基于模拟降雨的北京褐土坡地土壤团粒流失特征试验-农业机械学报.PDF

２０１６年 ８月 农 业 机 械 学 报 第 ４７卷 第 ８期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１６．０８．０１８ 基于模拟降雨的北京褐土坡地土壤团粒流失特征试验 １，２ １，２ １，２ １，２ 杨　帆 　张洪江 　程金花 　周柱栋 （１．北京林业大学水土保持学院，北京 １０００８３；２．北京林业大学北京市水土保持工程技术研究中心，北京 １０００８３） 摘要：选取２０°北京典型褐土坡面径流小区为试验对象，基于野外人工模拟降雨试验和有无雨滴打击作用对坡面 侵蚀的影响，研究了坡面土壤团粒组成及其变化特征，揭示了坡面侵蚀过程中泥沙团粒的分离和输移规律。试验 处理包括３种代表性降雨强度（３５、６５、１００ｍｍ／ｈ）和３种植被盖度（０％、３０％、８０％）。结果表明，消除雨滴打击作 用后，坡面侵蚀特征变化明显，坡面含沙量和土壤分离率分别减少２５９１％ ～３１１５％和３５１０％ ～４１２０％，坡面侵 蚀泥沙团粒中值粒径均小于雨滴击溅坡面。通过侵蚀泥沙有效粒径分布和最终粒径分布的比值（Ｅ／Ｕ）分析泥沙 团粒的粒径分选特征，发现产流初始阶段粗砂、细砂、细粉粒和粘粒多以团聚体形式存在，而粗粉砂以初级粒子形 式存在；随着降雨历时延长，侵蚀泥沙各粒级的分离程度增加，泥沙颗粒逐步分解为初级粒子。坡面侵蚀泥沙分离 规律表明，泥沙团粒结构变化与坡面水动力学特征密切相关，土壤团聚体分形维数（Ｄ）与时间（Ｔ）呈幂函数关系。 坡面产流前雨滴击溅对土壤分离有重要作用，其对土壤分离贡献率为２８０９％，而无雨滴打击坡面土壤团聚体分形 维数增量是有雨滴打击增量的４８４３％。在该区坡地泥沙颗粒输移过程中，稳定性较差的砂粒被分解为细小颗粒， 粗粉砂多以初级粒子形式存在，对坡面侵蚀泥沙颗粒分离过程具有重要影响，而粘粒在侵蚀坡面则逐渐富集。 关键词：侵蚀过程；粒径分选；雨滴击溅；泥沙团粒结构 中图分类号：Ｓ１５７１；Ｐ４２６６１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１６）０８０１３７０９ ＰａｒｔｉｃｌｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＥｒｏｄｅｄＣｉｎｎａｍｏｎＳｏｉｌｆｒｏｍＢｅｉｊｉｎｇ ＢａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌａｔｅｄＲａｉｎｆａｌｌ １，２ １，２ １，２ １，２ ＹａｎｇＦａｎ 　ＺｈａｎｇＨｏｎｇｊｉａｎｇ 　ＣｈｅｎｇＪｉｎｈｕａ 　ＺｈｏｕＺｈｕｄｏｎｇ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ２．ＢｅｉｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙａｎｄｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｉｎｄｒｏｐｓａｎｄｒｕｎｏｆｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｎ ｓｉｚｅｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｓｃｒｕｍｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｔａｃｈｍｅｎｔａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａ ｒａｉｎｆａｌｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏｅｘａｍｉｎｅｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｐａｒｔｉｃｌｅｄｙｎａｍｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎＢｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ．Ｅｒｏｓｉｏｎｐｌｏｔｓ（５ｍ×１ｍ）ｗｅｒｅｉｎｓｔａｌｌｅｄｉｎａ２０°ｈｉｌｌｓｌｏｐｅ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｒｅｅｒａｉｎｆａｌｌｉｎｔｅｎｓｉ