王志忱 ，夏海江 ，2，王 亮

（1.遼寧省水利水電科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110003；2.東北大學(xué)，遼寧 沈陽 110004）

1 概述

我國是水土流失比較嚴(yán)重的國家之一。全國現(xiàn)有水土流失面積36 700萬hm2，占國土總面積的38.2%[1]。水土流失帶走了大量的土壤水分和養(yǎng)分，降低了耕地質(zhì)量，破壞了生態(tài)環(huán)境，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前，治理田間水土流失主要從工程措施、生物措施、農(nóng)業(yè)措施等方面著手，但都存在或投資大、或周期長、或見效慢等不足。近年來，化學(xué)措施防治水土流失已成為一個(gè)新的研究領(lǐng)域。高分子聚合物聚丙烯酰胺作為絮凝劑、鉆井泥漿處理劑、堵水劑、織物處理劑、紙力增強(qiáng)劑、土壤結(jié)構(gòu)改良劑等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水處理、石油鉆探、煤炭地質(zhì)、紡織造紙及農(nóng)業(yè)土壤改良。為了深入研究聚丙烯酰胺防治水土流失的作用，開展了大量的室內(nèi)試驗(yàn)、田間試驗(yàn)和示范應(yīng)用，取得了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文根據(jù)該項(xiàng)室內(nèi)試驗(yàn)研究部分，提出了聚丙烯酰胺防治土壤侵蝕的最優(yōu)劑型適宜用量的持效性，為田間施用聚丙烯酰胺防治土壤侵蝕提供依據(jù)和指導(dǎo)。

2 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)地點(diǎn)位于鐵嶺市西豐縣泉河水土保持試驗(yàn)站試驗(yàn)室。該試驗(yàn)站是遼寧省有限的水土保持試驗(yàn)站中具有代表性的，其試驗(yàn)室具備水土保持相關(guān)試驗(yàn)儀器設(shè)備和專業(yè)試驗(yàn)人員。

試驗(yàn)土樣：遼寧省水土流失重點(diǎn)地區(qū)有遼西地區(qū)和遼北地區(qū)[2]，研究中在上述重點(diǎn)地區(qū)選擇具有代表性的土壤作為試驗(yàn)土樣。經(jīng)調(diào)查，選擇確定遼北地區(qū)的棕壤土和遼西地區(qū)的褐土兩種土樣。將土樣運(yùn)達(dá)試驗(yàn)室，試驗(yàn)前測定了參試土壤的物理性質(zhì)，見表1。

表1 供試土壤的物理性質(zhì)

按《水土保持試驗(yàn)規(guī)范》設(shè)計(jì)適宜的試驗(yàn)室模擬降雨系統(tǒng)和試驗(yàn)小區(qū)[3]。

模擬降雨系統(tǒng)：采用微噴模擬人工降雨，用Qd×2—16—0.25潛水泵供水，降雨強(qiáng)度控制在60 mm/h，每次降雨時(shí)間掌握在3 h。

試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)：試驗(yàn)小區(qū)分3種坡度，各為6°，10°和15°。每種坡度各并排設(shè)4個(gè)小區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)長2 m，寬0.5 m，面積為1.0 m2。在每個(gè)小區(qū)的下端設(shè)有出水口和盛水池，承接徑流和土壤侵蝕量，每小區(qū)土層厚度為0.3 m。

供試聚丙烯酰胺：選擇聚丙烯酰胺防治水土流失最優(yōu)劑型陰離子型分子量300～400萬劑型[4]。

聚丙烯酰胺施用：選用聚丙烯酰胺防治水土流失的適宜用量0.30 g/m2[5]進(jìn)行。施用時(shí)將聚丙烯酰胺0.30 g溶解于3萬ml的水中，均勻噴施于小區(qū)土壤表面。各小區(qū)每次模擬降雨完成后，靜置1 h，繼續(xù)下一次模擬降雨。進(jìn)行5次模擬降雨后，觀測各小區(qū)徑流量和土壤侵蝕量，為1次重復(fù)。然后，對田面5～10 cm范圍土壤進(jìn)行擾動(dòng)，即用農(nóng)用耙子反復(fù)耙拉5次，靜置1 h，進(jìn)行下一次降雨重復(fù)。共8次重復(fù)。

統(tǒng)計(jì)分析各小區(qū)徑流量和土壤侵蝕量。

3 結(jié)果及分析

在農(nóng)田種植、管護(hù)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，每個(gè)生產(chǎn)季要對田面土壤進(jìn)行3～4次鏟、耕等擾動(dòng)作業(yè)活動(dòng)。

此試驗(yàn)研究是在不考慮紫外線照射促進(jìn)聚丙烯酰胺產(chǎn)品老化的情況下，選用遼北地區(qū)的中壤土和聚丙烯酰胺陰離子型分子量300～400萬劑型，在室內(nèi)試驗(yàn)室對小區(qū)田面土壤進(jìn)行了8次重復(fù)擾動(dòng)、模擬降雨沖刷試驗(yàn)，每次重復(fù)均觀測了各小區(qū)徑流量和土壤侵蝕量。經(jīng)對土壤侵蝕量的統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)8次擾動(dòng)，各次土壤侵蝕量呈逐漸增大的趨勢，但施用聚丙烯酰胺的小區(qū)土壤侵蝕量均小于對照小區(qū)土壤侵蝕量，其土壤侵蝕量累計(jì)值是對照小區(qū)土壤侵蝕量累計(jì)值的44%～50%，即施用聚丙烯酰胺的田面，經(jīng)8次農(nóng)作擾動(dòng)和中到大雨等級降雨沖刷，與對照相比，可以降低土壤侵蝕量50%～56%，也就是經(jīng)過8次田面擾動(dòng)，相當(dāng)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中2年擾動(dòng)時(shí)間后，聚丙烯酰胺還保持著減少土壤侵蝕量50%以上的效果，所以聚丙烯酰胺防治水土流失效果的持效期可以達(dá)到2年以上。

［1］中國統(tǒng)計(jì)局.中國統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，1996.

［2］遼寧省統(tǒng)計(jì)局.遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒［M］.北京：中國統(tǒng)計(jì)出版社，1996.

［3］水利部水土保持司.水土保持試驗(yàn)規(guī)范［S］.北京：水利電力出版社，1988.

［4］夏海江，顧英時(shí)，施建軍.聚丙烯酰胺防治土壤侵蝕的適宜品系試驗(yàn)研究［J］.中國水土保持，2009（8）：4-5.

［5］夏海江，臧志剛.聚丙烯酰胺防治水土流失適宜用量試驗(yàn)研究［J］.吉林水利，2009（10）：20-21.