土壤抗冲性

土壤抗冲性指土壤抵抗径流对其机械破坏和推动下移的能力 。它主要取决于土粒间、微结构间的胶结力和土壤结构间抵抗离散的能力。目前用于研究抗冲性的方法都从土壤抵抗径流作用入手。如静水崩解法、原状土冲刷法、野外小区放水法等。相比而言，原状土冲刷法较为简便，适于野外大量采集样品测定，目前被广泛应用。

抗冲性指标计算，目前评价指标繁多，单位也不统一，大体上有5种：

①用每升水冲走土样的克数g/L或每冲走1g土所需水量来描述即L/g。

②在一定雨强下，用冲走1克土所需时间来描述s/g。

③采用能量指标，用冲失1克土或其它物质所需水能表示，单位为J/g，以克服方法①②同一个土样在坡度、雨强不同时引起抗冲性差异之不足。

④用单位径流深所引起的侵蚀模数来表示，即kg/m·mm，这种计算方法用于小区放水法。

⑤从床底泥沙起动角度，用土壤抗冲能力来表示，即土体承受水的流动引起的一定切线应力的能力，单位为牛顿/m，这种计算方法由蒋定生导出，其物理意义较为明确。

土壤抗冲性通过营造植被强化土壤抗冲性

植被强化土壤抗冲性的效应，主要表现在两个方面 ：

1．植物根系提高土壤抗冲能力

在相同冲刷坡度和雨强的条件下，与无根系土壤的抗冲性相比，作物根系对土壤抗冲性有明显的提高作用；随着土层深度的增加，根系提高土壤抗冲性的作用逐渐减弱；不同植物种类，其根系提高土壤抗冲性的作用具有相对稳定的临界土层深度，从这一临界土层深度上看，乔木强化土壤抗冲性的效应要优于灌木，更优于草类；根系提高土壤抗冲性的能力主要取决于有效根密度的大小(有效根密度是指在100cm土壤截面上不大于1mm须根的个数)。根系不但具有改善土壤物理性质，增加土壤非毛管孔隙度，强化降雨就地入渗的水文生态功能，而且根系尤其是大于1mm径级的须根，具有稳定土层结构，增加土壤大于2mm粒级水稳性团粒及有机质含量，创造抗冲性土体构型的生物动力学性质之功能。因而植被的生长，尤其是植物根系具有较强的提高土壤抗冲性的功能。

2．植被对土壤表层的保护作用

试验表明，当地面的苔藓层厚度不小于5mm、枯枝落叶层厚度不小于15mm时，可抵御雨滴的冲击和径流的冲刷，表层土壤已基本不再产生冲刷；植被的繁生是巩固和提高黄土层疏松通透性能的保证。植被对于土壤表层的保护作用、对土壤结构的改善，以及提高抗冲性的作用主要表现在增强土壤胶结物质上。

土壤抗冲性通过减缓坡度改善土壤抗冲性

大量的试验表明，土壤抗冲性随地面坡度而变化的敏感性与土地利用方式关系密切。在一定条件下产生的土壤冲刷量，不仅受到土壤性质的影响，而且也受到对土壤的实施处理(即耕作经营和水土保持措施)的影响。例如，在坡耕地上种植牧草，推广水平沟条播种植法，修筑水平梯田或隔坡梯田，都会减少土壤的冲刷量，从而增强土壤的抗冲性。有枯枝落叶和草被覆盖的土壤，其抗冲性对地面坡度的反应不灵敏，而坡耕地上的土壤抗冲性对地面坡度的反应十分敏感。

土壤抗冲性是指土壤抵抗地表径流对其进行机械破坏和搬运的能力，取决于土壤颗粒间、微结构间的胶结力，以及土壤结构体间抵抗水流离散的能力，更取决于土壤中根系对土粒网络作用的大小 。土壤抗冲性可反映土壤抵抗径流剪切力的能力，是土壤侵蚀研究和植被改良土壤效益研究中必须考虑和测定的要素，也是水土保持监测中必须掌握的基本指标。影响土壤抗冲性强弱的主要因素有：土壤表面生物生长状况(包括诸如地衣、苔藓等低等生物在土壤表面的繁衍和贴敷；草被茎叶在地表的生长遮盖；枯枝落叶在地表的积聚和分解等)、根系在土体中的分布状况、土壤质地和结构状况等。

土壤的抗冲性通常以单位水体所能冲刷的量为指标进行评价。测定方法有两种，一种是原状土冲刷法，另一种是野外实地冲刷法。

土壤抗冲性原状土冲刷法

土壤抗冲性测定通常采用原状土冲刷法，试验装置为蒋定生设计。测定前用特制的取样器采集原状土样，采样过程中原状土的表面不能被破坏。将野外采集的原状土样放置在冲刷槽中，冲刷槽的坡度可以调节。在调节好坡度的冲刷槽上方用不同流量对原状土进行冲刷试验，在冲刷槽下方将冲刷水流全部收集后，在室内过滤、烘干，计算出单位水量中的含沙量，该含沙量的值即可表示土壤的抗冲性。原状土冲刷法的测定装置具有容易操作、耗水量小等特点，非常适合野外大量测定。

但是原状土冲刷法在取样时很容易对土体造成扰动与破坏，尤其是地表根系或地被物较多时，很难保证表层土样不被扰动，从而造成测定出的抗冲性能偏小。另外，冲刷试验时冲刷流量是根据某一强度的暴雨及其历时下标准小区土冲刷法的单宽流量确定的，而这个冲刷水量远大于实际产流量，也造成测定的抗冲性能偏小。

土壤抗冲性野外实地冲刷法

为了克服原状土冲刷法的缺点，张建军设计了野外实地冲刷法。野外实地冲刷法测定土壤的抗冲性时需要采用野外实地放水冲刷仪。具体步骤如下。

(1)在野外需要测定的样地内选择代表性地段作为观测用地，用隔水板(铁皮)沿坡面插入土中3～5cm围成10cm宽的测定区，测定区的长度可根据地形和研究要求而定，一般取2m。

(2)在测定区的上方用小铲挖一个10cm长、10cm宽、5cm深的溢流箱安置坑，将溢流箱放入安置坑，使溢流箱的导流板与测定区的土壤密切接触，溢流箱安置时一定要保证导流板保持水平。

(3)在测定区的下方用小铲挖一个10cm长、10cm宽、5cm深的承水槽安置坑，将承水槽放人安置坑，将承水槽的引流板沿坡面插入测定区的土壤，以保证测定区的水流全部汇人承水槽。承水槽安置坑内需开挖排水渠。

(4)将玛立奥托瓶(供水器)水平安置在测定区上方，打开加水口皮塞，加满水后塞紧皮塞。打开玛立奥托瓶的阀门放水，待流量稳定后关闭阀门。然后用软管将玛立奥托瓶的阀门和溢流箱的阀门连接起来，保证不漏水。

(5)用喷壶向测定区洒水，使测定区表层土壤充分湿润至饱和，但不能产流。

(6)打开供水器(玛立奥托瓶)的阀门和溢流箱的阀门，使溢流箱内充满水并从导流板溢出，进入测定区后用染色法测定坡面水流的流速y。

(7)当水流进入承水槽后由阀门流出，并用1000ml的量筒测定泥水量Q，并记录测定时间。

(8)将量筒内的泥水样过滤、烘干，计算冲刷量形。

前言

目录

第一章 土壤抗冲性的概念及研究简史

第二章 土壤抗冲性的研究方法

第三章 土壤抗冲性形成机理

第四章 乔灌草根系提高土壤抗冲性的动力功能

第五章 植物根系提高土壤抗冲性的有效性方程

第六章 植物根系提高土壤抗冲性的动力机制

第七章 黄土高原创造渗透抗冲性土壤环境的途径

参考文献 2100433B

该书是一本系统论述植物根系与土壤物理环境关系的学术专著。它是近十年来融土壤物理、森林水文、植物生态与现代数学研究思路为一体，对水土保持生物措施科学原理进行的开拓性和系统性研究的总结，反映了当代土壤抗侵蚀性研究前沿领域的最新成果。

全书共分7章，主要内容为：在研究黄土高原土壤剖面构型特征、物理性质与抗冲性关系的基础上，定量分析了入渗抗冲性土体发生演变的规律、过程、类型及其控制因素，提出了该区土壤抗冲性的区域评价模型及5级分区系统；从系统定量研究乔、灌、草群落根系的形态分布及其强化土壤入渗及抗冲性的动力学性质入手，建立和论证了根系提高土壤抗冲性和土壤渗透力的有效性方程及其在水土保持优良草树种选育及其最佳配置中的运用；从综合定量描述不同植物群落根系参数与土壤水力学和物理性质的改善效应及抗冲性强化值的关系出发，探讨了根系提高土壤抗冲力、稳定土层结构，从而防治土壤侵蚀的机理并建立了数学模型，同时对模型在林草地生态系统中的应用作了讨论；根据黄土高原土壤侵蚀环境的特殊性与根系固土保水的有效性原理，提出了该区创造稳定渗透抗冲性土壤环境系统的途径。

该书可供水土保持、土壤、地理、林业、草业、农业和生态环境等研究领域的科技工作者及大专院校有关专业师生参考。

前言

第1篇水土保持

Ⅰ室内实验

实验1土壤物理性质测定

实验2土壤水分测定

实验3土壤可蚀性测定

实验4土壤抗蚀性测定

实验5土壤抗冲性测定

实验6土壤渗透性测定

实验7不同粒径砂粒休止角观测

实验8土壤水稳性团粒组成的测定

实验9土壤抗剪强度的测定

实验10林冠枝叶持水率测定

实验11枯落物吸水实验

实验12枯枝落叶物抗冲实验

实验13枯枝落叶物阻延流速实验

实验14植物根系抗剪强度的测定

Ⅱ模拟（降雨）实验

实验15雨滴与雨滴特性观测

实验16雨滴击溅侵蚀量测定

实验17模拟降雨渗透实验

实验18模拟降雨坡面径流与侵蚀

实验19模拟降雨面蚀观测

实验20模拟降雨细沟侵蚀观测

实验21植物作用系数模拟实验

Ⅲ野外实验观测与调查

实验22林冠截留降雨观测

实验23树干茎流观测

实验24枯枝落叶物截留降雨实验

实验25植物根系拉拔强度观测

实验26坡面地表糙度观测

实验27地表水流挟沙量观测

实验28径流场径流泥沙观测

实验29集水区径流泥沙观测

实验30小流域径流泥沙观测

实验31面蚀观测与调查

实验32坡面细沟侵蚀调查

实验33山洪调查

实验34黄土区泥流调查

实验35泥石流观测与调查

实验36重力侵蚀调查

实验37冻融侵蚀调查

实验38冰川侵蚀调查

实验39淋溶侵蚀调查

实验40岩溶侵蚀调查

实验41小流域土壤侵蚀强度调查

实验42植被调查

实验43土地利用现状调查

实验44水土流失综合治理评价

第2篇荒漠化防治

Ⅳ室内实验

实验45沙物质粒度测定与分析

实验46沙物质矿物成分分析

实验47盐碱土盐分测定

实验48植物抗旱性实验

实验49植物耐盐性实验

实验50沙生旱生植物识别、形态特征观察

实验51盐生植物识别、形态特征观察

实验52风成地貌遥感影像识别

实验53沙丘遥感影像识别

Ⅴ模拟（风洞）实验

实验54砂粒起动风速测定

实验55风沙流结构测定

实验56输沙率测定

实验57风速廓线测定

实验58沙障透风系数与防风效果测定

实验59沙障防护距离和有效防护距离测定

实验60沙障对气流影响的测定

实验61网格沙障内风速分布场观测与绘制

实验62风沙运动蚀积规律模拟

Ⅵ野外实验观测与调查

实验63砂粒起动风速观测

实验64风蚀地表粗糙度的观测

实验65输沙率与风沙流结构特征观测

实验66沙区土壤类型识别与土壤剖面观察

实验67盐渍化土壤类型识别与土壤剖面观察

实验68秸秆沙障设置与固阻沙效应的观测

实验69灌丛堆效应观测

实验70林带疏透度观测

实验71林带透风系数观测

实验72林带防护距离和有效防护距离观测

实验73林带对气流流线影响实验

实验74林网内风速分布场观测与绘制

实验75林带胁地效应观测

实验76防护林小气候观测

实验77荒漠化区植物群落生物量及净初级生产力观测

实验78荒漠化成因调查与判别

实验79天然植被恢复效果调查

实验80沙地人工植被综合效益评价

附录1各种标准物质与标准数据

附录2沙区土壤类型识别与土壤剖面观察

附录3次生盐渍化土壤类型识别与土壤剖面观察2100433B