水土保持对径流泥沙及养分流失的影响研究

(营口市水利勘测建筑设计院，辽宁 营口 115000)

曹泰彰



水土保持对径流泥沙及养分流失的影响研究

技术论坛

(营口市水利勘测建筑设计院，辽宁 营口 115000)

水土流失过程中，必然产生大量的土壤泥沙流失，导致区域间土壤稀少及土壤中的养分降低。水土流失不仅会导致区域生态系统严重失衡，而且会影响当地农业生产实践活动。文章以辽宁省某区为例，对研究区内的水土流失这一典型生态问题展开分析，着重探讨水土保持对当地径流泥沙及养分流失产生的影响。

水土保持；径流泥沙；养分流失；影响

水土保持是国内生态学领域研究的重点内容，尤其是因地表径流引起的土壤侵蚀及因土壤侵蚀导致的非点源污染，已引起相关学者高度关注。由于非点源污染是由于降水及径流冲刷作用导致固体性溶解物纳入地下水体中形成的一种污染[1]。因此，这种污染源严重程度不亚于重金属污染物。通常而言，这类污染物中的污染源主要来自于农业生产中的施肥及农村废弃污丢弃和工业生产废水废渣排放等。土壤侵蚀由于发生于陆地表层生态系统中，因此一旦产生水土流失现象，则会引起严重的地下水点源污染问题。故文章为了准确模拟水土流失对当地径流泥沙及土壤养分的影响过程，文章主要采用试验比对方式，在辽宁省某市水土保持科技示范园展开试验分析。

1 水土保持对径流泥沙及养分流失的影响试验基础

20世纪末，水土流失问题从国外转向国内。尤其是因水土流失和土壤侵蚀引起的非点源污染问题，受到国外政府高度关注，许多国家纷纷采取不同研究手段与治理途径，对区域水土流失问题进行治理和预防[1]。通过研究，相关理论方法与实践手段、试验法及对比法，成为水土流失现象研究的重要方法。学者Ingram和Ahujl等人通过试验对比研究，一致认为降雨量增加，会在一定程度上增加地表中的径流量。在此过程中，化学物质随雨滴击打能力不断增强，其整体运移速率也会显著提升。在此理论基础上，文章拟对水土保持为径流泥沙及养分流失带来的影响展开试验。试验数据选取时间段为2010年6月-2014年12月汛期，主要选取径流区域的侵蚀产沙量及河道径流量以及土壤养分流失等相关指标进行对比分析，以期为辽宁省非点源污染防治提供科学的思路[2]。

2 水土保持对径流泥沙及养分流失的影响试验方案

文章所选试验区为营口市某小流域，主要土质为沙壤土，0-30cm处土层的饱和含水量约为43.2%，具体试验区的土壤理化性质参数见表1：

表1 营口市某小流域试验区的土壤理化性质参数

结合上述具体土壤理化性质参数，文章将在示范园划分5个相同的径流小区进行试验对比分析。在试验过程中，几大试验区的径流由内径和高度分别为1.06m和1.5m的径流筒进行收集。同时，在径流筒中设置9个相同的分流孔。在试验阶段，当试验区第1个径流筒中的水收集满后，就会自动将多余径流分散到其它径流收集筒中[3]。该试验站的相关数据采集一共监测收集到2010—2014年连续五年的数据资料，然后科学筛选当地汛期阶段，降雨径流导致土壤泥沙以及养分流失的相关数据进行对比分析。具体试验田的种植情况见表2：

表2 营口市某小流域试验区的农作物选种基本情况

文章在对本试验期间内收集到的相关数据指标进行计算分析时，首先采用环刀法，分别对研究区饱和水量以及土壤容重指标等进行测定[4]。在对试验区的土壤进行取样监测时，进行分层划分取样。第1层土壤深度为0-20cm，在此测定过程中，还需对土壤中的砂土粒径进行测定。首先，采用偏磷酸钾，对试验区的土壤进行处理，然后再通过土壤筛分法，对其进行科学测定。对于该试验区中土壤的酸碱平衡性测定以及对其所含磷以及氮等相关化学指标进行测定，均按照辽宁省《森林土壤分析方法 》中的相关指标要求进行科学测定。对于试验区径流中的水样检测，文章采用分光光度法进行科学测定，同时采用雨量筒，实时收集测量模拟试验过程中的实际降雨量。

3 水土保持对径流泥沙及养分流失的影响结果讨论

3.1 研究区试验过程中的径流量参数变化分析

研究试验过程中，文章针对2010-2014年连续5a的不同径流情况进行计算分析。结果表明，该研究区在试验阶段的地表径流实际变化过程呈现出一定的规律性[5]。其中，在上述几种不同的土地类型中，径流量最大和最小的土地类型分别为裸地和石坎梯田。因此，按照径流量从小到大的顺序进行排序，依次为石坎梯田<坡耕地<裸地，而且在整个试验过程中发现，不同径流小区内鱼鳞坑的径流量小于裸地的径流量[6]。因此，从试验结果对比中可以看出，该地区所采取的水土保持措施，对抑制水土流失起到了良好的控制作用，同裸地试验区相比，通过采取水土保持措施的径流小区，实际径流量可在原有径流基础上减少约45.7%，而30m的径流试验区，其实际径流量可在原有径流基础上减少约67.2%。

3.2 研究区试验过程中的径流泥沙参数变化分析

衡量水土流失过程中土壤侵蚀量的主要指标之一就是径流泥沙。文章在试验过程中，通过对2010-2014年连续5a不同试验区的年径流产沙量进行计算分析，最终通过分析结果可以发现，对于裸地类型的土壤而言，30m的裸地实际地表径流产沙量要明显<20m的裸地径流小区实际产沙量。因此，对于20m的径流试验区而言，按照径流产沙量大小进行排序，依次为裸地>石坎梯田>坡耕地。但是，通过对面积为20m的试验小区径流泥沙量进行计算分析，最终结果显示，鱼鳞坑这种类型的土壤实际产沙量要小于裸地的实际产沙量。因此，这一对比结果可以说明，在本试验环境中，降雨量以及试验坡度和土壤及坡长等相关指标相同，通过采取积极的水土保持措施，能够在一定程度上对土壤侵蚀起到良好的抑制作用。但是，在坡长条件不同，其它试验条件均相同的情况下，如果试验区的坡长越长，则水土流失过程中的径流泥沙量越大。

文章通过计算分析，最终结果显示，采取积极水土保持措施的裸地以及径流小区，20m以及30m的试验小区在水土流失过程中，通过采取水土保持措施，可使实际产沙量在原有基础上分别减少约85.8%以及79.5%。因此，从上述数据对比结果中可以看出，在试验过程中，采取积极的水土保持措施，能够对当地水土流失过程中的径流量以及泥沙起到一定的控制作用。但是，由于鱼鳞坑和石坎梯田这2种不同类型的土壤，具体结构形态不同。因此，在实际的地形中，形成了积水坑，其能够对水土流失中的沙子起到良好的流失控制作用。另外，对于坡耕地而言，在水土流失过程中，由于土壤表面有大量的农作物覆盖。因此，通过植物根系的水土固化作用，也能够减少水土流失。

3.3 研究区试验过程中的养分流失参数变化分析

导致水体富营养化的根本因素，就是土壤中的养分流失。因此，文章在试验过程中，为了在上述分析基础上，进一步了解水土保持对土壤养分实际流失情况的影响，针对试验过程中，连续五年的相关数据进行了计算对比，最终结果显示，在降雨过程中，均会引发不同程度的水土流失现象。在水土流失中，必然会有大量的泥沙和养分流失。本文通过对比分析，发现在20m的径流小区，磷和氮两种物质的养分都会流失。但是，按照养分实际流失量的大小进行排序，由大到小，分别为裸地>耕地>石坎梯田。但是，对于试验面积为30m的土地而言，鱼鳞坑内的养分流失量要明显<裸地。因此，通过采取积极的水土保持措施，对于裸地而言，20m的试验区，其氮元素养分和磷元素实际养分流失量分别减少约67.0%和45.9%，而对于30m的鱼鳞坑试验区而言，通过采取积极的水土保持措施，可在一定程度上，使氮元素以及磷元素中所含养分流失量分别减少约 58.2%和62.1%。通过分析可以发现，由于坡耕地在实际农业生产中施肥量大约其它地类。因此，其土壤中的养分要比其它地类更大，从而导致该类型土地土壤中的实际养分在水土保持中流失量不断增大。

4 结 语

综上所述，水土保持对径流泥沙以及养分流失的影响具有一定的规律性。文章通过对研究区不同类型的土壤类型进行试验对比，最终的研究结果表明，土壤面积以及坡度等因素，都会对径流泥沙以及养分流失造成影响。对比数据结果表明，20m的试验小区，其实际地表径流量大小存在很大的差异。其中，地表径流量最小的是石坎梯田，而径流量处于中间水平的土壤类型为坡耕地。水土保持过程中，径流量最大的土壤类型为裸地。但是，文章对不同面积的土壤地类进行数据对比分析发现，30m的试验区，鱼鳞坑的实际地表径流量明显<裸地径流小区的径流量，从二者的对比结果中可以看出，水土保持措施，在径流泥沙及养分流失控制中具有积极的作用；对于产沙量而言，当试验区地块面积一定，坡耕地的产沙量要明显<石坎梯田以及裸地，而当试验区地块面积增大到30m时，鱼鳞坑的产沙量要<裸地小区的实际产沙量；另外，在上述对比基础上，文章通过对不同试验区的土壤养分流失情况进行研究对比，结果表明，在20m的试验区地块中，石坎梯田的养分流失量最小，而裸地以及坡耕地的实际养分流失量最大。因此，从上述指标对比中可以看出，水土保持措施不仅能够防止区域生态环境问题发生，更能在一定程度上减少区域径流泥沙以及养分的流失量。

[1]常丹东，王礼先.水土保持对黄河年径流量影响研究[J].水利规划与设计，2005(B04):37-42.

[2]田冰.河北省自然湿地生态需水量分析[J].水土保持应用技术，2007(02)：34-36.

[3]李学森.凌河流域水资源现状及保护措施[J].水土保持应用技术，2015(03)：36-37.

[4]金云杰.凌河流域人工湿地对水环境质量影响分析评价[J].水土保持应用技术，2015(05)：27-28.

[5]陈竹青.长江中下游生态径流过程的分析计算 [D].南京：河海大学，2005.

[6]张洪江，孙艳红，程云，等.重庆缙云山不同植被类型对地表径流系数的影响[J].水土保持学报，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，辽宁营口人，工程师，研究方向为水土保持、水资源等。

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