土壤抗沖性

土壤抗沖性指土壤抵抗徑流對其機械破壞和推動下移的能力 。它主要取決于土粒間、微結(jié)構(gòu)間的膠結(jié)力和土壤結(jié)構(gòu)間抵抗離散的能力。目前用于研究抗沖性的方法都從土壤抵抗徑流作用入手。如靜水崩解法、原狀土沖刷法、野外小區(qū)放水法等。相比而言，原狀土沖刷法較為簡便，適于野外大量采集樣品測定，目前被廣泛應(yīng)用。

抗沖性指標計算，目前評價指標繁多，單位也不統(tǒng)一，大體上有5種：

①用每升水沖走土樣的克數(shù)g/L或每沖走1g土所需水量來描述即L/g。

②在一定雨強下，用沖走1克土所需時間來描述s/g。

③采用能量指標，用沖失1克土或其它物質(zhì)所需水能表示，單位為J/g，以克服方法①②同一個土樣在坡度、雨強不同時引起抗沖性差異之不足。

④用單位徑流深所引起的侵蝕模數(shù)來表示，即kg/m·mm，這種計算方法用于小區(qū)放水法。

⑤從床底泥沙起動角度，用土壤抗沖能力來表示，即土體承受水的流動引起的一定切線應(yīng)力的能力，單位為牛頓/m，這種計算方法由蔣定生導(dǎo)出，其物理意義較為明確。

土壤抗沖性通過營造植被強化土壤抗沖性

植被強化土壤抗沖性的效應(yīng)，主要表現(xiàn)在兩個方面 ：

1．植物根系提高土壤抗沖能力

在相同沖刷坡度和雨強的條件下，與無根系土壤的抗沖性相比，作物根系對土壤抗沖性有明顯的提高作用；隨著土層深度的增加，根系提高土壤抗沖性的作用逐漸減弱；不同植物種類，其根系提高土壤抗沖性的作用具有相對穩(wěn)定的臨界土層深度，從這一臨界土層深度上看，喬木強化土壤抗沖性的效應(yīng)要優(yōu)于灌木，更優(yōu)于草類；根系提高土壤抗沖性的能力主要取決于有效根密度的大小(有效根密度是指在100cm土壤截面上不大于1mm須根的個數(shù))。根系不但具有改善土壤物理性質(zhì)，增加土壤非毛管孔隙度，強化降雨就地入滲的水文生態(tài)功能，而且根系尤其是大于1mm徑級的須根，具有穩(wěn)定土層結(jié)構(gòu)，增加土壤大于2mm粒級水穩(wěn)性團粒及有機質(zhì)含量，創(chuàng)造抗沖性土體構(gòu)型的生物動力學(xué)性質(zhì)之功能。因而植被的生長，尤其是植物根系具有較強的提高土壤抗沖性的功能。

2．植被對土壤表層的保護作用

試驗表明，當?shù)孛娴奶μ\層厚度不小于5mm、枯枝落葉層厚度不小于15mm時，可抵御雨滴的沖擊和徑流的沖刷，表層土壤已基本不再產(chǎn)生沖刷；植被的繁生是鞏固和提高黃土層疏松通透性能的保證。植被對于土壤表層的保護作用、對土壤結(jié)構(gòu)的改善，以及提高抗沖性的作用主要表現(xiàn)在增強土壤膠結(jié)物質(zhì)上。

土壤抗沖性通過減緩坡度改善土壤抗沖性

大量的試驗表明，土壤抗沖性隨地面坡度而變化的敏感性與土地利用方式關(guān)系密切。在一定條件下產(chǎn)生的土壤沖刷量，不僅受到土壤性質(zhì)的影響，而且也受到對土壤的實施處理(即耕作經(jīng)營和水土保持措施)的影響。例如，在坡耕地上種植牧草，推廣水平溝條播種植法，修筑水平梯田或隔坡梯田，都會減少土壤的沖刷量，從而增強土壤的抗沖性。有枯枝落葉和草被覆蓋的土壤，其抗沖性對地面坡度的反應(yīng)不靈敏，而坡耕地上的土壤抗沖性對地面坡度的反應(yīng)十分敏感。

土壤抗沖性是指土壤抵抗地表徑流對其進行機械破壞和搬運的能力，取決于土壤顆粒間、微結(jié)構(gòu)間的膠結(jié)力，以及土壤結(jié)構(gòu)體間抵抗水流離散的能力，更取決于土壤中根系對土粒網(wǎng)絡(luò)作用的大小 。土壤抗沖性可反映土壤抵抗徑流剪切力的能力，是土壤侵蝕研究和植被改良土壤效益研究中必須考慮和測定的要素，也是水土保持監(jiān)測中必須掌握的基本指標。影響土壤抗沖性強弱的主要因素有：土壤表面生物生長狀況(包括諸如地衣、苔蘚等低等生物在土壤表面的繁衍和貼敷；草被莖葉在地表的生長遮蓋；枯枝落葉在地表的積聚和分解等)、根系在土體中的分布狀況、土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)狀況等。

土壤的抗沖性通常以單位水體所能沖刷的量為指標進行評價。測定方法有兩種，一種是原狀土沖刷法，另一種是野外實地沖刷法。

土壤抗沖性原狀土沖刷法

土壤抗沖性測定通常采用原狀土沖刷法，試驗裝置為蔣定生設(shè)計。測定前用特制的取樣器采集原狀土樣，采樣過程中原狀土的表面不能被破壞。將野外采集的原狀土樣放置在沖刷槽中，沖刷槽的坡度可以調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)好坡度的沖刷槽上方用不同流量對原狀土進行沖刷試驗，在沖刷槽下方將沖刷水流全部收集后，在室內(nèi)過濾、烘干，計算出單位水量中的含沙量，該含沙量的值即可表示土壤的抗沖性。原狀土沖刷法的測定裝置具有容易操作、耗水量小等特點，非常適合野外大量測定。

但是原狀土沖刷法在取樣時很容易對土體造成擾動與破壞，尤其是地表根系或地被物較多時，很難保證表層土樣不被擾動，從而造成測定出的抗沖性能偏小。另外，沖刷試驗時沖刷流量是根據(jù)某一強度的暴雨及其歷時下標準小區(qū)土沖刷法的單寬流量確定的，而這個沖刷水量遠大于實際產(chǎn)流量，也造成測定的抗沖性能偏小。

土壤抗沖性野外實地沖刷法

為了克服原狀土沖刷法的缺點，張建軍設(shè)計了野外實地沖刷法。野外實地沖刷法測定土壤的抗沖性時需要采用野外實地放水沖刷儀。具體步驟如下。

(1)在野外需要測定的樣地內(nèi)選擇代表性地段作為觀測用地，用隔水板(鐵皮)沿坡面插入土中3～5cm圍成10cm寬的測定區(qū)，測定區(qū)的長度可根據(jù)地形和研究要求而定，一般取2m。

(2)在測定區(qū)的上方用小鏟挖一個10cm長、10cm寬、5cm深的溢流箱安置坑，將溢流箱放入安置坑，使溢流箱的導(dǎo)流板與測定區(qū)的土壤密切接觸，溢流箱安置時一定要保證導(dǎo)流板保持水平。

(3)在測定區(qū)的下方用小鏟挖一個10cm長、10cm寬、5cm深的承水槽安置坑，將承水槽放人安置坑，將承水槽的引流板沿坡面插入測定區(qū)的土壤，以保證測定區(qū)的水流全部匯人承水槽。承水槽安置坑內(nèi)需開挖排水渠。

(4)將瑪立奧托瓶(供水器)水平安置在測定區(qū)上方，打開加水口皮塞，加滿水后塞緊皮塞。打開瑪立奧托瓶的閥門放水，待流量穩(wěn)定后關(guān)閉閥門。然后用軟管將瑪立奧托瓶的閥門和溢流箱的閥門連接起來，保證不漏水。

(5)用噴壺向測定區(qū)灑水，使測定區(qū)表層土壤充分濕潤至飽和，但不能產(chǎn)流。

(6)打開供水器(瑪立奧托瓶)的閥門和溢流箱的閥門，使溢流箱內(nèi)充滿水并從導(dǎo)流板溢出，進入測定區(qū)后用染色法測定坡面水流的流速y。

(7)當水流進入承水槽后由閥門流出，并用1000ml的量筒測定泥水量Q，并記錄測定時間。

(8)將量筒內(nèi)的泥水樣過濾、烘干，計算沖刷量形。

前言

目錄

第一章 土壤抗沖性的概念及研究簡史

第二章 土壤抗沖性的研究方法

第三章 土壤抗沖性形成機理

第四章 喬灌草根系提高土壤抗沖性的動力功能

第五章 植物根系提高土壤抗沖性的有效性方程

第六章 植物根系提高土壤抗沖性的動力機制

第七章 黃土高原創(chuàng)造滲透抗沖性土壤環(huán)境的途徑

參考文獻 2100433B

該書是一本系統(tǒng)論述植物根系與土壤物理環(huán)境關(guān)系的學(xué)術(shù)專著。它是近十年來融土壤物理、森林水文、植物生態(tài)與現(xiàn)代數(shù)學(xué)研究思路為一體，對水土保持生物措施科學(xué)原理進行的開拓性和系統(tǒng)性研究的總結(jié)，反映了當代土壤抗侵蝕性研究前沿領(lǐng)域的最新成果。

全書共分7章，主要內(nèi)容為：在研究黃土高原土壤剖面構(gòu)型特征、物理性質(zhì)與抗沖性關(guān)系的基礎(chǔ)上，定量分析了入滲抗沖性土體發(fā)生演變的規(guī)律、過程、類型及其控制因素，提出了該區(qū)土壤抗沖性的區(qū)域評價模型及5級分區(qū)系統(tǒng)；從系統(tǒng)定量研究喬、灌、草群落根系的形態(tài)分布及其強化土壤入滲及抗沖性的動力學(xué)性質(zhì)入手，建立和論證了根系提高土壤抗沖性和土壤滲透力的有效性方程及其在水土保持優(yōu)良草樹種選育及其最佳配置中的運用；從綜合定量描述不同植物群落根系參數(shù)與土壤水力學(xué)和物理性質(zhì)的改善效應(yīng)及抗沖性強化值的關(guān)系出發(fā)，探討了根系提高土壤抗沖力、穩(wěn)定土層結(jié)構(gòu)，從而防治土壤侵蝕的機理并建立了數(shù)學(xué)模型，同時對模型在林草地生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用作了討論；根據(jù)黃土高原土壤侵蝕環(huán)境的特殊性與根系固土保水的有效性原理，提出了該區(qū)創(chuàng)造穩(wěn)定滲透抗沖性土壤環(huán)境系統(tǒng)的途徑。

該書可供水土保持、土壤、地理、林業(yè)、草業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境等研究領(lǐng)域的科技工作者及大專院校有關(guān)專業(yè)師生參考。

前言

第1篇水土保持

Ⅰ室內(nèi)實驗

實驗1土壤物理性質(zhì)測定

實驗2土壤水分測定

實驗3土壤可蝕性測定

實驗4土壤抗蝕性測定

實驗5土壤抗沖性測定

實驗6土壤滲透性測定

實驗7不同粒徑砂粒休止角觀測

實驗8土壤水穩(wěn)性團粒組成的測定

實驗9土壤抗剪強度的測定

實驗10林冠枝葉持水率測定

實驗11枯落物吸水實驗

實驗12枯枝落葉物抗沖實驗

實驗13枯枝落葉物阻延流速實驗

實驗14植物根系抗剪強度的測定

Ⅱ模擬（降雨）實驗

實驗15雨滴與雨滴特性觀測

實驗16雨滴擊濺侵蝕量測定

實驗17模擬降雨滲透實驗

實驗18模擬降雨坡面徑流與侵蝕

實驗19模擬降雨面蝕觀測

實驗20模擬降雨細溝侵蝕觀測

實驗21植物作用系數(shù)模擬實驗

Ⅲ野外實驗觀測與調(diào)查

實驗22林冠截留降雨觀測

實驗23樹干莖流觀測

實驗24枯枝落葉物截留降雨實驗

實驗25植物根系拉拔強度觀測

實驗26坡面地表糙度觀測

實驗27地表水流挾沙量觀測

實驗28徑流場徑流泥沙觀測

實驗29集水區(qū)徑流泥沙觀測

實驗30小流域徑流泥沙觀測

實驗31面蝕觀測與調(diào)查

實驗32坡面細溝侵蝕調(diào)查

實驗33山洪調(diào)查

實驗34黃土區(qū)泥流調(diào)查

實驗35泥石流觀測與調(diào)查

實驗36重力侵蝕調(diào)查

實驗37凍融侵蝕調(diào)查

實驗38冰川侵蝕調(diào)查

實驗39淋溶侵蝕調(diào)查

實驗40巖溶侵蝕調(diào)查

實驗41小流域土壤侵蝕強度調(diào)查

實驗42植被調(diào)查

實驗43土地利用現(xiàn)狀調(diào)查

實驗44水土流失綜合治理評價

第2篇荒漠化防治

Ⅳ室內(nèi)實驗

實驗45沙物質(zhì)粒度測定與分析

實驗46沙物質(zhì)礦物成分分析

實驗47鹽堿土鹽分測定

實驗48植物抗旱性實驗

實驗49植物耐鹽性實驗

實驗50沙生旱生植物識別、形態(tài)特征觀察

實驗51鹽生植物識別、形態(tài)特征觀察

實驗52風(fēng)成地貌遙感影像識別

實驗53沙丘遙感影像識別

Ⅴ模擬（風(fēng)洞）實驗

實驗54砂粒起動風(fēng)速測定

實驗55風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)測定

實驗56輸沙率測定

實驗57風(fēng)速廓線測定

實驗58沙障透風(fēng)系數(shù)與防風(fēng)效果測定

實驗59沙障防護距離和有效防護距離測定

實驗60沙障對氣流影響的測定

實驗61網(wǎng)格沙障內(nèi)風(fēng)速分布場觀測與繪制

實驗62風(fēng)沙運動蝕積規(guī)律模擬

Ⅵ野外實驗觀測與調(diào)查

實驗63砂粒起動風(fēng)速觀測

實驗64風(fēng)蝕地表粗糙度的觀測

實驗65輸沙率與風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征觀測

實驗66沙區(qū)土壤類型識別與土壤剖面觀察

實驗67鹽漬化土壤類型識別與土壤剖面觀察

實驗68秸稈沙障設(shè)置與固阻沙效應(yīng)的觀測

實驗69灌叢堆效應(yīng)觀測

實驗70林帶疏透度觀測

實驗71林帶透風(fēng)系數(shù)觀測

實驗72林帶防護距離和有效防護距離觀測

實驗73林帶對氣流流線影響實驗

實驗74林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速分布場觀測與繪制

實驗75林帶脅地效應(yīng)觀測

實驗76防護林小氣候觀測

實驗77荒漠化區(qū)植物群落生物量及凈初級生產(chǎn)力觀測

實驗78荒漠化成因調(diào)查與判別

實驗79天然植被恢復(fù)效果調(diào)查

實驗80沙地人工植被綜合效益評價

附錄1各種標準物質(zhì)與標準數(shù)據(jù)

附錄2沙區(qū)土壤類型識別與土壤剖面觀察

附錄3次生鹽漬化土壤類型識別與土壤剖面觀察2100433B