姜義亮，鄭粉莉，2，* ，王 彬，溫磊磊，沈海鷗，易 祎

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，楊凌 712100;2.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，楊凌 712100)

據(jù)《中國(guó)水土流失防治與生態(tài)安全》調(diào)查顯示［1］，近年來(lái)黑土區(qū)坡耕地土壤侵蝕嚴(yán)重，水土流失嚴(yán)重區(qū)表層黑土每年以0.3—1 cm的速度遞減，平均土層厚度已由20世紀(jì)50年代的60—70 cm下降至目前的20—30 cm。再者溝蝕也是黑土區(qū)主要侵蝕方式之一，據(jù)典型區(qū)侵蝕溝調(diào)查的結(jié)果，東北黑土區(qū)有侵蝕溝25萬(wàn)余條，吞沒(méi)耕地面積達(dá)48.3萬(wàn) hm2［2－3］。劉興土和閻百興［4］的研究結(jié)果表明，黑土區(qū)坡耕地水土流失導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)和侵蝕溝導(dǎo)致的糧食損失總量達(dá)108億kg/a左右。因此，黑土區(qū)土壤侵蝕對(duì)耕地資源和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。

已有研究表明地表徑流及侵蝕過(guò)程與土壤團(tuán)聚體的破壞和流失之間存在密切關(guān)系［5－8］。Ellison［9］研究認(rèn)為結(jié)皮形成后，土壤團(tuán)聚體分裂成許多小顆粒并在土表遷移，從而造成土壤侵蝕。Larionov等［10］發(fā)現(xiàn)粟鈣土團(tuán)聚體在薄層水流中的變化可分為大團(tuán)聚體破壞為微團(tuán)聚體和團(tuán)聚體完全剝蝕兩個(gè)階段。周一楊等［11］在研究黑土濺蝕過(guò)程中發(fā)現(xiàn)降雨對(duì)流失團(tuán)聚體分布范圍具有選擇性，并提出大粒級(jí)團(tuán)聚體流失存在滯后性。與國(guó)內(nèi)外已有的研究成果相比，目前有關(guān)黑土區(qū)土壤侵蝕機(jī)理研究，尤其是溝蝕機(jī)理研究還相對(duì)薄弱，有關(guān)片蝕和溝蝕對(duì)土壤團(tuán)聚體破碎和流失的對(duì)比研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究采用人工模擬降雨的方法，通過(guò)設(shè)計(jì)相同試驗(yàn)條件(降雨、坡度、地表處理等)，分析片蝕和溝蝕的特征差異，對(duì)比研究黑土區(qū)坡耕地片蝕和溝蝕對(duì)土壤團(tuán)聚體破碎和流失的影響，以期為我國(guó)寶貴黑土資源的可持續(xù)利用提供重要科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置與材料

試驗(yàn)于2011年8月在黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人工模擬降雨大廳進(jìn)行。降雨設(shè)備為側(cè)噴式人工降雨裝置，降雨高度16 m，雨滴直徑和雨滴分布與天然降雨相似。試驗(yàn)土壤取自吉林省榆樹(shù)市劉家鎮(zhèn)合心村南城子屯(北緯44°43'28″，東經(jīng)126°11'47″)的0—20 cm耕層土。該區(qū)地貌類(lèi)型以剝蝕堆積地貌為主，地面坡度變化于3°—10°，其中3°—7°的坡地面積占研究區(qū)總面積的92%;土壤類(lèi)型為黑土，其母質(zhì)為亞粘狀黃土，土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)土槽規(guī)格為8 m(長(zhǎng))×3 m(寬)×0.6 m(深)，中間用PVC板分隔為兩個(gè)8 m×1.5 m的徑流小區(qū)，試驗(yàn)土槽底部每隔0.2 m(長(zhǎng))和0.5 m(寬)處設(shè)計(jì)直徑為5 cm的排水口以保證試驗(yàn)土槽在試驗(yàn)過(guò)程排水良好。試驗(yàn)土槽填土?xí)r，用紗布填充排水口后，在土槽底部鋪設(shè)2 cm的細(xì)沙保證試驗(yàn)土槽良好的透水性。為了模擬農(nóng)耕地田間條件(耕層和犁底層)和保證填土的均勻性，在試驗(yàn)土槽填土?xí)r，細(xì)沙之上采用分層(每層5 cm)填土填充試驗(yàn)土槽，其中，細(xì)沙層以上按容重為1.30 g/cm3填充10 cm的粘黃土和10 cm的黑土模擬犁底層，其上按容重為1.20 g/cm3填充20 cm的黑土模擬耕層。另外，每層土填充結(jié)束后，用2 cm深的土耙將表面耙磨形成一定的粗糙度使上層和下層形成很好的粘接。

表1 供試土壤基本性質(zhì)Table 1 Soil properties of the test soil

試驗(yàn)設(shè)計(jì)包括無(wú)雛型溝(片蝕)和有雛型溝(溝蝕)兩種處理。片蝕試驗(yàn)的土槽處理是每次試驗(yàn)前翻耕表層20 cm土層(相當(dāng)于當(dāng)?shù)剞r(nóng)耕地耕作深度)，翻耕完畢后自然沉降2 d，后將黑土表面耙平，以此模擬當(dāng)?shù)剞r(nóng)耕地狀況(圖1)。經(jīng)實(shí)地測(cè)定并參引相關(guān)文獻(xiàn)［1，12］，以南城子屯典型坡耕地的大型切溝為例，按照切溝體積1∶100的比例，在試驗(yàn)土槽中部，坡長(zhǎng)5—7 m處，制作溝深和溝寬各為0.1 m的侵蝕溝雛型(圖2)作為溝蝕試驗(yàn)土槽。

圖1 片蝕試驗(yàn)處理(無(wú)雛型溝)Fig.1 Sheet erosion experimental treatment

圖2 溝蝕試驗(yàn)處理(有雛型溝)Fig.2 Gully erosion experimental treatment

引起我國(guó)東北黑土區(qū)土壤流失的主要降雨類(lèi)型為短歷時(shí)高強(qiáng)度降雨(降雨歷時(shí)1 h左右)，其中，頻次較高的瞬時(shí)雨強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)為0.71 mm/min［13－14］。結(jié)合此標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)實(shí)際情況，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)50 mm/h和100 mm/h(分別為0.83 mm/min和1.67 mm/min)兩個(gè)降雨強(qiáng)度，一個(gè)坡度(10°)，試驗(yàn)重復(fù)2次。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 2 Design of experimental treatments

1.3 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)開(kāi)始前，為保持下墊面前期土壤含水量一致，采用25 mm/h降雨強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)降雨，直至坡面出現(xiàn)徑流流路且集流口有連續(xù)水流出現(xiàn)。預(yù)降雨結(jié)束后，用塑料布將試驗(yàn)土槽遮蓋好，靜置24 h，使水分自由下滲接近自然狀態(tài)的土壤水分分布狀況，以保證每次降雨試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)土槽的土壤水分狀況一致;測(cè)定資料也表明，各次試驗(yàn)前土槽0—20 cm表層的土壤含水量基本一致，其變化在28.6%—29.7%。為確保降雨強(qiáng)度的準(zhǔn)確度，每次正式試驗(yàn)前對(duì)設(shè)計(jì)的雨強(qiáng)進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)實(shí)測(cè)強(qiáng)度與目標(biāo)強(qiáng)度的差值小于5.0%時(shí)，方可進(jìn)行試驗(yàn)。

在降雨試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)坡面產(chǎn)流后，用5 L塑料桶每隔5 min采集徑流泥沙樣，采樣時(shí)間在50 mm/h降雨強(qiáng)度下為30 s，在100 mm/h降雨強(qiáng)度下為20 s。團(tuán)聚體樣品的采集是將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲取的徑流泥沙樣直接通過(guò)5、2、1、0.5和0.25 mm的套篩進(jìn)行篩分獲得，篩分的各粒級(jí)泥沙轉(zhuǎn)移到鋁盒中，室溫風(fēng)干并稱(chēng)重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2003、DPS和SPSS13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，并繪制圖表。用Duncan法進(jìn)行多重比較。

團(tuán)聚體穩(wěn)定性一般采用平均重量直徑(MWD)［15］和幾何平均直徑(GMD)［16］表示，MWD和GMD值越大，說(shuō)明土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性越強(qiáng)，即土壤抗侵蝕能力越強(qiáng)，其計(jì)算式為:

式中，xi為篩分的任一粒級(jí)團(tuán)聚體平均直徑(mm);yi為對(duì)應(yīng)粒級(jí)的團(tuán)聚體重量占樣品重量的比率(%);wi是平均直徑為xi的團(tuán)聚體重量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 片蝕和溝蝕下徑流量和侵蝕量的對(duì)比

由表3可知，在前期試驗(yàn)條件和相同降雨強(qiáng)度下，片蝕和溝蝕兩種試驗(yàn)處理的總徑流量差異不顯著。溝蝕為主試驗(yàn)處理下的總侵蝕量顯著大于片蝕。其中，在50 mm/h降雨強(qiáng)度下，溝蝕為主試驗(yàn)處理下的侵蝕量約為片蝕的1.42倍;在100 mm/h降雨強(qiáng)度下，溝蝕為主試驗(yàn)處理下的侵蝕量約為片蝕的3.51倍。這是因?yàn)槠g的侵蝕動(dòng)力來(lái)自雨滴和薄層水流對(duì)土壤的分散和輸移作用［17］，而當(dāng)坡面發(fā)生溝蝕時(shí)，除了侵蝕溝兩側(cè)發(fā)生片蝕外，還有侵蝕溝內(nèi)形成的股流對(duì)溝壁、溝底、溝頭的土壤產(chǎn)生分散、沖刷和搬運(yùn)的作用，因而溝蝕試驗(yàn)處理下的侵蝕量明顯大于片蝕試驗(yàn)處理下的侵蝕量。

表3 片蝕和溝蝕試驗(yàn)處理下的總徑流量和總侵蝕量Table 3 The runoff and soil loss from two treatments of sheet erosion and gully erosion

當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加到100 mm/h時(shí)，片蝕和溝蝕兩種侵蝕方式處理下的總徑流量均增加1.40倍左右，而片蝕試驗(yàn)處理下的總侵蝕量增加了6.08倍左右，以溝蝕為主試驗(yàn)處理下的總侵蝕量增加了16.57倍左右。由上述結(jié)果可知，隨著降雨強(qiáng)度的增加，雖然兩種侵蝕方式下的總徑流量的增加量大致相等，但溝蝕為主試驗(yàn)處理下的侵蝕量增加值顯著大于片蝕。說(shuō)明隨著降雨強(qiáng)度的增大，雨滴打擊作用增加，水流紊動(dòng)作用加強(qiáng)，使徑流分散作用和輸移作用增強(qiáng)。而坡面有溝蝕存在時(shí)，隨著降雨強(qiáng)度的增加，侵蝕溝內(nèi)股流的流速增加，致使股流的剝蝕作用和搬運(yùn)能力增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致坡央侵蝕量急劇增加。此外，對(duì)于富含有機(jī)質(zhì)的黑土，其土壤團(tuán)聚含量較高，在較小降雨強(qiáng)度時(shí)，雨滴打擊對(duì)土壤濺蝕作用較小，其徑流對(duì)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的搬運(yùn)及破壞作用也較小;而隨著降雨強(qiáng)度的增加，雨滴打擊拆分土壤團(tuán)聚體的作用增強(qiáng)，從而使這些分散的土壤顆粒更容易被徑流沖刷和搬運(yùn)，導(dǎo)致坡面侵蝕量增加。

2.2 片蝕和溝蝕下土壤團(tuán)聚體的流失特征

這里將土壤團(tuán)聚體劃分為大團(tuán)聚體(≥0.25 mm)和微團(tuán)聚體(＜0.25 mm)［18］，比較片蝕和溝蝕兩種不同侵蝕方式下，侵蝕泥沙中團(tuán)聚體流失的差異性。由表4可見(jiàn)，在50 mm/h降雨強(qiáng)度下，片蝕試驗(yàn)處理下的大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體流失比例分別占團(tuán)聚體總量的55.3%和45.7%左右，而在溝蝕為主試驗(yàn)處理下，土壤流失以大團(tuán)聚體為主，其百分比約占67.3%。當(dāng)降雨強(qiáng)度為100 mm/h時(shí)，片蝕試驗(yàn)處理下流失的團(tuán)聚體則主要以微團(tuán)聚體為主，其約占全部流失團(tuán)聚體的74.2%，而在溝蝕為主試驗(yàn)處理下，流失的團(tuán)聚體仍以大團(tuán)聚體為主，其百分比約占64.4%。這表明在坡面發(fā)生溝蝕時(shí)，由于溝頭下切，溝底沖刷和溝壁坍塌的作用，團(tuán)聚體表現(xiàn)為整體遷移;同時(shí)，由于侵蝕溝內(nèi)的徑流深遠(yuǎn)大于雨滴直徑的3—4倍左右，一方面降低了雨滴濺蝕作用，另一方面也使雨滴對(duì)侵蝕溝內(nèi)水流的擾動(dòng)作用減弱，以致減弱或消除對(duì)團(tuán)聚體的破碎作用［19－21］，故徑流搬運(yùn)作用和大團(tuán)聚體之間摩擦與擾動(dòng)作用是溝蝕試驗(yàn)下土壤團(tuán)聚體破碎和遷移的主要原因。在片蝕試驗(yàn)處理下，當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加至100 mm/h時(shí)，大團(tuán)聚體流失的百分比由55.3%減少至26.8%;這表明在坡面片蝕試驗(yàn)處理下，隨著降雨強(qiáng)度的增大，雨滴打擊的能量增大了降雨對(duì)土壤大團(tuán)聚體的拆分和破碎作用，從而增加了微團(tuán)聚體流失的含量，說(shuō)明降雨對(duì)團(tuán)聚體有明顯的破碎作用［22－23］。

表4 片蝕和溝蝕試驗(yàn)處理下大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體流失的對(duì)比Table 4 Comparison of macro-aggregate and micro-aggregate losses at two treatments of sheet erosion and gully erosion

2.3 片蝕和溝蝕下流失團(tuán)聚體的分布特征

將侵蝕泥沙中的土壤團(tuán)聚體通過(guò)套篩篩分為:＞5、2—5、1—2、0.5—1、0.25—0.5 和＜0.25 mm 6 個(gè)粒級(jí)，對(duì)比片蝕和溝蝕下流失土壤團(tuán)聚體的分布特征。由圖3可見(jiàn)，降雨強(qiáng)度為50 mm/h時(shí)，片蝕試驗(yàn)處理下，侵蝕泥沙中＞5和2—5 mm 粒級(jí)的團(tuán)聚體含量均小于溝蝕，而其它4個(gè)粒級(jí)(1—2、0.5—1、0.25—0.5和＜0.25 mm)的團(tuán)聚體含量卻均大于溝蝕，與安娟等［24］的研究結(jié)果類(lèi)似;其中，兩種侵蝕方式下團(tuán)聚體含量差異最大的粒級(jí)是＜0.25 mm的團(tuán)聚體，其含量相差43.2%。這說(shuō)明在較小雨強(qiáng)條件下，片蝕試驗(yàn)處理下雨滴打擊作用主要是對(duì)土壤團(tuán)聚體進(jìn)行拆分，薄層水流則主要對(duì)分散團(tuán)聚體進(jìn)行搬運(yùn)。對(duì)于溝蝕試驗(yàn)處理，由于侵蝕溝內(nèi)的徑流深度遠(yuǎn)大于雨滴直徑的3—4倍左右，雨滴打擊對(duì)土壤團(tuán)聚體拆分顯著減弱，而侵蝕溝內(nèi)的股流通過(guò)溝頭下切、溝壁崩塌等作用對(duì)土壤進(jìn)行剝蝕和搬運(yùn)，從而使大團(tuán)聚體流失程度大于片蝕。

對(duì)于100 mm/h降雨強(qiáng)度(圖3)，在溝蝕為主的試驗(yàn)處理下，各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體的含量均大于片蝕，其中，片蝕試驗(yàn)處理下，團(tuán)聚體粒級(jí)范圍在＜0.25 mm時(shí)的含量均明顯大于其余5個(gè)粒級(jí)。兩種侵蝕方式下團(tuán)聚體含量差異最大的粒級(jí)為＞5 mm的團(tuán)聚體，其含量相差93.9%。這說(shuō)明在較大雨強(qiáng)條件下，對(duì)于片蝕試驗(yàn)，雨滴打擊對(duì)土壤團(tuán)聚體的拆分作用增強(qiáng)，片蝕作用流失的團(tuán)聚體以微團(tuán)聚體為主;對(duì)于溝蝕試驗(yàn)，隨著降雨強(qiáng)度的增加，侵蝕溝內(nèi)由于股流流速的增加，加劇了溝頭的下切和溝壁的坍塌，也使股流搬運(yùn)作用增強(qiáng)，從而會(huì)產(chǎn)生大量未經(jīng)分選的土壤團(tuán)聚體，使大粒徑團(tuán)聚體含量明顯增加。

2.4 表征土壤團(tuán)聚體流失特征指標(biāo)的對(duì)比

團(tuán)聚體的平均重量直徑(MWD)和幾何平均直徑(GMD)均是評(píng)價(jià)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。這里采用MWD和GMD兩個(gè)特征指標(biāo)進(jìn)一步分析兩種侵蝕方式下團(tuán)聚體流失特征，并進(jìn)而分析哪種指標(biāo)最適用表征試驗(yàn)條件下的團(tuán)聚體流失。由表5可見(jiàn)，在片蝕和溝蝕兩種侵蝕方式下，侵蝕泥沙中團(tuán)聚體MWD和GMD均明顯小于試驗(yàn)土壤，其中，片蝕試驗(yàn)處理下，MWD平均減小64.4%，GMD平均減小66.3%;在溝蝕為主的試驗(yàn)處理下，MWD平均減小34.2%，GMD平均減小為39.0%。在坡面片蝕試驗(yàn)處理下，當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加到100 mm/h時(shí)，MWD和GMD均有所減小，說(shuō)明在土壤團(tuán)聚體含量較高的黑土，隨著降雨強(qiáng)度的增大，雨滴打擊對(duì)土壤團(tuán)聚體的拆分作用增強(qiáng);而在溝蝕為主的試驗(yàn)處理下，當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加到100 mm/h時(shí)，MWD和GMD均有所增加。其主要原因與之前的討論相一致，即隨著降雨強(qiáng)度的增加，侵蝕溝內(nèi)股流的流速也隨之增加，加劇了溝頭的下切和溝壁的坍塌，也使股流搬運(yùn)作用增強(qiáng)，從而會(huì)產(chǎn)生大量未經(jīng)分選破碎的土壤團(tuán)聚體;同時(shí)，由于侵蝕溝內(nèi)股流水深遠(yuǎn)大于雨滴直徑的3—4倍，雨滴拆分土壤團(tuán)聚體的作用減弱，從而使大粒徑團(tuán)聚體含量明顯增加，導(dǎo)致MWD和GMD有所增加。此研究結(jié)果也表明，MWD和GMD兩種團(tuán)聚體表征指標(biāo)均能反映片蝕和溝蝕方式下土壤團(tuán)聚體的流失特征。

表5還表明，當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加到100 mm/h時(shí)，兩種侵蝕方式下MWD的變化差值均大于GMD，即隨著降雨強(qiáng)度的增大，不同粒徑土壤團(tuán)聚體的分布產(chǎn)生明顯差異。這是因?yàn)槠骄亓恐睆?MWD)和幾何平均直徑(GMD)均是反映團(tuán)聚體大小分布的指標(biāo)［15－16］，而幾何平均直徑(GMD)是通過(guò)對(duì)團(tuán)聚體直徑取對(duì)數(shù)后加權(quán)求和，其結(jié)果弱化了團(tuán)聚體大小的影響作用。因此，本研究結(jié)果表明，MWD指標(biāo)能較好的反映出雨強(qiáng)變化時(shí)片蝕和溝蝕方式下土壤團(tuán)聚體的流失特征。

表5 片蝕和溝蝕試驗(yàn)處理下土壤團(tuán)聚體流失特征指標(biāo)Table 5 Indicators of soil aggregate loss under two treatments of sheet erosion and gully erosion

3 討論與結(jié)論

東北黑土是我國(guó)少有的土壤團(tuán)聚含量高的土壤，黑土區(qū)又是我國(guó)重要的水蝕區(qū)之一，嚴(yán)重的土壤侵蝕造成了的土壤結(jié)構(gòu)破壞。盡管目前該區(qū)土壤侵蝕的研究取得了一定的進(jìn)展［1－4，11，25］，但針對(duì)片蝕和溝蝕如何影響土壤團(tuán)聚體流失鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究采用室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn)的方法，評(píng)價(jià)了片蝕和溝蝕對(duì)土壤團(tuán)聚體流失的影響。

3.1 侵蝕方式對(duì)坡面土壤流失的影響

片蝕和溝蝕是東北黑土區(qū)土壤侵蝕的兩種主要方式［26］。本試驗(yàn)研究中，通過(guò)前期預(yù)降雨保持試驗(yàn)土槽前期土壤含水量相同，又設(shè)計(jì)了相同坡度(10°)對(duì)比降雨強(qiáng)度變化(50 mm/h和100 mm/h)對(duì)片蝕和溝蝕的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在50和100 mm/h降雨強(qiáng)度下，溝蝕為主試驗(yàn)處理下的侵蝕量分別是片蝕量的1.42倍和3.51倍。當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加至100 mm/h時(shí)，溝蝕為主試驗(yàn)處理下的侵蝕量增加了16.57倍，其顯著大于片蝕試驗(yàn)處理的侵蝕量增加的6.08倍。說(shuō)明片蝕過(guò)程中，坡面土壤流失首先是雨滴打擊對(duì)土壤團(tuán)聚體的拆分和分散作用，然后通過(guò)坡面薄層水流對(duì)這些分散土粒的搬運(yùn);而發(fā)生溝蝕時(shí)，坡面除了發(fā)生片蝕外，侵蝕溝內(nèi)形成的股流還會(huì)對(duì)溝壁、溝底、溝頭的土壤進(jìn)行分散、沖刷和搬運(yùn)，從而造成土壤流失量的顯著增加。

3.2 侵蝕方式對(duì)土壤團(tuán)聚體流失的影響

以往對(duì)土壤團(tuán)聚體的研究主要集中在土壤團(tuán)聚體動(dòng)態(tài)變化方面，很少涉及土壤團(tuán)聚體的流失。本試驗(yàn)不僅研究了坡面片蝕條件下的土壤團(tuán)聚體流失，而且分析了片蝕和溝蝕兩種侵蝕方式下侵蝕泥沙中大團(tuán)聚體和微團(tuán)聚體流失的差異性。

在片蝕試驗(yàn)處理下，當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加至100 mm/h時(shí)，侵蝕泥沙中流失的大團(tuán)聚體由55%減少至26%，土壤團(tuán)聚體流失以微團(tuán)聚體為主。而在溝蝕為主的試驗(yàn)處理下，50和100 mm/h兩種降雨強(qiáng)度下團(tuán)聚體流失均以大團(tuán)聚體為主，其約占團(tuán)聚體流失量的65.5%。在降雨強(qiáng)度為50 mm/h時(shí)，兩種侵蝕方式下侵蝕泥沙中流失團(tuán)聚體含量差異最大的粒級(jí)為＜0.25 mm的團(tuán)聚體;而在降雨強(qiáng)度為100 mm/h時(shí)，兩種侵蝕方式下流失團(tuán)聚體含量差異最大的粒級(jí)為＞5 mm的團(tuán)聚體。因此，片蝕對(duì)團(tuán)聚體流失影響的特點(diǎn)主要有(1)在較小雨強(qiáng)時(shí)，雨滴打擊作用主要是對(duì)土壤團(tuán)聚體進(jìn)行拆分，薄層水流則主要對(duì)分散的土壤團(tuán)聚體進(jìn)行搬運(yùn)，但其搬運(yùn)能力不足以搬運(yùn)粒徑較大的團(tuán)聚體;(2)在較大雨強(qiáng)時(shí)，雨滴打擊對(duì)土壤團(tuán)聚體的拆分作用進(jìn)一步增加，導(dǎo)致流失的團(tuán)聚體以微團(tuán)聚體為主。溝蝕對(duì)團(tuán)聚體流失影響的特點(diǎn)主要有:(1)由于侵蝕溝內(nèi)形成股流的水深遠(yuǎn)大于雨滴直徑的3—4倍左右，導(dǎo)致雨滴打擊對(duì)土壤團(tuán)聚體拆分作用大大減弱，而股流作用使溝頭下切和溝壁崩塌增加，從而使土壤團(tuán)聚體整體進(jìn)行運(yùn)移，導(dǎo)致團(tuán)聚體流失以大粒級(jí)團(tuán)聚體為主;(2)徑流分散和搬運(yùn)作用，以及大團(tuán)聚體之間摩擦與擾動(dòng)作用成為團(tuán)聚體破碎的主要機(jī)制［25］。

與試驗(yàn)土壤相比，侵蝕泥沙中的土壤團(tuán)聚體MWD和GMD均明顯減少，其中，片蝕試驗(yàn)處理下MWD和GMD的減少幅度均大于溝蝕為主的試驗(yàn)處理。當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm/h增加到100 mm/h時(shí)，坡面片蝕試驗(yàn)處理下的MWD和GMD均有所減小，而在溝蝕為主的試驗(yàn)處理下，MWD和GMD均有所增加，進(jìn)一步證明了片蝕試驗(yàn)下雨滴打擊對(duì)團(tuán)聚體的拆分是團(tuán)聚體破碎的主要原因，而溝蝕試驗(yàn)下股流對(duì)團(tuán)聚體分散和搬運(yùn)作用是團(tuán)聚體破碎的主要原因。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)條件下表征土壤團(tuán)聚指標(biāo)的分析，提出了MWD和GMD兩種指標(biāo)均能反映片蝕和溝蝕方式下團(tuán)聚體的流失特征，MWD指標(biāo)能較好的反映出雨強(qiáng)變化時(shí)片蝕和溝蝕方式下土壤團(tuán)聚體的流失特征。

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