坡耕地作為(wei) 山區落後生產(chan) 條件下人口與(yu) 資源矛盾衝(chong) 突中出現的產(chan) 物,是重要的農(nong) 業(ye) 生產(chan) 資源,其養(yang) 分隨水土流失進入河流及湖泊,使得水體(ti) 富營養(yang) 化。到20世紀70年代初坡耕地養(yang) 分流失問題才引起人們(men) 的重視。湖泊的嚴(yan) 重汙染和肥料投入的增加都是養(yang) 分遷移造成的,據統計,農(nong) 業(ye) 非點源汙染已占中國全部汙染的1/3,並有繼續惡化的趨勢,研究發現造成水體(ti) 汙染的真正根源是土壤養(yang) 分的流失。前人利用對養(yang) 分隨地表徑流流失做了大量的研究工作,而對土壤養(yang) 分隨地下徑流流失研究則較少,對優(you) 先流、壤中流等水分運動過程影響養(yang) 分流失的研究還處於(yu) 探索階段。因此全麵認識水分運動對養(yang) 分流失的影響,能夠有效減少土壤養(yang) 分流失,防止麵源汙染。
坡耕地養(yang) 分流失特征、途徑及影響因素研究
降雨作用於(yu) 表土,從(cong) 而引起坡耕地養(yang) 分流失,其與(yu) 區域降雨過程密切相關(guan) 而具有隨機性,養(yang) 分流失隨徑流進入水體(ti) 且遍及廣大地區而具有廣泛性,養(yang) 分流失在某個(ge) 固定點無法監測到而具不確定性,隨時間空間變化幅度大而具時空性,因養(yang) 分流失達到一定數量,才反映土壤的貧瘠和退化而具滯後性與(yu) 潛在威脅性,養(yang) 分伴隨徑流產(chan) 生分布於(yu) 徑流和泥沙中,使得監測、控製和處理的難度增加而具複雜性。
土壤養(yang) 分流失是受降雨特征及下墊麵因素綜合影響的物理化學過程,土壤養(yang) 分淋失,土壤養(yang) 分流失及通過氣態揮發或粉塵進入大氣是其3個(ge) 主要途徑。李俊波認為(wei) 土壤養(yang) 分流失途徑為(wei) 徑流泥沙攜帶和徑流水攜帶。前人從(cong) 不同角度認識養(yang) 分流失途徑,得到大量研究成果。近年來氮素淋失的研究受到眾(zhong) 研究者廣泛關(guan) 注,國外采用同位素示蹤等技術研究氮素淋失很多,氮素流失較少,二者相結合的研究更少。我國北方主要集中在降水條件和灌溉水對土壤氮磷淋失影響的研究,南方地區主要集中在紅壤養(yang) 分淋失規律及水稻土氮素流失的研究。
養(yang) 分流失的特征及途徑決(jue) 定了其影響因素的多麵性。降水是產(chan) 流和產(chan) 沙的原動力,徑流又是攜帶養(yang) 分的介質,所以降雨強度是坡耕地養(yang) 分流失的主要影響因素之一,而降雨時間、地麵坡度、坡長、土壤的理化性質、作物覆蓋度、土地利用方式、整地方式等下墊麵因素直接影響到坡麵徑流,故也是影響養(yang) 分流失的主要因素。前人在人工降雨法或自然降雨條件下就不同影響因素展開地表徑流造成的養(yang) 分淋失、流失規律的研究,但通常把淋失與(yu) 流失分開研究,使全麵評估農(nong) 田養(yang) 分流失對麵源汙染的影響受到局限。
土壤水分運動對坡耕地養(yang) 分流失影響研究
優(you) 先流對坡耕地養(yang) 分流失的影響研究優(you) 先流是近年來針對土壤水運動所提出的術語,是一種較為(wei) 常見的快速非平衡的土壤水分運動形式,作為(wei) 快速到達深層土壤甚至地下的非均勻流,測試結果顯示極大地影響了地表徑流、地下徑流的形成和運動過程與(yu) 養(yang) 分流失過程,誘發泥石流、滑坡及崩塌等災害事件形成,其所運移的溶質會(hui) 造成嚴(yan) 重的地下水質惡化。優(you) 先流現象作為(wei) 土壤水分一種特殊運動形式成為(wei) 當今世界水文學研究的重點和難點問題之一。
目前優(you) 先流對坡耕地養(yang) 分流失的影響的研究在國內(nei) 報道較少,眾(zhong) 學者從(cong) 優(you) 先流的特征及影響因素進行研究,認為(wei) 由於(yu) 入滲水沒有充分時間與(yu) 土壤基質緩慢運移的其他部分保持平衡,使優(you) 先流在流動路徑具有非平衡性。影響優(you) 先流的靜態因素主要是土壤理化性質、生物因素和土壤初始含水量,動態因素為(wei) 降雨強度、灌溉方法、耕作方式及幹濕和凍融交替4個(ge) 方麵。一般呈聚集狀分布的土壤大孔隙作為(wei) 土壤中優(you) 先路徑,一定區域內(nei) 其數量、聯通狀況及分布特征影響優(you) 先流現象的發生;土壤初始含水量反映層狀土壤上層物理特征,對優(you) 先流產(chan) 生具有重要作用;研究表明土壤初始含水量較高時,施加農(nong) 藥,短時間的降雨使得農(nong) 藥的遷移路徑很深。降雨強度和灌溉方法影響優(you) 先流運動過程,耕作方式、凍融和幹濕交替過程改變土壤的結構和孔隙度,從(cong) 而導致優(you) 先流的形成。
免耕方式在增加土壤滲透性的同時,使得流向地下水中的汙染物增加,牛健植也認為(wei) 免耕地中的大型脊髓動物能夠極大地驅動優(you) 先流產(chan) 生。區自清采用環割PVC土柱研究表明凍融和幹濕交替過程造成土壤大孔隙及由此形成優(you) 先流。秦耀東(dong) 對關(guan) 於(yu) 土壤中大孔隙流方麵的研究現狀與(yu) 進展做了詳細論述。何凡認為(wei) 優(you) 先流流量主要決(jue) 定於(yu) 產(chan) 流次雨量及前期影響雨量,當優(you) 先流與(yu) 地表徑流流量過程線為(wei) 單峰時,二者線性關(guan) 係隨著產(chan) 流次雨量及前期影響雨量的不同而有所差異。牛健植研究表明土壤鬆散、多孔、孔隙度較大,低強度、低雨量級和長曆時降雨,並具有較厚的地被物層和豐(feng) 富的根係層這些誘發因素的存在,是優(you) 先流形成的條件。王偉(wei) 使用亮藍染色法劃分林地優(you) 先流發生區域,結果表明隨土壤深度增加,大孔隙呈現出聚集態的分布且數量逐漸減少,“漏鬥”狀的孔隙有利於(yu) 水分優(you) 先運移。掌握優(you) 先流產(chan) 生的影響因素,結合養(yang) 分流失的特征,從(cong) 而研究優(you) 先流對養(yang) 分流失的影響對全麵認識坡耕地養(yang) 分流失有重要意義(yi) 。