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《聚丙烯酰胺增加土壤降雨入渗减少侵蚀的模拟试验研究Ⅱ》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn第40卷第3期土壤学报Vol140,No132003年5月ACTAPEDOLOGICASINICAMay,2003聚丙烯酰胺增加土壤降雨入渗减少侵蚀的模拟试验研究3Ⅱ.侵蚀1,2122雷廷武唐泽军张晴雯赵军(1中国农业大学水利与土木工程学院,北京100083;2中国科学院水土保持研究所,陕西杨凌712100)摘要土壤侵蚀和雨水的流失是干旱、半干旱地区制约农业发展乃至生态环境良性循环的两个主要因素。聚丙烯酰胺(PAM,Polyacrylamid
2、e)对土壤的性质有着明显的改进作用,PAM具有良好的黏结力,能有效改良土壤的表层结构,提高土壤的稳定性,增加土壤的入渗率,减少土壤侵蚀。本文试图通过人工降雨模拟实验,获得不同的PAM的使用量及覆盖率与土壤侵蚀量在不同的雨强、不同的坡度条件下的关系。实验表明,经PAM处理后土壤的入渗性能和抗侵蚀的性能都有所提高,PAM能明显地黏结着土壤表面的颗粒,形成大的团聚体,阻碍土壤结皮的形成,减少土壤侵蚀。关键词封闭和结皮,产沙量,土壤侵蚀中图分类号S157土壤侵蚀和雨水的流失是干旱、半干旱地区制约农业发展乃至生态
3、环境良性循环的两个主要因素。这两个因素是一个问题的两个方面,一场一定强度的降雨通常会伴随出现雨水流失和土壤侵蚀。50多年前,Ellision建立了土壤侵蚀概念的基本框架,认为土壤侵蚀由四个基本过程构成:(1)雨滴冲击引起的[1]剥离;(2)雨滴溅蚀引起的迁移;(3)土壤表面径流引起的剥离;(4)土壤表面径流引起的迁移。现在许多的土壤侵蚀模型就是在这一概念的基础上发展而来的。土壤侵蚀包含一系列的连续事件:土壤颗粒[2]的剥离、携带、运移和沉积,在土壤侵蚀过程中,土壤表面的封闭和结皮起着十分重要的作用,虽然
4、结皮影响土壤侵蚀的机理还不十分清楚,但有一点是肯定的,结皮能显著地减低土壤的入渗率,增加地表[3～10]的径流量,继而增加对土壤物质的冲刷和携带能力,进一步增加土壤颗粒的分离,导致土壤侵蚀。许多学者发现聚丙烯酰胺(PAM,Polyacrylamide)对土壤的性质有着改进的作用,经PAM处理后土壤的入渗率要大得多,PAM明显地吸附着土壤表面的颗粒,起着类似于黏结物质的作用,黏结土壤的单颗粒,形成大的团聚体抵抗雨滴的破坏作用,土壤表面的结构和高入渗得以维持,阻碍土壤结皮的形成,减[2,6,11～16]少土
5、壤侵蚀。PAM能减少土壤侵蚀的原因是:(1)径流减少,减低了径流的冲刷能量;(2)土壤[7]表面的团聚体的颗粒更大,径流不易将其冲刷、带走;(3)降低了径流携带土壤颗粒的能力。关于PAM改良土壤的研究早在上世纪50年代就进行过有益的探索,但由于经济上的原因,直到现2在,PAM改良土壤才有了现实的意义。据估计,美国西部在1996年大约有160000～200000hm土地使[15]用了PAM,控制土壤侵蚀的效果十分显著,大约减少了500万～1000万t的土壤流失。可以预见,使用PAM来控制土壤侵蚀的趋势将会
6、迅速增长。本实验研究基于以下三个目的:(1)国外大多数学者采用PAM作为土壤改良剂控制土壤侵蚀、提高土壤入渗的方法是将PAM溶于灌溉水中,而我国西北干旱、半干旱的灌溉农业很不发达,大多数是旱地农业或雨养农业,因而本实验试图对国外现在流行的方法进行改进,将PAM与黄绵土混合,直接撒在土壤的表面,在自然降雨的作用下使其溶解,从而达到控制土壤侵蚀、提高入渗率的目的。(2)通过人工降雨模拟实验,获得土壤侵蚀量与不同雨强、不同坡度、不同PAM使用量及覆盖率之间的关系。(3)推荐3科技部山丘区雨水储蓄农业高效利用产
7、业化示范工程、中国科学院“引进国外杰出人才”基金项目资助收稿日期:2001-06-19;收到修改稿日期:2001-11-05转载中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn402土壤学报40卷在当地的水文、气象、地貌等自然地理条件和农业生产状况下最佳PAM的使用方法和使用量。1实验材料与方法参见文献[17]。2结果与讨论产沙量的多少是衡量土壤侵蚀强弱的一个直接标志。为了检验PAM减少土壤侵蚀的效果,将对照的产沙量设定为100%,其余四种处理与之进行对比,现将第Ⅰ阶段降雨和第Ⅱ阶段降雨实
8、验数据分析处理、计算后列于表1。从表中可看出,第Ⅰ阶段降雨实验表明,无论哪种雨强和坡度,PAM都具有较-1好的减少土壤侵蚀的效果。当雨强小于100mmh时,这种效果尤为明显,当坡度小于36.40%时,覆盖率B和A两种PAM处理的产沙量只有1%左右,坡度达到46.63%时,产沙才有所增加,但仍低于5%;覆盖率C的也有相当好的效果,产沙量一般在10%以下,当坡度较大时产沙量会大于15%。雨强达到-1150mmh时,PAM的效果有所下降,但覆盖率
