土壤抗沖性

土壤抗沖性wash durability of soil土壤抵抗風、雨、徑流等機械破壞和推移的能力。土壤抗沖性與土壤的膨脹係數、土壤中的根量和土壤硬度的關係密切，膨脹係數愈大，土壤在水中的崩解愈快，其抗沖性則愈弱。同時抗沖性隨土壤中根量和土壤硬度的減小而減弱。土壤利用情況不同，抗沖性也有顯著差別，其中以林地最強，草地次之,農地最弱。

基本介紹

• 中文名：土壤抗沖性
• 外文名：Wash durability of soil
• 評價指標：單位水體所能沖刷的量
• 測定方法：原狀土沖刷法、野外實地沖刷法
• 別稱：土壤抗衝力

釋義

土壤抗沖性是指土壤抵抗地表徑流對其進行機械破壞和搬運的能力，取決於土壤顆粒間、微結構間的膠結力，以及土壤結構體間抵抗水流離散的能力，更取決於土壤中根系對土粒網路作用的大小。土壤抗沖性可反映土壤抵抗徑流剪下力的能力，是土壤侵蝕研究和植被改良土壤效益研究中必須考慮和測定的要素，也是水土保持監測中必須掌握的基本指標。影響土壤抗沖性強弱的主要因素有：土壤表面生物生長狀況(包括諸如地衣、苔蘚等低等生物在土壤表面的繁衍和貼敷；草被莖葉在地表的生長遮蓋；枯枝落葉在地表的積聚和分解等)、根系在土體中的分布狀況、土壤質地和結構狀況等。

評價指標

土壤抗沖性指土壤抵抗徑流對其機械破壞和推動下移的能力。它主要取決於土粒間、微結構間的膠結力和土壤結構間抵抗離散的能力。目前用於研究抗沖性的方法都從土壤抵抗徑流作用入手。如靜水崩解法、原狀土沖刷法、野外小區放水法等。相比而言，原狀土沖刷法較為簡便，適於野外大量採集樣品測定，目前被廣泛套用。

抗沖性指標計算，目前評價指標繁多，單位也不統一，大體上有5種：

①用每升水沖走土樣的克數g/L或每沖走1g土所需水量來描述即L/g。

②在一定雨強下，用沖走1克土所需時間來描述s/g。

③採用能量指標，用沖失1克土或其它物質所需水能表示，單位為J/g，以克服方法①②同一個土樣在坡度、雨強不同時引起抗沖性差異之不足。

④用單位徑流深所引起的侵蝕模數來表示，即kg/m·mm，這種計算方法用於小區放水法。

⑤從床底泥沙起動角度，用土壤抗沖能力來表示，即土體承受水的流動引起的一定切線應力的能力，單位為牛頓/m，這種計算方法由蔣定生導出，其物理意義較為明確。

測定方法

土壤的抗沖性通常以單位水體所能沖刷的量為指標進行評價。測定方法有兩種，一種是原狀土沖刷法，另一種是野外實地沖刷法。

原狀土沖刷法

土壤抗沖性測定通常採用原狀土沖刷法，試驗裝置為蔣定生設計。測定前用特製的取樣器採集原狀土樣，採樣過程中原狀土的表面不能被破壞。將野外採集的原狀土樣放置在沖刷槽中，沖刷槽的坡度可以調節。在調節好坡度的沖刷槽上方用不同流量對原狀土進行沖刷試驗，在沖刷槽下方將沖刷水流全部收集後，在室內過濾、烘乾，計算出單位水量中的含沙量，該含沙量的值即可表示土壤的抗沖性。原狀土沖刷法的測定裝置具有容易操作、耗水量小等特點，非常適合野外大量測定。

但是原狀土沖刷法在取樣時很容易對土體造成擾動與破壞，尤其是地表根系或地被物較多時，很難保證表層土樣不被擾動，從而造成測定出的抗沖性能偏小。另外，沖刷試驗時沖刷流量是根據某一強度的暴雨及其歷時下標準小區土沖刷法的單寬流量確定的，而這個沖刷水量遠大於實際產流量，也造成測定的抗沖性能偏小。

野外實地沖刷法

為了克服原狀土沖刷法的缺點，張建軍設計了野外實地沖刷法。野外實地沖刷法測定土壤的抗沖性時需要採用野外實地放水沖刷儀。具體步驟如下。

(1)在野外需要測定的樣地內選擇代表性地段作為觀測用地，用隔水板(鐵皮)沿坡面插入土中3～5cm圍成10cm寬的測定區，測定區的長度可根據地形和研究要求而定，一般取2m。

(2)在測定區的上方用小鏟挖一個10cm長、10cm寬、5cm深的溢流箱安置坑，將溢流箱放入安置坑，使溢流箱的導流板與測定區的土壤密切接觸，溢流箱安置時一定要保證導流板保持水平。

(3)在測定區的下方用小鏟挖一個10cm長、10cm寬、5cm深的承水槽安置坑，將承水槽放人安置坑，將承水槽的引流板沿坡面插入測定區的土壤，以保證測定區的水流全部匯人承水槽。承水槽安置坑內需開挖排水渠。

(4)將瑪立奧托瓶(供水器)水平安置在測定區上方，打開加水口皮塞，加滿水後塞緊皮塞。打開瑪立奧托瓶的閥門放水，待流量穩定後關閉閥門。然後用軟管將瑪立奧托瓶的閥門和溢流箱的閥門連線起來，保證不漏水。

(5)用噴壺向測定區灑水，使測定區表層土壤充分濕潤至飽和，但不能產流。

(6)打開供水器(瑪立奧托瓶)的閥門和溢流箱的閥門，使溢流箱內充滿水並從導流板溢出，進入測定區後用染色法測定坡面水流的流速y。

(7)當水流進入承水槽後由閥門流出，並用1000ml的量筒測定泥水量Q，並記錄測定時間。

(8)將量筒內的泥水樣過濾、烘乾，計算沖刷量形。

提高土壤抗沖性的主要途徑

通過營造植被強化土壤抗沖性

植被強化土壤抗沖性的效應，主要表現在兩個方面：

1．植物根系提高土壤抗沖能力

在相同沖刷坡度和雨強的條件下，與無根系土壤的抗沖性相比，作物根系對土壤抗沖性有明顯的提高作用；隨著土層深度的增加，根系提高土壤抗沖性的作用逐漸減弱；不同植物種類，其根系提高土壤抗沖性的作用具有相對穩定的臨界土層深度，從這一臨界土層深度上看，喬木強化土壤抗沖性的效應要優於灌木，更優於草類；根系提高土壤抗沖性的能力主要取決於有效根密度的大小(有效根密度是指在100cm土壤截面上不大於1mm鬚根的個數)。根系不但具有改善土壤物理性質，增加土壤非毛管孔隙度，強化降雨就地入滲的水文生態功能，而且根系尤其是大於1mm徑級的鬚根，具有穩定土層結構，增加土壤大於2mm粒級水穩性團粒及有機質含量，創造抗沖性土體構型的生物動力學性質之功能。因而植被的生長，尤其是植物根系具有較強的提高土壤抗沖性的功能。

2．植被對土壤表層的保護作用

試驗表明，當地面的苔蘚層厚度不小於5mm、枯枝落葉層厚度不小於15mm時，可抵禦雨滴的衝擊和徑流的沖刷，表層土壤已基本不再產生沖刷；植被的繁生是鞏固和提高黃土層疏鬆通透性能的保證。植被對於土壤表層的保護作用、對土壤結構的改善，以及提高抗沖性的作用主要表現在增強土壤膠結物質上。

通過減緩坡度改善土壤抗沖性

大量的試驗表明，土壤抗沖性隨地面坡度而變化的敏感性與土地利用方式關係密切。在一定條件下產生的土壤沖刷量，不僅受到土壤性質的影響，而且也受到對土壤的實施處理(即耕作經營和水土保持措施)的影響。例如，在坡耕地上種植牧草，推廣水平溝條播種植法，修築水平梯田或隔坡梯田，都會減少土壤的沖刷量，從而增強土壤的抗沖性。有枯枝落葉和草被覆蓋的土壤，其抗沖性對地面坡度的反應不靈敏，而坡耕地上的土壤抗沖性對地面坡度的反應十分敏感。