土壤侵蚀

土壤及其母质在水力、风力、冻融或重力等外营力作用下,被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。土壤在外营力作用下产生位移的物质量,称土壤侵蚀量。单位面积单位时间内的侵蚀量称为土壤侵蚀速度(或土壤侵蚀速率);土壤侵蚀量中被输移出特定地段的泥沙量,称为土壤流失量。在特定时段内,通过小流域出口某一观测断面的泥沙总量,称为流域产沙量。

在人类出现以前的土壤侵蚀,称古代侵蚀,也称地质侵蚀。现代侵蚀是在古代侵蚀的基础上发展起来的,是由人为因素与自然因素综合作用而引起的侵蚀现象。土壤侵蚀主要分布在北纬40°到南纬40°的广大地区,特别是美国、苏联、澳大利亚、中国、印度及南美、非洲的一些国家。中国的土壤侵蚀主要分布在西北黄土高原区、南方山地丘陵区、北方山地丘陵区以及东北低山丘陵与漫岗丘陵区。

分类

按照土壤侵蚀的速度和所造成破坏的严重程度,可分为正常侵蚀和加速侵蚀。正常侵蚀的速度非常缓慢,通常小于或接近土壤的成土速度。加速侵蚀是由于人类不合理的生产活动,如滥伐森林、过渡放牧、陡坡开荒以及修路开矿等所引起的。加速侵蚀的速度,远远超过土壤的成土速度,是人类研究和防治的主要对象。按引起土壤侵蚀的外营力,可分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀三大主要类型。

水力侵蚀

即水蚀,主要类型有面蚀和沟蚀(见彩图)。

中国黄土高原土壤细沟侵蚀 中国黄土高原土壤切沟侵蚀 土壤重力侵蚀 奥地利蒂罗尔州山洪侵蚀 奥地利蒂罗尔州泥石流侵蚀

面蚀是降雨和径流使土层比较均匀剥蚀的一种侵蚀现象。面蚀的强度虽小,但分布面积最广,危害较大。面蚀包括溅蚀、片蚀和细沟侵蚀。

(1)溅蚀:雨滴直接打击地面,使土壤的细小颗粒从土体表面剥离,并被溅散跃起的水滴带动而产生位移的过程。溅蚀使土壤结构破坏,并使土壤渗透能力减小增加径流的冲刷搬动能力。

(2)片蚀:在地面径流非常分散、流量和流速都不很大的情况下所引起的土粒比较均匀流失的过程。片蚀一般发生在地面比较平缓的地段。片蚀使土层变薄、土质变粗、土壤肥力减退。

(3)细沟侵蚀:坡面径流逐步汇集成小股水流,并将地面冲成深度和宽度一般均不超过20cm的小沟的侵蚀过程。细沟分布密度很大,细沟面积占地面的百分数有时可达50%以上,但可为耕耘作业填平。细沟侵蚀对农业的危害较大,不但能冲走肥沃的表土和种子,同时使作物根系裸露,减产严重。

沟蚀是坡面径流冲刷土壤或土体,并切割地面,形成固定沟道的侵蚀现象。沟蚀主要分布在土地瘠薄、植被稀少的半干旱丘陵区和山区。沟蚀对土地的蚕食作用极大,并且是河流泥沙的主要来源之一。沟蚀可分为浅沟侵蚀、切沟侵蚀、冲沟和河沟侵蚀等。

水力侵蚀的强度,决定于土壤或土体的特性、地面坡度、植被状况、降水特征及水流冲刷力的大小等。少数几次大暴雨引起的侵蚀量,往往占年总量的主要部分。

风力侵蚀

也叫风蚀,是以风为动力,使土粒、风沙粒脱离地表,并被搬运和堆积的过程。风对土沙粒的吹移搬运有三种形式。

(1)扬失:粒径小于 0.1mm的粉沙、粘粒,可被风卷扬至空中,随风悬移;

(2)跃移:粒径0.1~0.5mm的沙粒,以跳跃式向前移动;

(3)滚动:粒径0.5mm以上的较大颗粒,沿地面滚动或滑动。除干旱、半干旱地区外,在湿润地区无植被保护的裸露沙质土壤及沿海的沙地上,也能发生风蚀。风蚀使肥沃的表土吹失,使作物幼苗遭受机械和生理的损伤;被搬运的土沙还掩埋道路、 村庄、 农田;进入大气中的细土粒对人体有害。在风蚀比较严重的地区,由于表土层中细小颗粒被吹失,或土壤原有沙质层裸露地表或被风沙覆盖,将引起土壤沙化,经风沙堆积还可形成沙丘。

影响风蚀的因素有气候、地表状况、土壤质地及植物生长状况等。风速及其吹袭的持续时间,直接影响风蚀。植被削弱风的功能,增加地表粗糙度,可减轻风蚀。

重力侵蚀

坡地表层土石物质,在自重力作用下,失去平衡,发生移动和堆积的一种自然现象(见彩图)。根据土石物质破坏的特征和方式,重力侵蚀可分为崩塌、崩岗、滑坡和泻溜等类型。重力侵蚀常见于坡度陡峻的山地、丘陵、河谷和沟谷的坡地,以及人工开挖渠道和路堑的边坡。重力侵蚀破坏耕地,掩埋庄稼,摧毁城镇、村庄和厂矿,破坏交通,并为河流和泥石流提供固体物质,对工农业生产和人民生命财产造成一定危害。发生重力侵蚀的条件有:土石松软破碎、坡度陡、缺少植被等。在这些条件下,当受到地震、降水、径流、冻融、地下水以及人工挖掘和爆破等作用时,便会激发重力侵蚀。

研究简史

近百年来,对土壤侵蚀的研究才逐步展开。有关土壤侵蚀最早的试验,是德国土壤学家沃伦在1877~1895年间进行的。他用试验小区研究植被、地面坡度以及土壤类型对土壤侵蚀的影响。1917年,美国的M.F.米勒教授建立了径流小区,研究土壤、 坡度、 作物对径流和侵蚀的影响。这种径流小区后来被各国广泛采用,随后美、 苏、 日、澳等国进行了许多田间试验。1944年,美国的W.D.埃利森进行了雨滴对土壤机械作用的研究。1958年,美国的W.H.维施迈尔和D.D.史密斯提出包含降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡度、坡长、作物经营、土壤保持诸因子的通用土壤流失方程,主要用来预测特定条件下坡耕地的年平均土壤侵蚀量,已在一些国家得到应用。70年代以来,人们认识到许多污染物都能被土壤颗粒吸附,并被带到江河湖海。因此,土壤侵蚀研究工作也开始注意这方面的问题,如对一次暴雨所产生的土壤侵蚀过程、土壤侵蚀空间分布的调查技术、泥沙输送污染物的预报数学模型的研究。中国学者大约在40年代前后开始在四川内江、 甘肃天水、 陕西省长安、福建省河田等地建立径流小区,研究土壤流失量与主要影响因子之间的关系;此后又在黄土高原和西南各省进行了考察,研究土壤侵蚀类型、地域分布及水土保持的减沙效益。近年来,中国除了研究土壤侵蚀过程、侵蚀预报、泥沙来源和输移过程外,还针对中国地形比较复杂的特点,研究不同地形部位土壤侵蚀特征等问题。

参考书目
  1. N.W.哈德逊著,窦葆璋译:《土壤保持》,科学出版社,北京,1975。(N.W.Hudson,Soil Conservation,CornellUniv.Press,New York,1971.)
  2. M.J.柯克比、R.P.C.摩根编著,王礼先等译:《土壤侵蚀》,水利电力出版社,北京,1987。(M.J.Kirkby and R.P.C.Morgon,Soil Erosion,John Wiley & Sons,New York,1980.)
分类标签: 水利 侵蚀 土壤 径流
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