引言

我国是水土流失比较严重的国家之一，全国现有水土流失面积367万hm2,占国土总面积 的38.2%水土流失带走了大量的土壤水分和养分，降低了耕地质量，破坏了生态环境，对农 业的可持续发展构成严重威胁目前,治理田间水土流失主要从工程措施、生物措施农业措施 等方面着手，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蚀的室内模拟试验，但都存在或投资大、或周期长、或见效慢等不足近年来，化学措施防治水土流失 己成为一个新的研究领域高分子聚合物聚丙烯酰胺作为絮凝剂•钻井泥浆处理剂、堵水剂、织 

物处理剂•纸力増强剂、土壤结构改良剂等，己经广泛应用于水处理、石油钻探、煤炭地质、纺织 造纸及农业土壤改良[1,2]，但应用于水土保持领域在国内外尚处于起步阶段美国农业局利用 低浓度的聚丙烯酰胺处理沟灌水防治田间土壤侵蚀，取得了良好效果以色列、比利时、委内瑞 拉、印度等国家也开始了应用聚丙烯酰胺防治水土流失的试验研究为了深入研究聚丙烯酰胺 防治水土流失的作用，“聚丙烯酰胺防治田间水土流失研究”被列为辽宁省“八五”重点科技攻 关项目几年来，我们通过室内试验、田间试验和示范，取得了大量的试验数据，本文是该项研 究的室内试验部分。聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蚀的室内模拟试验，主要对聚丙烯酰胺防治土壤侵蚀的最优剂型、适宜用量、抗溅蚀性及对土 壤物理性质的影响进行了探讨，为田间施用聚丙烯酰胺防治土壤侵蚀提供依据和指导。

2材料与方法

试验在铁岭市西丰县泉河水土保持试验站进行。采用微喷模拟人工降雨，用QcK 2- 16i 0. 25潜水泵供水降雨强度控制在60 mm/h，每次降雨时间掌握在3 h试验小区长2m，宽为 0. 5 m，在每个小区的下端设有出水口和盛水池，盛接径流和土壤侵蚀量试验土样选择具有 代表性的辽北棕壤土和辽西褐土每小区土层厚0.3m，装好后降雨前测定了两种土壤的物理 性质(表1)

表1供试土壤的物理性质

土壤类型质地比重容重总孔隙度不同粒级（mm)土壤微团聚体(％ )

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

辽西褐土砂壤2.491.1753.052.314.87.91. 8

辽北棕壤中壤2.511.1144. 473.248.831.52.61

供试聚丙烯酰胺由辽宁省抚顺市化工六厂生产。聚丙烯酰胺按离子类型可分为阴离子型、 阳离子型和非离子型按分子量阴离子型可划分为6~ 10个数量级，非离子型可划分为2~ 3 个数量级试验前首先作了试瓶试验，发现阴离子型分子量400~ 500万和300~ 400万，非离 子型分子量300~ 400万促进土壤沉降效果最好，而阳离子型与土壤絮凝速度较慢。

剂型优选试验设3种剂型，1个对照（CK)，3种坡度，共12个处理。3种剂型分别为：AJ月 离子型分子量400~ 500万；B.阴离子型分子量300~ 400万；C.非离子型分子量300~ 400 万。3种坡度分别为° 10°和15:各小区用量按0l 3g.m-2溶解于3< 104 ml的水中，均匀喷施 于土壤表面，对照喷等体积清水4次重复，随机排列。

用量优选试验是以阴离子型，分别将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~ 400万的聚丙烯酰胺溶解于3< 104 ml的水中，均匀喷施于各 小区土壤表面，另设喷等体积清水的小区作对照。每个小区经历5次降雨冲刷后换土试验共 换土 4次，经历20次降雨冲刷

抗溅蚀试验是用内径40 cm深30 cm的圆形试验桶，边壁直形，内装满土样并拍实，在试 验桶下面铺设塑料膜盛接土壤溅蚀量。分别将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阴离子型分子量300~ 400万的聚丙烯酰胺溶解于3< 104ml的水中，均 匀喷施于各试验桶的土壤表面，另设喷等体积清水的试验桶作对照。3次重复。

制备面积1riK 1m，土厚20 cm的小区，用0.3 g阴离子型分子量300~ 400万溶解于3< 104 ml的水中，均匀喷施于各小区土壤表面，另设喷等体积清水的小区作对照，3次重复静置 24 h后，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蚀的室内模拟试验，在每个小区按梅花形5点取样混匀，测定土壤物理性质变化[3】 

3结果与分析

3.1不同剂型试验结果

表2~ 4是辽北中壤土 ° 10°，15°、区5 次降雨冲刷不换土)后土壤侵蚀累积量。

统计检验表明，3种坡度下各处理间均达 到F0.05的显著水平，说明施用聚丙烯酰胺的 确起到了减小土壤侵蚀量的作用。A B C3种 剂型与对照相比，土壤侵蚀量在6坡度条件 下分别减少4& 5%，77. 4%和53. 6%，在10° 坡度条件下分别减少62. 6%，79.秘和 69. 0%，在15°坡度条件下分别减少58. 5%，

77.0%和66 0%。3种坡度条件下都是以剂型 B效果最好，平均较对照减少土壤侵蚀量

78.1%，其次是剂型C，平均较对照减少 62 9%，剂型A平均较对照减少56. 3%。t检 验结果表明，A B C与对照之间均达到了 tarn 的极显著水平，但3种剂型之间差异不显著， 按优劣排列顺序为B> C> A辽西砂壤土也 得到了相似的结果(表5)因此，选用阴离子 型分子量30屮400万为最优剂型

3. 2适宜用量试验结果

聚丙烯酰胺用量不同，减小土壤侵蚀的作 用也不同尽管用量増大，土壤侵蚀量也大大 减小，但其成本也同时増力卩。因此在确定最优 剂型的基础上，需要对适宜的用量进行研究

表2不同剂型处理土壤侵蚀累积量(坡度6°中壤土）

土壤侵蚀量（g. m- 2)

里 复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不同剂型处理土壤侵蚀累积量(坡度10°中壤土）

土壤侵蚀量（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不同剂型处理土壤侵蚀累积量(坡度15'中壤土）

土壤侵蚀量（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种坡度不同剂型处理土壤侵蚀累积量(砂壤土)

土壤侵蚀量（g. m- 2)

里 复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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图1不同用量聚丙烯酰胺对土壤侵蚀量的影响 71994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. 

图1是辽西砂壤土和辽北中壤土 20次降雨冲刷土壤侵蚀量总和与不同用量聚丙烯酰胺

的关系。从图1可以看出，在0.03~0. 30g。m-2范围内，土壤侵蚀量随用量的増加而迅速减 小，当用量大于0.3 g。m-2时，土壤侵蚀量减小的速率降低，当用量超过1.2 g。m-2时，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蚀的室内模拟试验，土壤 侵蚀量随用量的变化极不明显。因此，用量以0.3~ 1.2 g。m-2范围为宜，相当于3~ 12kg。 hm- 2坡度小时可采用下限值以节约成本，提高经济效益，坡度大时可采用上限值，以増强减 小土壤侵蚀量的作甩

 

图2不同浓度聚丙烯酰胺对土壤溅蚀量的影响

3.3抗溅蚀试验结果

开始降雨时，雨滴接触的是土壤表面。当 具有一定能量的雨滴直接打击在土壤表面，使 土粒分散•飞溅，形成溅蚀作甩两种土壤不同 用量与土壤溅蚀量的关系见图2可以看出，随 着用量的増加，溅蚀量逐渐减小。溅蚀量与雨 量大小关系密切，雨量越大，溅蚀量越大但同 一雨量下，两种土壤之间没有明显差别 3.4聚丙烯酰胺减少土壤侵蚀量原因浅析

为了探讨聚丙烯酰胺减少土壤侵蚀量的 原因，测定了施用聚丙烯酰胺后土壤物理性质 的变化试验结果表明，施入聚丙烯酰胺后，由于絮凝作用和对土壤分散颗粒的团聚化作用，土 壤微团聚体组成发生变化，土壤的沉降系数、结构系数和各级水稳性团聚体总量均明显高于对 照。辽西砂壤土沉降系数由原来的15胳増大到172%，比对照増加14%;辽北中壤土由144% 増大到16%，増加17% 土壤结构系数辽西砂壤土提高5. 5%，辽北中壤土提高6. 0%水稳 性团粒含量砂壤土増加4. 1%，中壤土増加11. 32% 土壤的沉降系数、结构系数和各级水稳 性团聚体总量的増加，提高了土壤持水性和抗蚀性，有助于减少土壤侵蚀量

表3聚丙烯酰胺对土壤物理性质的影响

土壤处理沉降系数 (% )结构系数 (%)各级水稳性团粒（mm)含量（％ )水稳性团粒 总含量（％ )

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结论

(1)施用不同剂型的聚丙烯酰胺都能不同程度地减少土壤侵蚀量以阴离子型分子量300 ~ 400万的聚丙烯酰胺减少土壤侵蚀量的效果最好，平均较对照减少土壤侵蚀量7& 1%c。

(2) 聚丙烯酰胺适宜用量为0.3~ 1. 2g。m-2,相当于3~ 12kg。聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蚀的室内模拟试验，hm-2坡度小时可采用下 限值，坡度大时以上限值为宜

(3)土壤溅蚀量主要与聚丙烯酰胺的用量■雨量大小有关在雨量一定时，土壤溅蚀量随聚 丙烯酰胺用量的増加而减小，在聚丙烯酰胺用量一定时，雨量越大土壤溅蚀量越大

(4)聚丙烯酰胺减少土壤侵蚀量的原因在于促进土壤沉降，増强土壤结构性和水稳性，因

而显著提高了土壤的持水性和抗蚀;性下转第83页

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(1)水流能量决定坡沟系统土壤侵蚀物质的数量和侵蚀形态的发育，是土壤侵蚀链形成与 演化的主导因素，如能有效地控制水流能量的増长，便可有效地控制侵蚀的发生与发展一种 有效做法是断源，即隔断坡段间的联系，使坡段间的能量传递削弱或消失，尤其上坡来水数量 减少，或者根本不进入下坡，这样将可使下坡的侵蚀量大幅度地减少。具体的措施可能有坡地 梯田化、等高耕作、设置植被屏障等另一种做法是消能，即采取各种増大坡面糙率或増加入渗 的措施，以削减水流速度，提高入渗率，使坡面产流减少，侵蚀能量降低，侵蚀过程受到抑制。

(2)沟谷陡坡是坡沟系统能量急剧増长的地段，加强其防治是防止强度侵蚀发生的重要方 面。唐克丽通过对杏子河流域的考察指出，陡坡开垦是人为破环的重要方式，因开垦陡坡而増 加的侵蚀量，约占流域总侵蚀量的30%在研究中，25° 35°坡度转换处，3种实验雨强均有滑 坡或崩塌发生，其侵蚀量占到了全坡面的36%~ 39%，侵蚀模数是4个坡段中最高的

(3)达到或超过一定的动力临界值，是一种侵蚀方式出现的基本前提下渗能力的减弱，糙 度的减少，坡度的突变，上坡水流的叠加等都可促使侵蚀能量加大，导致侵蚀强度更大的相应 侵蚀方式的产生而一切増加入渗的措施，増大水流阻力的措施，降低坡度的措施，削减上坡水 流流量的措施等则可抑制侵蚀能量増加，防止高强度侵蚀方式的出现

(4)坡面水深分布的不均匀造成的局部急流现象，聚丙烯酰胺防治坡地土壤侵蚀的室内模拟试验，是土壤侵蚀链能量分异的一个重要特 点，坡面各种水沙流均具有急流的性质，它们在坡面塑造着一个大小规模不等的陡坎，形成跌 水，冲刷破坏坡面，造成物质流失和不同侵蚀形态的出现那么，平整坡面，消除陡坎，及削减水 流能量则是防止急流出现的重要措施

(5)坡面及各种侵蚀形态也有平衡的倾向性„当水流所挟带的泥沙与其挟沙能力大体相近 时，坡面或该种侵蚀方式即处于不冲不淤的动态平衡状态，这时坡面则不再发展，侵蚀过程基 本抑制。某种意义上讲，控制侵蚀就是认识均衡形成的条件，促使低输出均衡的实现人类对 于坡面的利用则应避免打破均衡，造成新的侵蚀过程。