引言

我國是水土流失比較嚴重的國家之一，全國現有水土流失面積367萬hm2,占國土總面積 的38.2%水土流失帶走了大量的土壤水分和養分，降低了耕地質量，破壞了生態環境，對農 業的可持續發展構成嚴重威脅目前,治理田間水土流失主要從工程措施、生物措施農業措施 等方面著手，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蝕的室內模擬試驗，但都存在或投資大、或周期長、或見效慢等不足近年來，化學措施防治水土流失 己成為一個新的研究領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•紙力増強劑、土壤結構改良劑等，己經廣泛應用于水處理、石油鉆探、煤炭地質、紡織 造紙及農業土壤改良[1,2]，但應用于水土保持領域在國內外尚處于起步階段美國農業局利用 低濃度的聚丙烯酰胺處理溝灌水防治田間土壤侵蝕，取得了良好效果以色列、比利時、委內瑞 拉、印度等國家也開始了應用聚丙烯酰胺防治水土流失的試驗研究為了深入研究聚丙烯酰胺 防治水土流失的作用，“聚丙烯酰胺防治田間水土流失研究”被列為遼寧省“八五”重點科技攻 關項目幾年來，我們通過室內試驗、田間試驗和示范，取得了大量的試驗數據，本文是該項研 究的室內試驗部分。聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蝕的室內模擬試驗，主要對聚丙烯酰胺防治土壤侵蝕的最優劑型、適宜用量、抗濺蝕性及對土 壤物理性質的影響進行了探討，為田間施用聚丙烯酰胺防治土壤侵蝕提供依據和指導。

2材料與方法

試驗在鐵嶺市西豐縣泉河水土保持試驗站進行。采用微噴模擬人工降雨，用QcK 2- 16i 0. 25潛水泵供水降雨強度控制在60 mm/h，每次降雨時間掌握在3 h試驗小區長2m，寬為 0. 5 m，在每個小區的下端設有出水口和盛水池，盛接徑流和土壤侵蝕量試驗土樣選擇具有 代表性的遼北棕壤土和遼西褐土每小區土層厚0.3m，裝好后降雨前測定了兩種土壤的物理 性質(表1)

表1供試土壤的物理性質

土壤類型質地比重容重總孔隙度不同粒級（mm)土壤微團聚體(％ )

(g.m-3)(g.m-3)(% )<0.05<0.01<0.005< 0 001

遼西褐土砂壤2.491.1753.052.314.87.91. 8

遼北棕壤中壤2.511.1144. 473.248.831.52.61

供試聚丙烯酰胺由遼寧省撫順市化工六廠生產。聚丙烯酰胺按離子類型可分為陰離子型、 陽離子型和非離子型按分子量陰離子型可劃分為6~ 10個數量級，非離子型可劃分為2~ 3 個數量級試驗前首先作了試瓶試驗，發現陰離子型分子量400~ 500萬和300~ 400萬，非離 子型分子量300~ 400萬促進土壤沉降效果最好，而陽離子型與土壤絮凝速度較慢。

劑型優選試驗設3種劑型，1個對照（CK)，3種坡度，共12個處理。3種劑型分別為：AJ月 離子型分子量400~ 500萬；B.陰離子型分子量300~ 400萬；C.非離子型分子量300~ 400 萬。3種坡度分別為° 10°和15:各小區用量按0l 3g.m-2溶解于3< 104 ml的水中，均勻噴施 于土壤表面，對照噴等體積清水4次重復，隨機排列。

用量優選試驗是以陰離子型，分別將0. 03 g 0. 06 g 0. 15 g 0. 24 g 0. 30 g 1. 20 g 2 40 g 3.60 g和4.80 g分子量300~ 400萬的聚丙烯酰胺溶解于3< 104 ml的水中，均勻噴施于各 小區土壤表面，另設噴等體積清水的小區作對照。每個小區經歷5次降雨沖刷后換土試驗共 換土 4次，經歷20次降雨沖刷

抗濺蝕試驗是用內徑40 cm深30 cm的圓形試驗桶，邊壁直形，內裝滿土樣并拍實，在試 驗桶下面鋪設塑料膜盛接土壤濺蝕量。分別將Q 03 g 0. 06 g Q 15 g 0. 24 g 0. 30 g 0. 6 g 1. 20g 1. 8g 2 40 g陰離子型分子量300~ 400萬的聚丙烯酰胺溶解于3< 104ml的水中，均 勻噴施于各試驗桶的土壤表面，另設噴等體積清水的試驗桶作對照。3次重復。

制備面積1riK 1m，土厚20 cm的小區，用0.3 g陰離子型分子量300~ 400萬溶解于3< 104 ml的水中，均勻噴施于各小區土壤表面，另設噴等體積清水的小區作對照，3次重復靜置 24 h后，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蝕的室內模擬試驗，在每個小區按梅花形5點取樣混勻，測定土壤物理性質變化[3】 

3結果與分析

3.1不同劑型試驗結果

表2~ 4是遼北中壤土 ° 10°，15°、區5 次降雨沖刷不換土)后土壤侵蝕累積量。

統計檢驗表明，3種坡度下各處理間均達 到F0.05的顯著水平，說明施用聚丙烯酰胺的 確起到了減小土壤侵蝕量的作用。A B C3種 劑型與對照相比，土壤侵蝕量在6坡度條件 下分別減少4& 5%，77. 4%和53. 6%，在10° 坡度條件下分別減少62. 6%，79.秘和 69. 0%，在15°坡度條件下分別減少58. 5%，

77.0%和66 0%。3種坡度條件下都是以劑型 B效果最好，平均較對照減少土壤侵蝕量

78.1%，其次是劑型C，平均較對照減少 62 9%，劑型A平均較對照減少56. 3%。t檢 驗結果表明，A B C與對照之間均達到了 tarn 的極顯著水平，但3種劑型之間差異不顯著， 按優劣排列順序為B> C> A遼西砂壤土也 得到了相似的結果(表5)因此，選用陰離子 型分子量30屮400萬為最優劑型

3. 2適宜用量試驗結果

聚丙烯酰胺用量不同，減小土壤侵蝕的作 用也不同盡管用量増大，土壤侵蝕量也大大 減小，但其成本也同時増力卩。因此在確定最優 劑型的基礎上，需要對適宜的用量進行研究

表2不同劑型處理土壤侵蝕累積量(坡度6°中壤土）

土壤侵蝕量（g. m- 2)

里 復CKABC

1140.963.349. 986.8

2100.053.620. 925.9

390.256.016.965.8

4147.773.820.343.4

平均值119.761.727.055.5

表3不同劑型處理土壤侵蝕累積量(坡度10°中壤土）

土壤侵蝕量（g.

m- 2)

里炅CKABC

1196.871.034. 063.2

2151.861.036.558.6

3163.965.026.356.3

4178.969.341.253.2

平均值187.970.237.658.2

表4不同劑型處理土壤侵蝕累積量(坡度15'中壤土）

土壤侵蝕量（g.m-2)

里炅CKABC

1248.5109. 747.247.8

2174.163.140. 954.8

3179.888.034. 349.9

4198.371.161.8119.5

平均值200.283.046. 168.0

表5 3種坡度不同劑型處理土壤侵蝕累積量(砂壤土)

土壤侵蝕量（g. m- 2)

里 復CKABC

6〇167.071.946. 461. 6

10〇217.795.564.387.1

15。229.9116.998.7109. 1

 

 

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圖1不同用量聚丙烯酰胺對土壤侵蝕量的影響 71994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. 

圖1是遼西砂壤土和遼北中壤土 20次降雨沖刷土壤侵蝕量總和與不同用量聚丙烯酰胺

的關系。從圖1可以看出，在0.03~0. 30g。m-2范圍內，土壤侵蝕量隨用量的増加而迅速減 小，當用量大于0.3 g。m-2時，土壤侵蝕量減小的速率降低，當用量超過1.2 g。m-2時，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蝕的室內模擬試驗，土壤 侵蝕量隨用量的變化極不明顯。因此，用量以0.3~ 1.2 g。m-2范圍為宜，相當于3~ 12kg。 hm- 2坡度小時可采用下限值以節約成本，提高經濟效益，坡度大時可采用上限值，以増強減 小土壤侵蝕量的作甩

 

圖2不同濃度聚丙烯酰胺對土壤濺蝕量的影響

3.3抗濺蝕試驗結果

開始降雨時，雨滴接觸的是土壤表面。當 具有一定能量的雨滴直接打擊在土壤表面，使 土粒分散•飛濺，形成濺蝕作甩兩種土壤不同 用量與土壤濺蝕量的關系見圖2可以看出，隨 著用量的増加，濺蝕量逐漸減小。濺蝕量與雨 量大小關系密切，雨量越大，濺蝕量越大但同 一雨量下，兩種土壤之間沒有明顯差別 3.4聚丙烯酰胺減少土壤侵蝕量原因淺析

為了探討聚丙烯酰胺減少土壤侵蝕量的 原因，測定了施用聚丙烯酰胺后土壤物理性質 的變化試驗結果表明，施入聚丙烯酰胺后，由于絮凝作用和對土壤分散顆粒的團聚化作用，土 壤微團聚體組成發生變化，土壤的沉降系數、結構系數和各級水穩性團聚體總量均明顯高于對 照。遼西砂壤土沉降系數由原來的15胳増大到172%，比對照増加14%;遼北中壤土由144% 増大到16%，増加17% 土壤結構系數遼西砂壤土提高5. 5%，遼北中壤土提高6. 0%水穩 性團粒含量砂壤土増加4. 1%，中壤土増加11. 32% 土壤的沉降系數、結構系數和各級水穩 性團聚體總量的増加，提高了土壤持水性和抗蝕性，有助于減少土壤侵蝕量

表3聚丙烯酰胺對土壤物理性質的影響

土壤處理沉降系數 (% )結構系數 (%)各級水穩性團粒（mm)含量（％ )水穩性團粒 總含量（％ )

5-33-22-1卜0.50.5- Q25

砂壤土CK15871.100.171. 041.035.868.10

PHP17276.30.561.411.792.276.2312.26

中壤土CK14479.41.572.907.324.0716.9732.83

PHP16185.12.324.019.307.8020.7244.15

4結論

(1)施用不同劑型的聚丙烯酰胺都能不同程度地減少土壤侵蝕量以陰離子型分子量300 ~ 400萬的聚丙烯酰胺減少土壤侵蝕量的效果最好，平均較對照減少土壤侵蝕量7& 1%c。

(2) 聚丙烯酰胺適宜用量為0.3~ 1. 2g。m-2,相當于3~ 12kg。聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蝕的室內模擬試驗，hm-2坡度小時可采用下 限值，坡度大時以上限值為宜

(3)土壤濺蝕量主要與聚丙烯酰胺的用量■雨量大小有關在雨量一定時，土壤濺蝕量隨聚 丙烯酰胺用量的増加而減小，在聚丙烯酰胺用量一定時，雨量越大土壤濺蝕量越大

(4)聚丙烯酰胺減少土壤侵蝕量的原因在于促進土壤沉降，増強土壤結構性和水穩性，因

而顯著提高了土壤的持水性和抗蝕;性下轉第83頁

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(1)水流能量決定坡溝系統土壤侵蝕物質的數量和侵蝕形態的發育，是土壤侵蝕鏈形成與 演化的主導因素，如能有效地控制水流能量的増長，便可有效地控制侵蝕的發生與發展一種 有效做法是斷源，即隔斷坡段間的聯系，使坡段間的能量傳遞削弱或消失，尤其上坡來水數量 減少，或者根本不進入下坡，這樣將可使下坡的侵蝕量大幅度地減少。具體的措施可能有坡地 梯田化、等高耕作、設置植被屏障等另一種做法是消能，即采取各種増大坡面糙率或増加入滲 的措施，以削減水流速度，提高入滲率，使坡面產流減少，侵蝕能量降低，侵蝕過程受到抑制。

(2)溝谷陡坡是坡溝系統能量急劇増長的地段，加強其防治是防止強度侵蝕發生的重要方 面。唐克麗通過對杏子河流域的考察指出，陡坡開墾是人為破環的重要方式，因開墾陡坡而増 加的侵蝕量，約占流域總侵蝕量的30%在研究中，25° 35°坡度轉換處，3種實驗雨強均有滑 坡或崩塌發生，其侵蝕量占到了全坡面的36%~ 39%，侵蝕模數是4個坡段中最高的

(3)達到或超過一定的動力臨界值，是一種侵蝕方式出現的基本前提下滲能力的減弱，糙 度的減少，坡度的突變，上坡水流的疊加等都可促使侵蝕能量加大，導致侵蝕強度更大的相應 侵蝕方式的產生而一切増加入滲的措施，増大水流阻力的措施，降低坡度的措施，削減上坡水 流流量的措施等則可抑制侵蝕能量増加，防止高強度侵蝕方式的出現

(4)坡面水深分布的不均勻造成的局部急流現象，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蝕的室內模擬試驗，是土壤侵蝕鏈能量分異的一個重要特 點，坡面各種水沙流均具有急流的性質，它們在坡面塑造著一個大小規模不等的陡坎，形成跌 水，沖刷破壞坡面，造成物質流失和不同侵蝕形態的出現那么，平整坡面，消除陡坎，及削減水 流能量則是防止急流出現的重要措施

(5)坡面及各種侵蝕形態也有平衡的傾向性„當水流所挾帶的泥沙與其挾沙能力大體相近 時，坡面或該種侵蝕方式即處于不沖不淤的動態平衡狀態，這時坡面則不再發展，侵蝕過程基 本抑制。某種意義上講，控制侵蝕就是認識均衡形成的條件，促使低輸出均衡的實現人類對 于坡面的利用則應避免打破均衡，造成新的侵蝕過程。