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摘要 土壤理化性质是影响土壤侵蚀过程的重要因素,研究土壤理化性质对土壤侵蚀的影响对控制土壤侵蚀、采取合理水土保持措施有着重要意义。本文基于土壤侵蚀预报机理模型以及经验模型,总结现有研究中土壤各种理化性质对模型中核心参数的影响。目前国内外学者对土壤各种理化性质对土壤侵蚀影响的观点各有不同。该方面的研究仍然存在參数标准不统一、研究内容不够系统全面、研究结果分歧等问题。
关键词 土壤侵蚀;细沟可蚀性;临界剪切力;土壤可蚀性;土壤理化性质
中图分类号 S153 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)14-0189-03
Abstract Soil physical and chemical properties are the important affecting factors in soil erosion process.It is of great significance to study the effects of soil physical and chemical properties on soil erosion to control soil erosion,adopt reasonable soil and water conservation measures.Based on soil erosion prediction mechanism model and empirical model,this paper summarized the effects of various physical and chemical properties of soil on core parameters in the model.In present,domestic and foreign scholars had different views on the effects of various physical and chemical properties on soil erosion.There still exist some problems such as the inconsistency of parameter standards,the lack of systematic research contents and the differences of research results in these research.
Key words soil erosion;rill erodibility;critical shear stress;soil erodibility;soil physical and chemical property
自然状态下,土壤及其母质会在风力、水力、冻融等外营力条件下逐渐被破坏剥蚀,该过程即为土壤侵蚀[1]。根据作用于土壤的外营力不同,可将土壤侵蚀分为风力侵蚀、水力侵蚀、冻融侵蚀、泥石流侵蚀、山洪侵蚀及土壤塌陷等。大量研究发现,土壤侵蚀受到土壤理化性质、地形(坡度、坡长、坡形)、地质、气候(降雨)、植被、人类活动等因素的影响。土壤理化性质主要有土壤容重、土壤含水量、土壤机械组成、土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、土壤黏结力、阳离子交换量、pH值、总孔隙度等。大量研究表明,土壤侵蚀受到土壤理化性质的显著影响。
近年来,国内学者认为在土壤质地相同的情况下,土壤容重反映土壤的松紧程度,其变化影响土壤孔隙变化[2],土壤容重的增加将使土壤孔隙度减少,引起下渗的水量减少,地表径流量将增加,这也将增大对土壤的冲刷,加大径流对土壤的分离搬运能力。何腾兵[3]通过分析贵州地区不同类型土壤的理化性质得出,土壤容重小则土壤疏松,有利于拦渗蓄水、减缓径流冲刷,容重大则相反,因此各土类的裸坡地较林、草、耕地侵蚀更为严重,即土壤容重越大则土壤侵蚀程度越严重。徐 燕等[4]在研究贵州喀斯特山区土壤物理性质对土壤侵蚀的影响时,得出土壤容重越大,总孔隙度越小,土壤侵蚀越严重,程圣东等[5]的研究结论与之类似。李裕元[6]、何淑勤等[7]的研究结果也表明,土壤侵蚀与土壤容重的关系密切。
有研究认为,土壤前期含水量通过影响土壤入渗,进而影响地表产流过程,改变坡面流水动力条件。土壤团聚体的稳定性和土壤颗粒间黏结力以及土壤抗剪强度都会随土壤含水量的不同而变化,从而对土壤侵蚀产生影响[8-11]。金 鑫等[12]认为若土壤初始含水量较低,导致颗粒间黏结力小,则在雨滴冲刷作用下,土壤容易发生分离。但杨永红等[13]的研究得出相反结论,在含水量越大的情况下,非饱和土的黏结力越小。张玉斌等[11]认为前期土壤含水量会对土壤入渗过程和径流过程产生影响,前期近地表土壤含水量越大,坡面初始产流时间越早,地表径流量增大,侵蚀产沙量增大。细沟侵蚀的程度随前期土壤含水量的增加而严重,且前期土壤含水量越大,土壤从片蚀发展为细沟侵蚀越快。
刘 京等[14]研究表明,土壤有机质和团聚体间存在密切的联系;土壤有机质在团聚体形成过程中发挥了重要作用,有机质可作为团聚体形成的胶结剂。有机质含量增加,则土壤团聚体含量也增加,土壤的水稳性、通透性增强,土壤结构得到优化。因此,随着土壤有机质增加,土壤结构得到改善,水土流失将进一步减少[15]。高维森等[16]在对黄土丘陵区柠条林地土壤抗蚀性规律进行研究时发现,随着林龄增大,土壤中有机质含量越多,则土壤抗蚀性越强。张孝存等[17]对黑土区松花江流域东山沟小流域坡耕地耕层土壤有机质、全氮和碱解氮含量及土壤侵蚀速率进行了分析研究,发现土壤侵蚀分布与土壤有机质及氮素含量空间分布之间存在对应关系,且土壤侵蚀速率随着土壤有机质、全氮含量、碱解氮含量的增加而下降。
综上可知,学者们在不同试验方法,不同试验条件下所得的研究结果均表明,土壤理化性质对土壤侵蚀的影响显著。因此,研究区域内土壤理化性质对土壤侵蚀的影响,能够针对不同地域采取有效的预防保护措施来减弱土壤侵蚀带来的不利影响,改善土壤质量,提高区域水土保持能力。
关键词 土壤侵蚀;细沟可蚀性;临界剪切力;土壤可蚀性;土壤理化性质
中图分类号 S153 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)14-0189-03
Abstract Soil physical and chemical properties are the important affecting factors in soil erosion process.It is of great significance to study the effects of soil physical and chemical properties on soil erosion to control soil erosion,adopt reasonable soil and water conservation measures.Based on soil erosion prediction mechanism model and empirical model,this paper summarized the effects of various physical and chemical properties of soil on core parameters in the model.In present,domestic and foreign scholars had different views on the effects of various physical and chemical properties on soil erosion.There still exist some problems such as the inconsistency of parameter standards,the lack of systematic research contents and the differences of research results in these research.
Key words soil erosion;rill erodibility;critical shear stress;soil erodibility;soil physical and chemical property
自然状态下,土壤及其母质会在风力、水力、冻融等外营力条件下逐渐被破坏剥蚀,该过程即为土壤侵蚀[1]。根据作用于土壤的外营力不同,可将土壤侵蚀分为风力侵蚀、水力侵蚀、冻融侵蚀、泥石流侵蚀、山洪侵蚀及土壤塌陷等。大量研究发现,土壤侵蚀受到土壤理化性质、地形(坡度、坡长、坡形)、地质、气候(降雨)、植被、人类活动等因素的影响。土壤理化性质主要有土壤容重、土壤含水量、土壤机械组成、土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、土壤黏结力、阳离子交换量、pH值、总孔隙度等。大量研究表明,土壤侵蚀受到土壤理化性质的显著影响。
近年来,国内学者认为在土壤质地相同的情况下,土壤容重反映土壤的松紧程度,其变化影响土壤孔隙变化[2],土壤容重的增加将使土壤孔隙度减少,引起下渗的水量减少,地表径流量将增加,这也将增大对土壤的冲刷,加大径流对土壤的分离搬运能力。何腾兵[3]通过分析贵州地区不同类型土壤的理化性质得出,土壤容重小则土壤疏松,有利于拦渗蓄水、减缓径流冲刷,容重大则相反,因此各土类的裸坡地较林、草、耕地侵蚀更为严重,即土壤容重越大则土壤侵蚀程度越严重。徐 燕等[4]在研究贵州喀斯特山区土壤物理性质对土壤侵蚀的影响时,得出土壤容重越大,总孔隙度越小,土壤侵蚀越严重,程圣东等[5]的研究结论与之类似。李裕元[6]、何淑勤等[7]的研究结果也表明,土壤侵蚀与土壤容重的关系密切。
有研究认为,土壤前期含水量通过影响土壤入渗,进而影响地表产流过程,改变坡面流水动力条件。土壤团聚体的稳定性和土壤颗粒间黏结力以及土壤抗剪强度都会随土壤含水量的不同而变化,从而对土壤侵蚀产生影响[8-11]。金 鑫等[12]认为若土壤初始含水量较低,导致颗粒间黏结力小,则在雨滴冲刷作用下,土壤容易发生分离。但杨永红等[13]的研究得出相反结论,在含水量越大的情况下,非饱和土的黏结力越小。张玉斌等[11]认为前期土壤含水量会对土壤入渗过程和径流过程产生影响,前期近地表土壤含水量越大,坡面初始产流时间越早,地表径流量增大,侵蚀产沙量增大。细沟侵蚀的程度随前期土壤含水量的增加而严重,且前期土壤含水量越大,土壤从片蚀发展为细沟侵蚀越快。
刘 京等[14]研究表明,土壤有机质和团聚体间存在密切的联系;土壤有机质在团聚体形成过程中发挥了重要作用,有机质可作为团聚体形成的胶结剂。有机质含量增加,则土壤团聚体含量也增加,土壤的水稳性、通透性增强,土壤结构得到优化。因此,随着土壤有机质增加,土壤结构得到改善,水土流失将进一步减少[15]。高维森等[16]在对黄土丘陵区柠条林地土壤抗蚀性规律进行研究时发现,随着林龄增大,土壤中有机质含量越多,则土壤抗蚀性越强。张孝存等[17]对黑土区松花江流域东山沟小流域坡耕地耕层土壤有机质、全氮和碱解氮含量及土壤侵蚀速率进行了分析研究,发现土壤侵蚀分布与土壤有机质及氮素含量空间分布之间存在对应关系,且土壤侵蚀速率随着土壤有机质、全氮含量、碱解氮含量的增加而下降。
综上可知,学者们在不同试验方法,不同试验条件下所得的研究结果均表明,土壤理化性质对土壤侵蚀的影响显著。因此,研究区域内土壤理化性质对土壤侵蚀的影响,能够针对不同地域采取有效的预防保护措施来减弱土壤侵蚀带来的不利影响,改善土壤质量,提高区域水土保持能力。