土壤可蚀性研究述评

土壤可蚀性是土壤对侵蚀作用的敏感性。对土壤可蚀性的研究是认识土壤侵蚀机理的一个重要环节。土壤可蚀性可以通过测定土壤的理化性质、水冲、模拟降雨、小区和风洞试验测定,可以使用土壤侵蚀模型与诺谟图计算土壤可蚀性。研究中产生了许多可蚀性指数和计算公式。土壤可蚀性是一个相对的概念,它受空间变化、土壤性质的时间动态变化和人类活动等因素的影响。在土壤可蚀性的研究中存在着一些不足,具体表现为:农田土壤是土壤可蚀性研究的主要对象,区域之间的土壤可蚀性缺乏对比,因此加强对土壤可蚀性机理、实验与风水复合侵蚀作用下土壤可蚀性的研究有着十分重要的意义。     

土壤可蚀性动态变化规律研究

通过回顾已有的研究成果，分析评价了现有具有代表性的土壤可蚀性评价指标的优缺点，提出了建立适用于土壤侵蚀预报的可蚀性评价指标的原则。并运用野外观测资料，计算分析了我国黑土、黄土，以及日本火山灰土等土壤可蚀性的季节变化规律，深入研究了土壤可蚀性随次降雨强度、不同强度段降雨组合的变化趋势。结果表明，单位降雨侵蚀力所对应的土壤流失量是反映土壤性质与流失量之间定量关系的最好指标，但不能把目前使用的土壤可蚀性指标直接移植于次降雨模型中。土壤可蚀性具有明显的季节变化，而其变化规律还存在地域差异性。采用最大30分钟雨强大于25－30mm/hr降雨的侵蚀产沙资料，计算的土壤可蚀性值比较稳定且接近该土类可蚀性的多年平均值。     

滇东北山区坡耕地土壤可蚀性因素

通过对滇东北山区坡耕地３类代表性土壤－红壤、黄壤和紫色土建立标准试验小区并进行连续３年实测,建立起计算滇东北山区坡耕地土壤Ｋ值的修正诺模公式;在确定各个土壤参数基础上,计算了滇东北山区坡耕地主要土壤的Ｋ值,为建立坡耕地土壤流失方程、进行土壤侵蚀预测预报、制定水土保持措施奠定了可靠的基础。     

乌兰布和沙漠典型植物群落土壤风蚀可蚀性研究

为探明植被恢复对乌兰布和沙漠土壤风蚀可蚀性的影响,以乌兰布和沙漠内不同沙地固定阶段的8种典型植物群落及群落内表土作为研究对象,对土壤物理因子(可蚀性颗粒含量、土壤含水量、有机质含量)、土壤结皮因子、植被因子3类土壤风蚀可蚀性因子指标进行监测,分析土壤风蚀可蚀性因子在不同植物群落类型间、沙地固定阶段间的差异。结果表明:(1)在乌兰布和沙漠典型植物群落中,沙蓬、沙生针茅、盐爪爪等草本植物群落的土壤风蚀可蚀性最强,白刺、梭梭、沙冬青等灌木植物群落土壤风蚀可蚀性弱于草本植物群落,说明灌木林能显著降低土壤风蚀作用。(2)随着沙地的不断固定,土壤结构不断发育,土壤可蚀性不断降低,土壤风蚀可蚀性强弱表现为固定沙地<半固定沙地<流动沙地。(3)土壤可蚀性颗粒含量、土壤有机质含量、土壤含水量、土壤结皮、植被因子与植被类型及沙地固定阶段具有显著相关关系。因此,在沙区生态建设工程中,为了减少土壤风蚀量,不仅要考虑物种的选择,还要促进人工生态系统的演替和恢复,从而有效降低土壤风蚀可蚀性。研究结果可为乌兰布和沙区植被生态系统服务功能的科学评价、防沙治沙工程的建设与管理提供一定参考。     

西藏高原土壤可蚀性及其空间分布规律初步研究

采用数学模型和GIS分析相结合的方法，以西藏自治区土壤普查资料为数据源。计算出西藏高原各土种的土壤可蚀性K值。在此基础上，以县为单元并运用面积进行加权平均，获得该区的土壤可蚀性K值分布图。对高原特殊成土条件下可蚀性的研究与探索，有利于深入理解西藏高原的土壤侵蚀特点、规律及其成因，提高土壤侵蚀的预报精度。     

青海湖流域土壤可蚀性K值研究

以土壤亚类为基础,依据青海省第二次土壤普查资料建立了青海湖流域土壤亚类理化性质数据库.使用Wischmeier建立的通用方程计算土壤可蚀性K值,利用三次样条函数插值方法转换不同粒径标准的土壤质地;分别使用土壤有机质含量和土壤最小饱和水力传导率来确定土壤的结构和渗透级别.根据计算结果,建立了青海湖流域土壤可蚀性的分级指标.结果显示,中等和高等可蚀性K值的土壤面积分别占流域土壤总面积的72.1%和15.5%,土壤易于侵蚀.使用Arc/Info对青海湖流域土壤地图进行数字化得到值的K空间分布图,分析了流域可蚀性K值的分布规律及其土壤沙化原因,这对青海湖流域水土保持及流域长期规划具有重要意义.     

云南昭通盆地降雨侵蚀性与土壤可蚀性的初步研究

通用土壤流失公式已被广泛用于坡地土壤流失量的估算方面, 而此公式中降雨侵蚀性因子 （ Ｒ 值） 与土壤可蚀性因子 （ Ｋ 值） 因地域差异而不同, 必须结合各地和水文与土壤条件进行修正。以云南昭通坝区昭鲁河新泉水文站１０ 年的观测资料为基础, 分析计算了各种降雨参数的单因子和复合因子, 分别与土壤流失量之间的相关关系, 结果表明, 适合于昭通坝区的降雨侵蚀力 Ｒ 指标为Σ Ｅ· Ｉ１５, 昭通坝区年平均降雨侵蚀力 Ｒ 值为 １８４１４。同时, 根据对本区水稻土、紫色土和山地黄壤机械组成和有机碳含量的分析结果, 计算出这些土壤的可侵蚀性因子 Ｋ 值。最后提出, 鉴于本区降雨侵蚀性因子 Ｒ 值和土壤可蚀性因子 Ｋ 值均较高的情况, 应加强地表植被和表土层的保护, 防止水土流失。     

不同时间尺度下农田土壤风蚀可蚀性的变化

土壤风蚀可蚀性(简称土壤可蚀性)作为风蚀模型的必要输入参数之一,会随风蚀事件过程、耕作措施以及气象气候等因素发生显著变化,但目前对其变化趋势尚认识不足.本文采用野外观测、采样分析与空间换时间的方法,就次风蚀事件、风蚀月、风蚀季、多年4个时间尺度下坝上地区农田土壤可蚀性变化问题进行研究.结果 表明:严重风蚀事件过程中,地...     

用非饱和土壤物理参数模拟坡面产流过程研究

采用人工模拟降雨方法，在用蒸发法测定非饱和土壤物理参数和基础上，运用修正的Green—Ampt入渗模型，结合退水曲线法和坡面运动波模型．研究了9场不同雨强和不同历时模拟降雨的产流过程。结果表明模拟误差在11．0％-30．7％间变化，80％的模：似误差可控制在18％以内，说明用非饱和土壤物理参数可以进行一般精度要求的坡面径流过程模拟。     

滇东北山区坡耕地土壤可蚀性因子

通过对滇东北山区坡耕地３类代表性土壤———红壤、黄壤和紫色土建立标准试验小区并进行连续３年实测,建立起计算滇东北山区坡耕地土壤Ｋ值的修正诺模公式;在确定各个土壤参数基础上,计算了滇东北山区坡耕地主要土壤的Ｋ值,为建立坡耕地土壤流失方程、进行土壤侵蚀预测预报、制定水土保持措施奠定了可靠的基础。     

紫色土坡面降雨侵蚀试验研究

坡面水蚀的主要侵蚀动力来自降雨及其产生的地表径流,将坡面水蚀过程分为降雨侵蚀和径流侵蚀,可以从侵蚀动力、侵蚀特征差异与侵蚀规律等方面研究坡面水蚀过程与机理。应用人工模拟降雨及微小区测定技术,以大田紫色土为研究对象,模拟和测定不同雨强与不同坡度条件下降雨侵蚀过程和侵蚀量,揭示以降雨为主要动力的土壤降雨侵蚀特征和规律。研究结果表明：(1)小雨强(＜67．26 mm/h)下,紫色土坡面降雨侵蚀率具有稳定性,随着降雨历时的增加变化微小;大雨强(106．57 mm/h)下,降雨侵蚀率随降雨历时增加呈上下波动;(2)紫色土降雨侵蚀率与降雨强度呈线性相关,随降雨强度增加而直线增加;(3)降雨侵蚀率与坡度符合二次抛物线关系,随坡度的增加出现临界坡度,且临界坡度随雨强的变化而改变。在中小雨强(18．06～67．26 mm/h)条件下,临界坡度SK的变化范围在17°～19°。在大雨强条件下,临界坡度有逐渐增大的趋势;(4)当坡度与雨强共同影响产沙效应时,坡度对降雨侵蚀的影响较小,雨强能掩盖坡度对产沙的贡献。     

无限长土坡滑移变形模拟

从建立土体应力平衡微分方程入手,在平面应变的假定下求解均质无限长土坡的应力平衡方程。通过拟定坡土的滑移速度和粘塑性应变率的关系式,以剑桥模型为依托,得出滑移变形速率的显式表达式,由此推出土坡滑动位移的计算式。因为模型计算值与实测值无论变形趋势还是大小都有不少误差,所以经修正粘滞性参数来改进模型的模拟精度。最后通过一个算例,将现场实测滑移数据和模型计算值进行比较,分析表明二者较为一致。     

自然降雨条件下不同生态措施坡地的径流数值模拟

从动量定理和水量平衡原理出发,以Saint Venant方程为基础推导出自然降雨条件下不同生态措施(即同时考虑变雨强、降雨动量和不同生态措施影响下的坡地径流过程)坡地的径流基本方程。在考虑一般问题定解条件的基础上,采用Preissmann隐式格式对模型进行数值求解。利用3个处理(裸地、百喜草覆盖和百喜草+果树覆盖)、5组实测资料(不同雨型)对模型进行了验证,结果表明3个处理的计算值与实测值的平均相对误差分别为:14.97%、13.59%、15.15%,说明模型的计算结果是可靠的,对于模拟预测自然降雨条件下不同生态措施坡地径流过程是可行的。     

河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤的可风蚀性

对河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤干团聚体稳定性（DASt）、土壤可蚀度（EF）和理化性质进行分析,讨论了这3种土地利用类型土壤风蚀可蚀性的差异及其与土壤理化性质的关系。结果表明：农田和天然草地EF与DASt值差异性显著（P<0.05）,天然草地和退耕地、退耕地和农田差异性不显著,对于EF和DASt,天然草地 > 退耕地> 农田;对于平均粒径,农田≈退耕地>天然草地;对于土壤机械组成黏粒与粉粒含量,天然草地 > 退耕地 > 农田;对于砾石含量,农田 > 退耕地 > 天然草地;对于土壤有机质和全氮含量,天然草地 > 退耕地 > 农田。农田、退耕地、天然草地的DASt、EF系数与砾石含量、平均粒径有着显著相关性,有机质、全氮含量和DASt在天然草地上极显著负相关;EF与有机质、全氮含量在3种地类显著负相关。坝上地区草地和退耕地土壤肥力较高,但表层土壤具有很高的风蚀潜力,因此要限制开垦草地,在必要的地区继续退耕还林还草,提高地表植被的覆盖度,防风固沙,提高土壤肥力,减少土壤风蚀。     

Assessment of Soil Erodibility in Taleghan Drainage Basin,Iran, Using Multivariate Statistics

Soil erosion has been recognized as one of the major forms of human-induced soil degradation. Due to land use changes in Iran, erosion has increased 800% between 1951 and 2002, calling for urgent action. But erosion research and policy development are hampered by a lack of information on the underlying factors controlling erosion. Soil types vary in their inherent susceptibility to erosion; but, like most countries, Iran lacks a network of field plots where erodibility is measured. A proxy for erodibility based on existing data and supplemented by an easily measured minimum data set is therefore needed. In this study, we use geological mapping and cluster, principal component, and factor analysis to group soils in the Taleghan Drainage Basin in Iran and subsequently determine their erodibility. First, a geological map of the area was prepared by photogeological methods and on-the-ground verification. Then, three soil profiles were investigated within similar landform units of each geological formation, and soil samples were taken. Physical and chemical properties that might impact soil erodibility (soil texture, pH, electrical conductivity, CaCO₃, and soil organic matter) were used to create a matrix of soil properties and parent material. Application of cluster analysis and factor analysis to the data allowed identification of three geological (parent material) clusters. To investigate the mutual effect of land use and parent material on soil erodibility, a soil erodibility factor was obtained for three land use types in each cluster: rangeland, cropland (irrigated), and dry-land farming (nonirrigated). Geological cluster 1, consisting of marl, gypsum, and gypsiferous mudstone, was the most erodible; geological cluster 2, consisting of recent alluvium, alluvial fan, and landslip deposits, was of intermediate erodibility; and geological cluster 3, consisting of igneous rocks, dolomite, and conglomerate, was the least erodible. Within each geological cluster, dry-land farming was the most erodible, cropland was medium erodible, and rangeland was least erodible. The study suggests that geological and land use maps provide a useful framework for assessing soil erodibility. This work can guide future soil erosion studies and direct soil conservation policy to areas most susceptible to erosion.     

黄土高原坡耕地苜蓿产量及水土流失地形分异模拟——以延安燕沟流域为例

退耕还林还草是目前黄土高原整治生态环境和控制水土流失的主体政策。为使生态退耕政策得到有效落实,本文基于WIN-YIELD软件,以延安燕沟流域为例,利用2006年延安站的逐日气象数据和燕沟流域地貌、土壤及土地利用等资料,模拟分析了不同地形高程、坡度和坡向条件下坡耕地种植苜蓿的秸秆干物质产量、水土流失量及其地形分异特征。结果表明:在黄土高原,地形坡度是影响苜蓿秸秆干物质产量和泥沙流失的重要因素,苜蓿秸秆产量模拟值随地形坡度的增大而减小,泥沙流失的模拟值随地形坡度的增大而增大;地形高程1000 m以下的地域种植苜蓿其产量明显高于1000 m以上的地域,坡耕地苜蓿产生径流和泥沙随地形高程的变化不显著;地形坡向对苜蓿秸秆产量和水土流失量的影响不大。     

Soil erodibility and processes of water erosion on hillslope

The importance of the inherent resistance of soil to erosional processes, or soil erodibility, is generally recognized in hillslope and fluvial geomorphology, but the full implications of the dynamic soil properties that affect erodibility are seldom considered. In Canada, a wide spectrum of soils and erosional processes has stimulated much research related to soil erodibility. This paper aims to place this work in an international framework of research on water erosion processes, and to identify critical emerging research questions. It focuses particularly on experimental research on rill and interrill erosion using simulated rainfall and recently developed techniques that provide data at appropriate temporal and spatial scales, essential for event-based soil erosion prediction. Results show that many components of erosional response, such as partitioning between rill and interrill or surface and subsurface processes, threshold hydraulic conditions for rill incision, rill network configuration and hillslope sediment delivery, are strongly affected by spatially variable and temporally dynamic soil properties. This agrees with other recent studies, but contrasts markedly with long-held concepts of soil credibility as an essentially constant property for any soil type. Properties that determine erodibility, such as soil aggregation and shear strength, are strongly affected by climatic factors such as rainfall distribution and frost action, and show systematic seasonal variation. They can also change significantly over much shorter time scales with subtle variations in soil water conditions, organic composition, microbiological activity, age-hardening and the structural effect of applied stresses. Property changes between and during rainstorms can dramatically affect the incidence and intensity of rill and interrill erosion and, therefore, both short and long-term hillslope erosional response. Similar property changes, linked to climatic conditions, may also significantly influence the stability and resilience of plant species and vegetation systems. Full understanding of such changes is essential if current event-based soil erosion models such as WEPP and EUROSEM are to attain their full potential predictive precision. The complexity of the interacting processes involved may, however, ultimately make stochastic modelling more effective than physically based modelling in predicting hillslope response to erodibility dynamics.