[拼音]:turang qinshi
[外文]:soil erosion
在水力、风力、冻融、重力等营力作用下,土壤、土壤母质及其他地面组成物质被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。狭义系指土壤及其母质层的侵蚀过程,广义则包括水蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀、重力侵蚀、化学侵蚀和土壤的淋溶、塌陷等。被侵蚀的对象除土壤及其母质外,还包括岩屑及松软岩层等。20世纪30年代该词传入中国,与水土流失的涵义相似。
土壤侵蚀导致土层浅薄、土壤退化、土地破碎,破坏生态平衡,并引起泥沙沉积,淹没农田,淤塞河湖水库,对农林牧生产、水利、电力和航运事业为害极大,直接影响国民经济建设。
概况
在人类出现以前的地质时期,由于构造运动、造山运动、冰川活动、气候变迁和重力作用,长期大量的地表径流和风的反复侵蚀和堆积,不断塑造地球表面,形成山脉、高原、丘陵、平原、三角洲、盆地、湖泊、河流等现代的地貌格局,构成人类赖以生存的基地。这是地质侵蚀,又称古代侵蚀。它同时同地进行着土壤形成和侵蚀两个过程,不同速度的侵蚀与土壤形成的复合过程,决定着土壤类型及其在地球表面的分布。在人类出现以后,因人们的生活、生产活动和自然因素的综合作用而产生的土壤侵蚀现象称现代侵蚀。它是在古代侵蚀的基础上发生和发展的,与古代侵蚀的产物──地形条件有关,也与气候、植被、岩性、土壤等因子有关,但它已不是单纯的自然现象,由于人类的参与而赋有一定的社会意义。在有茂密自然植被覆盖的林地和草地或有良好的水土保持措施的农地上,侵蚀速度极其缓慢,土壤的流失常小于或接近于成土速度,流失的土壤可由土壤形成过程而得到补偿,称为正常侵蚀。正常侵蚀可以促进土壤更新,提高土壤肥力。水土保持的目的,是尽可能地使土壤侵蚀限制在正常侵蚀范围内。在人类活动条件下,正常侵蚀属现代侵蚀范畴,在地质史期内发生的则属古代侵蚀范畴。由于人类不合理的经济活动,如滥伐森林、焚山垦坡、过度放牧、不合理的耕作方法,以及建设住房、工矿和运输设施等,破坏了自然植被和土壤条件而产生加速侵蚀。它是地质侵蚀的加剧,其土壤流失量超过容许流失量,并且高于土壤形成的速度。通常所称土壤侵蚀,实指现代加速侵蚀。
影响因素
土壤侵蚀是自然因素和人为因素综合影响的结果。自然因素包括气候、地质、地形、土壤、植被等;人为因素指不合理的土地利用和防治侵蚀的措施两个方面。各种因素按其性质可分为3类:即侵蚀能量因子、抗蚀因子和保土因子。侵蚀能量因子除直接产生侵蚀能量的降雨、径流、风、重力等外,还包括间接影响侵蚀能量的地形、坡度、坡长、侵蚀基准面等;抗蚀因子包括土壤或母质的抗蚀性、抗冲性、渗透性和土壤管理(耕作、施肥等);保土因子包括植被、土地管理及各种生物、工程措施等。侵蚀因子的不同组合,不仅决定是否发生侵蚀和侵蚀量的大小,同时决定着侵蚀类型、地理分布、以及侵蚀潜在危险的大小。在诸侵蚀因子中,人为因素是主导因素。人们能动地调节侵蚀能量因子、抗蚀因子和保土因子之间的关系,增强抗蚀因子和保土因子,削弱侵蚀因子,是防治土壤侵蚀的关键。
侵蚀形式
根据侵蚀营力不同,土壤侵蚀可分为水力侵蚀、风力侵蚀和重力侵蚀3种主要形式。
水力侵蚀又称水蚀。在降雨和径流的作用下,土壤及其他组成物质流失的现象。在一定条件下,水蚀强度与降水量、降雨强度、坡度、坡长呈正相关;土壤的抗冲能力、植被的覆盖度可减小水蚀。常见的水蚀分溅蚀、面蚀和沟蚀。
(1)溅蚀。雨滴打击地面,使土粒从土体中分离产生的位移过程,又称雨滴侵蚀,是水蚀的开端。土壤的出溅量,取决于雨滴的打击力、地面覆盖物、风力、降雨特征和土壤表面水层厚度,而雨滴的能量与雨滴的直径、垂直速度与水平速度产生的向量速度有关。在坡地上,溅起的泥浆有一半以上往下坡移动,移动的土壤量与坡度大小成正比。
(2)面蚀。由于雨滴和薄层漫流的作用,坡地上的土壤均匀流失的现象。又称片蚀,它包括两个基本侵蚀过程,即土粒的分散和土粒的搬运。土壤直接受到雨滴击溅分散后,很快被雨水侵润达到水分饱和状态,分散的土粒在土壤表面呈悬浮状;当降雨量超过土壤的渗透率时,雨水便在坡地表上形成径流,土壤侵蚀开始,继之产生漫流的搬运过程,将分离的土粒带走。当水流的深度大约与土粒的直径相等时,对土粒的搬运速度最大。坡度增大,面蚀侵蚀量也随之增加。面蚀一般难以被人发觉,但发生面积大,总流失量也大。有面蚀的地方,土层变薄,肥力减退。
(3)沟蚀。又称线状侵蚀,包括细沟、浅沟和切沟侵蚀等。坡面径流从分散汇集成股,并将地面冲成深、宽不超过20厘米的细沟,称细沟侵蚀。细沟侵蚀后形成的小沟可通过耕作消除。对整个坡面来说,它仍属相对均匀的面蚀作用,但从其形态和演变过程来看,已是沟蚀的开始。浅沟侵蚀是细沟下切至心土和底土,逐渐形成浅沟,横断面为圆滑的弧形,纵断面基本上与坡面平行,普通耕作机具不能消除其痕迹。切沟侵蚀是由径流的冲刷力与土壤的抗冲力相互作用的结果。未被防治的细沟、浅沟、集流洼地等在径流不断冲刷下,均可形成切沟。切沟为水蚀发展的严重阶段,由沟顶(或沟头)、沟沿、沟坡、沟底、沟口等组成。沟顶为沟的最上端,其发展方向与径流方向相反,即所谓“溯源侵蚀”。沟沿为切沟切入地面后外部轮廓的边缘;沟坡为沟沿与沟底之间的陡峻斜面,与切沟横断面的形状有关;沟底为切沟的最底部,通常为径流经过的地方,其比降常决定于切沟发育的阶段;沟口为切沟与较大一级水路网的交会处。在径流对沟底和沟壁的冲刷和磨损,沟头跌水对土地的切割,渗漏、冻融或潜流等引起的重力侵蚀等单独或同时作用下,加速沟谷下切、沟坡扩张和溯源侵蚀的进行,使沟身向长、宽、深 3个方向发展,其发展速度和严重程度,受土壤特性、地形坡度、沟道比降和径流状况(流量、流速)等的影响。(见彩图)
风力侵蚀风力破坏、转运和堆积土壤、土壤母质的过程,发生在有疏松干燥且细散的土壤;有足够的风力和频率;地表缺乏植被覆盖和平坦开阔的地形条件下。而滥垦草原、过度放牧和不合时宜的耕作则是引起风蚀的人为因素。
重力侵蚀土壤、土壤母质或风化体在重力作用影响下发生的侵蚀现象。有滑塌、崩塌、泻溜 3种形式。
(1)滑塌。当雨水渗透至土层底部,在不透水层或基岩面上形成地下潜流。土体不断吸水增重,土体下滑力大于抗滑力时,土体沿着一定滑动面发生的位移现象。又称滑坡。发生的坡度一般在12°~32°之间,在此范围内坡度越大,重力超过运动阻力的可能性也越大。在凹形的山坡上部最易产生滑动,而下部平缓部分则有阻止滑动的作用;在凸形坡上则相反,山坡下部比较不稳定,常因下部产生滑塌而导致山坡上部也发生滑动。土壤的物理性质、矿物成分及胶体化学性质,均对滑塌产生影响。土壤质地均匀,渗透性因粒径增大而加强;土粒呈棱角状,则抗剪强度较大;当砂土和粘土相间成层时,在粘土面上常形成潜流,在潜流的动水压力作用下,产生化学潜蚀和力学潜蚀,促使滑塌形成。土体中含滑石、云母、绿泥石和蛇纹石等鳞片状及片状矿物,较易发生滑动。滑塌体由几百、几千立方米到千万立方米,在山区还常伴生泥石流,为害极大。
(2)崩塌。在未形成自然倾斜角的山坡或沟壁上,地表径流使土体产生裂隙或基部受到水流的冲淘,使土体失去平衡而形成。崩塌发生在瞬息间,并有垂直向下的特点。它具有很大的动能,使土体破碎,崩落物有时发生滚动、撞击或跳跃。在地面组成物质疏松深厚的地区,崩塌是沟谷扩展的主要方式,对土地的蚕食破坏作用极大(见彩图)。
(3)泻溜。在缺乏植被的陡坡或沟壁上,由于干湿、冷热、冻融交替作用,造成土石表面松散,内聚力降低,形成与母岩体接触不稳定的碎屑,当坡度超过其安全角时,因重力作用碎屑向下滚落,堆积在坡脚即岩屑锥。有时即使坡度小于安全角,也可因风力或其他外力引起坠落。由粘土、页岩、粉砂岩和风化的砂页岩、片岩、千枚岩、花岗岩构成的35°裸露岩石的陡坡上容易发生泻溜。
侵蚀分级
不同的外营力引起不同类型和不同形式的土壤侵蚀。为了解某地区侵蚀作用的强烈程度,以单位时间、单位面积上的土体损失量表示,用以绘制一个国家或一个地区的土壤侵蚀图,作为防治土壤侵蚀、合理利用水土资源和面的科学依据。土壤侵蚀强度是根据各国土壤侵蚀的实际情况、侵蚀严重程度而制定分级标准的,一般分轻度、中度和严重3级。土壤侵蚀程度说明土壤已损失的强度,它用原始剖面对比法进行统一分级,以说明现有的土壤肥力和今后的利用方向。
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