王 涵, 趙怡凱, 陳祥偉, 付 玉

(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 哈爾濱 150040)

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，在土壤養(yǎng)分的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化過程中具有至關(guān)重要的作用[1-2]。土壤侵蝕過程中團(tuán)聚體的破碎和遷移是侵蝕物質(zhì)的主要來源。在降雨驅(qū)動(dòng)下，團(tuán)聚體受雨滴打擊破碎并被徑流搬運(yùn)發(fā)生遷移[3]，其破碎遷移過程對(duì)土壤侵蝕的強(qiáng)度有重要的影響[4]。研究[5-7]指出坡面侵蝕過程對(duì)團(tuán)聚體具有分選作用，大團(tuán)聚體破碎為小團(tuán)聚體后被徑流搬運(yùn)。Jia等[8]研究表明降雨強(qiáng)度和坡度對(duì)團(tuán)聚體的分選作用有顯著影響，粒徑<0.25 mm團(tuán)聚體是土壤團(tuán)聚體損失的主要粒級(jí)。盧嘉等[9]研究發(fā)現(xiàn)，隨雨強(qiáng)增加，粒徑>0.25 mm團(tuán)聚體流失量呈增加趨勢(shì)，粒徑<0.25 mm團(tuán)聚體流失量呈減少趨勢(shì)；但也有研究發(fā)現(xiàn)[10]，在坡面徑流搬運(yùn)能力較弱的條件下，粒徑>0.25 mm團(tuán)聚體流失量隨雨強(qiáng)的提高呈增加趨勢(shì)。Shi等[11]研究指出，坡度的增加會(huì)提高徑流對(duì)大團(tuán)聚體的輸移能力，大團(tuán)聚體的流失比例明顯提高。張怡等[12]研究則表明，隨著坡度的增加徑流泥沙中粒徑>0.25 mm團(tuán)聚體含量無明顯變化，而粒徑<0.25 mm團(tuán)聚體含量明顯增加。綜上，目前關(guān)于不同雨強(qiáng)和坡度下團(tuán)聚體流失特征的變化還存在爭議，有必要明確雨強(qiáng)和坡度對(duì)土壤團(tuán)聚體流失特征的影響，這對(duì)于揭示黑土坡耕地土壤侵蝕機(jī)理具有重要的科學(xué)價(jià)值[13]。

東北黑土區(qū)作為我國重要的商品糧生產(chǎn)基地，由于不合理的耕作及過度開墾，土壤侵蝕日益加劇[14]，其中坡耕地水力侵蝕尤為嚴(yán)重，其水土流失面積已經(jīng)達(dá)到黑土區(qū)水土流失總面積的46.39%[15]，嚴(yán)重威脅黑土區(qū)水土資源質(zhì)量安全以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[16]。為揭示黑土坡耕地土壤侵蝕的內(nèi)在規(guī)律，目前已經(jīng)開展大量關(guān)于黑土坡耕地侵蝕過程中團(tuán)聚體流失特征的研究，但多數(shù)研究僅表明雨強(qiáng)和坡度對(duì)團(tuán)聚體流失量影響的一般定性規(guī)律，缺乏對(duì)于雨強(qiáng)和坡度以及兩者之間交互作用貢獻(xiàn)率的進(jìn)一步探討。因此本文以黑土坡耕地表層土壤(0—10 cm)為研究對(duì)象，采用室內(nèi)模擬降雨的研究方法，分析比較不同雨強(qiáng)和坡度之間團(tuán)聚體流失量的差異，計(jì)算雨強(qiáng)和坡度以及兩者之間交互作用的貢獻(xiàn)率，以期綜合評(píng)價(jià)雨強(qiáng)和坡度對(duì)團(tuán)聚體流失量的影響，揭示黑土坡耕地團(tuán)聚體流失特征，為進(jìn)一步研究黑土水力侵蝕過程中坡耕地質(zhì)量的演變規(guī)律提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

土壤樣品于2020年9月采自黑龍江省哈爾濱市賓縣地區(qū)耕地表層土壤，采樣前清除土壤表層枯落物等雜物并將土壤表層修整平整，將自制土槽(長40 cm×寬10 cm×高10 cm)放在修平整的土壤表層，用土壤刀修整土槽底部周圍的土壤并把土槽緩慢按壓直至完全沒入土壤中；從土中取出土槽后，將裝滿原狀土后用紗布和海綿包裹取樣器后蓋上下底蓋，以保證取樣器中的土壤不變形，并且減少樣品運(yùn)輸過程中土壤樣品的擾動(dòng)，共取18個(gè)土槽用于模擬降雨試驗(yàn)。采樣地表層土壤容重(1.15±0.07)g/cm3，含水率為(27.02±0.31)%，pH值為(5.50±0.12)，有機(jī)質(zhì)(33.70±3.82)g/kg，土壤機(jī)械組成為砂粒(27.20±3.95)%、粉粒(41.53±3.61)%、黏粒(31.26±3.42)%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

模擬降雨試驗(yàn)于2020年10月在東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)習(xí)基地降雨實(shí)驗(yàn)室開展，采用自制針頭式模擬降雨裝置，由水泵、降雨器、徑流沖刷槽、坡度調(diào)節(jié)支架和徑流泥沙收集器組成。降雨器為針頭下滴式，其形狀為上部開口的長方體，規(guī)格長40 cm×寬10 cm×高20 cm，其中等間距垂直插入50個(gè)針頭，通過不同的水頭高度和針頭型號(hào)來調(diào)節(jié)降雨強(qiáng)度；坡度可調(diào)節(jié)范圍0～12°；試驗(yàn)土槽規(guī)格長40 cm×寬10 cm×高10 cm。

在我國東北黑土區(qū)，主要降雨類型為短歷時(shí)高強(qiáng)度降雨，降雨歷時(shí)大多小于1 h[17]，所以將降雨歷時(shí)設(shè)定為30 min。由于黑土區(qū)降雨較為集中在6月、7月、8月份，因此分別選擇降雨最為豐富的7月(120～150 mm)及降雨量次之的6月、8月(60～120 mm)的平均值為降雨強(qiáng)度選擇依據(jù)[18]，結(jié)合降雨器可以穩(wěn)定的降雨強(qiáng)度并進(jìn)行多次率定，確定本試驗(yàn)雨強(qiáng)為78，127 mm/h。由于黑土區(qū)地形多為漫川漫崗，地形起伏變化較小，坡度范圍主要在1°～8°[9]，因此設(shè)計(jì)2°，4°，6°共3個(gè)坡度。每種降雨強(qiáng)度和坡度的組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)重復(fù)。

每次試驗(yàn)前將土槽內(nèi)土壤水分達(dá)到飽和。降雨開始前用擋板蓋住土槽，并對(duì)雨強(qiáng)進(jìn)行多次率定，確定雨強(qiáng)達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后，撤掉擋板，開始降雨并計(jì)時(shí)。降雨過程中待坡面產(chǎn)流時(shí)記錄產(chǎn)流時(shí)間，并以每5 min收集一次的頻率接取徑流泥沙，降雨結(jié)束后將接取的徑流泥沙通過濕篩法得到到粒徑>5，5～1，1～0.25，0.25～0.053 mm這5個(gè)粒級(jí)，并轉(zhuǎn)移至鋁盒中在40℃下烘干24 h后稱重，得到各粒徑團(tuán)聚體流失質(zhì)量mi。

1.3 指標(biāo)計(jì)算

(1) 各粒徑團(tuán)聚體流失量的計(jì)算方法如下：

(1)

式中:Mi為i粒徑團(tuán)聚體流失量(g/m2);mi為徑流泥沙中i粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量(g);A為土槽面積(A=0.04 m2);團(tuán)聚體流失總量為各粒徑團(tuán)聚體流失量之和。

(2) 團(tuán)聚體平均重量直徑(MWD)是評(píng)價(jià)團(tuán)聚體特征的指標(biāo)，其值越大則團(tuán)聚體穩(wěn)定性越高，計(jì)算公式為：

(2)

式中:ri為每個(gè)網(wǎng)篩的孔隙大小(mm),r0=r1以及rn=rn+1;mi為i級(jí)網(wǎng)篩中團(tuán)聚體的質(zhì)量百分?jǐn)?shù);n為網(wǎng)篩編號(hào)。

(3) 團(tuán)聚體分形維數(shù)(D)是反映團(tuán)聚體分散程度的指標(biāo)，其值越大則團(tuán)聚體分散程度越高[19]，計(jì)算公式為：

(3)

式中:M(r

(4) 根據(jù)曹曉娟等[20]采用的各因子貢獻(xiàn)率計(jì)算方法，利用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，通過下式計(jì)算得到各因子的貢獻(xiàn)率(PF)：

(4)

式中:PF為因子貢獻(xiàn)率(%);SSF為因子的Ⅲ型平方和;DOFF為因子的自由度;VEr為誤差平方和;SST為總離差平方和。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)通過Excel 2016進(jìn)行整理；采用 SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)和最小顯著差異法(LSD)進(jìn)行顯著性分析(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同雨強(qiáng)和坡度下團(tuán)聚體流失總量

測(cè)定結(jié)果表明(圖1)，不同雨強(qiáng)及坡度下團(tuán)聚體流失量在降雨產(chǎn)流后0～5 min內(nèi)有最大值，隨后在5～10 min內(nèi)迅速減少，并在10～30 min內(nèi)趨于平穩(wěn)。相同雨強(qiáng)條件下，隨坡度的增加，在0～5 min內(nèi)團(tuán)聚體流失量的最大值顯著增加1.08～1.79倍(p<0.05)；團(tuán)聚體流失量在10～30 min內(nèi)趨于的穩(wěn)定值顯著增加0.88～2.39倍(p<0.05)。相同坡度條件下，當(dāng)雨強(qiáng)由78提高至127 mm/h時(shí)，在0～5 min內(nèi)團(tuán)聚體流失量的最大值顯著增加1.28～1.88倍(p<0.05)；團(tuán)聚體流失量在10～30 min內(nèi)趨于的穩(wěn)定值在坡度2°條件下隨雨強(qiáng)的增加無顯著差異(p>0.05)，在坡度4°和6°條件下分別顯著增加1.58倍和3.74倍(p<0.05)。

圖1 不同雨強(qiáng)及坡度下團(tuán)聚體流失過程

此外，由圖2可知，對(duì)于雨強(qiáng)78 mm/h條件下，當(dāng)坡度由2°增加至6°時(shí)團(tuán)聚體流失總量顯著提高0.70倍(p<0.05)，團(tuán)聚體流失總量在坡度4°時(shí)與坡度2°和6°時(shí)無顯差異(p>0.05)，但從整體來看，隨坡度的增加團(tuán)聚體流失總量呈增加的趨勢(shì)；對(duì)于雨強(qiáng)127 mm/h條件下，當(dāng)坡度由2°提高至4°時(shí)團(tuán)聚體流失總量顯著增加1.42倍(p<0.05)，當(dāng)坡度由4°提高至6°時(shí)團(tuán)聚體流失總量顯著增加0.40倍(p<0.05)。相同坡度條件下，當(dāng)雨強(qiáng)由78增加至127 mm/h時(shí)，在坡度2°條件下團(tuán)聚體流失總量無顯著變化(p>0.05)，但從整體來看團(tuán)聚體流失總量增加0.71倍；在坡度4°和6°條件下團(tuán)聚體流失總量分別顯著增加1.94，2.41倍(p<0.05)，這表明坡度越大，團(tuán)聚體流失總量隨雨強(qiáng)的增加幅度越大。

2.2 不同雨強(qiáng)和坡度下各粒徑團(tuán)聚體流失量

測(cè)定結(jié)果表明(表1)，該試驗(yàn)條件下粒徑>5 mm團(tuán)聚體流失量為0，各粒徑團(tuán)聚體中<0.053 mm團(tuán)聚體流失量最大，流失比例達(dá)到68.27%～92.08%(見表2)。相同雨強(qiáng)條件下，不同坡度之間粒徑5～1，0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量有顯著差異(p<0.05)。對(duì)于雨強(qiáng)78 mm/h條件下，當(dāng)坡度由2°增加至4°時(shí)粒徑5～1 mm團(tuán)聚體流失量減少23.21%，而0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量分別增加0.28倍和0.57倍；當(dāng)坡度由4°增加至6°時(shí)粒徑5～1，0.25～0.053 mm團(tuán)聚體流失量分別減少79.07%，41.60%，而粒徑<0.053 mm團(tuán)聚體流失量增加0.37倍。對(duì)于雨強(qiáng)127 mm/h條件下，當(dāng)坡度由2°增加至4°時(shí)粒徑5～1，0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量分別增加0.94倍、5.32倍和1.28倍；當(dāng)坡度由4°增加至6°時(shí)粒徑5～1，0.25～0.053 mm團(tuán)聚體流失量分別減少89.47%，48.57%，而粒徑<0.053 mm團(tuán)聚體流失量增加0.65倍。

對(duì)于坡度2°條件下，當(dāng)雨強(qiáng)由78提高至127 mm/h時(shí)各粒徑團(tuán)聚體流失量無明顯變化(p>0.05)，但從整體來看，粒徑<0.053 mm團(tuán)聚體流失量增加0.99倍；對(duì)于坡度4°條件下，隨雨強(qiáng)的增加粒徑0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量分別顯著增加4.12倍和1.87倍(p<0.05)，粒徑5～1，1～0.25 mm團(tuán)聚體流失量無顯著差異(p>0.05)；對(duì)于坡度6°條件下，隨雨強(qiáng)的增加粒徑1～0.25，0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量分別顯著增加0.94倍、3.51倍和3.48倍(p<0.05)，粒徑5～1 mm團(tuán)聚體流失量無顯著差異(p>0.05)。以上研究表明團(tuán)聚體的分選受雨強(qiáng)和坡度的綜合影響，且不同雨強(qiáng)和坡度組合對(duì)團(tuán)聚體分選的影響差異顯著。

注：不同大寫字母(A，B)表示相同坡度條件下不同雨強(qiáng)之間差異顯著(p<0.05)；不同小寫字母(a，b)表示相同雨強(qiáng)條件下不同坡度之間差異顯著(p<0.05)，下同。

表1 不同雨強(qiáng)和坡度下各粒徑團(tuán)聚體流失量的測(cè)定結(jié)果

2.3 不同雨強(qiáng)和坡度下流失團(tuán)聚體特征參數(shù)

由圖3可知，相同雨強(qiáng)條件下，當(dāng)坡度由2°增加至6°時(shí)兩組雨強(qiáng)下流失團(tuán)聚體MWD分別顯著降低81.44%和79.68%(p<0.05)，從整體來看，隨坡度的增加流失團(tuán)聚體MWD呈減少的趨勢(shì)。相同坡度條件下，兩組雨強(qiáng)之間流失團(tuán)聚體MWD無顯著差異(p<0.05)，但從整體來看，隨雨強(qiáng)的增加流失團(tuán)聚體MWD呈減小的趨勢(shì)。

在雨強(qiáng)78 mm/h條件下，當(dāng)坡度由2°增加至6°時(shí)流失團(tuán)聚體D值顯著增加0.03倍(p<0.05)，在坡度4°時(shí)流失團(tuán)聚體D值與坡度2°和6°時(shí)無顯著差異(p>0.05)，但從整體來看，隨坡度的增加流失團(tuán)聚體D值呈增大的趨勢(shì)；在雨強(qiáng)127 mm/h條件下，不同坡度之間流失團(tuán)聚體D值無顯著差異(p>0.05)。相同坡度條件下，兩組雨強(qiáng)之間流失團(tuán)聚體D值無顯著差異(p>0.05)。

這表明隨坡度的增加，流失團(tuán)聚體的穩(wěn)定性顯著降低；隨雨強(qiáng)的增加，流失團(tuán)聚體的穩(wěn)定性呈降低趨勢(shì)但并不明顯。

2.4 雨強(qiáng)和坡度對(duì)團(tuán)聚體流失量的貢獻(xiàn)率

本研究發(fā)現(xiàn)(表2)降雨強(qiáng)度、坡度和降雨強(qiáng)度與坡度的交互作用對(duì)團(tuán)聚體流失總量皆有極顯著影響(p<0.01)，貢獻(xiàn)率分別為52.44%，29.77%和14.73%，其他影響因素的貢獻(xiàn)率較小，這表明雨強(qiáng)是團(tuán)聚體流失總量的主要影響因素。

雨強(qiáng)對(duì)各粒徑團(tuán)聚體流失量均有顯著影響(p<0.05)，對(duì)粒徑5～1，1～0.25，0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量變化的貢獻(xiàn)率分別為9.79%，27.42%，28.09%和47.09%。坡度對(duì)粒徑5～1，0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量有顯著影響(p<0.05)，貢獻(xiàn)率分別為45.59%，21.89，33.46%。降雨強(qiáng)度與坡度的交互作用對(duì)粒徑0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失量有顯著影響(p<0.05)，貢獻(xiàn)率分別為16.26%和13.90%。雨強(qiáng)是粒徑1～0.25，0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失的主要影響因素，且貢獻(xiàn)率隨團(tuán)聚體粒徑減小而提高；而坡度是粒徑5～1 mm團(tuán)聚體流失的主要影響因素。

圖3 不同雨強(qiáng)及坡度下團(tuán)聚體特征參數(shù)

表2 各影響因子對(duì)團(tuán)聚體流失量影響的顯著性及貢獻(xiàn)率

3 討 論

3.1 雨強(qiáng)和坡度對(duì)團(tuán)聚體流失總量及特征參數(shù)的影響

在降雨初期由于雨滴的擊濺分散作用將地表存在大量被剝蝕的團(tuán)聚體供給于徑流搬運(yùn)，團(tuán)聚體流失量在降雨初期達(dá)到最大值；隨后由于土壤表層微小團(tuán)聚體受水流影響進(jìn)入土壤孔隙，臨時(shí)形成結(jié)皮，減弱徑流對(duì)土壤的沖刷、剝離作用[21]，同時(shí)坡面薄層徑流的形成減弱了雨滴的擊濺作用，導(dǎo)致地表松散沉積物減少，侵蝕物質(zhì)補(bǔ)給能力減弱，團(tuán)聚體流失量降低；隨著降雨歷時(shí)的延長，在雨滴擾動(dòng)下徑流的剝蝕能力與坡面抗蝕能力達(dá)到平衡，因此團(tuán)聚體流失量變化趨于平穩(wěn)[22]。

研究結(jié)果表明(見圖2)隨坡度的提高，團(tuán)聚體流失總量顯著增加，與郝好鑫的研究結(jié)果相符[23]；隨雨強(qiáng)的增加，在4°和6°時(shí)團(tuán)聚體流失總量顯著增加1.94，2.41倍，這表明坡度越大，團(tuán)聚體流失總量隨雨強(qiáng)的增加幅度越大[24]。但是在坡度2°時(shí)，團(tuán)聚體流失總量隨雨強(qiáng)的增加變化并不顯著，這是因?yàn)楸驹囼?yàn)為蓄滿產(chǎn)流，坡面產(chǎn)流過程中有降雨填洼這一階段[25]，同時(shí)由于低坡度時(shí)徑流搬運(yùn)能力較弱，部分團(tuán)聚體在坡面低洼處沉積，導(dǎo)致在坡度2°條件下團(tuán)聚體流失總量隨雨強(qiáng)增加并不顯著。此外，雨強(qiáng)和坡度以及兩者之間的交互作用對(duì)團(tuán)聚體流失總量均有極顯著影響(p<0.01)，其中雨強(qiáng)對(duì)團(tuán)聚體流失總量的影響程度最大，與周春紅等[26]的研究結(jié)果相符。

本研究中(圖3)，流失團(tuán)聚體的穩(wěn)定性隨坡度的提高而降低，隨雨強(qiáng)的提高呈降低趨勢(shì)但并不明顯，與盧嘉等[9]研究結(jié)果有所不同。這是由于在降雨產(chǎn)流過程中，坡面始終存在積水層[25]，削弱了雨滴對(duì)水層下團(tuán)聚體的打擊分散作用[27]，導(dǎo)致雨強(qiáng)對(duì)流失團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響并不明顯。

3.2 雨強(qiáng)和坡度對(duì)各粒徑團(tuán)聚體流失量的影響

雨強(qiáng)和坡度對(duì)各粒徑團(tuán)聚體流失量的影響有所不同(表1)。本研究中，隨坡度的增加，粒徑5～1 mm團(tuán)聚體在雨強(qiáng)78 mm/h時(shí)流失量顯著減少，在雨強(qiáng)127 mm/h時(shí)流失量呈先增加后減少的趨勢(shì)；粒徑0.25～0.053 mm團(tuán)聚體流失量在兩組雨強(qiáng)下均隨坡度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，但Jia等[8]指出各粒徑團(tuán)聚體流失量皆隨雨強(qiáng)的提高而增加，與本文的研究結(jié)果有所不同。這是由于在雨強(qiáng)127 mm/h條件下，當(dāng)坡度由2°提高至4°時(shí)徑流搬運(yùn)能力增強(qiáng)，粒徑5～1，0.25～0.053 mm團(tuán)聚體尚未被完全破碎就隨徑流流失，導(dǎo)致其流失量增加，而當(dāng)坡度由4°提高至6°時(shí)，徑流流速大幅提高的同時(shí)徑流受雨滴的擾動(dòng)作用，徑流紊動(dòng)性增加[28]，此時(shí)徑流對(duì)團(tuán)聚體的分離作用增強(qiáng)，粒徑5～1，0.25～0.053 mm團(tuán)聚體破碎為更小的粒徑并隨徑流流失；而在雨強(qiáng)78 mm/h時(shí)徑流量相對(duì)較小，徑流層厚度較薄，對(duì)于大粒徑團(tuán)聚體搬運(yùn)能力較弱[29]，部分粒徑5～1 mm團(tuán)聚體在坡面沉積；同時(shí)隨著坡度的增加，在雨滴打擊和徑流分離的耦合作用下，粒徑5～1 mm團(tuán)聚體破碎程度提高，導(dǎo)致以該粒徑流失的團(tuán)聚體減少。

隨雨強(qiáng)的增加，各坡度條件下小粒徑團(tuán)聚體流失量皆明顯增加，安娟等[30]對(duì)于褐土坡耕地的研究也得出類似結(jié)論，但本研究發(fā)現(xiàn)大粒徑團(tuán)聚體流失量僅在高坡度條件下明顯增加，這與已有研究有所不同。這是由于在斜坡方向重力分力以及慣性的作用，大粒徑團(tuán)聚體在坡度較大的條件下更容易以滾動(dòng)的形式被徑流搬運(yùn)[31]，此時(shí)雨強(qiáng)對(duì)大團(tuán)聚體流失量的影響更為明顯。

基于對(duì)不同雨強(qiáng)及坡度下各粒徑團(tuán)聚體流失量的方差分析可知(見表2)，大粒徑團(tuán)聚體流失量對(duì)坡度變化的響應(yīng)較為敏感，小粒徑團(tuán)聚體流失量對(duì)雨強(qiáng)變化的響應(yīng)較為敏感。這是由于各粒徑團(tuán)聚體的輸移方式不同導(dǎo)致的。張相等[32]指出較小粒徑的團(tuán)聚體以懸浮/躍移的形式搬運(yùn)，而較大粒徑的團(tuán)聚體以滾動(dòng)的形式搬運(yùn)，團(tuán)聚體的流失受控于水流剪切力、水流功率、徑流層厚度、團(tuán)聚體粒徑等多種因素的影響。流失的小粒徑團(tuán)聚體主要來源于雨滴對(duì)坡面土壤團(tuán)聚體的破碎分散，徑流優(yōu)先搬運(yùn)破碎的小粒徑團(tuán)聚體，雨強(qiáng)可以通過改變雨滴打擊能力影響團(tuán)聚體的破碎程度，從而進(jìn)一步影響小團(tuán)聚體的流失量。大粒徑團(tuán)聚體由于沉降速度較快，當(dāng)徑流搬運(yùn)能力較弱時(shí)易在坡面沉積[33]，坡度可以改變坡面薄層水流拖曳力，顯著影響徑流的搬運(yùn)能力[28]，因此小粒徑團(tuán)聚體流失量對(duì)雨強(qiáng)變化的響應(yīng)更為敏感，而大粒徑團(tuán)聚體流失量對(duì)坡度的變化響應(yīng)更為敏感。

4 結(jié) 論

(1) 相同雨強(qiáng)條件下，團(tuán)聚體流失總量隨坡度增加顯著增加0.70～1.42倍(p<0.05)；相同坡度條件下，團(tuán)聚體流失總量隨雨強(qiáng)增加在坡度2°時(shí)無顯著變化，在坡度4°和6°條件下分別顯著增加1.94，2.41倍(p<0.05)，這表明坡度越大，團(tuán)聚體流失總量隨雨強(qiáng)的增加幅度越大。雨強(qiáng)是團(tuán)聚體流失總量的主要影響因子，貢獻(xiàn)率為52.44%。

(2) 相同坡度條件下，流失團(tuán)聚體MWD隨坡度增加顯著減少(p<0.05)，D值在僅雨強(qiáng)78 mm/h時(shí)隨坡度增加顯著增加(p<0.05)；相同坡度條件下兩組雨強(qiáng)之間流失團(tuán)聚體MWD，D值無顯著差異(p>0.05)；這表明坡度的增加會(huì)降低流失團(tuán)聚體穩(wěn)定性，雨強(qiáng)對(duì)流失團(tuán)聚體穩(wěn)定性沒有顯著的影響。

(3) 粒徑5～1 mm團(tuán)聚體流失量在雨強(qiáng)78 mm/h時(shí)隨坡度增加顯著減少，在雨強(qiáng)127 mm/h時(shí)隨坡度增加呈先增加后減少的趨勢(shì)；粒徑0.25～0.053 mm團(tuán)聚體流失量在兩組雨強(qiáng)下隨坡度的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)。各坡度條件下小粒徑團(tuán)聚體流失量皆隨雨強(qiáng)明顯增加，大粒徑團(tuán)聚體流失量僅在高坡度條件下隨雨強(qiáng)明顯增加。

(4) 雨強(qiáng)是粒徑1～0.25，0.25～0.053，<0.053 mm團(tuán)聚體流失的主要影響因素，貢獻(xiàn)率分別為27.42%，28.09%和47.09%；坡度是粒徑5～1 mm團(tuán)聚體流失的主要影響因子，貢獻(xiàn)率為45.59%。這表明小粒徑團(tuán)聚體流失量對(duì)雨強(qiáng)變化的響應(yīng)更為敏感，而大粒徑團(tuán)聚體流失量對(duì)坡度變化的響應(yīng)更為敏感。

綜上，本文研究結(jié)果在前人基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討雨強(qiáng)和坡度對(duì)黑土坡耕地團(tuán)聚體流失特征的影響及影響程度，可為今后進(jìn)一步研究黑土侵蝕退化和質(zhì)量演變規(guī)律提供依據(jù)。