水電站建設區表土資源評價與利用探析

李紅星，李 婧，岳增璧，馬紅麗

(1.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065；2.鄂爾多斯市水利勘測設計院，內蒙古 鄂爾多斯 017200)

0 前 言

表土剝離作為有效的表土資源保護方法，是通過對施工擾動范圍內表土進行剝離集中堆存，采取臨時攔擋、苫蓋、排水等防護措施，在施工擾動結束后將剝離的表土應用于復耕、跡地恢復等區域的土地整治工作[1-2]。水電建設項目工程施工具有建設范圍大、擾動面積廣、土石方量大、施工工期長等特點，對原地表形成占壓，極易損毀表土資源。在工程建設落實水土保持“三同時”制度進行跡地恢復時，表土資源的缺乏將成為工程區生態環境重建的限制因素。同時隨著海拔的升高，青藏高原地區的土壤表現出不同于低海拔地區土壤的厚度不大、層次簡單、含礫石等特點，造成該區域的表土資源量少，導致該區域建設水電項目表土資源缺乏問題尤為突出。因此，表土剝離保護措施對青藏高原地區建設工程生態環境恢復的作用尤為重要[3-4]。本文即針對青藏高原地區水電建設項目，通過實地調查取樣，分析建設區表土資源數量，測定表層土壤的理化性質，結合相關規范標準，對建設區表土數量、質量及其養分含量進行評價，為確保項目區表土資源得到有效的保護和利用提供技術支持，為施工擾動跡地植被恢復奠定基礎，最大限度地減少工程建設對項目區生態環境造成的影響。

1 項目區概況

項目區河谷相對較窄，兩岸山體右高左低，右岸山體雄厚，自然坡度28°～47°，局部較陡。岸坡小沖溝較發育，但一般切割不深，較大沖溝切深26 m左右，該岸地形總體完整性較差。左岸為象鼻子山“鼻尖”端部，山體三面臨空，山頂呈渾園狀，山脊自高程2 660.00 m向北方向約12°緩坡抬高。鼻子山沿邊坡自然坡度29°～47°，下陡上緩，坡面凹凸起伏，地形完整性較差；沿河邊坡自然坡度40°～45°，坡面相對較完整。該段谷底寬155～210 m，壩軸線處寬180 m，橫河斷面左緩右陡。

項目區土壤分布主要受地勢和生物氣候影響較大，并隨垂直高度而變化。從高海拔到低海拔分別為：4 700.00 m以上至雪線為寒漠土，4 200.00～4 700.00 m為高山草甸土；3 900.00～4 200.00 m亞高山草甸土和棕色針葉林土成復區分布；3 600.00～4 000.00 m為暗棕壤；3 000.00 m以上至3 600.00 m局部相對較濕潤溝谷為棕壤；3 200.00 m 以下為褐土。土壤微量元素含量狀況具有氮、有機質、鉀含量較豐富，磷元素含量低的特點。區域內耕地耕種管理粗放，土壤土層薄，含礫石高，有機質、氮、鉀含量低，中低產地面積大，產量不穩。

據統計，施工結束后項目區需覆土區域面積約5.43 hm2(81.45畝)，按恢復林草地30 cm覆土厚度計算，項目區跡地恢復覆土量約1.63萬m3。

2 表土資源評價與利用

2.1 表土資源數量

本項目施工擾動區域在海拔2 600.00 m以下，占地類型主要為耕地和林草地，土壤類型主要為褐土，是干暖河谷地帶的代表性土類。土壤多為棕褐色，輕壤，有較強的碳酸鹽反應和石灰淀積。土壤厚度較薄，一般在50～120 cm。為充分了解項目區表土厚度以及實際表土資源數量，對項目區周邊可利用的表土資源進行了現場調查。對項目區的耕地和林草地可剝離表土進行逐片區的取樣分析，共選取樣地8個。在每個樣地相對中心位置開挖取樣坑，量測表土層厚度；結合取樣坑開挖單位方量，人工撿集其中的礫石塊并稱重，計算取樣土壤含礫石量的質量百分數，以此推算表土資源層礫石含量，從而得到各樣地的表土資源數量。各取樣地土壤資源數量分析詳見表1。

表1 項目區表土資源數量表

從表1可以看出，5號樣地的表土層厚度為4 m，層厚最大，且土層不含礫石，有效的保障了工程的表土資源。除5號樣地外，其他樣地表土土層厚度均小于1 m，且表土層中礫石含量高，含礫石質量百分比從10%到30%不等；這些樣地表土層厚度小且含礫石高，造成這7塊樣地的表土資源量總計0.595萬m3，僅為5號樣地的25%?？梢钥闯?，項目區的表土資源主要集中在耕地，林草地表土分布總體較薄，且多為含礫石土層，但總數量滿足項目區跡地恢復覆土需求。

2.2 表土資源質量

本項目施工擾動區域土壤類型主要為褐土，土壤整體養分狀況不均一，含鉀豐富，缺乏磷素，氮素含量適中，土壤質地較差，土中含礫石量較大。為進一步了解項目區表土資源質量，根據TD/T 1036-2013《土地復墾質量控制標準》對項目區表土資源的各項指標進行測定，主要包括土壤基質機械組成、pH、有機質含量、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀等。

2.2.1土壤顆粒分析

對每個樣地的表土層土壤取樣風干后，經過2.0 mm篩分后，用馬爾科夫激光粒度儀法對土樣進行顆粒級配分析。結合土壤粒徑分級標準(0～0.002 mm為黏粒，0.002～0.02 mm為粉粒，0.02～0.2 mm為細砂粒，0.2～2 mm為粗砂粒)，項目區表層土壤主要為細砂粒和粉粒，所有樣地中細沙粒和粉粒的含量占比均達到70%以上；相對而言，細砂粒占比更大，表土資源顆粒粒徑分布見圖1。砂粒顆粒較分散，持水性差，土壤排水和通氣良好，但易干旱；粉粒往往帶有粘粒膜，具有一定的可塑性、粘結性和吸附性，但遠不如粘粒大，粉粒也會引起土壤表面緊實和結殼?？傮w分析，該區域土壤顆粒較粗，透氣性好，透水性好，持水性差。

圖1 項目區表土資源顆粒粒徑分布圖

2.2.2土壤養分分析

通過對各樣地所采土樣養分狀況分析，1號至8號樣地pH值介于7.87～8.43之間，土壤整體呈弱堿性，其中表土層最厚的5號樣地pH值為8.33。根據TD/T 1036-2013《土地復墾質量控制標準》，青藏高原區土壤質量控制標準恢復為林草地pH值應在6.0～8.5之間，項目區的土壤pH值均在土壤質量控制標準的范圍內，滿足規范要求。

土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化-油浴加熱法測定，全氮采用定氮儀法測定，全磷采用分光光度法測定，全鉀采用原子吸收分光光度法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用碳酸氫鈉法測定，速效鉀采用醋酸銨-火焰光度計法測定。測定結果參考第二次全國土壤普查養分分級標準對土壤養分進行分級評價。養分分級見表2。

可以看出，項目區各樣地土壤養分檢測指標中全氮和堿解氮大部分樣地達到了養分三級指標，說明土壤中的養分氮能夠較好的提供給植被吸收利用，但養分含量適中，土壤中還需補充一定的氮素，以促進植被先期恢復的有效性。土壤中的全磷含量較低，僅為土壤養分六級標準，造成可轉化的速效磷數量也有限，在一定程度上會影響植被的生長。為了確保植被恢復生長，需增施一定的磷肥，補充土壤中的磷素。全鉀達到了養分一級指標值，速效鉀僅有3個樣地達到了養分六級指標值，說明土壤中鉀的貯藏量豐富，但被植被直接吸收利用的速效鉀含量較低，土壤中仍需增施一定量的鉀肥，確保植被生長的需要量。

有機質含量僅有2個樣地達到了養分五級指標值，說明土壤有機質含量較低，土壤肥力較差。土壤有機質作為植物營養的主要來源之一，能促進植物的生長發育，改善土壤的物理性質，促進微生物和土壤生物的活動，促進土壤中營養元素的分解，提高土壤的保肥性和緩沖性的作用。有研究表明，土壤有機質與氮磷鉀具有正相關性，土壤有機質可以幫助全量態養分向可利用態養分轉化，促進養分的利用效率[6]。

2.3 表土資源評價

項目區用地的恢復目標主要為林地和草地，根據TD/T 1036-2013《土地復墾質量控制標準》，林地和草地土壤質量控制目標主要為有效土層厚度、土壤容重、土壤質地、礫石含量、pH值、有機質，土地復墾質量控制標準見表3。

表3 青藏高原區土地復墾質量控制標準表(林草地)

圖2 項目區表土資源養分含量分級圖

通過上文分析，項目區總體土層厚度均超過30 cm，滿足有效土層厚度的標準；礫石含量未超過30%，滿足礫石含量控制標準的要求；pH值位于7.87～8.43之間，滿足pH值控制標準的要求；有機質含量均大于1%，滿足有機質含量的控制標準。土壤質地以砂土為主，基本滿足土壤質地的控制標準?？傮w來看，項目區表土資源的土壤質量基本符合青藏高原區土地復墾林草地質量控制標準。

2.4 表土資源保護與利用

通過對項目區樣地表土資源的分析評價，可以看出所選樣地的表土數量及其質量基本符合項目建設占地后期覆土的需要。在樣地擾動前需要將地表的表土資源剝離并收集臨時堆存，研究表明，為避免土壤因自重而被過分壓實．保證土壤具有良好的通氣情況，使土壤內的微生物得以存活，堆存高度一般不超過5 m[7]。在建設用地使用完畢需要進行跡地恢復時，將收集的表土資源回覆到整理好的地塊上，按灌木林地控制覆土厚度，應大于等于30 cm。待表土回覆到地塊上后，考慮到土壤養分氮、磷、鉀及有機質含量等指標對土壤生產力起著重要作用，為確保項目區用地林草植被的有效恢復，可對土壤養分及有機質含量進行一定的補充，提高土壤肥力，恢復土地生產功能；對表土資源的改良主要采取增施土壤改良劑以增加土壤微生物活性，增施有機肥以增加有機質含量，增施氮磷鉀肥以提高土壤養分。

3 結論與建議

為了理清建設項目區表土資源數量，對項目區的耕地和林草地表層土壤進行了現場量測調查。結果表明，項目區的表土資源主要集中在耕地，雖林草地表土分布總體較薄，且多為含礫石土層，但表土資源數量基本滿足項目跡地恢復覆土的需求。

根據TD/T 1036-2013《土地復墾質量控制標準》，項目區表土資源有效土層厚度、土壤容重、土壤質地、礫石含量、pH值、有機質指標基本符合青藏高原區土地復墾林草地質量控制標準。

通過進一步測定項目區各樣地表土的養分含量，表明項目區表土全鉀含量豐富，全氮和堿解氮含量達到養分三級標準，速效磷和速效鉀含量較低，全磷含量較為匱乏。為確保項目區用地林草植被的有效恢復，需對回覆的表土采取增施土壤改良劑、肥料等措施，提高土壤肥力，恢復土地生產功能。