东北黑土区土壤容许流失量制定的探讨

东北黑土区土壤容许流失量制定的探讨1.T值土壤容许流失量(SoilLossTolerance)即T值,即每年单位面积上可容许的最大土壤流失量(t/(km2·a))。T值表明了允许土壤流失的最大水平限制,从而可以长期经济地维持作物高的生产力水平。为制定合理的水土流失控制目标,进行水土保持规划,配置水保措施等提供理论指导。2.东北地区特点丘陵漫岗缓坡地，坡长，土壤层厚度较低。表层有机质多的黑土层，下为厚层的沙层母质，不能满足作物生长。开垦时间短，多为100年左右,短则50年，但侵蚀严重，肥力下降快。《土壤侵蚀分类分级标准》：200t/(km2·a)3.T值决定因素3.1.定量研究法综合国内外有关T值的定量研究方法，可归纳为三类：成土速率法、生产力模型法和厚度法。成土速率法将成土速率作为T值，被认为最能体现T值的意义。3.1.1.成土速率法对东北黑土区各土壤类型通过模拟淋溶、质量平衡两种实际测算方法;稳态PROFILE模型、动态MAGIC模型测算方法及土壤分级、全量分析两种经验测算方法,综合分析得出下表（范昊明，2006）：地理位置成土速率分类备注制定T值大兴安岭北部中低山、台地森林局部冻融侵蚀区、松嫩平原中部轻度风蚀区、小兴安岭低山丘陵轻度水蚀区较慢,但在正常范围内可再生土壤区受东北寒冷的气候条件及其它自然地理条件限制,成土速率很慢较高大小兴安岭、长白山(大黑山)漫川漫岗水蚀区的大部分农业耕作区几乎为0不可再生土壤区由于大面积森林草原植被的开垦与随之而来的强烈农业耕作活动,形成黑土层标志性断面暗黑色腐殖质所必备的植物累积与分解条件已基本不存在较低松嫩平原西部、辽河平原北部轻、中度风蚀区,大部分荒漠化严重地区及耕作强度较大地区极缓慢不可再生土壤区较低3.1.2.生产力模型（PI模型）法越来越多科学家意识到与T值相关的问题并非土壤形成速率，而是能容许多少土壤流失而不至于丧失生产力。这也正是水土保持的目标。PI模型（1979，Neill）提出，用取值范围0~1的无量纲指数，反映土壤生产力的高低：指数越高，生产力水平越高。MPI（谢云，2011）考虑到黑土有机质含量丰富、黏粒含量较高的重要特征式中：PI是生产力指数，i=1，2，...，n为不同的土层。Ai为第i层土壤有效水含量的适宜性指数，土壤有机质含量适宜性指数，Oi和土壤黏粒含量适宜性指数CLi，Di为第i层土壤pH的适宜性指数。WFi为第i层土壤的权重。根据MPI计算T，式中：t是未来规划时间，如t取100年。ΔMPI/t表示规划时间内能够接受的生产力指数降低幅度。MPI0是当前生产力指数，介于0~1之间，数值越大，生产力越高。ΔMPI%是相对于当前生产力指数，由土壤侵蚀导致的生产力指数下降百分比，V是土壤侵蚀脆弱性指数(cm-1)，表示每侵蚀1cm厚度土壤，引起的生产力指数变化量，由下式计算：：MPId为侵蚀dcm表层土壤后的生产力指数。结果表明影响T值的主要因素是土壤厚度和土壤脆弱性指数，白浆化黑土为106t/km2×a，黑土为129t/km2×a，草甸黑土为184t/km2×a。3.1.3.土层厚度法东北地区各类型土壤分布虽有一定规律,但多交叉错综分布,大面积单一类型的土壤较少,因此,完全按照土壤类型来确定T值的可操作性很差。表示土壤流失速率与土壤形成速率的相对平衡。Skidmore(1979)拟定一个T值的函数方程,认为T值是当前土壤厚度的函数,可用下式表示。式中:T1和T2—T值的下限和上限(T1≤T≤T2),T1相当于土壤的再生速率,T2示最大容许流失速率;Z1和Z2—满足作物生长所需的最小和最适的土层厚度;Z指目前的土层厚度。根据美国经验一般把T2定为0.8～2.0mm/a(800～2000t/(km2·a)),Z1为0.5m,Z2取0.8～2.0m。考虑到东北黑土区土层已经比较薄,最小厚度定为30cm,最适宜厚度为80cm。根据现在黑土厚度分布情况,可以得出黑土T值的分布并将结果分为三类：地理位置土层厚度人类活动侵蚀现状制定T值大、小兴安岭、长白山一带高山区薄较少冻融作用影响大较低大、小兴安岭、长白山一带低山、台地区、漫川漫岗区较厚农业利用频繁严重较低松辽平原的广阔平原地带较厚较频繁较严重较高3.2.定性研究法3.2.1.水土流失类型以水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀为主,在以水力侵蚀为主的类型区内常伴有重力侵蚀、冻融侵蚀,混合侵蚀,部分区域沟道侵蚀作用显著，因此,应根据不同侵蚀类型区内不同的侵蚀作用状况考虑偏大或偏小的T值标准。地理位置人类活动侵蚀现状制定T值大兴安岭北部中低山、台地森林局部冻融侵蚀区、小兴安岭低山丘陵轻度水蚀区少较轻现有土壤侵蚀量观测值松嫩平原中部轻度风蚀区、松嫩平原西部、辽河平原北部轻、中度风蚀区、大小兴安岭、长白山(大黑山)漫川漫岗水蚀区频繁严重小于现有土壤侵蚀量观测值3.2.2.水环境安全及其河道、水库的淤积水土流失不仅造成土地生产力下降,洪水携带泥沙在河道、水库淤积,降低水库调洪蓄水能力,抬高河床,增加防洪费用和抗洪风险。泥沙中携带的大量有害物质污染水体,加重了水源污染,造成生态环境恶化。应利用河道的容许来沙量,确定进入河道的最大侵蚀产沙的数量。推导出流域单位面积上的侵蚀模数做为制订T值的参考标准。3.2.3.养分流失及控制沟道的继续发展水土流失发育的第一、第二阶段是溅蚀和面蚀，面蚀使大量的表层耕作土壤流失。其结果大量土壤养分丧失,土地生产力下降,作物减产。据初步估计:黑土平均每年表土流失厚度约为0.6～1cm;沟头侵蚀速度每年平均1m左右。每年平均流走的有机质为3.9t/hm2,全氮0.28t/hm2,全磷0.12t/hm2。在黑土区确定合理的T值就是养分的流失量等于或小于耕地上的施肥量,不能让农民施用的肥料以另一种方式白白的损失掉。3.2.4.水土保持实践中可能达到的限制土壤侵蚀的极限在充分分析考虑自然影响因素的条件下,又能够考虑到一定社会经济条件下水土保持实践中可能达到的限制土壤侵蚀的极限,在此综合分析下所制定的T值标准则更具有现实指导意义和可操作性。选取其中治理度高、蓄水保土效益明显、治理措施配置合理、治理投入经费合理、农林牧用地比例较合适、人均收入较高的小流域统计其土壤侵蚀模数,用以确定现实水土保持实践中可能达到的限制土壤侵蚀的极限。未来水土保持的区域目标应为：T=min(T1,T2)式中：T是一个地区最终的容许土壤流失量，T1是以维持长期可持续土壤生产力为目标的T值，T2是以防止土壤侵蚀异地危害（面源污染、泥沙淤积）为目标的T值，min表示取二者之最小值。