房地產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)對(duì)土壤抗蝕抗沖性的影響研究

劉艷琴，鄒玉友，李艷梅，朱正華

(1.昆明睿清水土保持咨詢有限公司，云南 昆明 650051；2.西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224)

房地產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)對(duì)土壤抗蝕抗沖性的影響研究

劉艷琴1，鄒玉友1，李艷梅2，朱正華1

(1.昆明睿清水土保持咨詢有限公司，云南 昆明 650051；2.西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224)

土壤抗蝕性；土壤抗沖性；房地產(chǎn)項(xiàng)目

因開(kāi)發(fā)建設(shè)而造成的水土流失，已成為我國(guó)水土流失的主要組成部分。充分認(rèn)識(shí)各種開(kāi)發(fā)建設(shè)擾動(dòng)土壤的抗蝕抗沖特點(diǎn)，對(duì)于預(yù)測(cè)水土流失和有效制定防治措施具有重要意義。以昆明經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)的3處在建房地產(chǎn)項(xiàng)目為例，分析研究了房地產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)對(duì)土壤抗蝕、抗沖性的影響，結(jié)果表明：房地產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)擾動(dòng)土壤的抗蝕、抗沖性明顯低于經(jīng)果林地的土壤，其抗蝕指標(biāo)值和抗沖系數(shù)平均值分別較后者小44.15%和30.28%；房地產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)壓實(shí)土壤抗蝕抗沖性明顯好于松散土壤，說(shuō)明及時(shí)壓實(shí)土體是防治因開(kāi)發(fā)建設(shè)造成水土流失的有效措施。

我國(guó)因開(kāi)發(fā)建設(shè)而造成水土流失的比例正快速增長(zhǎng)[1]，為了做好開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作，有必要做好基礎(chǔ)研究，其中水土流失預(yù)測(cè)是基于開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目占地類型、侵蝕動(dòng)力特征及擾動(dòng)后土壤特征所做出的水土流失時(shí)空分布分析和侵蝕量計(jì)算結(jié)果，是水土保持措施規(guī)格設(shè)計(jì)和設(shè)置分布的重要依據(jù)。合理的水土流失預(yù)測(cè)不僅基于地形地貌和侵蝕動(dòng)力，還受土壤抗蝕抗沖性的影響。土壤抗蝕抗沖性是表征土壤在特定的侵蝕動(dòng)力下抵抗被侵蝕能力的重要指標(biāo)。我國(guó)很多學(xué)者開(kāi)展了土壤抗蝕抗沖性研究，多數(shù)是對(duì)自然侵蝕背景下的土壤進(jìn)行研究，而對(duì)于開(kāi)發(fā)建設(shè)擾動(dòng)土壤的研究尚沒(méi)有報(bào)道?；诖耍覀冡槍?duì)房地產(chǎn)類項(xiàng)目建設(shè)擾動(dòng)后土壤的抗蝕抗沖性做了試驗(yàn)和分析，以期為開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失預(yù)測(cè)及水土保持工作開(kāi)展提供依據(jù)，為開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失及水土保持的定量研究提供參考。

1 研究對(duì)象

本次研究對(duì)象為昆明經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)3處在建的房地產(chǎn)項(xiàng)目，總開(kāi)發(fā)面積63.80 hm2，場(chǎng)內(nèi)總體上平整。3處項(xiàng)目均已全面開(kāi)工建設(shè)，建筑物區(qū)域已經(jīng)有1層的地上部分雛形，還有部分被施工材料、施工機(jī)械及工棚覆蓋，其余地面基本裸露。對(duì)照地選擇項(xiàng)目區(qū)附近的經(jīng)果林地，樹(shù)齡11 a，株行距2.5 m×4.0 m，林下雜草較多，植被蓋度約50%。經(jīng)果林地是該區(qū)域房地產(chǎn)項(xiàng)目主要的占地類型。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

在項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)分裸露松散堆體、壓實(shí)堆體、場(chǎng)內(nèi)路面3個(gè)地面類型，經(jīng)果林選擇林木長(zhǎng)勢(shì)均勻區(qū)域。采集表層0～10 cm土壤，測(cè)定含水率、容重、孔隙度、土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、微團(tuán)聚體、水穩(wěn)性指數(shù)、水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量、抗沖系數(shù)等指標(biāo)。測(cè)定抗沖系數(shù)時(shí)在每個(gè)地面類型上分別采集6個(gè)土壤樣本，其余指標(biāo)分別采集3個(gè)樣本，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)3次重復(fù)測(cè)定，取平均值。

(1)土壤水分采用烘干法測(cè)定，土壤容重及孔隙度使用環(huán)刀法測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用外加熱法測(cè)定，土壤微團(tuán)聚體和機(jī)械組成均采用吸管法測(cè)定。

(2)土壤微團(tuán)聚體計(jì)算公式為

團(tuán)聚狀況(%)= >0.05mm微團(tuán)聚體含量(%)-

>0.05 mm顆粒含量(%)

(1)

(2)

分散率(%)=

(3)

分散系數(shù)(%)=

(4)

(3)水穩(wěn)性指數(shù)采用靜水崩解法測(cè)定，計(jì)算公式為

(5)

式中：K為水穩(wěn)性指數(shù)；i為時(shí)間，min，i=1,2,3,…,10；Pj為10 min內(nèi)沒(méi)有分散的土粒數(shù)量，粒；Pi為第i分鐘的分散土粒數(shù)量，粒；Ki為第i分鐘的校正系數(shù)；A為試驗(yàn)的土?？倲?shù)(50粒)。

(4)水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量采用濕篩法測(cè)定。濕篩中大于0.25 mm的團(tuán)聚體為大團(tuán)聚體，計(jì)算公式為

水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量(%)=

(6)

(5)抗沖性采用原狀土沖刷槽法測(cè)定。土壤取樣器尺寸為20cm×10cm×5cm(長(zhǎng)×寬×高)。用取樣器取得原狀土并在水中浸泡使其吸水飽和。將飽和后的原狀土樣品放置于沖刷槽內(nèi)，沖刷槽坡度為5°，設(shè)計(jì)流量為0.9 L/min，恒壓水箱為其供水。從開(kāi)始產(chǎn)流時(shí)計(jì)時(shí)，在沖刷開(kāi)始后，分別測(cè)定每一分鐘的泥沙量，共測(cè)3 min，計(jì)算抗沖刷系數(shù)(C)，用來(lái)評(píng)價(jià)土壤抗沖性，計(jì)算公式為

(7)

式中：Q為需水量，L；t為沖刷時(shí)間，min；w為沖走土質(zhì)量，g。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤基本物理性狀

擾動(dòng)土壤的含水率、容重、孔隙度等均與對(duì)照經(jīng)果林地有一定差異，詳見(jiàn)表1。松散堆體容重小、孔隙度大，而被強(qiáng)烈碾壓的路面和平整壓實(shí)的土體則容重大、孔隙度小，其中項(xiàng)目區(qū)內(nèi)土壤只有松散堆體的容重比經(jīng)果林地小。壓實(shí)堆體含水率較高，為15.99%，松散堆體最低，為7.40%(由于是在旱季進(jìn)行的試驗(yàn)，所以各處土壤含水率均較低)。場(chǎng)內(nèi)土壤均為輕壤土，經(jīng)果林地為沙壤土。

表1 土壤物理特征

容重小、孔隙度大有助于水分入滲，減少地表徑流和侵蝕，但是松散的土壤在徑流沖刷下更易被運(yùn)移，緊實(shí)的土壤則相反。

3.2 土壤抗蝕性

表征土壤抗蝕性的指標(biāo)眾多，經(jīng)常采用的有有機(jī)質(zhì)含量、水穩(wěn)性指數(shù)、水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量、團(tuán)聚狀況等[2]。各指標(biāo)值詳見(jiàn)表2。

土壤有機(jī)質(zhì)含量是水穩(wěn)性團(tuán)粒的主要膠結(jié)劑，對(duì)提高土壤的抗蝕能力具有重要作用，有機(jī)質(zhì)含量越高，土壤抗蝕性越強(qiáng)[3]。水穩(wěn)性大團(tuán)聚體是指由性質(zhì)穩(wěn)定的膠體膠結(jié)團(tuán)聚而形成的具有抵抗水破壞的能力，且在水中浸泡、沖洗情況下不易崩解的粒徑大于0.25 mm的土壤團(tuán)粒。水穩(wěn)性大團(tuán)聚體具有較高的穩(wěn)定性，其含量是評(píng)價(jià)土壤抗蝕性的重要指標(biāo)，含量越高，土壤抗侵蝕能力越強(qiáng)[4]。團(tuán)聚度、團(tuán)聚狀況反映土壤的團(tuán)聚化程度，其值越大，抗蝕性越強(qiáng)[5]。分散率與分散系數(shù)是土壤易蝕性指標(biāo)，土壤的分散率和分散系數(shù)愈大，其抗蝕抗沖性越差[6]。水穩(wěn)性指數(shù)(K)是土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的重要反映，土壤水穩(wěn)性指數(shù)是檢驗(yàn)土壤抗蝕性強(qiáng)弱的主要指標(biāo)，指數(shù)越大，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)就越好，抗蝕性就越好[7]。

從表2可以看出，經(jīng)果林地各項(xiàng)抗蝕指標(biāo)值均優(yōu)于房地產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的土壤，比項(xiàng)目區(qū)的指標(biāo)值大22.98%～325.60%，平均為90.31%，說(shuō)明經(jīng)過(guò)施工擾動(dòng)后，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)裸露土壤抗蝕性顯著下降。房地產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)出現(xiàn)了不同的裸露地表，其中場(chǎng)內(nèi)路面除分散率不是最優(yōu)外，其余指標(biāo)均優(yōu)于松散堆體和壓實(shí)堆體，說(shuō)明場(chǎng)內(nèi)路面的土壤抗蝕性最強(qiáng)；壓實(shí)堆體僅有機(jī)質(zhì)含量一項(xiàng)略低于松散堆體，其余抗蝕指標(biāo)均優(yōu)于松散堆體。以指標(biāo)數(shù)值判斷，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部土壤抗蝕性從強(qiáng)到弱依次是場(chǎng)內(nèi)路面、壓實(shí)堆體、松散堆體。但是經(jīng)過(guò)方差分析，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部不同地面抗蝕指標(biāo)差異并不顯著(P=0.98>0.05)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部土壤和經(jīng)果林地土壤抗蝕性指標(biāo)值差異也不顯著(P=0.39>0.05)。

3.3 土壤抗沖性

土壤抗沖性是土壤抵抗徑流沖刷運(yùn)移的特性，主要為土體抵抗沖擊的性能，是土壤的基本性質(zhì)之一[7]?？箾_系數(shù)的變化可反映出不同土壤在徑流作用下抗沖性能隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，是影響土壤抗沖性的因素之一。各樣地類型土壤抗沖系數(shù)如圖1所示。

圖1 不同樣地類型抗沖系數(shù)

在坡度、沖刷流量相同的條件下，房地產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的土壤抗沖系數(shù)為0.073～0.130 L·min/g，平均為0.107 L·min/g；經(jīng)果林地土壤的抗沖系數(shù)最大，為0.153 L·min/g。房地產(chǎn)項(xiàng)目場(chǎng)內(nèi)路面的抗沖系數(shù)最大，為0.130 L·min/g；松散堆體的抗沖系數(shù)最小，為0.073 L·min/g。說(shuō)明開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)后土壤的抗沖性能減弱，但壓實(shí)能有效提高土壤抗沖性。

經(jīng)過(guò)對(duì)4個(gè)類型樣地6組抗沖系數(shù)值的方差分析，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是房地產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)還是經(jīng)果林與房地產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)間比較，土壤抗沖系數(shù)并無(wú)顯著差異。

4 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，房地產(chǎn)項(xiàng)目場(chǎng)內(nèi)施工建設(shè)擾動(dòng)，導(dǎo)致土壤抗蝕抗沖性比無(wú)施工擾動(dòng)的經(jīng)果林地土壤弱，其中抗蝕指標(biāo)值小29.83%～76.50%，平均小44.15%?？箾_系數(shù)小15.03%～52.29%，平均小30.28%。施工擾動(dòng)引起土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)破壞，土壤的膠結(jié)物質(zhì)減少，從而進(jìn)一步導(dǎo)致土壤抗蝕抗沖性下降。房地產(chǎn)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)平整壓實(shí)土體的抗蝕抗沖性優(yōu)于松散的土體，及時(shí)平整壓實(shí)土體可有效提高土壤的抗蝕抗沖性，對(duì)減少土壤侵蝕具有積極意義，在目前的工程技術(shù)條件下，先壓實(shí)處理后期再疏松利用也比較容易。

抗蝕抗沖是土壤本身的一種相對(duì)表現(xiàn)，具體的侵蝕情況是土壤與徑流綜合作用的結(jié)果。使用壓實(shí)措施提高土壤抗蝕抗沖性，由此引起場(chǎng)內(nèi)地表徑流的增多，這種互相抵消的效應(yīng)產(chǎn)生怎樣的最終結(jié)果還需要進(jìn)一步研究和分析。但是壓實(shí)措施可以有效提高土體的抗蝕抗沖性，同時(shí)也提高了場(chǎng)地的穩(wěn)定性，只要做好徑流管理，對(duì)于防止土壤侵蝕還是積極有效的。

(感謝西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院為本次試驗(yàn)提供了試驗(yàn)條件，感謝昆明經(jīng)開(kāi)區(qū)水務(wù)局為選擇采樣地進(jìn)行的協(xié)調(diào)工作。)

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(責(zé)任編輯 孫占鋒)

S714.7

A

1000-0941(2017)05-0044-03

劉艷琴(1978—)，女，山西五臺(tái)縣人，工程師，碩士，主要從事開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持研究工作。

2017-02-05