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面蚀

斜坡坡面上,降水和径流使土层比较均匀剥蚀的侵蚀形式。一种观点认为,面蚀是发生在斜坡坡面上所有水蚀类型的总称,包括切沟侵蚀在内;还有一种观点认为,面蚀就是通常所称的片蚀。面蚀主要发生在坡耕地以及植被较差的荒坡上,根据发生地的不同,可分为耕地面蚀和非耕地面蚀(鳞片状侵蚀)。

斜坡坡面上,降水和径流使土层比较均匀剥蚀的侵蚀形式。一种观点认为,面蚀是发生在斜坡坡面上所有水蚀类型的总称,包括切沟侵蚀在内;还有一种观点认为,面蚀就是通常所称的片蚀。面蚀主要发生在坡耕地以及植被较差的荒坡上,根据发生地的不同,可分为耕地面蚀和非耕地面蚀(鳞片状侵蚀)。在土石山区,由于土层浅薄,土壤含砾较多,在面蚀过程中,细土粒被地表径流带走,沙砾残留地表,经耕作后又与底土相混合,如此反复进行,使表层土壤中的细土粒减少,沙砾增多,称为沙砾化面蚀。土壤面蚀量的估算可以根据通用土壤流失方程进行(见坡面土壤流失量估算)。面蚀包括溅蚀、片蚀和细沟侵蚀。

溅蚀 雨滴直接打击地面,使土壤的细小颗粒从土体表面剥离出来,并被溅散的雨滴带起而产生位移的过程。溅蚀是在地面径流发生前后的水蚀,是水蚀过程的开端。1944年,埃利森(W.D.Ellison)用高速摄影机摄取了雨滴打击细沙(d=0.25~0.5毫米)地面时的溅蚀过程,全部过程为1/70秒,如图。雨滴打击地面所引起的土粒移动情况,决定于地面坡度、雨滴打击方向以及土壤颗粒间的切应力和土壤团聚状态等。如果没有风力干扰,并且雨滴降落在水平的地面上时,土粒可溅高约0.75米,最大的位移为1.2米。溅蚀所消耗的能量来自雨滴动能,雨滴动能可以根据雨滴的质量和降落速度进行计算,也可以用仪器直接观测。如果降雨量不变,雨滴动能与降雨强度成正相关。美国威斯奇迈尔(W.H.Wischmier)和史密斯(D.D.Smith)1958年得出降雨动能和降雨强度的相关方程:

Ek=210+891ogI

式中Ek为动能;I为降雨强度。

溅蚀使土壤结构破坏,并增加地表径流的紊动性和浑浊度;土壤的细小颗粒随水下渗,堵塞土壤孔隙,减少了土壤的渗透能力,从而增加地表径流量和径流的冲刷搬运能力。采用“覆盖耕作法”和“免耕法”,可以消除或减缓坡耕地的溅蚀。

雨滴打击细沙地面的溅蚀过程

片蚀 又称片状侵蚀,是在地面发生了雨滴击溅,产生了浅而分散的层流(实际上是不固定的微小流水的汇聚)的情况下所引起的土粒比较均匀流失的现象。片蚀实质上是以地面径流的悬移作用为主,使土层减薄、质地变粗、土壤肥力减退。一般发生在地面比较平缓临近分水岭及细沟间的地段,不易被察觉,所以常被人们所忽视。当土壤的发生剖面尚未全部被侵蚀掉时发生的片蚀,称为剖面片蚀,根据土壤剖面被蚀去的情况划分其程度,也有以腐殖质层被侵蚀掉的数量作为划分程度的标准。在中国北方黄土地区和南方红色土地区,由于土壤剖面被全部蚀去,成土母质早已裸露,这里的片蚀称为母质片蚀。母质片蚀的强度主要受地面坡度的制约,所以一般以地面坡度作为划分母质片蚀强度的标准。在植被较差的撩荒地或荒坡上,地面裸露部分常见有片蚀发生,由于这种片蚀在坡面上的分布情况和鱼鳞相似,称为鳞片状侵蚀,也叫鳞片状面蚀。鳞片状侵蚀的强度,按地面植物覆盖度来划分。

细沟侵蚀 暴雨时,坡面径流逐步汇集成小股水流,并将地面冲成深度和宽度一般均不超过20厘米的小沟侵蚀过程叫细沟侵蚀,细沟一般以垂直等高线的方向,大致互相平行地分布在坡地上,有时也可能形成复杂的细沟网。细沟出现在分水线以下不远的地方,不仅数量很多,分布很密,位置也极不固定,随时为耕耘作业所填平,实际上和片蚀一样,是对整个坡面起相对均匀的侵蚀作用。从细沟侵蚀的结果看,往往和片蚀的结果掺合而不能区分。在细沟侵蚀中,由于股流作用,土粒的分离和搬运速度都比片蚀大,被移走的土壤包括很多没有完全被分散的小土块,以推移质为主,并将地面刻划出线状沟形,因此,也可以把细沟侵蚀划入沟蚀范畴。在黄土地区,细沟的横断面常呈矩形,沟缘和斜坡的分界非常明显;在土壤比较粘重的地区,尤其在耕地上,细沟横断面常呈“V”字形。细沟侵蚀量主要取决于土质、地形及径流的流量和流速。细沟侵蚀对农业为害较大,不但能冲走肥沃的表土和种子,同时使作物根系裸露,造成严重减产。细沟侵蚀的强度,按照细沟在斜坡上所占面积的百分比或细沟体积的大小来划分。