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我国东北黑土区土地肥沃、地域辽阔、人口相对较少,是我国重要的商品粮基地；然而由于其长坡特点和不合理的土地利用,东北黑土区水土流失十分严重。定量计算土壤流失量是合理利用土地资源、布设水土保持措施以及设计水利设施的重要科学依据之一,土壤可蚀性K值是计算土壤流失量的一个重要参数。本研究在黑龙江省嫩江县、海伦市、宾县和吉林省长春市共挖掘13个典型黑土剖面,描述和记录各剖面的成土条件及土壤形态,并采集土样分析其理化性质:同时在典型剖面附近布设小区进行野外人工模拟降雨实验,测定其土壤可蚀性K值。对每个小区进行干运行和湿运行两场降雨实验,湿运行在干运行结束后约12h进行。在此基础上分析了各剖面的形态及理化性质特征；研究了小区侵蚀产沙特征及侵蚀泥沙特性，建立了适用于研究区的土壤可蚀性估算方法。本文所得主要结论如下：
⑴土壤剖面特征：①成土条件特征本实验共调查13个剖面,所处地貌类型均为漫岗丘陵,海拔高度介于186～355 m之间,地表坡度介于4°～12.5°,成土母质主要有冲积物和黄土状堆积物两种。本实验所选剖面具有很好的代表性。②土壤形态特征侵蚀程度较轻的耕作黑土剖面构型多为A11—A12-ABh—BhC—C,侵蚀较严重者的剖面构型为A11-A12-AC—C。A11层的厚度为12～38 cm,A12的厚度多小于20 cm。A11层总体呈黑棕色,因侵蚀程度及纬度的不同而有一定差异。表层以及接近表层的A11、A12及AC层以小粒状和粒状结构居多,至底层的BhC和C层,多为小核状、核状,甚至无结构。③主要理化性质从表层的耕作层(A11)向下至亚耕层(A12),容重一般迅速增大,再往下,增大幅度减小；土层较薄、下面直接接触松散沙砾的剖面,其容重随深度的增加而减小。0.25～0.1 mm微团聚体含量一般随着土层深度的增加而减少；0.1～0.05 mm和0.05～0.01 mm微团聚体含量随土层深度的增加而有增有减；<0.01 mm的微团聚体一般随着土层深度的增加而增加。各剖面土壤质地总体偏粘,粘粒含量在30～60％之间,粉粒含量在35～57％之间,砂粒含量多在25％以下,个别达到75％以上。所调查的各剖面不同土层的土壤质地多为粉质粘壤土(Silty clay loam),其次为粉粘土(Silty clay)、粘土(Clay)和粘壤土(Clay loam),个别为壤质砂土(Loamy sand)、砂质壤土(Sandy loam)和砂质粘壤土(Sandy clay loam)。各剖面各土层土壤总体上属于酸性(pH5.0～6.5),个别属于中性(pH6.5～7.5)或强酸性(pH<5.0)。从第一层到第二层,pH值升高达0.18～1.27个pH单位,而以下的土层间pH值变化不大。④土壤有机碳的剖面分布及有机碳密度土壤有机碳体积含量(kg C/m3)随着土层的加深而递减,符合指数函数关系。本研究13个剖面0～20 cm土层有机碳密度为0.96～5.53kgC/m2,与纬度呈较好的正相关关系(R2=0.65,Pr>F=0.01)；0～100 cm土层有机碳密度为1.82～22.43kgC/m2之间,平均9.11 kg C/m2;0～20 cm有机碳储量占0～100 cm有机碳储量的17.94％～78.88％。⑤土壤剖面养分分布全氮、全磷、碱解氮,及有效磷总体上均随着深度的增加而减少;全氮及碱解氮与纬度有较好的线性正相关。
⑵侵蚀产沙过程、侵蚀泥沙粒径及养分流失特征：①累积的降雨、径流、侵蚀之间具有非线性响应关系,累积侵蚀模数随着累积径流深的增加而先增加较快,然后增加速度减缓,或者二者成“S”形,即先缓慢增加,再快速增加,然后又缓慢增加。②相比于小区原土,侵蚀泥沙中<0.002 mm、0.002～0.01 mm、0.01～0.05 mm三个粒组的团聚体明显富集,富集率分别达到了200％～400％、130％～300％和100％～200％；而泥沙中0.1～0.25 mm和0.25～2 mm粒组则比原土明显减少。对于机械组成,泥沙中粘粒(<0.002 mm)有一定的富集,富集率在91%～151％之间:细砂(0.1～0.25 mm)、中砂(0.25～0.5 mm)、粗砂(0.5～1 mm)和极粗砂(1～2mm)总体来说侵蚀泥沙比原土中的含量少,且随着粒径的增大,富集率逐渐减小。③侵蚀泥沙中<0.01 mm和0.01～0.25 mm的团聚体含量与总的径流含沙量分别呈负相关和正相关,可用直线来模拟他们之间的关系。④有机质、全氮、碱解氮和有效磷总体上在泥沙中呈现富集的特征,富集率分别达到153%～188％、127％～131％、150％～164％和250%～265％;泥沙中全磷的含量减小,平均富集率为88％～99％。有机质富集率可用0.1～0.25 mm团聚体含量(％)、机械组成中0.05～0.1 mm粒径含量(％)、>0.05 mm团聚状态(％)构成的多元线性方程来估算(Pr>F=0.0679)；碱解氮富集率可由0.05～0.1 mm团聚体含量(％)、机械组成中0.05～0.1 mm粒径含量(％)和>0.01 mm团聚状态(％)等变量构成的线性方程来计算(Pr>F=0.0096)。
⑶土壤性质指标与土壤可蚀性K值的关系：①人工模拟降雨实验干运行K值(均为国际单位t h/(MJ mm))最小为0.0093,最大为0.0397,平均0.0170:湿运行K值最小0.0089,最大为0.0453,平均0.0193:干、湿综合K值最大为0.0410,最小为0.0091；人工模拟降雨测定结果与天然降雨实测值接近。②对较为常用的K值估算公式(USLE和RUSLE中的诺谟图公式、EPIC公式、几何平均粒径为基础的公式以及Torri公式)进行验证,结果表明,对于大多数小区,估算K值远大于实验测定K值,估算K值与测定K值的相关系数均没有达到0.1显著水平。③对耕层土壤的20个土壤性质指标进行主成分分析,结果表明这些指标可分为颗粒组成(包括团聚体和机械组成)、有机质、酸碱度等主要类别,前4个主成分所解释的方差占总方差的89.2％。④人工模拟降雨K值与单个土壤性质指标的相关性很低,利用多元线性回归分析方法(stepwise法,入选及剔除的显著水平分别为0.3和0.15)得到一个包含5个变量的方程(R2=0.9877,Pr>F=0.0007),这5个变量为:0.25～2 mm团聚体(x6,％)、细粉粒(x8,0.002～0.01 mm机械组成,％)、pH(x15)、有机质含量(x16,g/kg)和全氮含量(x17,g/kg)。细粉粒和全氮含量与K值关系最密切；0.25～2mm团聚体、细粉粒以及有机质含量与K值成反比。