不同水土保持措施對(duì)土壤水分的影響

摘要：文章所述研究分別選取了7個(gè)不同的植被結(jié)構(gòu)區(qū)域作為研究對(duì)象，對(duì)不同水土保持措施下土壤水分變化進(jìn)行分析及研究。經(jīng)過(guò)一系列的研究，得出在不同的水土保持措施下，植被結(jié)構(gòu)復(fù)雜的土壤的持水量和飽和量才會(huì)越大，另外隨著植被復(fù)雜性增強(qiáng)，土壤保持措施的作用則會(huì)不斷增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：含水量；土壤水分；水土保持措施；植被結(jié)構(gòu)；持水量；飽和量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：S157 文章編號(hào)：1009-2374（2017）07-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.053

水土保持措施對(duì)土壤含水量的影響當(dāng)前已被專家所認(rèn)可，本文基于一系列的研究成果試圖對(duì)幾種水土保持措施下土壤水分特征進(jìn)行分析，通過(guò)本研究對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中的水生態(tài)特征進(jìn)行充分的了解，從而揭示出水貯存的規(guī)律。

1 研究樣本及研究方法

1.1 研究樣本

本文將研究樣本選取在了吉林省某處水土保持科技園，該科技園是進(jìn)行科學(xué)研究的試驗(yàn)基地，該園區(qū)位置屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛，光照充足，四季分明，但是降雨的分配卻不夠均勻。

1.2 研究方法

本試驗(yàn)在該科技園內(nèi)選取了7個(gè)試驗(yàn)區(qū)域，從1～7號(hào)進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)區(qū)域的長(zhǎng)度為15m，寬度為5m，為了阻止地表徑流從試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)出，試驗(yàn)中每個(gè)小區(qū)都在周圍設(shè)置了圍埂，防止外部徑流，另外還在試驗(yàn)區(qū)域下部分設(shè)置修建了集水槽，以求承接試驗(yàn)區(qū)內(nèi)流出的泥沙及徑流，并利用MPV管道引入到徑流池內(nèi)。依據(jù)本研究的需要，本實(shí)驗(yàn)針對(duì)的是當(dāng)?shù)剞r(nóng)林經(jīng)營(yíng)方式，分別采取不同水土保持措施，分別是1號(hào)土地裸露小組、2號(hào)及3號(hào)林草覆蓋小組、4號(hào)及5號(hào)苜蓿草耕作小組、6號(hào)及7號(hào)林木耕作小組。研究中對(duì)土壤滲透性、土壤空隙、降雨、土壤水分變化這些數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定。

2 研究結(jié)果

不同植被下的孔隙度、土壤結(jié)構(gòu)、容重、有機(jī)質(zhì)含量均是不同的，所以本文的研究對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)具有一定的參考依據(jù)。

2.1 土壤特性研究結(jié)果

土壤調(diào)節(jié)水循環(huán)、涵養(yǎng)水源是對(duì)土壤蓄水能力進(jìn)行評(píng)價(jià)的兩大重要指標(biāo)，非毛管空隙在短時(shí)間內(nèi)是可以做到迅速排水的，能夠快速地削減徑流量，所以水源的涵養(yǎng)措施能夠在一定程度上反映出土壤的持水量。

通過(guò)測(cè)定筆者發(fā)現(xiàn)2～7號(hào)組的土壤容重量均比對(duì)照組1號(hào)的高，其中6～7組的平均容重量為56.74%，4～5號(hào)組的土壤平均容重量為55.69%，2～3號(hào)組的土壤平均容重量為51.29%，而對(duì)照組的土壤容重量?jī)H為32.67%。

從上述結(jié)果不難看出，植被越為復(fù)雜的土壤蓄水能力越強(qiáng)，其接納降雨能力也越強(qiáng)，這對(duì)于植被的生長(zhǎng)是非常有利的，可以為其生長(zhǎng)提供好的環(huán)境，使得土壤水源涵養(yǎng)能力進(jìn)一步得到提升和增強(qiáng)。

同樣的土壤及氣候環(huán)境下，保持措施不同最終土壤物理特性也有一定的差異，這就說(shuō)明除了土壤本身物理特性之外，植被也對(duì)其土壤蓄水能力有一定的影響。

2.2 土壤入滲特性結(jié)果

入滲是水分從地面土壤表面直接進(jìn)入到土壤內(nèi)部從而實(shí)現(xiàn)水的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，是各種類型水的轉(zhuǎn)換過(guò)程及環(huán)節(jié)。土壤的這一特性可以有效地減少土壤地面的徑流，從而增強(qiáng)地下水的水量，維持正常的徑流水位。在土壤中其水分會(huì)受到吸附力、重力等的作用，使得土壤表現(xiàn)出不同形態(tài)，所以依據(jù)其不同我們能夠?qū)⑵鋭澐譃槲鼭袼⒚芩任宸N類型。實(shí)際上土壤滲透量不但和土壤水分的飽和程度有關(guān)，還與水分補(bǔ)給有關(guān)，另外也與土壤結(jié)構(gòu)有關(guān)系，在本研究當(dāng)中不同的土壤結(jié)構(gòu)類型下水分的入滲特性是有所差距的，實(shí)際上究其原因就是水土保持措施不同造成的，但從總體來(lái)看，其滲透的規(guī)律都是初期滲透速率較大，但是降幅會(huì)增大，但是隨著時(shí)間增加，滲透率的幅度也在不斷減小，最終保持基本恒定。從研究結(jié)果筆者發(fā)現(xiàn)6～7組，林草共混的植被入滲性能和其他的組相比較都較好。

2.3 土壤水分隨時(shí)空發(fā)生的變化結(jié)果

該試驗(yàn)時(shí)期的8月份筆者對(duì)其1個(gè)月內(nèi)的降雨就水分進(jìn)行了觀測(cè)，該月份內(nèi)一共發(fā)生了三次降雨，分別是8月6日、8月17日及8月26日，降雨量分別為7mm、24mm、15mm，其中8月17日的降雨大部分隨著試驗(yàn)田的坡面產(chǎn)生徑流，通過(guò)地表徑流的方式流失掉，只有一小部分滲透到了土壤當(dāng)中。其余兩次降雨較少的大部分降雨都滲透進(jìn)了坡面土壤當(dāng)中。土壤當(dāng)中的水分不僅會(huì)受到植被、地形等的影響，還會(huì)受到降雨的影響，所以筆者分別對(duì)7塊試驗(yàn)田3次降雨土壤的水分變化情況進(jìn)行了觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)土壤表層的水分有兩個(gè)時(shí)期，分別是補(bǔ)充期及消退期，其中前者指的是當(dāng)降雨之后到達(dá)地表的水分會(huì)在重力的作用下，向著更深的土壤當(dāng)中運(yùn)動(dòng)，并最后儲(chǔ)存到其中，使得土壤含水量在一定程度上增加。而后者指的是當(dāng)降雨發(fā)生之后，隨著植被的不斷生長(zhǎng)及蒸騰作用，土壤當(dāng)中的水分主要是為了有效地彌補(bǔ)植被的水分消耗，土壤的水分就會(huì)逐漸的減少。這些在本處試驗(yàn)當(dāng)中都是可見(jiàn)的，但是筆者在研究當(dāng)中還發(fā)現(xiàn)降雨后深層土壤（深度在40～100cm）中的水分很快的就恢復(fù)到了穩(wěn)定狀態(tài)，之所以會(huì)如此是因?yàn)樯顚油寥乐兄脖桓禑o(wú)法消耗水分，且土壤水分蒸發(fā)量相對(duì)較少。在試驗(yàn)中深度為0～20cm的土壤含水量最高的要數(shù)4～5組，而到了20～100cm深度的土層當(dāng)中含水量最高的卻是2～3組，之所以會(huì)如此筆者分析在4～5組當(dāng)中大量的苜蓿草使得土壤表層當(dāng)中的根系更為發(fā)達(dá)，那么根系的蒸騰作用及吸收作用就越強(qiáng)，而在20～100cm的土壤層當(dāng)中4～5組的根卻是較少的，并且植被消耗的水分相對(duì)也較少，但是4～5組植被的植物結(jié)構(gòu)和種類相對(duì)其他組較為豐富，那么土壤當(dāng)中就會(huì)有更多的根系、植被死亡及凋落物，故土壤涵養(yǎng)水源能力自然就比較強(qiáng)，水分在重力之下就會(huì)通過(guò)土壤當(dāng)中的空隙有效的儲(chǔ)存起來(lái)。另外，對(duì)垂直方向上的土壤均含水量所發(fā)生的變化還能夠看出，當(dāng)土壤深度不斷增加的時(shí)候土壤當(dāng)中的水量也就會(huì)減小，含水量也就會(huì)相應(yīng)增加，當(dāng)土壤的深度不斷增加的時(shí)候就會(huì)減少對(duì)環(huán)境的影響，那么在中流及降雨的環(huán)境下，土壤當(dāng)中的含水量就會(huì)隨土壤深度增加而增加。

2.4 土壤含水量垂直變化結(jié)果

土壤剖面含水量有著一定的規(guī)律性，根據(jù)不同土層的消耗特點(diǎn)可以將土層分為弱利用層、調(diào)節(jié)層及主要利用層，該研究分別地對(duì)0～10cm弱利用層土層、10～60cm主要利用層、60～100cm調(diào)節(jié)層進(jìn)行了土壤含水量的測(cè)定。在0～10cm弱利用層中4～5組的含水量最高，筆者分析主要是因?yàn)樵搶油翆赢?dāng)中土壤水分變化多受地表溫度、通風(fēng)狀況、大氣降水等影響，其中在單獨(dú)的林木植被當(dāng)中根系在該層的作用最小，在土壤當(dāng)中的含水量基本上都會(huì)被草木、農(nóng)作物及地表蒸發(fā)所用，在本研究當(dāng)中，試驗(yàn)組6～7組的根系相對(duì)較深，所以在0～10cm弱利用層當(dāng)中6～7組對(duì)水分的利用程度較低，但是當(dāng)土壤層的含水量變化不斷增大的時(shí)候，在發(fā)生降雨之后土壤當(dāng)中的含水量就會(huì)變得最大，由于本文選取的月份是8月份，該月份的天氣溫度較高，這樣就會(huì)導(dǎo)致地表有著強(qiáng)烈的水分蒸發(fā)量，那么地表的水分就會(huì)在短期內(nèi)迅速的降低，所以該土壤層在不同植被措施下含水量也是不同的。在10～60cm主要利用層中6～7組的含水量最高，該層是林木植物各系主要的分布層，由于6～7組土壤表層保水能力相對(duì)較差，所以雨水一旦落地就會(huì)很快地滲透到10～60cm的土層當(dāng)中，并在該層土壤中儲(chǔ)存起來(lái)，若降雨較大的時(shí)候降水就會(huì)向著更深的土壤層滲透。60～100cm土層屬于土壤的水分調(diào)節(jié)層，一旦發(fā)生干旱該層將會(huì)將其中的水分向上輸送，這對(duì)于植被來(lái)說(shuō)可以為其提供有利的生長(zhǎng)條件，在測(cè)量結(jié)果當(dāng)中2～3組的含水量最高。

3 研究結(jié)果分析

通過(guò)上面一系列的分析之后，不同的水土保持措施對(duì)土壤中的水分都產(chǎn)生了一定的影響，對(duì)上述的結(jié)果分析之后可以總結(jié)為以下兩點(diǎn)：

第一，水土保持措施會(huì)對(duì)土壤的物理特性有著一定的改善作用，其主要原因是因?yàn)椴扇∷帘３执胧┖笸寥乐袑?huì)含有大量的植物根系、植被死亡及凋落物，這些都會(huì)在土壤當(dāng)中產(chǎn)生一定的空隙，另外植被周圍生物在不斷進(jìn)行生長(zhǎng)等活動(dòng)也會(huì)使得周圍土壤當(dāng)中的非毛管空隙增加，使得土壤蓄水性能及入滲性能進(jìn)一步得到提高，另外隨著植物結(jié)構(gòu)復(fù)雜性增強(qiáng)，這種增強(qiáng)作用也在不斷增強(qiáng)。在研究當(dāng)中筆者還發(fā)現(xiàn)，差異的水土保持措施還使得土壤的入滲性能產(chǎn)生不同的效果，植被結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

第二，降雨量會(huì)對(duì)土壤當(dāng)中的水分產(chǎn)生一定影響，從上述的研究結(jié)果我們不難得出在0～40cm的土壤層當(dāng)中，其中的水分變化影響最大，但是對(duì)更深層土壤的變化相對(duì)來(lái)說(shuō)影響則較小。從土壤剖面來(lái)看土壤的水分會(huì)因不同的水土保持措施而有所不同，其中在0～20cm深的土層當(dāng)中，密植苜蓿草的土壤當(dāng)中含水量最高；在20～100cm深的涂層當(dāng)中，6～7組的土壤當(dāng)中含水量

最高。

不同水土保持措施會(huì)在一定程度上表現(xiàn)為不同根系、不同數(shù)量的植被死亡及凋落物，這會(huì)在一定程度上增加土壤中的有機(jī)物含量，使得土壤當(dāng)中的空隙增大，結(jié)構(gòu)得到有效的改善，這就會(huì)在一定程度上有效地改善土壤蓄水及入滲的能力，當(dāng)發(fā)生降雨的時(shí)候，由于不同水土保持措施就使得地表的粗糙程度增加，而草本植物會(huì)大量吸收地表降雨，那么就會(huì)使得更多的水分滲透進(jìn)入到土壤當(dāng)中，從而增加土壤中的含水量。

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作者簡(jiǎn)介：戚英娟（1977-），女，吉林松原人，松原市寧江區(qū)水土保持工作站中級(jí)工程師，研究方向：水土保持或水利工程。

（責(zé)任編輯：王 波）