張龍齊,賈國棟,呂相融,雷自然,劉 銳,張 瀟

(北京林業(yè)大學(xué) 國家林業(yè)和草原局水土保持重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院 首都圈森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站,北京 100083)

土壤侵蝕是世界上最主要的生態(tài)環(huán)境問題之一[1-2],通常會引起土地退化、耕地減少、河流泛濫與污染等[3],嚴(yán)重危害人類的生產(chǎn)與生活。準(zhǔn)確量化土壤侵蝕并確定土壤侵蝕影響因素是控制土壤侵蝕的重要前提[4],并且對區(qū)域土壤侵蝕治理具有重要意義。黃土高原土質(zhì)疏松,水力侵蝕頻發(fā),造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境脆弱。近年來,退耕還林還草措施大力實(shí)施,水土保持工作力度加大[5],黃土高原草被覆蓋狀況得到明顯改善。

降雨是坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的先決條件[6]。徑流量和產(chǎn)沙量的大小不僅取決于降雨強(qiáng)度和降雨量[7],還主要受坡度的影響[8-9]。坡度是影響土壤侵蝕的主要地形因素[10],土壤質(zhì)地是影響土壤侵蝕的主要內(nèi)在因素[11]。趙龍山等[12]研究發(fā)現(xiàn)坡度對產(chǎn)沙量具有顯著影響,在小坡度條件下,產(chǎn)沙量受坡度的影響較小。Govers[13]發(fā)現(xiàn)坡度對流速的影響與侵蝕方式有關(guān),即細(xì)溝侵蝕中坡度和流速相互獨(dú)立。Defersha等[14]發(fā)現(xiàn)坡度對土壤侵蝕的影響因土壤類型和前期含水量而異。He等[15]發(fā)現(xiàn)坡度與土壤侵蝕的關(guān)系受植被覆蓋變化的顯著影響。大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),土壤侵蝕量與坡度呈正比[16];但當(dāng)坡度超過一定限度時(shí),土壤侵蝕量與坡度呈反比,即存在臨界坡度的現(xiàn)象[17]。試驗(yàn)觀測中,Wu等[18]發(fā)現(xiàn)在坡長相等的情況下,可以獲得相對較小的臨界坡角。陳曉安等[19]基于黃土高原岔巴溝和王家溝徑流場資料,發(fā)現(xiàn)土壤侵蝕臨界坡度為31°。目前,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的建模和試驗(yàn)來確定徑流和土壤侵蝕與坡度因子的關(guān)系。然而,坡度對徑流和土壤侵蝕的影響仍然是一個(gè)爭議的問題[20]。一些研究者發(fā)現(xiàn),隨著坡度的增加,入滲不斷增加而徑流不斷減少[21];而一些研究者則發(fā)現(xiàn)了相反的趨勢,或者坡度對徑流無顯著的影響[22]。王玉寬等[23]在進(jìn)行的紫色土坡面降雨侵蝕試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn),地表坡度對坡面侵蝕存在臨界坡度,且臨界坡度隨雨強(qiáng)的變化而改變。坡度與坡面侵蝕關(guān)系的復(fù)雜性,在一定程度上限制了坡面水土保持措施的有效實(shí)施[24]。

基于此,本文以黃土高原典型坡面水蝕過程為研究對象,基于模擬降雨試驗(yàn)探討坡面土壤侵蝕坡度效應(yīng)的作用機(jī)制,分析不同坡度下黃土高原典型區(qū)域不同土壤質(zhì)地土壤侵蝕特征,以期為土壤侵蝕防控與區(qū)域土地利用管理提供理論支撐。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

黃土高原地處我國西北部,屬干旱和半干旱氣候區(qū)。黃土高原降雨主要發(fā)生在 6～9 月,降雨具有歷時(shí)短、強(qiáng)度大等特點(diǎn),并且由于其地勢復(fù)雜,土質(zhì)疏松,極易發(fā)生土壤侵蝕。土顆粒組成中粉粒(0.001～0.005 mm)含量高(60%～75%),不同區(qū)域間變幅較小,其中0.01～0.05 mm粗粉粒占50%左右。黃土粒徑的地帶性表現(xiàn)為自西北向東南逐漸變細(xì),可以劃分為4個(gè)土壤質(zhì)地帶,分別為砂壤帶、輕壤帶、中壤帶和重壤帶,這一特點(diǎn)以砂粒和黏粒的變化最為明顯。本文所選研究區(qū)綏德屬于砂壤帶,安塞屬于輕壤帶,長武、天水、西峰屬于中壤帶,楊凌屬于重壤帶。土壤質(zhì)地采用國際分類標(biāo)準(zhǔn),綏德屬于砂質(zhì)壤土,安塞屬于砂質(zhì)黏壤土,長武、天水、西峰屬于黏壤土,楊凌屬于壤質(zhì)黏土。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn)設(shè)計(jì)

模擬降雨試驗(yàn)主要用于分析植被覆蓋對土壤侵蝕的作用機(jī)制,試驗(yàn)分別在2016年、2017年、2019年的6～8月進(jìn)行。以天水-黏壤土為研究對象,分析植被覆蓋度對土壤侵蝕的作用機(jī)制;以綏德-砂質(zhì)壤土、安塞-砂質(zhì)黏壤土、長武-黏壤土、楊凌-壤質(zhì)黏土為研究對象,分析不同土壤質(zhì)地下植被覆蓋的閾值。在室內(nèi)模擬不同質(zhì)地土壤(綏德-砂質(zhì)壤土、安塞-砂質(zhì)黏壤土、長武-黏壤土、楊凌-壤質(zhì)黏土)(土壤基本性質(zhì)見表1)、不同植被覆蓋下的坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙過程,研究不同植被覆蓋對坡面土壤侵蝕過程的影響。

試驗(yàn)在中國科學(xué)院水利部水土保持研究所土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室人工降雨大廳進(jìn)行,土槽規(guī)格為 5 m × 1 m × 0. 5 m(長 × 寬 × 高),坡度大小可調(diào)節(jié),范圍為0°～40°。試驗(yàn)降雨方式為下噴式降雨系統(tǒng),降雨高度為18 m,保證了雨滴落速都能達(dá)到最終速度。試驗(yàn)前將土樣自然風(fēng)干,采用過篩法除去雜草和石塊,篩的孔徑大小為1 cm。采用土槽底部鋪沙法保證試驗(yàn)土槽中土壤的透水狀況與天然坡面接近,鋪沙厚度一般為10 cm。土槽填土采用分層壓實(shí)法,土層間隔為5 cm,壓實(shí)容重與野外實(shí)測容重保持一致,填土厚度為30 cm。為使最終降雨量相等,相應(yīng)降雨歷時(shí)分別為60 min和 45 min。

用密封袋依次采集不同深度土壤樣品,采用激光粒度儀對顆粒粒徑組成進(jìn)行分析。土壤容重采用環(huán)刀法,對采集點(diǎn)土壤進(jìn)行采樣、烘干、稱量后獲得土壤容重與孔隙度。室內(nèi)試驗(yàn)法獲取土壤田間持水量,浸水飽和法測定土壤飽和含水量,用SW080B土壤張力入滲儀獲取不同土層深度飽和導(dǎo)水率。用網(wǎng)格法獲取不同徑流小區(qū)覆蓋度數(shù)據(jù),用樣方法獲取徑流小區(qū)植被生物量、最大截留量數(shù)據(jù)。在草被生長過程中,通過適度的修剪,使其盡可能滿足設(shè)計(jì)的覆蓋度要求,并在試驗(yàn)開始前進(jìn)行確認(rèn)。BTC微根管根系生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)獲取徑流小區(qū)植被根系數(shù)據(jù)。

Jia和Shao[25]的研究表明,大于100 cm深度的土壤受到降雨的影響較小。因此,本研究利用土壤剖面水分分析儀(EM50)檢測土壤水分,該儀器同時(shí)使用5個(gè)土壤水分傳感器記錄20、40、60、80和100 cm深處的土壤體積含水量。

1.2.2 徑流泥沙數(shù)據(jù)

測量表層土壤體積含水率,保證土壤體積含水率相對一致。雨強(qiáng)率定后開始試驗(yàn)。每次試驗(yàn)記錄初始產(chǎn)流時(shí)間;產(chǎn)流后收集徑流泥沙樣,取樣間隔為2 min,總歷時(shí)為60 min。記錄染料(KMnO4)在水流中通過一定長度(0.5 m)的時(shí)間,計(jì)算水流速度。因染色法只能測量最大表面速度,不能測量平均速度,試驗(yàn)使用Chen等[26]的方法獲得平均水流速度。試驗(yàn)結(jié)束后采用稱重-沉淀-晾曬-稱重和取樣-烘干-稱量-校正的方法,分別獲得產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析,采用 Origin 2021 軟件繪圖。采用Pearson(皮爾遜)檢驗(yàn)進(jìn)行各因素之間相關(guān)性分析。在所有情況下,若P<0.05認(rèn)為具有顯著相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果分析

2.1 坡度對坡面水沙關(guān)系的影響

不同降雨強(qiáng)度和不同土壤質(zhì)地下,坡度對土壤入滲速率的影響不同(圖1)。砂質(zhì)壤土坡面(圖1a、1e),土壤入滲量隨坡度的增加先降低后增加,最小值出現(xiàn)在15°坡面處;砂質(zhì)黏壤土坡面(圖1b、1f),25°和15°坡面土壤入滲量較大,20°和10°坡面土壤入滲量較小;黏壤土坡面(圖1c、1g),20°和25°坡面入滲量較大,10°和15°坡面入滲量較低;壤質(zhì)黏土坡面(圖1d、1h),不同坡度下土壤入滲量近似一致,土壤入滲量幾乎不受坡度的影響。

不同降雨強(qiáng)度和不同土壤質(zhì)地下,坡度對坡面徑流速率的影響不同(圖2)。砂質(zhì)壤土坡面(圖2a、2e),坡面徑流速率隨坡度的增加先增加后降低,最大值出現(xiàn)在15°坡面處,最小值出現(xiàn)在25°坡面處;砂質(zhì)黏壤土坡面(圖2b、2f),25°和15°坡面徑流量較小,20°和10°坡面徑流量較大;黏壤土坡面(圖2c、2g),20°和25°坡面徑流量較小,10°和15°坡面徑流量較大;壤質(zhì)黏土坡面(圖2d、2h),坡面徑流速率幾乎不受坡度的影響。

不同坡度下坡面徑流量與降雨歷時(shí)的關(guān)系如表2所示,不同坡度下累積徑流量與降雨歷時(shí)之間具有很好的冪函數(shù)關(guān)系。

表2 不同降雨強(qiáng)度、土壤質(zhì)地和坡度下坡面徑流量與降雨歷時(shí)的關(guān)系Tab.2 The relationship between slope runoff and rainfall duration under different rainfall intensities, soil textures and slopes

不同降雨強(qiáng)度和土壤質(zhì)地下,坡度對土壤坡面侵蝕產(chǎn)沙過程的影響見圖3。結(jié)合降雨過程中對坡面侵蝕形態(tài)的實(shí)時(shí)觀測可知,細(xì)溝產(chǎn)生與否對侵蝕產(chǎn)沙過程有重要影響。其中,1.5 mm/min降雨強(qiáng)度下砂質(zhì)壤土在10°、20°、25°坡面,砂質(zhì)黏壤土在10°、15°、25°坡面,黏壤土在10°、15°、20°坡面和2 mm/min降雨強(qiáng)度下砂質(zhì)黏壤土在10°、25°坡面,黏壤土在10°坡面均未產(chǎn)生細(xì)溝。分析發(fā)現(xiàn)細(xì)溝在較大坡度上更容易產(chǎn)生,這表明陡坡可以促進(jìn)細(xì)溝的產(chǎn)生。

圖3 不同雨強(qiáng)和土壤質(zhì)地下坡度對侵蝕產(chǎn)沙過程的影響Fig.3 The influence of slope on the process of erosion and sediment production under different rainfall intensities and soil textures

2.2 坡度對坡面侵蝕動(dòng)力參數(shù)的影響

如圖4所示,不同雨強(qiáng)和土壤質(zhì)地下,坡度對坡面徑流流速的影響不同。砂質(zhì)壤土坡面(圖4a、4e),坡面徑流流速隨坡度的增加先增加后降低,最大值出現(xiàn)在20°坡面處;砂質(zhì)黏壤土坡面(圖4b、4f),10°坡面徑流流速較小,其他坡度的徑流流速隨坡度的增加無明顯規(guī)律;黏壤土坡面(圖4c、4g),徑流流速隨坡度的增加而降低;壤質(zhì)黏土坡面(圖4d、4h),徑流流速隨坡度的增加而增加。

圖4 不同雨強(qiáng)和土壤質(zhì)地下坡度對徑流流速的影響Fig.4 The influence of slope on runoff velocity under different rainfall intensity and soil textures

不同雨強(qiáng)和土壤質(zhì)地下,坡度對徑流剪切力的影響如圖5所示?？傮w來看,不同土壤質(zhì)地下徑流剪切力隨坡度的增加而增加。

圖5 不同雨強(qiáng)和土壤質(zhì)地下坡度對徑流剪切力的影響Fig.5 The influence of slope on runoff shear force under different rainfall intensity and soil textures

對徑流剪切力與侵蝕速率進(jìn)行擬合發(fā)現(xiàn),兩者之間均具有很好的線性關(guān)系,即隨徑流剪切力的增加,侵蝕速率逐漸增大(表3)。砂質(zhì)壤土坡面,臨界徑流剪切力隨坡度的增加而增加,25°坡面臨界徑流剪切力是10°坡面的1.2倍;砂質(zhì)黏壤土坡面,臨界徑流剪切力最大值出現(xiàn)在20°坡面,是最小值15°坡面的19倍;黏壤土坡面,臨界徑流剪切力隨坡度的增加而增加,其中10°～15°坡面臨界徑流剪切力增加較大,而15°～25°坡面臨界徑流剪切力增加較小,25°坡面臨界徑流剪切力是10°坡面的6.2倍;壤質(zhì)黏土坡面,臨界徑流剪切力在15°～25°坡面隨坡度的增加而降低。

表3 不同土壤質(zhì)地和坡度下徑流剪切力與侵蝕速率的關(guān)系Tab.3 The relationship between runoff shear force and erosion rate under different soil textures and slopes

不同雨強(qiáng)和土壤質(zhì)地下,坡度對徑流功率的影響如圖6所示?？傮w來看,不同土壤質(zhì)地下徑流功率隨坡度的增加而增加。

圖6 不同雨強(qiáng)和土壤質(zhì)地下坡度對徑流功率的影響Fig.6 The influence of slope on runoff power under different rainfall intensities and soil textures

由表4可知,不同土壤質(zhì)地與坡度條件下徑流功率與侵蝕速率之間具有很好的線性關(guān)系,即隨徑流功率的增加,侵蝕速率逐漸增大。砂質(zhì)壤土坡面,臨界徑流功率最大值出現(xiàn)在20°坡面,是最小值10°坡面的1.5倍;砂質(zhì)黏壤土坡面,臨界徑流功率隨坡度的增加而波動(dòng)變化,最大值出現(xiàn)在20°坡面,是最小值15°坡面的27倍;黏壤土坡面,臨界徑流功率隨坡度的增加先增加后降低,最大值出現(xiàn)在15°坡面,是最小值10°坡面的4倍;壤質(zhì)黏土坡面,臨界徑流功率隨坡度的增加而增加,25°坡面的臨界徑流功率是10°坡面的20倍。

表4 不同土壤質(zhì)地和坡度下徑流功率與侵蝕速率的關(guān)系Tab.4 The relationship between runoff power and erosion rate under different soil textures and slopes

3 討論

3.1 不同土壤質(zhì)地下坡度對土壤入滲與徑流速率的影響

入滲是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程,主要受土壤性質(zhì)、土壤初始含水率、坡度、降雨強(qiáng)度等自然因素和人為因素[27]的影響。關(guān)于坡度對土壤水分入滲的影響已有許多研究,由于分析方法和試驗(yàn)條件不同,其結(jié)果也不盡相同[28-29]。吳佩瑤等[30]研究發(fā)現(xiàn),改變坡度條件,水分入滲過程受到影響,且不同坡度下砒砂巖土壤入滲能力隨著入滲時(shí)間的增加呈現(xiàn)先下降后逐漸穩(wěn)定的趨勢,入滲速率曲線按照坡度由大到小呈現(xiàn)由上向下分布。Hou等[31]研究發(fā)現(xiàn),入滲速率與橫向和縱向坡度之間的關(guān)系可以用冪函數(shù)描述,隨著坡度的增大,穩(wěn)定入滲速率減小,入滲對0～5°坡度更為敏感。本研究發(fā)現(xiàn),坡度對土壤入滲速率的影響與土壤質(zhì)地相關(guān)。砂質(zhì)壤土坡面土壤入滲量最小值出現(xiàn)在15°坡面,砂質(zhì)黏壤土坡面在25°和15°土壤入滲量較大,黏壤土坡面在20°和25°入滲量較大,而壤質(zhì)黏土坡面土壤入滲量幾乎不受坡度的影響。一方面,相同投影坡長下,坡度的增加延長了坡面徑流的流路,增加了土壤入滲的時(shí)間,利于土壤入滲;另一方面,坡度的增加加大了坡面徑流向下流動(dòng)的作用力,增加了徑流流速,不利于土壤下滲。坡度對土壤入滲的雙重作用引起了坡度對土壤入滲量的差異,而不同質(zhì)地下坡面粗糙度的不同或擴(kuò)大或減小了這種差異。

本研究發(fā)現(xiàn),不同土壤質(zhì)地下坡度對坡面徑流速率的影響不同。砂質(zhì)壤土坡面,徑流速率隨坡度的增加先增加后降低,最大值與最小值分別出現(xiàn)在15°和25°坡面。砂質(zhì)黏壤土坡面,25°和15°坡面徑流量較小而20°和10°坡面徑流量較大。黏壤土坡面,20°和25°坡面徑流量較小,10°和15°坡面徑流量較大,而壤質(zhì)黏土坡面徑流速率幾乎不受坡度的影響。擬合坡面徑流量與降雨歷時(shí)發(fā)現(xiàn),隨坡度的增加徑流量并非單調(diào)增加或減小,表明徑流量與坡度的關(guān)系存在閾值現(xiàn)象;不同土壤質(zhì)地下徑流量最大值的坡度不同,表明坡度的閾值與質(zhì)地密切相關(guān)。

結(jié)合降雨過程中對坡面侵蝕形態(tài)的實(shí)時(shí)觀測可知,細(xì)溝產(chǎn)生與否對侵蝕產(chǎn)沙過程有重要影響。坡面未發(fā)生細(xì)溝侵蝕時(shí)以片狀侵蝕為主,主要包括雨滴擊濺侵蝕和坡面侵蝕。侵蝕產(chǎn)沙過程可以劃分為兩個(gè)階段,一是快速下降階段,二是穩(wěn)定階段。不同土壤質(zhì)地下,片狀侵蝕量隨坡度沒有明顯的變化規(guī)律,其中砂質(zhì)壤土在20°坡面侵蝕量最大,砂質(zhì)黏壤土在10°坡面土壤侵蝕量最大,黏壤土在15°坡面土壤侵蝕量最大。值得注意的是,這里的侵蝕量最大坡度是僅考慮未產(chǎn)生細(xì)溝的坡度坡面,對于陡坡產(chǎn)生細(xì)溝的坡面未考慮。因此,本研究中土壤侵蝕量最大值的坡度具有一定的局限性。

細(xì)溝的產(chǎn)生使侵蝕產(chǎn)生過程進(jìn)一步復(fù)雜化,坡面侵蝕逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐约?xì)溝侵蝕為主。細(xì)溝發(fā)育的方式主要是溯源侵蝕、溝壁坍塌和溝床的下切。由于細(xì)溝發(fā)育存在一定的隨機(jī)性,輸沙能力限制階段與剝蝕能力限制階段交替出現(xiàn),在細(xì)溝發(fā)育過程中產(chǎn)沙率會忽高忽低;受不同土壤質(zhì)地坡面細(xì)溝發(fā)育形態(tài)差異的影響,細(xì)溝對徑流的匯聚量和匯聚量的持續(xù)性存在差異,進(jìn)而影響了細(xì)溝發(fā)育后期產(chǎn)沙率的變化。侵蝕產(chǎn)沙過程可以劃分為3個(gè)階段:一是快速下降階段,二是片狀侵蝕控制的穩(wěn)定階段,三是細(xì)溝侵蝕控制的波動(dòng)階段。陡坡下細(xì)溝更容易產(chǎn)生,由圖3可以發(fā)現(xiàn),陡坡條件下細(xì)溝產(chǎn)生的時(shí)間較早,在本試驗(yàn)10°～25°坡度范圍內(nèi)累積土壤侵蝕量隨坡度的增加而增加。

3.2 不同土壤質(zhì)地下坡度對坡面侵蝕動(dòng)力參數(shù)的影響

關(guān)于坡度與徑流剪切力、侵蝕速率和徑流功率的影響,前人已經(jīng)做了大量試驗(yàn)驗(yàn)證。張光輝等[32]研究發(fā)現(xiàn),侵蝕速率隨流量和坡度的增大而增大,流量對侵蝕速率的影響明顯大于坡度。王文龍等[33]根據(jù)人工模擬降雨試驗(yàn)研究黃土丘陵溝壑區(qū)坡面侵蝕水動(dòng)力過程得出,薄層水流基本上處于過渡流和紊流的范疇,在不同雨強(qiáng)和不同坡度的坡面上,薄層水流的雷諾數(shù)沿程不斷增加,盡管如此,坡面流的雷諾數(shù)并不無限增長;當(dāng)坡面的流速和水深增大到一定程度,水流的紊動(dòng)能量已有相當(dāng)水平,會導(dǎo)致細(xì)溝侵蝕的產(chǎn)生。坡度有增大流速、減少水深的作用,坡度使弗羅德數(shù)增大,而雨強(qiáng)則使其減小。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),不同土壤質(zhì)地下,徑流剪切力與侵蝕速率和徑流功率之間均具有很好的線性關(guān)系,即隨徑流剪切力的增加,侵蝕速率和徑流功率逐漸增大。砂質(zhì)壤土坡面,臨界徑流剪切力和功率隨坡度的增加而增加。砂質(zhì)黏壤土坡面,臨界徑流剪切力和功率最大值出現(xiàn)在20°坡面。黏壤土坡面,臨界徑流剪切力和功率隨坡度的增加而增加。壤質(zhì)黏土坡面,臨界徑流剪切力和功率在15°～25°坡面隨坡度的增加而降低。坡度和雨強(qiáng)都會對坡面降雨產(chǎn)流后的侵蝕動(dòng)力參數(shù)產(chǎn)生影響,且各參數(shù)與坡度和雨強(qiáng)均呈正相關(guān)關(guān)系[34-35]。試驗(yàn)前期的降雨到達(dá)土壤表層后大多下滲,幾乎不形成地表徑流;隨著降雨時(shí)間延長,降雨產(chǎn)生的坡面徑流不斷沖刷土壤表面,并不斷增加土壤的含水量,流速逐漸增大。在同一場試驗(yàn)中,細(xì)溝內(nèi)匯集高處水流,增加了坡面產(chǎn)流的動(dòng)能和勢能[36],此外經(jīng)過徑流的反復(fù)打磨,細(xì)溝內(nèi)壁比較光滑,減小了細(xì)溝內(nèi)壁對于坡面產(chǎn)流的摩擦力。坡度對侵蝕量的影響遠(yuǎn)大于對徑流量的影響,坡面侵蝕量隨坡度的變化規(guī)律基本一致。分析其原因,徑流勢能和產(chǎn)流速率隨坡度增加而增大,但坡度的增加同時(shí)會使同規(guī)格的坡面承雨量降低,受兩者共同影響坡面徑流未隨坡度增大而發(fā)生明顯的規(guī)律性變化。

4 結(jié)論

本文分析了坡面土壤侵蝕坡度效應(yīng)的作用機(jī)制,發(fā)現(xiàn)坡面土壤侵蝕坡度效應(yīng)與土壤質(zhì)地、坡面侵蝕方式(細(xì)溝的發(fā)育)密切相關(guān)。砂質(zhì)壤土坡面入滲量最小值出現(xiàn)在15°坡面處,砂質(zhì)黏壤土在25°和15°坡面土壤入滲量較大,黏壤土在20°和25°坡面入滲量較大,而壤質(zhì)黏土土壤入滲量幾乎不受坡度的影響。不同土壤質(zhì)地下,隨徑流剪切力的增加,侵蝕速率和徑流功率逐漸增大。砂質(zhì)壤土坡面,臨界徑流剪切力和功率隨坡度的增加而增加;砂質(zhì)黏壤土坡面,臨界徑流剪切力和功率最大值出現(xiàn)在20°坡面;黏壤土坡面,臨界徑流剪切力和功率隨坡度的增加而增加;壤質(zhì)黏土坡面,臨界徑流剪切力和功率在15°～25°坡面隨坡度的增加而降低。