沈海鷗,鄭粉莉,溫磊磊

1 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,長(zhǎng)春 130118 2 西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所,楊凌 712100 3 水利部松遼水利委員會(huì),長(zhǎng)春 130021

細(xì)溝侵蝕是坡耕地土壤侵蝕的主要方式,造成大量表土和養(yǎng)分流失[1-5],對(duì)流域坡面地貌發(fā)育和演化有重要的潛在影響[6-7]。細(xì)溝侵蝕過(guò)程非常復(fù)雜,除具有自身的侵蝕特征外,細(xì)溝還通過(guò)水流橫向溢流、襲奪等搬運(yùn)由細(xì)溝間侵蝕產(chǎn)生的泥沙[8-10]。在降雨產(chǎn)流過(guò)程中,細(xì)溝一旦產(chǎn)生,土壤侵蝕量迅速增加[11-13]。坡面上細(xì)溝的分叉、合并或連通能夠促進(jìn)細(xì)溝侵蝕發(fā)展,塑造復(fù)雜的細(xì)溝形態(tài)。細(xì)溝侵蝕及其形態(tài)演變與土壤的抗侵蝕性、降雨強(qiáng)度、徑流侵蝕力及坡面微地形等的差異有關(guān)[14]。細(xì)溝形態(tài)對(duì)坡面徑流侵蝕水動(dòng)力機(jī)制有重要影響,反過(guò)來(lái)作用于細(xì)溝侵蝕過(guò)程[15-16]。細(xì)溝形態(tài)在坡面上具有明顯的時(shí)空變異特征[9, 17],開(kāi)展相關(guān)研究是揭示細(xì)溝侵蝕機(jī)理的前提[18-20]。然而,關(guān)于細(xì)溝發(fā)育及其形態(tài)特征的研究進(jìn)展尚缺少系統(tǒng)分析。鑒于此,本文通過(guò)分析過(guò)去幾十年細(xì)溝侵蝕研究成果,綜合評(píng)述細(xì)溝發(fā)育、細(xì)溝形態(tài)特征及二者耦合關(guān)系研究進(jìn)展,提出研究展望,以期深化細(xì)溝侵蝕過(guò)程研究,并為后續(xù)研究提供系統(tǒng)指導(dǎo)。

1 細(xì)溝發(fā)育過(guò)程

1.1 細(xì)溝尺寸

細(xì)溝是指在坡面徑流差異性侵蝕條件下,在坡面上產(chǎn)生的一種小溝槽地形,其縱剖面與所在斜坡剖面基本一致,并能被當(dāng)年正常耕作活動(dòng)填平[21-23],其橫剖面呈“V形”或箱形[24]。在降雨和徑流作用下,坡面上一旦產(chǎn)生1—2 cm的小溝,就標(biāo)志細(xì)溝侵蝕的開(kāi)始[25]。細(xì)溝長(zhǎng)度為數(shù)米至數(shù)十米,而細(xì)溝寬度和深度的界定尚有一定差異。劉秉正和吳發(fā)啟[24]認(rèn)為,細(xì)溝寬度和深度均為1—10 cm。朱顯謨[22]對(duì)黃土區(qū)土壤侵蝕進(jìn)行分類,認(rèn)為細(xì)溝寬度多小于10—15 cm,細(xì)溝深度以10—15 cm為主。羅來(lái)興[26]則指出,細(xì)溝的寬度和深度可變化于1—50 cm。鄭粉莉等[14]通過(guò)統(tǒng)計(jì)指出,多數(shù)細(xì)溝寬度小于30 cm,一般不超過(guò)50 cm;多數(shù)細(xì)溝深度小于20 cm,一般不超過(guò)30 cm。也有學(xué)者根據(jù)細(xì)溝深度定義細(xì)溝,將其描述為地表土壤顆粒被細(xì)溝水流剝離、搬運(yùn),形成深度不足20 cm的線狀小溝[27],或由集中股流沖刷下切形成的深度為5—30 cm,具有明顯溝壁的溝槽[28]。綜上可見(jiàn),關(guān)于細(xì)溝尺寸的界定還存在爭(zhēng)議,明確細(xì)溝長(zhǎng)度、寬度和深度是深化細(xì)溝侵蝕研究的前提。

1.2 細(xì)溝形成過(guò)程

當(dāng)降雨徑流侵蝕力大于土壤抗蝕力時(shí),細(xì)溝開(kāi)始形成和發(fā)展,導(dǎo)致薄層狀的坡面流轉(zhuǎn)變?yōu)榧兴鳡顟B(tài)的細(xì)溝股流,徑流流速和深度相應(yīng)增加[29- 30],其侵蝕特性發(fā)生本質(zhì)變化[31-34]。與坡面流相比,細(xì)溝股流能夠搬運(yùn)更多的泥沙,其對(duì)細(xì)溝溝壁、溝底、溝頭土壤的分散、沖刷和搬運(yùn)促進(jìn)了細(xì)溝的發(fā)育,最終形成的細(xì)溝具有明顯的地貌特征[35-36]。

多數(shù)研究認(rèn)為細(xì)溝侵蝕起源于降雨過(guò)程中形成的小跌坎[14],但也有研究指出其可能起源于淺層洞穴的崩塌[37]。坡面上的每一條徑流流路上都有多個(gè)不連續(xù)的小跌坎,每個(gè)跌坎都可能發(fā)育成侵蝕的最活躍點(diǎn)[38],進(jìn)而演化為細(xì)溝下切溝頭[39];在降雨和徑流的共同作用下,下切溝頭不斷發(fā)生溯源侵蝕和溝壁崩塌,形成斷續(xù)細(xì)溝;同一徑流流路上的多條斷續(xù)細(xì)溝通過(guò)溯源侵蝕和向下沖刷侵蝕,導(dǎo)致多處溝頭貫通,連接成為連續(xù)細(xì)溝[14,39-40]。細(xì)溝侵蝕過(guò)程首先為細(xì)溝的下切和橫向發(fā)展,其次是細(xì)溝內(nèi)跌坎的局部強(qiáng)度侵蝕,第三為細(xì)溝溝壁崩塌以及細(xì)溝橫向遷移,最后形成穩(wěn)定細(xì)溝[41]。細(xì)溝的形成促進(jìn)了徑流的匯聚與集中,反過(guò)來(lái)又影響細(xì)溝發(fā)育過(guò)程[30,42]。

de Bie[28]在時(shí)間上將細(xì)溝發(fā)育分為5個(gè)階段,依次是濺蝕土塊階段、坡面漫流階段、小紋溝階段、細(xì)溝階段和土壤沉積階段。其中,細(xì)溝階段通?？梢宰鳛閰^(qū)域微溝道系統(tǒng)的一部分,直接影響后期侵蝕溝的發(fā)生和發(fā)展。王貴平等[43]在空間上將細(xì)溝發(fā)育劃分為3個(gè)坡位：第一坡位在坡面的上部,細(xì)溝表現(xiàn)為“V”型下切;第二坡位在坡面的中下部,細(xì)溝表現(xiàn)為“U”型,此坡位細(xì)溝主要向?qū)捝罘较虬l(fā)展;第三坡位位于坡面下部,細(xì)溝底部已下切至犁底層,細(xì)溝表現(xiàn)為上部開(kāi)口小、底部開(kāi)口大的剖面形態(tài)?？梢?jiàn),細(xì)溝發(fā)育具有明顯的時(shí)空變化特征。

影響細(xì)溝形成的關(guān)鍵因素包括空間因子和水文因子兩方面[44],其中空間因子決定細(xì)溝發(fā)生的位置和密度,其與土壤特性和地表形態(tài)有關(guān);水文因子決定細(xì)溝發(fā)生的難易程度,主要包括徑流流速、弗汝德數(shù)、剪切力等[10,17,38,45]。如果兩個(gè)因子同時(shí)滿足條件,則細(xì)溝將會(huì)在坡面上形成并發(fā)育?；谇治g過(guò)程的WEPP(Water Erosion Prediction Project)模型能夠?qū)?xì)溝侵蝕和細(xì)溝間侵蝕及泥沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行物理描述[46],但是受模型適應(yīng)性的限制,模型的推廣還面臨較大困難,如果要應(yīng)用該模型,必須先對(duì)其進(jìn)行修正[47]。Favis-Mortlock等[48]基于自組織方法模擬坡面細(xì)溝的形成和發(fā)育,創(chuàng)建了RillGrow模型,但是由于模型是一維的,不能模擬細(xì)溝長(zhǎng)度和寬度的變化,只能考慮坡面高程的變化,另外,該模型對(duì)沉積考慮不足,簡(jiǎn)化了徑流水文過(guò)程。倪晉仁等[49]基于自組織理論建立了三維空間細(xì)溝形成機(jī)理模型,并結(jié)合黃土坡面細(xì)溝發(fā)育對(duì)模型進(jìn)行了分析,但是模型中未考慮雨滴濺蝕及細(xì)溝合并的影響。因此,有關(guān)細(xì)溝發(fā)育模型的研究還需深入。

1.3 細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育

細(xì)溝產(chǎn)生之后,在雨滴打擊、徑流沖刷、坡面微地形、土壤及水文等因素的共同影響下,坡面上可能發(fā)生細(xì)溝分叉、合并和連通現(xiàn)象,形成細(xì)溝網(wǎng)[14, 50]。坡面細(xì)溝網(wǎng)是河流水系形態(tài)的縮影,也是河流水系發(fā)育的雛形[51-52]。水系具有開(kāi)放性、隨機(jī)性、自相似性等特點(diǎn)[53],符合分形理論[54-55]。水系存在于較大的空間尺度上,而存在于較小空間尺度上的細(xì)溝網(wǎng)具有很多與水系相似的特征[56-57]。Horton[58]最早開(kāi)展溝網(wǎng)分形研究,指出任何溝網(wǎng)都將遵循一定規(guī)律并有序排列。我國(guó)學(xué)者根據(jù)Horton理論,分析黃土高原溝網(wǎng)分形特征,證明黃土高原的流域具有自相似性[59]。在此基礎(chǔ)上,分形維數(shù)、拓?fù)鋮?shù)等指標(biāo)被用來(lái)定量分析細(xì)溝溝網(wǎng)的形態(tài)特征[52, 60]。研究表明坡面細(xì)溝發(fā)育符合耗散結(jié)構(gòu)中的自組織理論,基于該理論構(gòu)建的黃土坡面細(xì)溝形成機(jī)理模型,能夠定量預(yù)測(cè)紋溝、細(xì)溝和溝網(wǎng)發(fā)育過(guò)程[49, 61]。可見(jiàn),現(xiàn)有溝網(wǎng)分形及自組織理論研究成果,可為細(xì)溝發(fā)育及其形態(tài)特征量化提供理論基礎(chǔ)。

細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育復(fù)雜,有關(guān)研究主要集中描述細(xì)溝網(wǎng)演變過(guò)程和徑流侵蝕關(guān)系[12, 44],而對(duì)細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育的量化研究較少。細(xì)溝間距離[48]、細(xì)溝分布密度[62]、細(xì)溝分叉數(shù)和合并點(diǎn)數(shù)[63]等能夠較直觀地定量衡量細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育(表1)。隨著細(xì)溝網(wǎng)的發(fā)育,細(xì)溝間距離逐漸減小,細(xì)溝分布密度總體呈現(xiàn)為先增加后減小的趨勢(shì),細(xì)溝分叉數(shù)和合并點(diǎn)數(shù)基本呈增加的趨勢(shì)[30]。在今后的研究中可以選取上述指標(biāo),并在此基礎(chǔ)上開(kāi)拓和推廣新的細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育指標(biāo)。

表1 細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育指標(biāo)的概念及物理意義

目前已有較多學(xué)者研究細(xì)溝侵蝕過(guò)程[2, 35,64-65],但由于降雨特性、匯流強(qiáng)度、土壤類型、地形因素等試驗(yàn)條件的不同,以及細(xì)溝侵蝕隨時(shí)空的動(dòng)態(tài)變化特征,造成研究結(jié)果具有一定差異,尤其缺少對(duì)細(xì)溝形成過(guò)程的量化分析。因此,仍需深入開(kāi)展研究,側(cè)重對(duì)不同尺度下細(xì)溝發(fā)育的定量研究、構(gòu)建推廣模型、以及挖掘細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育指標(biāo)等,這將為深刻認(rèn)識(shí)細(xì)溝侵蝕機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。

2 細(xì)溝形態(tài)特征

細(xì)溝發(fā)育塑造了復(fù)雜的侵蝕形態(tài),包括基本的幾何形態(tài)和據(jù)此衍生的形態(tài);而細(xì)溝形態(tài)對(duì)細(xì)溝發(fā)育又有一定的影響。已有研究[44]常側(cè)重分析坡面上主細(xì)溝特征,因?yàn)榕c小細(xì)溝相比,主細(xì)溝能夠攜帶和搬運(yùn)更多的徑流和泥沙。但是,小細(xì)溝作為坡面細(xì)溝網(wǎng)的組成部分,其對(duì)細(xì)溝網(wǎng)的形成和形態(tài)演化具有重要作用[30]。因此,為了客觀揭示坡面細(xì)溝發(fā)育過(guò)程及其形態(tài)特征,有必要全面系統(tǒng)地研究坡面上的每一條細(xì)溝。

2.1 幾何形態(tài)特征

細(xì)溝幾何形態(tài)特征指標(biāo)包括細(xì)溝長(zhǎng)度、寬度、深度以及橫斷面,應(yīng)用這些指標(biāo)已經(jīng)取得了大量研究成果。細(xì)溝長(zhǎng)度能夠反映流域內(nèi)細(xì)溝體積變化及細(xì)溝侵蝕過(guò)程的嚴(yán)重性[66]。最長(zhǎng)細(xì)溝溝頭離坡頂距離、細(xì)溝平均寬度和深度等指標(biāo)可用于描述崩崗崩積體的細(xì)溝形態(tài)特征[67]。由細(xì)溝寬度和深度體現(xiàn)的細(xì)溝橫斷面的變化能夠反映細(xì)溝發(fā)育情況及細(xì)溝流能量的變化,即在細(xì)溝上部,細(xì)溝流剝離并搬運(yùn)溝壁土壤,在細(xì)溝下部,細(xì)溝流剝離土壤的能力減弱,但是仍可繼續(xù)搬運(yùn)來(lái)自上方的泥沙[10,44]。雷廷武和Nearing[68]通過(guò)在砂壤土上開(kāi)展水槽試驗(yàn),指出細(xì)溝寬度沿溝長(zhǎng)呈周期性變化,并進(jìn)一步揭示輸沙能力的采樣長(zhǎng)度為2—4 m。也有學(xué)者通過(guò)測(cè)量統(tǒng)計(jì)細(xì)溝長(zhǎng)度、寬度和深度,指出降雨初期細(xì)溝以溯源侵蝕為主,細(xì)溝溝頭的溯源侵蝕和同一條徑流流路上多條斷續(xù)細(xì)溝的相互連接是細(xì)溝加長(zhǎng)的主要方式[69];隨著降雨歷時(shí)的延長(zhǎng),溯源侵蝕逐漸減弱,溝壁崩塌和溝底下切侵蝕則逐漸加強(qiáng),但是溝底下切侵蝕受犁底層的制約[30]。溝壁崩塌和相鄰細(xì)溝的合并是細(xì)溝加寬的主要方式,而溝底下切侵蝕以及細(xì)溝內(nèi)多級(jí)跌水的形成是細(xì)溝加深的主要方式[14, 20]。

目前,新技術(shù)逐漸被應(yīng)用于細(xì)溝基本幾何形態(tài)特征研究中[18,70],例如,采用微地貌掃描方法,研究坡耕地細(xì)溝發(fā)育過(guò)程及其形態(tài)演變特征[18];采用高精度攝影測(cè)量法和三維激光掃描技術(shù)獲取高精度DEM,提取侵蝕溝溝道整體形態(tài),包括細(xì)溝總長(zhǎng)、最大溝長(zhǎng)、平均溝寬、平均溝深及最大溝深等,進(jìn)而表征坡面細(xì)溝形態(tài)變化[19, 71- 73]。這些高新技術(shù)經(jīng)過(guò)改進(jìn)與發(fā)展,將克服現(xiàn)有測(cè)量手段的限制,突破細(xì)溝侵蝕研究瓶頸,進(jìn)而推進(jìn)細(xì)溝形態(tài)特征研究。

2.2 衍生形態(tài)特征

細(xì)溝發(fā)育過(guò)程復(fù)雜,形態(tài)演化迅速,具有明顯的時(shí)空演變特征[9, 17]。坡面上細(xì)溝的分叉、合并和連通能夠促進(jìn)細(xì)溝網(wǎng)體系的發(fā)育,影響細(xì)溝形態(tài)特征[14,70]。細(xì)溝溝頭在溯源侵蝕過(guò)程中遇到抗侵蝕力強(qiáng)的土塊,徑流侵蝕力不足以沖刷掉土塊,導(dǎo)致徑流繞道而行,產(chǎn)生細(xì)溝分叉;細(xì)溝通過(guò)相互吞并、細(xì)溝水流流路彎曲和徑流線集中,引起細(xì)溝的合并和連通[14]?？梢?jiàn),僅分析基本幾何形態(tài)特征難以反映復(fù)雜的細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育過(guò)程,為此,有必要深入探究細(xì)溝衍生形態(tài)特征。

應(yīng)用細(xì)溝長(zhǎng)度、寬度和深度可以衍生出一些其他指標(biāo)(表2)用來(lái)描述細(xì)溝形態(tài)。例如,細(xì)溝密度,一些研究認(rèn)為細(xì)溝密度可以較好地體現(xiàn)細(xì)溝發(fā)育程度,其值越大,則細(xì)溝侵蝕越嚴(yán)重,分叉數(shù)也較多[74- 77];但也有相反的觀點(diǎn)認(rèn)為細(xì)溝密度不適合表征細(xì)溝形態(tài)[15]。此外,細(xì)溝總表面積、寬深比、平面密度和平均深度等均可表征坡面細(xì)溝侵蝕及其形態(tài)特征[9,78- 79]。通過(guò)整合已有研究成果,筆者選取并界定了細(xì)溝傾斜度、細(xì)溝密度、割裂度(細(xì)溝平面密度)、復(fù)雜度及寬深比指標(biāo),用于表征黃土坡面細(xì)溝形態(tài)特征[30,50,80],結(jié)果表明,隨著降雨強(qiáng)度、雨滴動(dòng)能等降雨因子的增大,細(xì)溝在水平方向的延展性、坡面的破碎程度、細(xì)溝網(wǎng)豐富度等均增加;隨著坡度、坡長(zhǎng)等地形因子的增大,坡面的破碎程度、細(xì)溝網(wǎng)的豐富度等皆增加,而細(xì)溝在水平方向的延展性及下切侵蝕作用隨坡度和坡長(zhǎng)的變化具有一定差異。此外,針對(duì)具體的降雨和地形條件,各指標(biāo)的適用性有差異,其中,細(xì)溝割裂度是描述黃土坡面細(xì)溝發(fā)育的最佳形態(tài)特征指標(biāo)。

盡管已經(jīng)有學(xué)者對(duì)細(xì)溝形成、發(fā)育及形態(tài)特征進(jìn)行了研究,但是細(xì)溝的形成和演化機(jī)制尚未明晰,而細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育過(guò)程中細(xì)溝形態(tài)的量化表征也不夠深入。此外,在野外實(shí)地開(kāi)展細(xì)溝發(fā)育及形態(tài)特征量化研究將有助于深入揭示細(xì)溝侵蝕機(jī)理[81-82]。因此,研究坡面細(xì)溝發(fā)育過(guò)程,并應(yīng)用相應(yīng)形態(tài)特征指標(biāo)描述坡面細(xì)溝形態(tài),有助于揭示坡耕地細(xì)溝侵蝕機(jī)理。

表2 細(xì)溝形態(tài)特征指標(biāo)的概念、計(jì)算公式及物理意義

3 細(xì)溝形態(tài)與細(xì)溝發(fā)育耦合關(guān)系

坡面產(chǎn)生細(xì)溝后,泥沙輸移速率迅速增加,此時(shí)坡面細(xì)溝形態(tài)在地形和水文上均具有重要作用[9, 35,83-84]。研究表明,坡面徑流含沙量與細(xì)溝形態(tài)的變化過(guò)程基本一致[19],溝網(wǎng)發(fā)育程度對(duì)土壤侵蝕有重要影響[85],原因在于細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育能夠促使徑流連通及水流向溝道集中[86-87]。細(xì)溝網(wǎng)基本形成后,徑流的連通和匯聚造成細(xì)溝繼續(xù)發(fā)育,細(xì)溝溝頭發(fā)生溯源侵蝕、溝壁崩塌加寬、溝底下切加深,形成穩(wěn)定的細(xì)溝溝槽,細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育趨向于成熟?？梢?jiàn),細(xì)溝形態(tài)與細(xì)溝發(fā)育關(guān)系密切,深入揭示二者的耦合關(guān)系對(duì)細(xì)溝侵蝕防治有重要指導(dǎo)作用。

細(xì)溝侵蝕受降雨徑流、地形、土壤及地表狀況等共同影響。降雨因子中的降雨強(qiáng)度、雨滴動(dòng)能、降雨量、降雨歷時(shí)和雨型等對(duì)細(xì)溝侵蝕影響較大。以降雨強(qiáng)度和雨滴動(dòng)能為例,在降雨量相同的條件下,隨著降雨強(qiáng)度的增加,坡面流穩(wěn)定時(shí)間縮短、徑流強(qiáng)度增加、跌水和細(xì)溝出現(xiàn)的時(shí)間縮短,細(xì)溝侵蝕更容易發(fā)生并進(jìn)一步發(fā)育[30,50];而細(xì)溝傾斜度、細(xì)溝密度、割裂度和復(fù)雜度均增大,細(xì)溝侵蝕量增加[30,50,67, 88]。雨滴動(dòng)能可以較好地表征降雨侵蝕力,對(duì)細(xì)溝侵蝕影響較大[41, 89-90],間接影響坡面細(xì)溝形態(tài)特征,具體表現(xiàn)為：消除雨滴動(dòng)能可使細(xì)溝溝槽更加規(guī)則,即細(xì)溝寬度和深度的變異程度減小;細(xì)溝密度、割裂度、傾斜度和寬深比均減小,說(shuō)明坡面的破碎程度、細(xì)溝侵蝕強(qiáng)度和細(xì)溝在水平方向的延展性等均隨著雨滴動(dòng)能的消減而減小[30, 80]。

地形因子中的坡度和坡長(zhǎng)對(duì)細(xì)溝侵蝕及其形態(tài)特征影響顯著[91]。在一定坡度范圍內(nèi),坡度越大,細(xì)溝侵蝕量越大,細(xì)溝發(fā)育更加充分,細(xì)溝平均溯源侵蝕速率也逐漸增大;而細(xì)溝傾斜度和寬深比基本呈減小的變化趨勢(shì),表明細(xì)溝在水平方向的延展性隨坡度的增加而降低,此外,細(xì)溝下切侵蝕明顯增強(qiáng);細(xì)溝密度、割裂度和復(fù)雜度增大,說(shuō)明坡面的破碎程度、細(xì)溝侵蝕強(qiáng)度以及坡面細(xì)溝網(wǎng)的豐富程度皆隨坡度的增加而增加。細(xì)溝密度和傾斜度對(duì)坡度變化的響應(yīng)也較為明顯[43, 50, 92-93]。坡長(zhǎng)與細(xì)溝長(zhǎng)度關(guān)系密切[94],隨著坡長(zhǎng)的增加,坡面流能量的匯集時(shí)間、跌水和細(xì)溝出現(xiàn)的時(shí)間皆縮短,導(dǎo)致細(xì)溝侵蝕更容易發(fā)生;而細(xì)溝傾斜度、細(xì)溝密度、割裂度、復(fù)雜度和寬深比均增加,其中,前3個(gè)指標(biāo)對(duì)坡長(zhǎng)變化的響應(yīng)更加顯著。綜上可知,一般隨著細(xì)溝的發(fā)育,細(xì)溝形態(tài)變化趨向于復(fù)雜化,其反過(guò)來(lái)促進(jìn)細(xì)溝發(fā)育,二者相互關(guān)聯(lián)、彼此制約。目前,關(guān)于細(xì)溝形態(tài)與細(xì)溝發(fā)育的關(guān)系研究已經(jīng)取得了一些重要成果,但不同因素綜合影響下二者的耦合關(guān)系仍需系統(tǒng)深入地研究。

4 研究展望

終上所述,盡管細(xì)溝侵蝕研究已經(jīng)取得了一定的研究成果,為深入揭示土壤侵蝕規(guī)律及防治水土流失提供了重要參考。但是,受研究方法和技術(shù)條件所限,目前關(guān)于細(xì)溝發(fā)育過(guò)程及其形態(tài)特征的研究還存在一些問(wèn)題和不足,需要我們更加深入地進(jìn)行研究。

4.1 細(xì)溝形成演變過(guò)程及其侵蝕機(jī)理的量化研究

細(xì)溝發(fā)育過(guò)程的研究多停留在定性或半定量階段,或者基于已經(jīng)形成的細(xì)溝,大都簡(jiǎn)化了細(xì)溝發(fā)育過(guò)程,特別對(duì)坡面細(xì)溝網(wǎng)發(fā)育的定量研究還比較薄弱。今后的研究中,應(yīng)該加強(qiáng)量化細(xì)溝的形成和演化機(jī)制。

4.2 細(xì)溝形態(tài)特征指標(biāo)體系構(gòu)建

細(xì)溝形態(tài)主要體現(xiàn)在細(xì)溝長(zhǎng)度、寬度、深度、橫斷面特征及細(xì)溝傾斜度、細(xì)溝密度、割裂度、復(fù)雜度和寬深比等方面,但是,對(duì)于這些形態(tài)特征指標(biāo)的科學(xué)意義、適宜性及推廣應(yīng)用的可行性等方面研究不足,因此,需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件,構(gòu)建科學(xué)的細(xì)溝形態(tài)特征指標(biāo)體系。

4.3 細(xì)溝形態(tài)與細(xì)溝發(fā)育過(guò)程的關(guān)系研究

細(xì)溝發(fā)育塑造的侵蝕形態(tài)反過(guò)來(lái)又對(duì)細(xì)溝發(fā)育過(guò)程產(chǎn)生重要影響,但是,關(guān)于細(xì)溝形態(tài)與細(xì)溝發(fā)育過(guò)程的交互影響及具體關(guān)系的研究還不夠深入。因此,需要綜合降雨、土壤、地形等多種因素,系統(tǒng)分析二者之間復(fù)雜的耦合關(guān)系,進(jìn)而深入揭示細(xì)溝侵蝕過(guò)程及機(jī)理。