滲速率比較分析

由入滲速率隨時(shí)間變化曲線圖（圖2）可知，隨著時(shí)

4 結(jié)論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析得，三種土地利用類型中，林地的土壤水分入滲性能最優(yōu)。上壤滲透性能的強(qiáng)弱為：林地>林改坡地>坡耕地。具體表現(xiàn)如下。

（1）從初始入滲速率及穩(wěn)定入滲速率進(jìn)行分析得三種地類的土壤入滲性能的強(qiáng)弱表現(xiàn)為：林地>林改坡地>坡耕地。

（2）三種地類飽和導(dǎo)水率的大小順序?yàn)椋毫值?gt;林改坡地>坡耕地，它們的平均飽和導(dǎo)水率分別為：林地38.79 cm/min，林改坡地15.15 cm/min，坡耕地8.38cm/min。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃高寶.羅珠珠，辛平，等.耕作方式對(duì)黃士高原旱地+壤滲透性能的影響[J].水土保持通報(bào)，2007，27（6）：5～8.

[2]左長(zhǎng)清，風(fēng)化花崗巖土壤侵蝕規(guī)律和預(yù)測(cè)方程的探討[J].水土保持通報(bào)，1087（3）：53～58.

[3]黃秉維.談黃河中游土壤保持問(wèn)題[J].中國(guó)水土保持，1983 （1）：8～12.

[4]朱顯謨，蔣定生，周佩華.等，試論黃土地區(qū)水土保持的戰(zhàn)略問(wèn)題[J].水土保持通報(bào)，1984（1）：15～18.

[5]羅云云.石碗溪小流域土地資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)[D].成都：西南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[6]李苗苗，王克勤，陳志中，等.不同坡度下反坡水平階的蓄水城沙效益[J].水土保持研究，2011，18（6）：100～104.

[7]翟子寧，王克勤，蘇備.Cuelph入滲儀在松華壩水源區(qū)土壤入滲性能上的應(yīng)用[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，34（2）;215～220.

[8]Richarcls L A. Capacity conduction of liquid sin porous mucliums.physics（1），19 31.

[9]劉亞敏，程林.滲透桶法測(cè)定土壤飽和導(dǎo)水率的改進(jìn)[J].人民黃河，2011，33（8）：106～107.

[10]呂殿青，邵明安，劉春平.容重對(duì)土壤飽和水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào).2006， 20（3）：154～155.

[11]王慧，李紹才，龍鳳，等，覆膜土壤水分入滲特性研究[J].節(jié)水灌溉，2014（5）：22～24.

[12]任宗萍，張光輝，王兵，等，雙環(huán)直徑對(duì)土壤入滲速率的影響[J]，水土保持學(xué)報(bào)，2012，26（4）：94～97.

[13]吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)土化系土壤農(nóng)化教研室，土壤肥料學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[R].長(zhǎng)春：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，1973.

[14]劉多森，李偉波，土壤容重和孔隙度的簡(jiǎn)易測(cè)定法[J].土壤通報(bào)，1983（4）.

[15j魏明蓉，受污染武漢南湖底泥特征分析及其處置方法研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2012.