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(guò)程中具有至關(guān)重要的作用[1-2]。土壤侵蝕過(guò)程中團(tuán)聚體的破碎和遷移是侵蝕物質(zhì)的主要來(lái)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(guò)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(guò)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(wú)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(zhēng)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(guó)重要的商品糧生產(chǎn)基地，由于不合理的耕作及過(guò)度開(kāi)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(kāi)展大量關(guān)于黑土坡耕地侵蝕過(guò)程中團(tuán)聚體流失特征的研究，但多數(shù)研究?jī)H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(guò)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(zhǎng)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(méi)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(guò)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(kāi)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(kāi)口的長(zhǎng)方體，規(guī)格長(zhǎng)40 cm×寬10 cm×高20 cm，其中等間距垂直插入50個(gè)針頭，通過(guò)不同的水頭高度和針頭型號(hào)來(lái)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(zhǎng)40 cm×寬10 cm×高10 cm。

在我國(guó)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(kāi)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(kāi)始降雨并計(jì)時(shí)。降雨過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(wú)顯差異(p>0.05)，但從整體來(lái)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(wú)顯著變化(p>0.05)，但從整體來(lái)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(jiàn)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(wú)明顯變化(p>0.05)，但從整體來(lái)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(wú)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(wú)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(lái)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(wú)顯著差異(p<0.05)，但從整體來(lái)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(wú)顯著差異(p>0.05)，但從整體來(lái)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(wú)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(wú)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(zhǎng)，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(jiàn)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(guò)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(guò)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?jī)H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(jiàn)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(lái)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(guò)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(wú)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(wú)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(méi)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?jī)H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)。