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为了防止水土流失,目前国内采取大量的水土保持措施,许多学者对这些不同的水土保持工程的水土保持效益和环境效益进行了大量的研究。在环境恶化日趋严重的今天,农业面源污染成为许多学者研究的热点,针对输出污染物减少的研究较多,但是针对源头控制的报道少见。由于农业面源污染源头控制与水土保持的相连性,针对水平阶这一水保措施对水土流失控制的原理,本文以松华坝水库水源区迤者小流域为例,研究了水平阶对面源污染物的控制作用。结果表明:
(1)水平阶能减少地表径流7.88万m3/k㎡·a,对地表径流的削减率达到52.85%。降雨量和雨强是影响径流量的主要因子,径流量的大小进一步影响到水平阶对地表径流的拦截效率,降雨量和径流量具有显著的关系。
(2)水平阶能减少泥沙116.29t/k㎡,削减率为44.38%。由于水平阶减少了地表径流量,也减缓了地表径流的流速,从而减少了泥沙的输出。
(3)水平阶对面源污染物具有良好的拦截效果,08年监测数据显示水平阶能减少氮磷的输出量为340.63kg/k㎡和43.95kg/k㎡,削减率分别为53.11%和50.62%。其中地表径流中拦截量分别为265.55kg/k㎡和4.47kg/k㎡,通过泥沙拦截减少的量为74.97kg/k㎡和39.48kg/k㎡。径流中流失的氮占总氮的77.96%,泥沙中流失的磷占总磷的89.83%。由于径流量和土壤流失量具有显著的相关性,因此只须考虑对径流的拦截就可以对氮磷的输出减少50%以上,从而达到对面源污染物的控制效果。
(4)水平阶对土壤中的氮具有较为明显的富集作用。6月30日、8月18日和9月28日水平阶土壤总氮含量平均比坡面土壤分别高42.20mg/kg、121.36mg/kg和78.87mg/kg,其中植物能有效利用的水解氮增加的浓度为35.62mg/kg、30.02mg/kg和19.42mg/kg,可以看出水平阶除了控制氮的输出外,还有增加产量的潜力。由于磷难以迁移的特性,水平阶中磷的含量和坡面土壤相比没有明显的变化。
(5)土壤水中养分含量在不同部位不同时期,含量和组成成分均有一定变化。通过水平阶下渗的土壤水中氮素的含量较坡面土壤水高。如在08年8月25日的数据:土壤水中氮素的含量为3.59mg/[~5.27 mg/L,坡面土壤水中的3.41 mg/L~4.63mg/L。施肥后,在下渗的土壤水中,铵氮的浓度随深度的增加迅速减低,减少率为92.59%~97.22%。由于雨水对土壤中氮素的淋溶作用,硝态氮含量增加7.14%~882.93%,其中8月25日降雨硝态氮的含量增加最明显,为390.24%~822.93%。雨季结束后,土壤水中氮的含量没有明显的变化。酸性土壤特别是酸性红壤中,由于大量游离氧化铁存在,很大一部分磷酸铁被氧化铁簿膜包裹成为闭蓄态磷,导致土壤水中磷的含量很低,始终保持在一个比较稳定的水平,土壤水中总磷的含量普遍维持在0.01mg/L~0.05mg/L。