沖溝不同部位土壤機械組成及抗沖性差異①

張 素，熊東紅，校 亮，吳 漢，楊 丹，張寶軍，鄭 旭

(1 中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，成都 610041；2 中國科學院/水利部成都山地災害與環境研究所，成都 610041；3 中國科學院大學，北京 100049；4 四川省寧南縣水務局，四川寧南 615400)

沖溝不同部位土壤機械組成及抗沖性差異①

張 素1,2,3，熊東紅1,2*，校 亮1,2,3，吳 漢1,2,3，楊 丹1,2,3，張寶軍1,2,3，鄭 旭4

(1 中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室，成都 610041；2 中國科學院/水利部成都山地災害與環境研究所，成都 610041；3 中國科學院大學，北京 100049；4 四川省寧南縣水務局，四川寧南 615400)

選取3類典型沖溝(活躍、較活躍和穩定)的集水區、溝頭和溝床土壤，探明沖溝不同空間部位土壤機械組成特性及其抗沖性差異，結果表明：①活躍、較活躍沖溝土壤質地均為砂質壤土，穩定沖溝各部位土壤質地各不相同；黏粒含量、粉粒含量總體為活躍沖溝<較活躍沖溝<穩定沖溝；細砂粒含量為較活躍沖溝>活躍沖溝>穩定沖溝；粗砂粒含量則是活躍沖溝>較活躍沖溝>穩定沖溝。②3類沖溝各部位土壤抗沖性均是溝床最高，而3類沖溝同一部位抗沖性大小比較中，溝頭和溝床土壤抗沖性為穩定沖溝>較活躍沖溝>活躍沖溝，集水區以活躍沖溝土壤抗沖性最小，較活躍與穩定沖溝的土壤抗沖性相當。③線性回歸分析表明：砂粒含量是影響3類沖溝各部位土壤抗沖性的主要指標，黏粒含量影響穩定沖溝各部位土壤抗沖性，粉粒含量與較活躍沖溝溝頭、穩定沖溝集水區和溝床的土壤抗沖性有關。研究結果從土壤機械組成和土壤抗侵蝕性的關系角度為沖溝研究提供一定的理論參考。

沖溝；土壤抗沖性；土壤機械組成；干熱河谷；不同部位

元謀干熱河谷的土壤為第四季河湖相沉積物，具有結構松散、膠結度差、黏砂互層和層際組成物質差異顯著的特征[1]。該區沖溝極度發育且有集水區面積小、溝壁陡立、溯源侵蝕速度快等發育特點，是金沙江下游突出的生態環境問題之一[2]。已有的沖溝侵蝕研究主要側重沖溝形態變化、溝蝕速率和監測方法[3]等方面，針對沖溝溝頭[4–6]、溝壁[7]和溝床[8]等單一部位的研究亦有大量報道，而沖溝各部位之間的對比研究仍少有涉及。李佳佳等[5]基于RTK-GPS技術構建了干熱河谷沖溝活躍度評價指標體系；張素等[9]依據該評價指標選取了不同活躍度沖溝并初步比較了沖溝土體抗剪強度差異；張寶軍等[10]應用地貌信息熵理論評價了沖溝溝頭活躍度。此外，針對沖溝活躍度的研究較少。

土壤機械組成亦稱土壤質地，是指土壤中礦物顆粒的大小及其組成比例。一定意義而言，土壤的形成就是黏粒的形成與機械組成的變化[11]。土壤機械組成是度量區域生態系統功能的指標之一[12]。在水力沖刷作用下，土壤表層細土極易被帶走，粗粒相對積累，使土壤出現質地變粗且厚度不一的覆沙層[13]。土壤質地單一，不利于植被生長，而各粒徑顆粒組成比例適當，能使土壤保持較好的結構，擁有較高的保水保肥性能。目前相關研究集中于不同植被類型土壤的機械組成和肥力比較方面[11,14]，鮮有干熱河谷沖溝土壤機械組成的研究報道。

土壤抗沖性是指土壤抵抗徑流機械沖刷破壞土壤結構的能力，是表征土壤抗侵蝕性的重要指標之一[15]。朱顯謨院士提出土壤抗沖性概念以來，相關研究在全國大量開展。土壤抗沖性受不同地表坡度、徑流流量和土地利用類型等外在因素和土壤體積質量(容重)、水穩性團聚體和機械組成等內在因素的共同影響[15]。針對干熱河谷的抗沖性研究中，周維等[16]查明不同土地利用類型條件下的土壤抗沖性，陳安強等[17]初步探討了干熱河谷坡面表層土壤的力學特性及其對抗沖性的影響。當前在土壤機械組成與抗沖性關系方面研究結果較少，而此類研究對于科學認識沖溝侵蝕特性具有重要意義。

因此，本研究以元謀干熱河谷沖溝發育區為研究對象，測定土壤機械組成并運用原狀土水槽沖刷試驗，探討不同活躍程度沖溝(活躍、較活躍、穩定)不同部位(沖溝溝頭、溝床和集水區)土壤機械組成特性及其與抗沖性關系，以期從土壤抗侵蝕性的角度，探明沖溝發育內在機理，為干熱河谷區的溝蝕治理工作提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于云貴高原北緣金沙江下游的干熱河谷沖溝發育區(101°48′48″ ~ 101°49′54″ E，25°50′30″ ~ 25°51′18″ N；海拔1 350 ~ 1 600 m)。該區屬南亞熱帶季風氣候，年平均溫度21.9℃，極端最高氣溫43℃，極端最低氣溫 -0.8℃，最熱月(5月)均溫27.2℃，最冷月(12月)均溫15.4℃，≥10℃積溫達8 001.5℃；年降水量520 ~ 590 mm，年蒸發量4 000 ~ 4 300 mm，無霜期360 ~ 365天，具有炎熱干燥、降雨集中、干濕季分明而四季不分明的特征。地質構造屬于康滇背斜，元謀斷陷堆積盆地[2]。土壤以燥紅土和變性土為主，燥紅土是該區的基帶土壤，弱腐殖質層較薄，土壤體積質量稍高；變性土土面裂隙多且密集[18]，植被生長差，甚至呈荒裸狀態。自然植被為稀樹灌木草叢，以禾草為主，雜以灌木、喬木零星分布，草本植物主要為扭黃茅(Heteropogon contortus)、毛臂形草(Brachiaria villisa)和孔穎草(Bothriochloa Kuntze)等[9]。

1.2 研究方法

1.2.1 土樣采集 依據沖溝溝頭的跌坎高差比降、溝頭深寬比、集水區和溝床植被蓋度等判別標準[5]，在中國科學院干熱河谷溝蝕崩塌觀測研究站內選擇3類典型(活躍、較活躍和穩定)沖溝。沿溝道方向按照10 m等間距采樣方式，分別在3條沖溝(活躍沖溝、較活躍沖溝和穩定沖溝)的3個部位(溝頭、溝床及集水區)布設2個采樣點，共計18個樣點(圖1)。用GPS記錄采樣點的地理位置、坡面坡度，在每個采樣點采用林分標準樣地調查法均設置1 m × 1 m草本樣方，調查沖溝植物蓋度(表1)。

圖1 不同活躍程度沖溝實地照片Fig. 1 Photos of different activity gullies

1.2.2 沖刷試驗及指標測定 土壤抗沖性指標的獲取采用原狀土水槽沖刷試驗，在沖溝各部位分別布設2個采樣點，剪除采樣點植被及枯枝落葉，用規格為20 cm × 10 cm × 10 cm(長×寬×高)的方形取土器采集原狀土，土樣采集后用保鮮膜密封，盡量減少取樣后的土樣破壞、流失，并立即開展沖刷試驗。設置原狀土水槽沖刷試驗裝置坡度為10°，沖刷流量為1 L/min，沖刷歷時30 min，從開始產流時作為計時起始點，在產流開始后前5 min，每1 min收集1次泥沙樣，隨后每5 min收集1次，共取10次樣。用水桶收集試驗產生的全部水流，沖刷結束后置泥沙樣于烘箱中105℃烘干稱重，測定沖刷泥沙質量(g)，共計18次沖刷試驗。

選用抗沖系數：ANS(L/g)，即每沖走1 g烘干土所需水量表示，ANS越大，土壤的抗沖性越強。

式中：f為沖刷流量，L/min；t為沖刷時間，min；W烘干泥沙質量，g。

土壤機械組成采用吸管法獲取[9]。

1.2.3 數據統計分析 數據分析采用SPSS17.0統計軟件，差異顯著性檢驗采用LSD法(P<0.05，雙尾)，應用線性回歸分析進行函數擬合。

2 結果與分析

2.1 不同活躍度沖溝形態特征

2.1.1 溝頭跌坎高差和寬深比 沖溝坡面集水區的徑流量越大，溝頭匯聚而成的跌水的沖刷力越強，因沖刷而形成的跌坎的高差就越大，溝頭的下切及崩塌活動發生就越頻繁，且大都發育內凹洞，沖溝溯源侵蝕劇烈，反之亦然，活躍沖溝、較活躍沖溝的溝頭跌坎高差分別為2.00 m和0.70 m，穩定沖溝溝頭則無明顯跌坎(表 2)。沖溝發育是溝頭的溯源侵蝕導致沖溝長度加長，溝壁受重力和水力侵蝕崩塌導致寬度擴展和溝床在徑流侵蝕下切變深的過程。“溝頭寬深比”指溝頭寬度與平均溝深之間的比值，活躍沖溝、較活躍沖溝和穩定沖溝的“溝頭寬深比”分別為2.50、3.80、7.80。

表1 沖溝各采樣點基本情況Table 1 The basic situation of sampling sites

表2 3類不同活躍程度沖溝形態特征Table 2 The morphological characteristics of different activity gullies

2.1.2 沖溝溝壁坡度和溝床比降 溝壁坡度指沖溝溝壁的鉛直高度和水平寬度之比，溝壁坡度越大其因重力而崩塌的概率也越大，沖溝發育越為活躍。活躍沖溝、較活躍沖溝和穩定沖溝的溝壁坡度分別為88.00°，82.00°，57.00°(表 2)。穩定沖溝溝壁幾乎無崩塌發生，原有溝壁面受水力侵蝕坡度不斷減緩；活躍沖溝和較活躍沖溝由于溯源侵蝕劇烈，其溝壁較易發生崩塌，溝壁坡度較陡。溝床比降高低反映溝床部位的侵蝕與淤積平衡情況，溝床比降越大，溝床以徑流侵蝕為主，沖溝發育越活躍；溝床比降越小，受流水侵蝕越弱，溝床以泥沙淤積為主，沖溝發育越穩定。活躍、較活躍和穩定沖溝的溝床比降分別為44.90%、28.93% 和20.18%。

2.1.3 沖溝植被蓋度 植被蓋度是表征沖溝活躍程度的有效指標之一。較高的植被蓋度能一定程度減輕降水的濺蝕作用，保持土體顆粒的完整性，不易被破壞侵蝕，能有效攔沙有利于沖溝由活躍向穩定發育。不同活躍程度沖溝，其植被蓋度存在明顯差異，沖溝越發育，侵蝕崩塌越劇烈，不易于先鋒物種的著床和存活，因而植被蓋度越低。活躍、較活躍沖溝的植被蓋度相對較低，穩定沖溝的植被蓋度較高。活躍沖溝的植被蓋度小于5%，較活躍沖溝植被蓋度約為40% ~ 60%，穩定沖溝植被蓋度則超過90%(表2)。

2.2 不同活躍度沖溝土壤機械組成特征

根據國際制土壤質地分級標準[13–14]，可將3類典型沖溝各部位的土壤質地分為砂質壤土、粉砂質壤土和壤土3類(表3)，土壤機械組成分為黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002 ~ 0.02mm)、細砂粒(0.02 ~ 0.5 mm)和粗砂粒(0.5 ~ 2 mm)4類。

活躍沖溝集水區、溝頭和溝床的土壤質地均為砂質壤土。活躍沖溝各部位土壤機械組成的分布大致為：黏粒含量為5.44% ~ 10.94%，溝頭黏粒含量最高而溝床黏粒含量最低；粉粒含量為10.69% ~ 19.14%，溝頭的粉粒含量最高而溝床的粉粒含量最低；細砂粒含量為62.82% ~ 70.07%，溝床的細砂粒含量最高而溝頭的細砂粒含量最低；粗砂粒含量為 5.56% ~ 13.81%，溝床的粗砂粒含量最高而溝頭的粗砂粒含量最低。

較活躍沖溝集水區、溝頭和溝床的土壤質地同活躍沖溝土壤質地相同，也為砂質壤土。較活躍沖溝各部位土壤機械組成的分布大致為：黏粒含量為7.77% ~ 12.09%，集水區黏粒含量最高而溝頭黏粒含量最低；粉粒含量為11.22% ~ 21.69%，溝床的粉粒含量最高而溝頭的粉粒含量最低；細砂粒含量為 64.44% ~ 75.59%，溝頭的細砂粒含量最高而溝床的細砂粒含量最低；粗砂粒含量為3.84% ~ 5.42%，溝頭的粗砂粒含量最高而集水區的粗砂粒含量最低。

穩定沖溝各部位土壤質地有所差別，其集水區為粉砂質壤土，溝頭為壤土，溝床為砂質壤土。穩定沖溝各部位土壤機械組成的分布大致為：黏粒含量為6.99% ~ 18.13%，集水區黏粒含量最高而溝床黏粒含量最低；粉粒含量為14.16% ~ 47.43%，集水區的粉粒含量最高而溝床的粉粒含量最低；細砂粒含量為33.87% ~ 74.37%，溝床的細砂粒含量最高而集水區的細砂粒含量最低；粗砂粒含量為0.58% ~ 4.49%，溝床的粗砂粒含量最高而集水區的粗砂粒含量最低。

分析表明，不同活躍度沖溝土壤機械組成有所差別。活躍沖溝土壤主要來源于溝岸溝壁的新鮮崩積物和坡面物質的運移，受徑流沖刷影響大，粗砂粒含量最高而黏粒含量和粉粒含量最低，透水性強；較活躍沖溝細砂粒含量最高，其余顆粒含量變化大；穩定沖溝黏粒含量、粉粒含量最高而細砂粒含量和粗砂粒含量最低，這可能是因為沖溝集水區無匯水，溝頭停止發育，土壤受徑流沖刷作用小，且經過多年的物理風化和地表及地下的生物作用，其顆粒分布較均勻，土壤質地較好。

表3 不同活躍度沖溝土壤機械組成Table 3 Soil mechanical composition on each part of different activity gullies

2.3 不同活躍度沖溝土壤抗沖性特征

土壤抗沖性是指土壤抵抗徑流對其機械沖刷破壞作用的能力，是表征土壤抗侵蝕性能的重要指標之一。比較同一沖溝不同部位土壤抗沖性可知，3類沖溝溝床的抗沖性均最高，而活躍、較活躍沖溝的溝頭和穩定沖溝的集水區抗沖性最低。活躍沖溝土壤抗沖性為3.34 ~ 4.92 L/g，各部位抗沖性差異小，其中溝頭抗沖性最小為3.34 L/g，溝床抗沖性最大，較溝頭抗沖性增大47.31%，集水區抗沖性較溝頭抗沖性增加44.91%。較活躍沖溝土壤抗沖性為5.67 ~ 10.05 L/g，各部位抗沖性差異較大，溝頭抗沖性最小為5.67 L/g，溝床抗沖性最大，較溝頭抗沖性增大 77.25%，集水區抗沖性較溝頭抗沖性增加 68.61%。穩定沖溝土壤抗沖性為9.34 ~ 17.78 L/g，溝頭和溝床抗沖性相差不大，集水區抗沖性最小，溝床抗沖性最大，較集水區抗沖性增大 90.36%，溝頭抗沖性較集水區抗沖性增加68.61%。

比較不同活躍度沖溝溝床的土壤抗沖性，活躍沖溝溝床土壤抗沖性最小，較活躍沖溝、穩定溝床土壤抗沖性分別比活躍沖溝溝床土壤抗沖性增大104.27% 和261.38%；比較不同活躍度沖溝溝頭的土壤抗沖性，活躍沖溝溝頭的土壤抗沖性最小，較活躍沖溝、穩定溝頭土壤抗沖性分別比活躍沖溝溝床土壤抗沖性增大69.76% 和392.51%；比較不同活躍度沖溝集水區的土壤抗沖性，活躍沖溝集水區的土壤抗沖性最小，較活躍沖溝、穩定溝頭土壤抗沖性分別比活躍沖溝集水區土壤抗沖性增大97.52% 和92.98%。

圖2 3類典型沖溝不同部位土壤抗沖性Fig. 2 The ANS on each part of different activity gullies

比較不同活躍度沖溝同一部位抗沖性可知，溝頭和溝床的土壤抗沖性大小依次為穩定沖溝>較活躍沖溝>活躍沖溝，集水區以活躍沖溝土壤抗沖性最小，較活躍與穩定沖溝的土壤抗沖性相當。這可能是因為穩定沖溝的上游集水區無坡面匯流，溝頭溯源侵蝕停止，無跌坎發育，溝壁幾乎無崩塌發生，鮮有結構松散的新鮮崩積物，原有溝壁面受水力侵蝕坡度不斷減緩，土壤原位停留時間長，植被大量生長。

2.4 土壤抗沖性與機械組成的關系

影響 3類典型沖溝土壤抗沖性的機械組成指標有所差別。通過對土壤黏粒含量X1、粉粒含量X2、細砂粒含量X3和粗砂粒含量X4與土壤抗沖性Y進行線性回歸分析得到土壤抗沖性方程(表 4)。土壤的砂粒含量是影響3類活躍度沖溝(各部位)抗沖性的主要指標，黏粒含量(X1)是影響穩定沖溝(各部位)、活躍沖溝溝頭、較活躍沖溝集水區和溝床的土壤抗沖性指標；粉粒含量(X2)與較活躍沖溝溝頭、穩定沖溝集水區和溝床的抗沖性有關。

研究表明，砂粒含量越高，土壤透水性越強，結構越松散，土壤顆粒間的膠結力越小，越易被徑流沖刷破壞，從而導致土壤抗沖性越低，這與陳安強等[17]研究結論相似；相反，黏粒含量越高，土壤結構越穩定，吸附水的能力越強，崩解性低，抵抗徑流沖刷的能力越強。可推斷，今后可通過增大土壤黏粒含量的土壤改良措施，開展沖溝的治理工作。

表4 不同活躍度沖溝各部位土壤抗沖性與機械組成的關系Table 4 The relationship between ANS and soil mechanical composition on each part of different activity gullies

3 討論

通過長期野外調查和RTK-GPS定位監測發現，干熱河谷沖溝呈現不同的形態特征，并初步建立了判定標準[5]，并依托該定量化指標選取了活躍、較活躍、穩定3類沖溝，比較了沖溝的溝頭跌坎高度、溝頭寬深比、溝壁坡度以及溝床比降等形態特征；土壤機械組成是土壤結構的基礎，因而本文依托土壤機械組成指標，從不同空間尺度上研究了沖溝的土壤抗沖性。研究發現，沖溝各部位土壤機械組成、機械組成與抗沖性的關系差異明顯；細砂粒含量(X3)和粗砂粒含量(X4)是影響3類活躍度沖溝抗沖性的主要指標，影響穩定沖溝抗沖性的指標還有黏粒含量(X1)。

影響沖溝發育的因子如溝頭溯源侵蝕[3]、溝壁的崩塌[7]和土壤結構[19]等已有大量研究成果，沖溝不同形態特征指標與土壤機械組成、抗沖性等土壤性質間是否存在內在邏輯聯系這一問題有待探討；沖溝呈現出不同活躍程度的發育形態，其地形條件、地表水文過程也是重要影響因素，今后應當加強對沖溝溝頭集水區、沖溝溝道規模等指標的持續監測，開展溝蝕發育過程與可視化模擬[20]研究，以期更全面地了解溝蝕發育過程。

植被根系具有固結、纏繞土壤的能力，可有效提高土壤抗剪強度，減緩徑流對土壤顆粒的分散作用，根系分泌物可改變土壤微環境[21–22]；不同植被根系類型、根系生物量、根長密度和根重密度等指標對土壤抗沖性的強化作用亦不容忽視。但受試驗條件和測量方法的限制，獲取的植被根系指標人為誤差較大，數據質量差，今后可借助Win RHIZO根系分析系統，深入探討植被根系指標對土體抗沖性的影響，增強土壤抗沖性研究的精確化和科學化。

除了土壤機械組成，影響沖溝抗沖性的土壤指標因子是多元的，如土壤入滲、崩解性以及脹縮特性等；本文針對沖溝的溝頭、溝床和集水區等部位做了對比研究，沖溝溝壁部位土壤抗沖性的研究也應加以重視，以期更綜合地探討沖溝的土壤抗沖性問題；此外在土壤科學發展歷程中，對單一土壤的內在機理探討非常深入，卻一定程度忽略了土壤的多樣性(差異性)研究[23]，而不同土壤類型的比較研究對于全面了解土壤的生態環境過程具有較大意義，今后可針對元謀干熱河谷不同土壤類型，開展燥紅土、變性土和新積土等之間的對比研究。

4 結論

1) 3類活躍度沖溝呈現不同形態特征。綜合比較“溝頭跌坎高差、溝頭寬深比、溝壁坡度、溝床比降”等指標表現為活躍沖溝>較活躍沖溝>穩定沖溝，植被蓋度指標則相反。活躍沖溝溝頭有明顯跌坎(2.0 m)，內凹洞發育，溯源侵蝕劇烈，溝壁崩塌活動頻繁，溝床下切，植被蓋度極低(<5%)，溝頭寬深比高達2.5；較活躍沖溝的溝頭仍然發育，但溝壁坡度、溝床比降和溝頭寬深比等指標已明顯小于活躍沖溝，且溝床尾部已有大量草本植被著床生長(植被蓋度>40%)。

2) 沖溝各部位及3類沖溝的土壤機械組成和抗沖性有所差別。活躍、較活躍沖溝各部位土壤質地均為砂質壤土，穩定沖溝集水區為粉砂質壤土、溝頭為壤土、溝床為砂質壤土；黏粒(<0.002 mm)含量、粉粒(0.002 ~ 0.02mm)含量總體表現為活躍沖溝<較活躍沖溝<穩定沖溝；細砂粒(0.02 ~ 0.5mm)含量為較活躍沖溝>活躍沖溝>穩定沖溝；粗砂粒(0.5 ~ 2mm)含量則是活躍沖溝>較活躍沖溝>穩定沖溝。

3) 沖溝各部位、不同活躍度沖溝土壤抗沖性各不相同，3類沖溝各部位土壤抗沖性均是溝床最高，比較不同活躍度沖溝同一部位抗沖性可知，溝頭和溝床的土壤抗沖性大小依次為穩定沖溝>較活躍沖溝>活躍沖溝，集水區以活躍沖溝土壤抗沖性最小，較活躍與穩定沖溝的土壤抗沖性相當。可推斷，針對不同的部位采取不同的治理措施，應重視集水區(尤其是活躍沖溝)部位的治理，采用生物措施保持沖溝溝床土壤穩定性。

4) 線性回歸分析表明：砂粒含量(X3、X4)是影響3類沖溝(各部位)土壤抗沖性的主要指標。此外黏粒含量(X1)還是影響穩定沖溝(各部位)、活躍沖溝溝頭、較活躍沖溝集水區和溝床土壤抗沖性的指標；粉粒含量(X2)與較活躍沖溝溝頭、穩定沖溝集水區和溝床土壤抗沖性有關。今后可通過增大土壤黏粒含量的土壤改良措施，開展沖溝的治理工作。

[1] Su Z A, Xiong D H, Dong Y F, et al. Hydraulic properties of concentrated flow of a bank gully in the dry-hot valley region of southwest China[J]. Earth Surface Processes and Landforms, 2015, 40: 1 351–1 363

[2] 熊東紅, 楊丹, 李佳佳, 等. 元謀干熱河谷區退化坡地土壤裂縫形態發育的影響因子[J]. 農業工程學報, 2013, 29(1): 102–108

[3] Su Z A, Xiong D H, Dong Y F,et al. Simulated headward erosion of bank gullies in the Dry-hot Valley Region of southwest China[J]. Geomorphology, 2014, 204: 532–541

[4] 陳安強, 張丹, 魏雅麗, 等. 元謀干熱河谷沖溝溝頭土壤結構對入滲性能的影響[J].水土保持學報, 2011, 25(1): 47–52

[5] 李佳佳, 熊東紅, 盧曉寧, 等. 基于 RTK-GPS技術的干熱河谷沖溝溝頭形態特征[J]. 山地學報, 2014, 32(6): 706–716

[6] 熊東紅, 楊丹, 翟娟, 等. 元謀干熱河谷沖溝溝頭徑流水動力學特性及產沙效應初探[J]. 水土保持學報, 2012, 26(6): 52–56, 62

[7] 陳安強, 張丹, 范建容, 等. 元謀干熱河谷溝壁崩塌的力學機制與模擬試驗[J]. 中國水土保持科學, 2012, 10(3): 29–35

[8] 楊丹, 熊東紅, 張素, 等. 金沙江干熱河谷沖溝溝床草被對徑流水動力特性的影響[J]. 水土保持學報, 2014, 28(6): 77–81

[9] 張素, 熊東紅, 楊丹, 等. 干熱河谷不同活躍度沖溝土體抗剪強度分異及理化性質[J]. 水土保持學報, 2014, 28(6): 124–129, 160

[10] 張寶軍, 熊東紅, 董一帆, 等. 地貌信息熵理論在沖溝溝頭活躍度評價中的應用初探[J]. 中國水土保持, 2015, (1): 3–7, 69

[11] 鄧廷飛, 劉彥, 顏秋曉, 等. 貴州典型山銀花土壤機械組成與養分特性及其關系[J]. 水土保持學報, 2014, 28(5): 209–214

[12] 黃歡, 何丙輝, 鮑玉海, 等. 不同模式地埂植物籬對土壤顆粒組成特征參數的影響[J]. 水土保持學報, 2014, 28(6): 256–261

[13] 張保剛, 梁慧春. 草地土壤機械組成研究綜述[J]. 遼寧農業科學, 2009(6): 38–41

[14] 王長庭, 王根緒, 劉偉, 等. 高寒草甸不同類型草地土壤機械組成及肥力比較[J]. 干旱區資源與環境, 2013, 27(9): 160–165

[15] 張素, 熊東紅, 蘇正安, 等. 土壤抗沖性及其影響因素研究進展[J]. 世界科技研究與發展, 2014, 36(6): 721–725.

[16] 周維, 張建輝, 李勇, 等. 金沙江干暖河谷不同土地利用條件下土壤抗沖性研究[J]. 水土保持通報, 2006, 26(5): 26–30, 42

[17] 陳安強, 張丹, 熊東紅, 等. 元謀干熱河谷坡面表層土壤力學特性對其抗沖性的影響[J]. 農業工程學報, 2012, 28(5): 108–113

[18] 陳安強，張丹，雷寶坤，等. 元謀干熱河谷變性土收縮變形對其裂縫發育及土體強度的影響[J]. 土壤通報，2015,46(2): 341–347

[19] 張丹, 陳安強, 蘇友波, 等. 云南典型紫色泥巖微觀結構的定量特征[J]. 土壤通報, 2014,45(2): 320–327

[20] 吳淑芳, 劉政鴻, 霍云云, 等. 黃土坡面細溝侵蝕發育過程與模擬[J]. 土壤學報, 2015,52(1): 48–56

[21] 李佳, 黃夢靜, 任艷, 等. 水分脅迫對向水性突變體rhe2根生長與響應的影響[J]. 土壤, 2015,47(5): 858–862

[22] 孫波, 廖紅, 蘇彥華, 等. 土壤–根系–微生物系統中影響氮磷利用的一些關鍵協同機制的研究進展[J]. 土壤, 2015, 47(2): 210–219

[23] 任圓圓, 張學雷. 土壤多樣性研究趨勢與未來挑戰[J].土壤學報, 2015, 52(1): 9–16

The Difference of Soil Mechanical Composition and Soil Anti-scourability on Different Positions of Gullies

ZHANG Su1,2,3, XIONG Donghong1,2*, XIAO Liang1,2,3 , WU Han1,2,3 ,YANG Dan1,2,3, ZHANG Baojun1,2,3, ZHENG Xu4
(1 Key Laboratory of Mountain Hazards and Earth Surface Processes, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2 Institute of Mountain Hazards and Environment, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4 Soil and Water Conservation Department in Ningnan of Sichuan Province, Ningnan, Sichuan 615400, China)

The gully area with tattered landform and loosen soil structure has threated to the restoration of degraded ecosystem in dry-hot valley. For ascertaining the different characteristics of soil mechanical composition and soil antiscourability (ANS), the soil samples were collected from three different gully positions of the gully watershed, gully heard and gully bed in each of active gully, semi-active gully and stable gully. The results indicated that active gully and semi-active gully were distributed with sandy loam soil, but soil texture in stable gully varied with soil position in the gully. The contents of soil clay and silt followed the same order: stable gully > semi-active gully > active gully, while the coarse sand content followed an opposite order. Fine sand content followed the order: semi-active gully > active gully > stable gully. The ANS of the soil in gully beds were the highest among the three positions for all gullies. The soil ANS in gully heard and gully bed, followed the order: stable gully > semi-active gully > active gully. The watershed of active gully had the lowest soil ANS and the soil ANS of semi-active gully watershed was similar to that of the stable gully watershed. The linear regression analysis indicated that the sand content was the main factor affecting the soil ANS in three different gully positions of different activities gullies. The clay content was the main factor affecting the soil ANS in three gully positions of stable gully. The silt content was related to the soil ANS of the semi-active gully head and watershed and bed of stable gully. The research results can be expected to provide theoretical references for the further study on the relationship between soil texture and soil anti-erosion.

Gully; Soil anti-scourability; Soil mechanical composition; Dry-hot valley; Different positions

S157.1

10.13758/j.cnki.tr.2016.06.029

國家重點基礎研究發展計劃項目(2015CB452704)、中國科學院“西部之光”重點項目 (Y4R2060060)、國家自然科學基金項目(41571277)和2015年度四川省學術和技術帶頭人培養資金項目資助。

* 通訊作者(dhxiong@imde.ac.cn)

張素(1990—)，女，四川遂寧人，博士研究生，主要從事土壤侵蝕與水土保持、土壤物理研究。E-mail：zhangsu211@foxmail.com