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土粒表面电场对土壤团聚体破碎及溅蚀的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性是评估土壤抗侵蚀能力的重要指标。土壤团聚体破碎是降雨溅蚀发生的关键一步。土粒表面电场对团聚体稳定性具有重要影响,必然也会深刻影响降雨溅蚀过程。该文以黄土母质发育的黄绵土和塿土为研究对象,采用不同浓度的电解质溶液定量调控土粒表面电场,研究不同电场强度对团聚体破碎及溅蚀的影响。结果发现:1)随电解质浓度的降低,土粒表面电位升高,表面电场增大,黄绵土和塿土团聚体平均重量直径减小,团聚体稳定性降低,降雨溅蚀量增大。2)电解质浓度小于10-2 mol/L,黄绵土和塿土表面电位绝对值分别高于202.0和231.6 mV,此时团聚体稳定性和溅蚀量变化不明显,表明表面电位202.0和231.6 mV分别是影响黄绵土和塿土团聚体稳定性及溅蚀的关键电位。3)随着土粒表面电场的减弱,团聚体破碎后释放的<0.15 mm微团聚体含量减小,>0.25 mm大团聚体含量增加,团聚体倾向于破碎为更大粒级的团聚体。4)电场作用下团聚体的破碎特征对降雨溅蚀具有重要的影响,溅蚀量与团聚体破碎释放的<0.15 mm微团聚体含量呈显著正相关,与>0.25 mm大团聚体含量呈显著负相关。上述结果表明,当降雨进入土壤后,对于干燥的土壤而言,土壤溶液电解质浓度被迅速稀释,土粒表面产生强大的电场,该电场通过影响团聚体破碎程度进而影响降雨溅蚀。该研究有助于加深对降雨溅蚀的科学认识,同时也为土壤团聚体稳定性及降雨溅蚀的人为调控提供了一定的理论依据。 相似文献
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雨滴机械打击和消散作用对土壤团聚体的破坏特征 总被引：9，自引：1，他引：9
土壤团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性是描述土壤抵抗侵蚀过程中破坏作用的重要指标。但溅蚀过程中,雨滴对团聚体的消散和机械打击两种破坏作用的相对贡献及其破坏机制尚未明晰。利用酒精和超纯水作为雨滴形成材料,模拟机械打击单独作用及消散和机械打击共同作用,分别在五个高度(0.5、1、1.5、2和2.5 m)对塿土和黄绵土进行溅蚀实验。结果表明:当降雨动能相同时,塿土的溅蚀率均小于黄绵土。同时,超纯水雨滴对土壤的机械打击和消散共同作用所导致的溅蚀率均大于酒精雨滴单一机械打击作用的溅蚀率。随着降雨动能增加,两种雨滴对两种土壤的溅蚀率均呈幂函数增加;团聚体因消散破坏作用和机械打击作用的溅蚀率均亦随之增加。但两种土壤的消散破坏作用和机械打击作用的贡献率分别随着降雨动能增加而减小和增加。在相同降雨动能时,塿土消散破坏作用的贡献率均大于黄绵土,而机械打击作用贡献率均小于黄绵土。研究结果对深入理解溅蚀过程中团聚体破坏机理及评价溅蚀过程中团聚体稳定性具有重要意义。 相似文献
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[目的] 为明晰降雨能量和初始含水率对土壤团聚体溅蚀过程机制的影响。[方法] 选取东北典型耕层黑土为研究对象,通过人工模拟降雨试验,探讨不同初始含水率、降雨能量和团聚体初始粒径的团粒溅蚀特征。[结果] (1)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均在初始含水率4%时最大,其中初始粒径＜0.25 mm团聚体溅蚀量是相同降雨能量下各粒径团聚体溅蚀量的1.21~5.50倍。随初始含水率的增加各初始粒级团聚体溅蚀量呈减小趋势,而初始含水率＞25%后则呈增大现象。(2)4种初始粒径黑土团聚体的溅蚀量均随降雨能量的增加而增大。相较于降雨能量305 J/(m2·h)(1 m)条件,当降雨能量增加至909 J/(m2·h)(5 m)时,不同初始粒径团聚体溅蚀量分别增加15.37~20.70(＜0.25 mm),52.30~417.60(0.25~1 mm),51.58~359.36(1~3 mm),68.73~777.99倍(3~5 mm)。不同初始粒径黑土团聚体溅蚀量存在明显的阈值,当降雨能量达到529 J/(m2·h)(2 m)以上时,不同降雨能量梯度下的溅蚀量存在显著差异。(3)降雨能量是影响溅蚀量的关键因素。降雨能量对溅蚀量的直接效应为0.811,存在显著正向影响,且相关程度最高;初始含水率和团聚体初始粒径的直接效应分别为0.193和0.352,存在显著负向影响。[结论] 研究结果可为东北黑土区坡面土壤侵蚀过程机制研究和土壤侵蚀机理模型构建提供科学依据。 相似文献
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模拟降雨条件下黑土溅蚀与团聚体分选特征 总被引：5，自引：2，他引：3
以典型黑土耕地表层土壤为对象,通过对溅蚀量、水稳性团聚体组成、团聚体平均重量直径(MWD)以及团聚体富集率(ER)等指标的测定、计算与分析,研究了人工模拟降雨条件下典型黑土溅蚀过程中团聚体粒级分布及其分选特征。结果表明:溅蚀盘内不同收集区域(上坡、下坡)溅蚀量及净迁移量均与溅蚀距离呈显著指数递减关系,R2值达0.834 4~0.991 1;土壤团聚体富集率的变化幅度范围为0.00~1.79,溅蚀对团聚体产生富集作用与损耗作用的临界粒级为1.0 mm;溅蚀颗粒土壤水稳性团聚体组成上表现出在水平空间上随距离的增加,小粒级团聚体比例逐渐增加的趋势,2~5 mm粒级的团聚体只出现在上坡的0~5 cm和下坡的0~10 cm范围之内,1~2 mm粒级的团聚体在上坡的最大分布距离仅为28 cm;MWD变化幅度为0.32~0.80 mm,并随溅蚀距离的增加而减少,其中下坡10~17cm范围内的MWD分别与0~10 cm和17~40 cm范围内MWD的差异达到显著水平(P<0.05)。研究结果为进一步系统研究黑土侵蚀发生规律与水土流失治理提供了参考。 相似文献
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[目的]研究降雨驱动作用下土壤团聚体受雨滴打击发生破碎和形成的过程,丰富土壤侵蚀研究机理。[方法]基于稀土元素示踪法,对各粒径土壤团聚体同时进行标记。在90 mm/h降雨溅蚀条件下,通过各粒径土壤团聚体(2～5 mm, 0.25～2 mm, 0.053～0.25 mm,<0.053 mm)在不同降雨特征参数(降雨历时、雨滴大小)下的质量变化和稀土元素含量变化,定量分析了团聚体间的周转路径和溅蚀颗粒特征。[结果]降雨驱动作用下,溅蚀量和溅蚀率会随着降雨动能的增加而变大,溅蚀颗粒主要分布于0.25～2 mm粒径范围内;除>2 mm的颗粒为大团聚体直接飞溅产生,<0.25 mm粒级溅蚀颗粒均主要源于大粒级团聚体破碎形成,最高可达到73.83%,其次为该粒级直接被击飞形成,同时会有小粒级颗粒吸附黏结形成;在残余团聚体的动态周转过程中,主要是相邻级别的团聚体间形成和破碎过程占比较高,其中大团聚体破碎产生小团聚体和粉黏粒团聚形成小团聚体分别对原粒级团聚体的破碎和形成方向的贡献率较高,分别达到24.06%～42.15%和36.83%～70.76%,且随着降雨时间的变化,大团聚体首先... 相似文献
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土壤理化性质与土壤溅蚀速率的相关性研究 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤溅蚀是土壤侵蚀的初始阶段,是降雨雨滴直接打击土壤表层引起的土壤颗粒分散和位移发生的过程。为研究土壤理化性质与土壤溅蚀速率的相关性,研究通过人工模拟降雨溅蚀试验测定土壤溅蚀速率,运用SPSS 20.0软件,对土壤理化性质与土壤溅蚀速率进行了Pearson相关系数分析。结果表明:土壤渗透性、分散率、团聚度和土壤粒级与土壤溅蚀速率相关性最大。土壤的渗透系数在整个降雨历时阶段对土壤的溅蚀速率一直呈现负影响。分散率在降雨历时为15min时对土壤溅蚀速率呈显著负影响。团聚度对土壤溅蚀速率的影响由T=15min时的显著正相关变成T=20min时的极显著正相关。土壤粒级和土壤溅蚀速率相关性很大,且关系较为复杂。相较于其他4种粒级中,粒级范围在D0.002mm的土壤颗粒对土壤溅蚀速率影响最大,且在降雨历时为15~20min时,对土壤溅蚀速率皆有显著正相关性。另外,粒级范围在0.2≤D2mm和0.02≤D0.2mm的土壤颗粒分别在T=15min和T=20min时对土壤溅蚀速率有显著负相关性。土壤粒级对土壤溅蚀速率的相关性随降雨历时的变化可能与土壤结皮有关。 相似文献
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降雨强度和坡度对东北黑土区顺坡垄体溅蚀特征的影响 总被引：6，自引：2，他引：6
坡耕地溅蚀特征研究可揭示和反映溅蚀的发生和发展机理,而以往研究大多在无垄作坡面进行,较少涉及顺坡垄体。为此,该研究基于野外人工模拟降雨试验,设计3个降雨强度(30、60和90 mm/h)和2个坡度(3°、5°),研究降雨强度和坡度对典型黑土(Mollisol)农田顺坡垄体溅蚀量、溅蚀过程和溅蚀分选特征的影响。研究结果表明:当降雨强度由30 mm/h增加到90 mm/h时,总溅蚀量增加2.5～17.9倍。当坡度由3°增大到5°时,总溅蚀量增加30.52%～74.08%。当降雨强度为30和60mm/h时,总溅蚀率随降雨历时呈迅速减小-缓慢减小-波动稳定的趋势。当降雨强度为90mm/h时,总溅蚀率随降雨历时呈迅速增加-迅速减小-波动稳定的趋势。整体而言,总溅蚀量随降雨强度和坡度的增加呈幂函数关系。各试验处理下,溅蚀分选水稳性团聚体中均以1 mm粒级的团聚体为主,平均占总量的79.01%,以0.5～1 mm粒级最多,2～5 mm粒级最少,分别占总量的32.94%和3.36%。30和60 mm/h降雨强度下,分别为0.25和2 mm的各粒级团聚体在降雨后期达到波动稳定,其中0.25mm的团聚体均呈迅速降低-缓慢降低-波动稳定的变化趋势。90 mm/h降雨强度下,1～5和0.25 mm各粒级团聚体均呈线性平稳变化,其中0.25 mm的团聚体呈线性减少趋势。研究可为东北黑土区水蚀防治提供科学依据。 相似文献
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降雨特性和坡度对辽西低山丘陵区坡耕地褐土溅蚀的影响 总被引：6，自引：4，他引：2
为揭示辽西低山丘陵区坡耕地典型土壤溅蚀特征,选取褐土为研究对象,采用人工模拟降雨试验研究降雨特性和坡度对溅蚀的影响。结果表明:随着降雨强度的增大,5°和10°溅蚀量分别由6.86g/cm和8.13g/cm增加到14.21g/cm和16.00g/cm,增加幅度为48.47%~209.81%;不同溅蚀距离内的溅蚀量表现为0~5cm>5~10cm>10~15cm>15~20cm>20~25cm,溅蚀距离0~5cm范围内的溅蚀量(75mm/h)为7.29g/cm,占0~25cm范围内总溅蚀量(16.00g/cm)的45.56%,溅蚀距离20~25cm范围内的溅蚀量仅占9.88%。溅蚀量与降雨强度和溅蚀距离均具有较好的指数关系,其回归方程的决定系数R2在0.8以上。随着降雨时间的延续,溅蚀量逐渐增加,但溅蚀量增长率呈减小的趋势;降雨历时由5min增加到10min时溅蚀量增长率最大。溅蚀量和降雨历时之间具有较好的指数关系,其回归方程的决定系数R2在0.9以上。随着降雨强度发生变化时,溅蚀团聚体空间分布规律也随之发生改变。各径级团聚体的溅蚀距离均随降雨强度的增大而增大,2~5mm团聚体由30mm/h的0~5cm扩大到75mm/h的0~15cm。溅蚀团聚体以粒径<1mm为主,小粒径团聚体溅蚀距离和溅蚀量均大于大粒径团聚体,>5mm团聚体并没有迁移。5°总溅蚀量、上坡溅蚀量、下坡溅蚀量、净溅蚀量(75mm/h)依次为14.21,3.54,10.67,7.13g/cm,10°依次为16.00,3.85,12.15,8.30g/cm,与5°相比显著增加12.60%,8.76%,13.87%,16.41%,下坡溅蚀量大于上坡溅蚀量。 相似文献
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不同粒径红壤团聚体坡面溅蚀特征 总被引：5，自引：2，他引：3
为揭示不同粒径团聚体坡面溅蚀规律,以第四纪粘土发育红壤为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验(雨强75mm/h,历时45min)研究0.25,0.25~0.5,0.5~1,1~2,2~5mm粒径团聚体溅蚀规律,系统分析了降雨条件下各粒径团聚体破碎、溅蚀率变化、溅蚀搬运量以及溅蚀搬运后的空间分布特征。结果表明:(1)降雨条件下团聚体粒径越大越容易破碎,除2~5mm团聚体破碎量高达96.06%外,2mm团聚体破碎量均小于50.00%。(2)0.25mm团聚体溅蚀率具有陡涨陡落特点,表土结皮发育迅速;0.25~0.5mm团聚体溅蚀率陡涨缓落,表土泥浆化过程明显;0.5~5mm团聚体溅蚀率则能保持较长时间增长,随后降低。(3)不同粒径团聚体溅蚀总量、上下坡溅蚀量与净搬运量变化趋势一致,一次降雨过程中,溅蚀搬运量峰值出现在粒径0.25~0.5mm范围内,而后随着粒径的增大逐渐降低。(4)团聚体粒径越小,溅蚀搬运后的平均重量距离越大,各粒径团聚体溅蚀量基本全部分布在半径60cm范围内。研究结果能为降雨侵蚀防治及侵蚀过程模型提供理论参考。 相似文献
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川西高寒山地灌丛草甸土壤抗蚀性研究 总被引：1，自引：2，他引：1
以康定折多山高寒山地灌丛草甸土壤为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,运用主成分分析法对土壤抗蚀性进行综合评价,以期探讨不同海拔和坡向土壤理化性质及抗蚀性差异。结果表明:(1)淋溶层土壤理化性质的变化剧烈程度高于淀积层土壤,且这种变化不受海拔和坡向的影响,不同坡向间土壤的性质差异主要受气候因素主导;(2)土壤各理化性质指标之间以及土壤理化性质与抗蚀性之间有明显的相关性,其中土壤抗蚀性受团聚体含量及稳定性的影响最大;(3)研究区土壤抗蚀性的大小顺序为3800 m半阳坡>4200 m半阴坡>3800 m半阴坡>4200 m半阳坡>4000 m半阳坡>4000 m半阴坡。其中>0.25 mm风干团聚体含量、团聚体GMD值和团聚体分形维数D 3个指标为评价该地区土壤抗蚀性的最佳指标。可见,不同海拔和坡向间土壤抗蚀性有明显分异特征,提高土壤团聚体含量及稳定性是加强该区土壤抗蚀性的关键。 相似文献
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模拟降雨条件下塿土的溅蚀特征试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
溅蚀在破坏土壤表层结构的同时为后续侵蚀提供丰富材料,以黄土高原典型土壤塿土为试验用土,通过模拟降雨试验,根据溅蚀速率、溅蚀前后土壤颗粒组成及表面强度变化指标,系统研究塿土的溅蚀特征。结果表明,溅蚀速率随降雨历时呈现幂函数变化,分为迅速降低、缓慢降低、趋于稳定3个阶段。土盘表面松散颗粒及利于溅蚀的粒级范围内颗粒的消耗、团聚体破碎及超渗产生的水层消耗雨滴能量、结皮的形成和发育分别是3个阶段的主要影响因素。在90mm/h的雨强下,塿土颗粒富集与耗损的临界粒径是0.05mm,雨滴打击分离粒级0.05mm颗粒,富集迁移粒级0.05mm颗粒。当含水率相等时,降雨历时越长贯入深度越浅。塿土表面强度随降雨历时增加,0~30min是塿土结皮形成的关键时期。塿土溅蚀过程是表土颗粒组成不断变化和表面强度逐渐完善的过程。 相似文献
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Shiu-hung Luk 《CATENA》1977,3(3-4)
This laboratory rainfall simulation study investigates the effects of soil properties, slope steepness, and cover density on rainfall erosion potential of 153 soil samples collected in Southern Alberta, Canada. Simulated rainfall amount was held constant for these tests Of all the factors examined, simulated vegetative cover was found to be most significant. When cover was held constant, soil aggregate stability is the best predictor of variations of soil erodibility. Organic carbon content, texture and runoff amount (infiltration capacity) are other significant variables Slope was found to be significantly related to wash loss but not splash loss Two factors were proposed to explain the lack of relationship between splash loss and slope: (a) the proportion of splashed particles collected outside the sample plan may vary with the size of the pan; (b) soil transportability by splash increases only slightly with slope angle and therefore splash loss is only marginally related to slope steepness 相似文献
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Abstract. The effect of Agri-SC' soil conditioner on the erodibility of loamy sand soils has been investigated at the Hilton experimental site, Shropshire, since March 1988. Factors measured have included runoff and erosion, soil structure, crust strength, splash susceptibility, aggregate stability, soil micromorphological properties, response to compaction and penetrometer resistance.
Treatment decreased runoff and erosion rates, bulk density, splash erosion, crust strength and penetrometer resistance, and increased pore space and aggregate stability. The effects on crust strength, aggregate stability and bulk density were statistically significant. The results suggest that applications of 'Agri-SC' could have beneficial effects for soil conservation. 相似文献
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为探究花岗岩红壤侵蚀退化地不同治理模式对土壤抗蚀性的影响，通过野外调查与室内外试验，以长汀县封禁（M1）、乔灌草混交（M2）、全坡面播草（M3）、低效林改造（M4）、条沟草灌带（M5）这5种治理模式的土壤为研究对象，选取开垦地（CK1）和裸露地（CK2）为对照，利用主成分分析法揭示土壤抗蚀性主要影响因子，并结合灰色关联分析和耦合分析对土壤抗蚀性进行综合评价。结果表明：（1）不同治理模式的土壤抗蚀性由强到弱依次为M5 > M2 > M3 > M4 > M1 > CK2 > CK1；（2）> 0.25 mm水稳性团聚体含量和有机质含量是影响土壤抗蚀性的主要因子；（3）土壤抗蚀性与土壤理化性质的灰色关联度较高（0.696），M3的土壤抗蚀性与土壤理化性质之间系统耦合度最高（0.883）。研究结果为花岗岩红壤侵蚀退化地的水土流失治理及生态恢复提供科学依据。 相似文献
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以滇东海峰岩溶盆地土壤复合侵蚀过程为研究对象,分析综合土壤可蚀性指数(CSEI)的分布特征,探讨地表、地下土壤可蚀性的关联性、变化趋势及其影响因素,以期深入认识岩溶地区土壤侵蚀机理,治理石漠化现象。通过野外调查取样结合土壤比重计法、团聚体湿筛等方法,分析了滇东岩溶断陷盆地地表、地下不同侵蚀场土壤的理化性质及可蚀性变化特征。结果表明:(1)土壤理化性质随侵蚀过程发生变化。土壤中黏粒、SOC、大团聚体(>0.25 mm)呈递减趋势,粉砂、小团聚体(<0.25 mm)呈递增趋势。不同侵蚀过程土壤特征存在显著差异,地表侵蚀过程土壤黏粒(20.91%~45.62%)、砂粒(44.96%~64.59%)、SOC(4.93~88.72g/kg)、大团聚体(17.82%~99.86%)含量>地下漏失过程(15.30%~30.86%,43.63%~64.59%,3.57~19.05 g/kg,16.81%~85.94%);粉砂(4.85%~30.84%)、小团聚体(0.14%~82.18%)含量<地下漏失过程(16.03%~25.86%,14.06%~83.19%)。(2) CSEI与土壤理化性质密切相关,CSEI与黏粒、砂粒、大团聚体、SOC、MWD、GMD呈极显著负相关(p＜0.01),与粉砂、小团聚体呈极显著正相关(p＜0.01),CSEI的主要影响因素为SOC和土壤团聚体的稳定性。黏粒、砂粒、SOC、水稳性团聚体含量对地表侵蚀过程CSEI影响更大,其他因素对地下漏失过程CSEI影响更大。(3) CSEI对岩溶盆地地表、地下侵蚀过程土壤可蚀性的评价具有适用性,CSEI地下>CSEI地表,二者随侵蚀过程和土层深度的变化而上升,地下漏失过程存在二次侵蚀影响。其土壤侵蚀过程是地表、地下复合、持续进行的过程,植被-土壤的协同恢复能增强土壤抗侵蚀能力。 相似文献