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土壤物理结皮侵蚀效应研究现状土壤物理结皮对土壤侵蚀具有重要影响,但鉴于土壤结皮形成过程的复杂性,土壤物理结皮对土壤侵蚀的影响至今还没有统一的认识。一般认为土壤结皮以2种方式影响土壤侵蚀,一种观点是土壤结皮促进了土壤侵蚀的发生,另一种观点则是土壤结皮抑制了坡面侵蚀。
土壤物理结皮对土壤侵蚀的促进作用
关于土壤结皮对侵蚀的促进作用,早在1983年黄秉维院士就提出,土壤结皮的形成是增加坡耕地产流和产沙的一个重要原因;陈正发等通过模拟降雨试验也得出相似的研究结果,指出前期降雨后表土结皮对坡面侵蚀具有一定的促进作用。程琴娟等通过探究土壤表面特性与坡度对产流产沙的影响发现,尽管在坡度的影响下,土壤物理结皮的形成不仅增加产流量还增加产沙量,且产生土壤结皮后,侵蚀力的提升效果远高于抗蚀力,这一结论与谢亚茹等的研究结果一致。
另外,程琴娟等通过室内模拟降雨试验对比分析有无结皮的侵蚀效应发现,有表土结皮表面的产流时间提早,产流量快速增加,产沙量递增,易于发生细沟侵蚀。李桂芳通过探究坡面土壤侵蚀影响因素与动力学机制得出,土壤物理结皮作为一种地表条件,对土壤侵蚀的作用表现为可以显著增加黑土坡面土壤的径流量和侵蚀量。研究者对黄土高原地区土壤物理结皮研究发现,尽管土壤物理结皮首先会抑制坡面产沙,但随着降雨历时的增加,土壤物理结皮会促进坡面产沙,土壤物理结皮仍具有增加坡面产流量和产沙量的作用。
土壤物理结皮对土壤侵蚀抑制作用
不少学者的研究结果显示,土壤物理结皮对土壤坡面侵蚀的作用表现为抑制作用。吴发启等认为土壤结皮的存在增加土壤抗剪强度,明显提高了表土抗溅蚀能力,从而减少侵蚀的发生。王辉等通过人工降雨的方法模拟不同程度的结皮(无结皮、轻微结皮和严重结皮)得出,严重结皮具有降低产流、减少产沙的作用。这一结论与吴秋菊等通过室内冲刷试验得出的土壤物理结皮坡面的土壤侵蚀量明显低于无土壤物理结皮坡面的土壤侵蚀量的研究结果相一致。
另外,陈正发等研究者也得出相一致的结果,其研究发现,经历4场降雨后表土结皮强度与侵蚀产沙量存在负相关关系,土壤结皮对坡面侵蚀的作用表现为抑制作用,并且不同降雨场次对土壤表土结皮的侵蚀效应存在差异。蒋芳市等通过探究不同土壤物理结皮条件对崩岗崩积体坡面侵蚀的影响得出,土壤物理结皮的存在具有减缓土壤侵蚀的作用,在一定程度上起到抗侵蚀的效果。
随后,吴秋菊利用室内放水冲刷试验和人工降雨模拟试验,通过坡面水动力参数的变化情况证明土壤物理结皮减小了坡面土壤侵蚀量。路培等通过探究不同降雨强度下土壤结皮强度对侵蚀的影响,得出土壤物理结皮强度增大,坡面侵蚀量将大幅度减少的结论,这说明土壤物理结皮使得坡面土壤抗蚀性增强。这一结论与研究者对黄土高原农田土壤研究所的结论一致。
另外,研究者还研究了作物生长覆盖条件下土壤物理结皮对土壤侵蚀的影响,利用人工模拟降雨方法发现,大豆的存在加大了土壤物理结皮与非土壤物理结皮坡面之间径流量的差距,缩小了二者间产沙量的差异,起到其抑制产流产沙的效果。
综上所述,土壤物理结皮对土壤侵蚀的促进作用机制表现为土壤结皮形成的同时减少了入渗,从而导致径流中的一部分悬浮颗粒物无法随径流下渗,只能沉积在地表,地表径流量增加,最终通过增加径流的剪应力和输沙能力增强了土壤侵蚀,对土壤侵蚀产生促进作用。土壤物理结皮对土壤侵蚀的抑制作用表现为土壤物理结皮的致密层可以增强表土强度,并且通过对雨滴溅蚀的抑制和表土抗径流的剪应力的增强以及降低水流剪切力来减少坡面的土壤侵蚀,从而抑制土壤侵蚀的发生。作物覆盖下土壤物理结皮对土壤侵蚀的作用表现为作物增强了有无土壤物理结皮坡面之间的径流和泥沙产量差异。
(安根团队摘自徐蝶等:我国土壤物理结皮侵蚀效应研究进展)
安根团队,20余位各领域农业专家,提供成熟的土壤恢复集成方案、生态修复集成方案、农残解决集成方案和生态农业社会化服务。
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