侵蚀土的性质变化及其对土地肥力的影响

<正> 土壤侵蚀系指临时性地面径流对表土层(有时也包括其下垫层)的冲刷——面蚀,和下切——沟蚀作用的破坏过程,是发生最为普遍的水土流失现象。 凡因面蚀或沟蚀而受到破坏的土壤称为侵蚀土。根据侵蚀破坏的程度,侵蚀土常分为弱、中、强三个等级(亦有分为四个等级的)。土壤侵蚀度,是以同类型的侵蚀土与非侵蚀土标本进行对比来确定的,对比     

花岗岩崩岗区不同土层的侵蚀水动力学特征

土壤剥蚀率是单位时间单位面积水流剥蚀土壤的质量,定量研究崩岗不同土层土壤剥蚀率对预测土壤剥蚀过程及建立崩岗侵蚀物理模型具有重要的理论和实践意义。针对湖北通城花岗岩崩岗区发育的表土层、红土层、砂土层、碎屑层,采用不同坡度(8.8%、17.6%、26.8%、36.4%、46.6%)和不同流量(0.2 Ls~(-1)、0.4 Ls~(-1)、0.6 Ls~(-1)、0.8 Ls~(-1)、1.0 Ls~(-1))相结合的室内放水冲刷试验,分析表土层、红土层、砂土层、碎屑层土体土壤剥蚀率与水动力学参数之间的关系,初步探讨花岗岩崩岗侵蚀的水动力学机制。结果表明:在一定坡度条件下,土壤剥蚀率随径流流量的增大而增大,且各土层土壤剥蚀率存在很大差异,碎屑层土壤剥蚀率最大,砂土层次之,表土层最小;在相同流量条件下,各土层土壤剥蚀率均随冲刷时间的延长逐渐降低并趋于稳定;径流剪切力、水流功率对崩岗各土层土壤剥蚀率的影响均可采用线性方程很好地描述(R~20.926),相比用单位水流功率拟合的多项式方程的相关性(R0.830)要高,径流剪切力和水流功率均可作为描述崩岗各土层土壤侵蚀的水动力学参数。表土层、红土层、砂土层、碎屑层的临界径流剪切力依次减小,分别为0.28Pa、0.13Pa、0.10Pa、0.07Pa,各土层土壤细沟可蚀性参数差异明显,碎屑层的最大,砂土层次之,表土层最小。因此,在崩岗垂直结构上,随着土层深度的增加,土体抵抗径流剥蚀的能力逐渐减弱。     

花岗岩崩岗区不同层次土壤分离速率定量研究

针对湖北通城花岗岩崩岗区发育的表土层、红土层、砂土层、碎屑层,利用钢制变坡冲刷水槽在不同坡度(8.8%,17.6%,26.8%,36.4%,46.6%)和不同流量(0.2L/s,0.4L/s,0.6L/s,0.8L/s,1.0L/s)组合下,研究花岗岩崩岗区不同层次土壤分离速率与流量、坡度的关系。结果表明:花岗岩崩岗区各层次土壤分离速率与流量和坡度均呈线性相关(R~2=0.958),随着流量和坡度的增大,各层次土壤分离速率逐渐增大,且增加速率呈上升趋势;花岗岩崩岗区崩壁垂直结构上,随着土体深度的增加,土壤分离速率逐渐增大,且各层次土壤分离速率差异显著,在一定坡度和流量下,碎屑层的分离速率最大,是砂土层的34.24倍,红土层的76.27倍,表土层的711.58倍;各层次土壤分离速率的流量—坡度模型可以用二元一次函数方程很好的拟合(R~20.933),且流量、坡度2个因子的叠加效果对碎屑层分离速率的影响最大,砂土层次之,表土层最小;采用Nash模型效率系数对拟合的流量—坡度模型效果进行检验后发现:各层次的效率系数均较高,预测值与实测值的贴近度较好,研究所得流量—坡度模型能很好的模拟南方花岗岩崩岗区的土壤分离速率。该研究对于解释崩岗侵蚀机理、建立崩岗侵蚀模型具有重要的指导意义。     

晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗侵蚀能力的试验研究

通过大量的野外试验及调查,探讨了晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗蚀性的时空变化规律、天然撂荒地的抗冲刷性能以及表土生物结皮、农耕地的犁底层等对土壤抗侵蚀能力的影响。结果表明:(1)晋西黄土丘陵沟壑区小流域的坡地土壤抗剪力及抗蚀性存在明显的时空变化规律。总体上,旱季的土壤抗蚀性高于雨季;峁顶缓坡地的土壤抗蚀性高于梁坡下部陡坡地。(2)只要土壤的整体结构不被破坏,即便水流冲刷力很大,黄土易蚀的特点也不易表现。尽量避免人为破坏黄土的整体结构,也是减少黄土侵蚀的重要手段。(3)黄土生物结皮,可大大增强土壤的抗侵蚀能力,减沙效应同结皮覆盖率成正比;犁底层在黄土地区的农耕地普遍存在,且会加剧耕作层的侵蚀作用。     

鄂东南崩岗剖面土壤水分特征曲线及模拟

崩岗是我国南方花岗岩地区破坏性极强的水土流失类型。以鄂东南地区两个典型的崩岗剖面为对象,探讨崩岗剖面包括表土层、红土层、斑纹层和碎屑层的土壤水分特征及方程拟合过程,明确崩岗发生的水分运动机理。结果表明:崩岗土壤释水量伴随吸力呈规律性变化,其中斑纹层和砂土层低吸力时脱水能力大于表土层和红土层,高吸力时各个层次土壤水分特征曲线趋于平缓。利用当量孔隙的计算发现不同土层的孔隙变化也存在变化规律,均体现为由表土层至碎屑层土壤大孔隙比例增加而毛管孔隙减少。选取van Genuchten方程和Gardner方程对崩岗剖面土壤实测数据进行了曲线拟合,同时进行了两个方程的拟合评价,R2基本在0.9以上,同时残差平方和的数量级在10-3和10-5之间。研究表明,van Genuchten方程参数能够较好地拟合崩岗表土层和红土层土壤水分特征曲线的实测数据,误差相对较小,而Gardner方程适用于斑纹层和碎屑层土壤。     

川中丘陵区土壤侵蚀的特征与行为方式

川中丘陵区土壤侵蚀普遍,其侵蚀面积之广,侵蚀强度之大仅次于我国北方的黄土高原。土壤侵蚀表现出类型多样而独特,强度极度超常,全层性流失,基岩物理风化迅速,母质侵蚀突出,丘陵体为侵蚀主体等特征;土壤侵蚀行为方式也颇具特色,表现为坡面产流快,土壤冲刷广泛,风化与侵蚀交替进行,流域水力侵蚀频率不高但集中,土壤侵蚀的垂直分带性,土壤侵蚀的季节变动性,土壤侵蚀与流域泥沙搬运不同步等现象;这些特征和行为方式与这里的紫色砂泥岩的广泛出露,复杂的地表物质结构和地貌组合,季节变动明显的季风气候和人类农业耕作活动等因素密切相关。     

土壤水蚀模型中的融雪侵蚀模拟研究

在季节性或常年积雪地区,春季积雪融化产生的径流及其造成的侵蚀占全年总侵蚀量的比例很大,同时反复进行的冻融过程会影响土壤的物理性质,如团聚体稳定性、水分传导率、抗剪切力、可蚀性等,进而加重土壤侵蚀。因此在这些地区进行融雪侵蚀预报十分必要,它主要包括融雪径流的产生,及其形成的土壤侵蚀量,冻融过程导致土壤性状的变化,以及由此造成的对土壤可蚀性的影响。本研究总结了国内外融雪侵蚀的研究现状,并分析了几个代表性土壤水蚀预报模型中的融雪侵蚀过程,提出我国部分地区土壤侵蚀模型中考虑融雪侵蚀的必要性。     

狗牙根群落土壤-根系系统的结构及其抗冲刷与抗侵蚀性能的空间变化

[目的]探讨三峡库区消落带常见的物种狗牙根对库区消落带固土护坡的作用机理。[方法]结合野外调查和室内试验研究,对狗牙根群落根土复合体的结构、根土复合体抗冲刷与抗侵蚀性能及其空间变化进行研究。[结果]狗牙根根系对土壤抗冲性和抗蚀性都有显著的增强效应。随着狗牙根根系生物量的增加,土壤抗冲性和抗蚀性能力也随之增强,且根系生物量与土壤抗冲性和抗蚀性有线性相关性;土壤的抗冲刷与抗侵蚀能力还受消落带海拔梯度的影响,随着海拔梯度的上升,土壤的抗冲刷与抗侵蚀能力逐渐增强,在175m高度达到最大。[结论]由于高度升高,被淹的时间缩短,狗牙根在高海拔地区的生长状况好于低海拔地区。     

鄂东南花岗岩崩岗崩壁土壤水分特征研究

针对鄂东南地区崩岗崩壁不同层次的土壤水分特征进行研究,旨在区分各层次土壤水分与崩岗侵蚀的联系。结果表明,崩壁不同层次的土壤性质存在差异,同时土壤水分特征曲线有一定的变化规律,表土层和红土层持水能力强于斑纹层和碎屑层,土壤水分特征曲线用Gardner模型拟合有较好效果。利用TDR对崩壁水分含量进行测定发现,表土层的含水量从上到下呈现逐渐增大的趋势,红土层至碎屑层含水量逐渐变小。崩壁纵剖面由里到外逐渐减小,且表层土壤水平方向上的土壤含水量变化量要大于剖面底层。     

贵州乌江流域喀斯特生态系统土壤物理性质研究

分析研究了贵州乌江流域不同喀斯特生态系统的石灰土（岩性均腐土）土壤物理性质。结果表明：喀斯特生态系统（土壤利用方式和土壤侵蚀状况等）是影响土壤物理性质的主要因素。良好生态系统的土壤剖面发育良好，层次分异较明显，土层较深厚；土壤有机质含量较高；以粘壤土和粘土为主；土壤容重适宜，土壤孔隙性和结构性良好，土壤的抗蚀性和抗冲性强。退化生态系统（裸地）的土壤各种物理性状恶化，土壤的抗蚀性和抗冲性减弱。提出评价不同喀斯特生态系统的土壤抗蚀性的主要指标，并得出不同喀斯特生态系统的土壤抗蚀能力依次为：灌丛＋弱度侵蚀、森林＋轻微侵蚀〉荒草＋泥沙淤积、旱地＋中度侵蚀〉裸地＋强度侵蚀。     

高海拔寒区融水侵蚀研究进展

对比不同侵蚀类型侵蚀过程、机理,阐述冻融侵蚀和融水侵蚀的区别与联系;探讨并界定融水侵蚀概念,指出融水侵蚀是季节性冻土在冰川积雪融水径流作用下的土壤侵蚀过程。分析融水侵蚀过程机理,反复的冻融作用和不透水冻结层降低土壤抗蚀性,二者同时促进坡面融水集流冲刷加速侵蚀。分析融水侵蚀主要影响因素,气温、辐射和降水是影响冻融作用和融水径流的直接因素,植被、风和地形通过影响雪的分布及辐射而间接影响融水侵蚀过程。评述融水侵蚀GIS定性评价方法和评价模型,融水侵蚀评价研究需参考GIS的定性评价,借鉴USLE/WEPP等土壤侵蚀模型方法。最后对融水侵蚀未来的研究方向进行了展望。     

春季解冻期白浆土融雪侵蚀模拟研究

采用室内人工模拟融雪水冲刷试验,研究了春季解冻期冻融温差、循环次数、土壤初始含水率、融雪水流量和解冻深度这5个控制因子对白浆土侵蚀的影响。结果表明,影响土壤侵蚀的首要因素为融雪水流量。春季解冻期土壤发生侵蚀主要集中在前15次冻融循环过程中,之后即使冻融循环次数增加,侵蚀量增幅也不明显。土壤含水率变化与侵蚀量之间线型关系不明显,初始含水率较小的土壤侵蚀量大于初始含水率较大的侵蚀量。在径流冲刷过程中,融雪流量的大小和土壤冻层的存在,共同影响解冻深度与侵蚀量大小之间的关系。当融雪流量较小时,土壤解冻深度越小侵蚀量越大,二者间呈负相关关系;反之,当融雪流量较大时,土壤解冻深度与侵蚀量之间呈正相关关系。     

南方花岗岩区不同侵蚀土壤治理效果的研究

花岗岩红色风化壳广泛分布于我国南方山地丘陵区.其中的红色粘土层质地粘重且被铁铝氧化物胶结,与其下部的砂土碎屑层相比具有很强的抗蚀能力,对该区侵蚀的发展和治理具有重要意义.本研究通过对保留红色粘土层和砂石碎屑层裸露两种类型的侵蚀土壤在治理过程中保持措施的选择、植被和土壤肥力的恢复与土壤发育特点进行对比,说明了花岗岩区的侵蚀土壤在保留红土层时,土壤退化的程度轻,治理较容易,植被和土壤生产力的恢复较快;一旦红土层被侵蚀贻尽,侵蚀的速度加快,治理过程中植被和土壤生产力的恢复也慢.     

干湿循环下崩岗土体裂隙发育对其渗透性能的影响

渗透是崩壁降雨重分布的关键且直接影响其重力侵蚀过程。试验设计6次干湿循环,通过进行崩壁4层土壤的饱和渗透试验并结合数字图像处理技术,研究了干湿循环效应下崩壁4层土的裂隙演化规律及其对各层土饱和渗透性能的影响。结果表明:(1)随干湿循环次数的增加,表土层和红土层裂隙发育明显,裂隙率逐渐增加后趋于稳定,过渡层和砂土层几乎没有产生裂隙;表土层在第3次循环后裂隙几乎发育完全,裂隙率达到3.50%,形态纤细且破碎,而红土层在第1次循环后裂隙骨架基本定型,随着干湿循环的进行,裂隙宽度不断增大至一定程度时不再发生变化;(2)4层土壤渗透系数大小为砂土层>过渡层>红土层>表土层,表土层和红土层渗透系数随干湿循环的进行逐渐增加后趋于稳定,过渡层一直比较稳定,砂土层逐渐减小后趋于稳定;(3)土壤裂隙率与渗透系数之间存在二次函数关系,裂隙发育对土壤渗透性能的影响先增大后减小。研究结果可为降雨入渗-重分布下崩壁失稳机理研究提供科学依据。     

稀土元素示踪坡面次降雨条件下的侵蚀过程

为定量研究次降雨条件下坡面侵蚀形态的演变过程,该文利用REE-INAA（稀土元素-中子活化分析）方法,将REE元素沿坡面垂直分层布设并结合室内模拟降雨试验,研究了次降雨条件下面蚀和细沟侵蚀的转变和动态发育过程。结果表明：降雨初期坡面主要发生面蚀,细沟出现后,坡面侵蚀将加快加剧,细沟侵蚀深度随之迅速增加。坡面侵蚀中面蚀量约占总侵蚀量的30%左右,细沟侵蚀量占70%左右。单位深度范围内最上层土壤侵蚀量最大,向下依次递减。可以将坡面侵蚀形态演变过程划分为面蚀、细沟发育和细沟稳定3个阶段,各阶段转化都有明显的拐点出现。因此,利用REE-INAA方法可以对土壤侵蚀演变过程进行较准确地定量研究。     

坡面细沟发生临界水动力条件初探

通过玻璃水槽试验和土槽放水冲刷试验对坡面细沟侵蚀发生的临界水动力条件进行了初步研究。结果表明 ,坡面径流在顺坡向下流动过程中以滚波形式运动并发生叠加是造成侵蚀方式发生变化的主要原因。由于径流流动过程中发生滚波叠加 ,造成在径流流路上出现局部水深增加 ,导致侵蚀切应力激增 ,当切应力大于该处的土壤抗蚀力时便发生侵蚀 ,并最终造成细沟沟头的出现。通过对土槽冲刷试验的结果分析 ,运用能量守恒原理建立了径流能耗和径流侵蚀产沙率之间的关系 ,给出了给定土壤条件下坡面细沟侵蚀率估算模型。结果表明 ,坡面土壤侵蚀的发生具有一定的临界条件 ,当径流能耗大于 7 3 8(J)时坡面开始有细沟侵蚀发生     

黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀计算与防治

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估算研究区水力侵蚀造成的直接经济损失,提出排土场平台复垦和水土流失防治措施。结果表明:(1)研究区水力侵蚀严重,总体沟蚀模数相当于自然地貌土壤侵蚀模数的6.8倍,其中平台汇水面对沟蚀模数的影响巨大;(2)排土场平台表层土壤压实,40cm以内土层压实最为严重,深层土壤土质较疏松;(3)排土场平台坡度和坡长在一定程度上可以反映出土壤侵蚀的高低,在水土流失防治措施中应予考虑。在平台复垦和土壤侵蚀防治中应采用减少平台汇水面积、增大地表水入渗能力和提高植被覆盖度的措施为主,本研究成果可为排土场复垦和水土流失防治提供参考。     

紫色丘陵区小流域侵蚀沉积断面构型及土壤颗粒分形特征

土壤侵蚀沉积是地球物质循环的重要环节，但人为因素使之加剧并引起许多生态环境问题。以四川紫色丘陵区小流域为例，根据地形部位及土壤性状划分出侵蚀沉积纵横断面，分析其侵蚀沉积特征，并采集土壤样品研究其颗粒组成和分形维数特征。结果表明：侵蚀沉积纵横断面不同地形部位侵蚀沉积特征明显不同，可分冲刷剥蚀、搬运扩散和沉积掩埋3种类型并连为侵蚀沉积链；侵蚀沉积纵横断面的划分对土壤侵蚀与沉积的认识更全面，整体性更强。研究区颗粒组成特别是粘粒含量明显地体现出侵蚀沉积的差异，分形维数综合体现出明显地随高度降低粗粒物质减少、细粒物质增加的趋势。     

砾石含量对土壤可蚀性因子估算的影响研究

砾石（>2 mm）是土壤组成部分之一,其含量对侵蚀产沙有重要影响。在土壤可蚀性因子（K）计算中充分考虑砾石含量的影响,计算所得土壤可蚀性因子会更加准确。利用30弧秒分辨率土壤砾石含量和土壤质地等级等数据,利用文献报道的砾石含量与土壤渗透性和土壤侵蚀关系估算方法,在全球范围内分析估算砾石含量对土壤可蚀性因子的影响。结果表明,（1）土壤剖面中砾石的存在,通过降低土壤入渗速率（土壤渗透性等级增加5.68%）、增加地表径流而使土壤侵蚀增加,进而使全球土壤可蚀性因子增加4.43%;砾石覆盖通过保护土壤免遭雨滴打击和径流冲刷减少侵蚀,在山地、荒漠（沙漠和戈壁）地区,这一影响会使土壤可蚀性值减小约18.7%。考虑土壤剖面砾石含量和表面砾石覆盖综合影响时,土壤可蚀性因子降低5.52%。（2）以砾石影响为主的地区,占全球62.7%,土壤可蚀性因子可降低0.0091( t?hm2?h)?( hm-2?MJ-1?mm-1);以剖面砾石影响为主的地区,占全球的31.1%,土壤可蚀性因子增加0.0019( t?hm2?h)?( hm-2?MJ-1?mm-1)。（3）剖面和表面砾石共同作用使6个样区土壤流失速率减少约11.8%。因此,剖面砾石的存在会增加土壤可蚀性,而表面砾石覆盖会减少土壤可蚀性,综合影响使土壤侵蚀降低。在区域土壤可蚀性制图研究中,应考虑这两个方面的影响,进而提高土壤可蚀性因子的制图精度。     

砾石含量对土壤可蚀性因子估算的影响

砾石(2 mm)是土壤组成部分之一,其含量对侵蚀产沙有重要影响。在土壤可蚀性因子(K)计算中充分考虑砾石含量的影响,计算所得土壤可蚀性因子会更加准确。利用30弧秒分辨率土壤砾石含量和土壤质地等级等数据,利用文献报道的砾石含量与土壤渗透性和土壤侵蚀关系估算方法,在全球范围内分析估算砾石含量对土壤可蚀性因子的影响。结果表明,(1)土壤剖面中砾石的存在,通过降低土壤入渗速率(土壤渗透性等级增加5.68%)、增加地表径流而使土壤侵蚀增加,进而使全球土壤可蚀性因子增加4.43%;砾石覆盖通过保护土壤免遭雨滴打击和径流冲刷减少侵蚀,在山地、荒漠(沙漠和戈壁)地区,这一影响会使土壤可蚀性值减小约18.7%。考虑土壤剖面砾石含量和表面砾石覆盖综合影响时,土壤可蚀性因子降低5.52%。(2)以砾石影响为主的地区,占全球62.7%,土壤可蚀性因子可降低0.0091(t·hm~2·h)·(hm-2·MJ~(-1)·mm~(-1));以剖面砾石影响为主的地区,占全球的31.1%,土壤可蚀性因子增加0.0019(t·hm~2·h)·(hm-2·MJ~(-1)·mm~(-1))。(3)剖面和表面砾石共同作用使6个样区土壤流失速率减少约11.8%。因此,剖面砾石的存在会增加土壤可蚀性,而表面砾石覆盖会减少土壤可蚀性,综合影响使土壤侵蚀降低。在区域土壤可蚀性制图研究中,应考虑这两个方面的影响,进而提高土壤可蚀性因子的制图精度。