土石質(zhì)坡面不同水土保持措施土壤含水率變化特征分析

劉宇

摘要 為了探究土石質(zhì)坡面上不同水土保持措施水分變化的特征，針對梯田、橫壟耕作、水平槽、魚鱗坑、自然修復(fù)等8種不同水土保持措施進(jìn)行觀測，分析不同水土保持措施坡面沿程含水率的變化規(guī)律。結(jié)果表明：不同水土保持措施在降雨后不同天數(shù)的水分差值不同，在不同降雨量和降雨強(qiáng)度下水平槽和密植橫壟耕作的保水效果最優(yōu)。

關(guān)鍵詞 水土保持措施；土壤含水率；變化特征

中圖分類號 S157.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）04-0250-02

土壤水分不僅是農(nóng)作物生長的主要影響因子，而且對土地生產(chǎn)力起到?jīng)Q定性的作用。土壤含水率是由土壤顆粒成分和土壤孔隙間距共同決定的，一般結(jié)構(gòu)差的砂質(zhì)土壤孔隙間距較大，隨熱能的影響土壤水分移動較快，不利于土壤水分的保存，而結(jié)構(gòu)較好的黏性土壤相對緊實(shí)，降低了土壤間隙的透水性和通氣效果，研究坡面土壤含水率可以更深層次地了解水土保持措施的作用效果，并根據(jù)得出的規(guī)律對坡面進(jìn)行調(diào)整和改良[1-3]。土壤含水率是土層內(nèi)部養(yǎng)分含量和鹽分含量的重要參數(shù)，較高的土壤含水率可以增加土壤的有機(jī)成分，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[4-5]。土壤水分運(yùn)移的變化具有隨機(jī)性，目前來看，所有水土保持措施都能在不同程度上提高土壤的含水率，深入了解不同水土保持措施含水率的變化規(guī)律并選擇適當(dāng)?shù)乃帘３执胧﹣硖岣咂旅嫱寥浪值暮繉υ黾油恋厣a(chǎn)力和作物產(chǎn)量有著重要的意義[6]。

長期以來，人們多注重縱向水土保持措施土壤水分效應(yīng)的比較，而對橫向水土保持措施土壤水分效應(yīng)的研究較少，對于有關(guān)單項(xiàng)水土保持措施土壤水分的影響分析較多，而對于多項(xiàng)水土保持措施土壤水分影響的研究較少[7-8]。該文擬在已有的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，分析遼西地區(qū)土石質(zhì)山地不同水土保持措施與土壤含水率的相互關(guān)系，為土石質(zhì)山區(qū)水土保持措施土壤水分的合理布局與配置提供相關(guān)科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)方法

對遼寧省凌海市坡面徑流觀測場地布設(shè)8種不同水土保持措施，對7月2日、15日、8月12日雨后的第1、2、3天分別進(jìn)行不同水土保持措施含水率的測定，并根據(jù)公式計(jì)算出這3次降雨量后坡上、坡中、坡下的含水率，通過對比發(fā)現(xiàn)不同沿程坡位、不同水土保持措施、不同降雨程度和降雨后不同天數(shù)的土壤含水率各不相同。對不同降雨類型后3 d的坡面沿程含水率進(jìn)行差異對比，分別是7月2日強(qiáng)降雨后的土壤含水率，7月15日中等降雨后的土壤含水率和8月12日前期含水率較低的小型降雨后的土壤含水率，觀察不同水土保持措施土壤水分變化規(guī)律并進(jìn)行對比分析。

2 結(jié)果與分析

由圖1可以看出，不同降雨量和降雨強(qiáng)度下不同水土保持措施的土壤水分變化的差值各不相同。7月2日暴雨結(jié)束后對照坡土壤水分變化的差值最大，自然修復(fù)坡和普通梯田次之，水平槽土壤水分變化的差值最小。7月15日大雨結(jié)束后魚鱗坑、自然修復(fù)和普通梯田土壤水分變化的差值較大，密植橫壟耕作最小。8月12日大雨結(jié)束后自然修復(fù)坡土壤水分變化的差值最大，密植橫壟耕作最小。

分析其原因，是由于土壤經(jīng)過7月1日降雨水分的浸潤，7月2日暴雨過后不同水土保持措施的土壤水分均達(dá)到飽和程度，對照坡面由于白天陽光的照射，土壤水分蒸發(fā)較為顯著。自然修復(fù)坡上野草和側(cè)柏幼苗的葉面積較小，在陽光照射下很難起到阻擋水分蒸發(fā)的作用。密植橫壟耕作坡面上大豆的葉面交錯層疊，阻擋了太陽光直接照射土壤表層，有效地減少土壤水分蒸發(fā)。水平槽由于土質(zhì)疏松，強(qiáng)降雨后土壤水分下滲程度較大，并伴有少量積水，槽內(nèi)土壤含水率較大、黏性較高，導(dǎo)致土壤顆?？紫堕g距減小，阻礙了水分的蒸發(fā)運(yùn)移，陽光照射土壤表層水分蒸發(fā)的速度也因此減緩。待太陽落山后，土壤水分蒸發(fā)微乎其微，地上出現(xiàn)的潮濕現(xiàn)象會補(bǔ)充坡面少量的土壤水分，使得土壤水分保持在一個臨界范圍內(nèi)波動。

7月15日降雨量和降雨強(qiáng)度較7月2日小，坡面各措施的雨水入滲相對減小，對照坡坡面經(jīng)過人為擾動后土壤表層結(jié)皮被破壞，導(dǎo)致土壤水分入滲量較比自然修復(fù)坡大，土壤下層入滲的水分在熱能的作用下向土壤表層運(yùn)移，使得對照坡在降雨后第1天與第3天土壤的上層含水率變化差值較比自然修復(fù)坡略小。由于降雨量和降雨強(qiáng)度減小，水平槽土壤水分入滲隨之降低，槽內(nèi)積水在降雨過后略有減少，因此雨后第2天受陽光照射蒸發(fā)后土壤表層含水率的變化差值較比密植橫壟耕作略大。待槽內(nèi)積水蒸發(fā)完全，由于在雨后第2天水平槽原土壤水分相對較高，植被覆蓋度較低，陽光充分照射后土壤水分變化差值較大。

8月12日雨后不同水土保持措施土壤水分變化規(guī)律與7月15日大體相同，由于降雨量和降雨強(qiáng)度都有所減小，各措施的水分入滲率都有所降低，經(jīng)過1 d的蒸發(fā)散失后土壤水分變化的差值各不相同。自然修復(fù)和對照坡在降雨后第1天的土壤水分蒸發(fā)較多，因此雨后第2天土壤水分變化的差值較小，而橫壟耕作和大豆梯田的植物葉面積可以阻擋陽光直接照射地表，降低了水分變化的差值，水平槽和魚鱗坑在雨后匯集部分徑流導(dǎo)致土壤間黏粒成分含量較高，使得土壤顆粒間距較小，在水分蒸發(fā)到一定程度后土壤水分變化的差值較比水平梯田小。

3 結(jié)論

通過對不同降雨情況后第1、2、3天的坡面沿程含水率的對比分析發(fā)現(xiàn)不同沿程坡位、不同水土保持措施、不同降雨程度和降雨后不同天數(shù)的土壤含水率各不相同。水平槽和魚鱗坑可以在降雨時匯集部分徑流，不僅增大了坑內(nèi)土壤水分含量，還會改變坑內(nèi)土壤性質(zhì)，水平槽不僅體積較大，且槽內(nèi)的土較魚鱗坑疏松，橫壟耕作、大豆梯田和自然修復(fù)上的植物對坡面的保水效果起到顯著的作用，且大豆的葉子在一定程度上阻擋水分的蒸發(fā)。在降雨量和降雨強(qiáng)度較大的情況下，水平槽由于槽內(nèi)水分含量多，在陽光照射下以蒸發(fā)土層上部的積水為主，因此土壤內(nèi)部水分變化差值較小。在降雨量和降雨強(qiáng)度較小的情況下，密植橫壟耕作植物的葉面積由于阻擋陽光直接照射地表，減少了土壤水分的蒸發(fā)，因此土壤內(nèi)部水分變化的差值相對較小。綜上所述，在不同降雨量和降雨強(qiáng)度下水平槽和密植橫壟耕作的保水效果最優(yōu)。

4 參考文獻(xiàn)

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