黃土區(qū)大豆和馬鈴薯田土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)

郁耀闖，王長(zhǎng)燕

(1.寶雞文理學(xué)院地理與環(huán)境學(xué)院， 陜西 寶雞 721013；2.陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 寶雞 721013)

黃土高原是我國(guó)土壤侵蝕最嚴(yán)重的地區(qū)之一，農(nóng)耕地是該區(qū)土壤侵蝕泥沙的重要來(lái)源[1-2]。嚴(yán)重的水土流失導(dǎo)致了該區(qū)大規(guī)模的土地退化和土地生產(chǎn)力下降[3-5]，潛在地威脅著該區(qū)的糧食安全[4,6]。土壤臨界剪切力(τc)是土壤侵蝕過(guò)程WEPP模型中表征土壤抵抗侵蝕阻力大小的重要參數(shù)[7-8]，它隨時(shí)間的變化規(guī)律是建立土壤侵蝕過(guò)程模型的基礎(chǔ)。因此，在黃土高原地區(qū)，探討典型作物大豆和馬鈴薯生長(zhǎng)季土壤臨界剪切力的季節(jié)變化規(guī)律，對(duì)于該區(qū)土壤侵蝕過(guò)程模型的建立是很必要的。

土壤侵蝕是指土壤顆粒在坡面徑流作用下發(fā)生的分離和輸移過(guò)程[9-10]，它導(dǎo)致了細(xì)溝和沖溝的發(fā)育[9]。當(dāng)坡面徑流施加給坡面表層土壤的剪切應(yīng)力超過(guò)土壤臨界剪切力時(shí)，細(xì)溝和沖溝中的土壤開始發(fā)生分離，土壤侵蝕過(guò)程開始[11]。τc在該過(guò)程中反映了土壤抵抗細(xì)溝股流作用而發(fā)生剪切形變破壞的能力[12]，它通常受到土壤顆粒大小、有機(jī)質(zhì)和土壤水分含量等[12-17]的影響。在不同林地類型條件下，土壤孔隙度和含水率等土壤屬性能夠較好地表征土壤臨界剪切力的變化[16]。土壤初始含水量往往通過(guò)影響土壤切變強(qiáng)度的大小，進(jìn)而導(dǎo)致土壤臨界剪切力的變化[17]。在作物生長(zhǎng)季內(nèi)，根系生長(zhǎng)[18-19]、土壤含水量干濕交替的變化、土壤物理結(jié)皮的發(fā)育、凍融作用[20]和作物殘?jiān)姆纸鈁21-22]等是影響土壤臨界剪切力季節(jié)變化的重要因素。以往的研究較多地關(guān)注了不同土壤類型τc值的確定[23-25]和單一土壤屬性[17,26-27]對(duì)τc的影響等方面，對(duì)作物生長(zhǎng)季內(nèi)τc季節(jié)變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)還比較少，揭示τc的季節(jié)變化規(guī)律有助于土壤侵蝕過(guò)程模型的建立。

在黃土高原作物生長(zhǎng)季，受降雨和作物根系生長(zhǎng)等因素的影響，土壤容重和黏結(jié)力等屬性發(fā)生了明顯的季節(jié)變化[2,27]，這可能會(huì)導(dǎo)致土壤臨界剪切力生長(zhǎng)季的變化，目前這方面的研究還相對(duì)較少。以黃土區(qū)典型作物大豆和馬鈴薯為研究對(duì)象，開展土壤臨界剪切力季節(jié)變化研究，揭示τc季節(jié)變化規(guī)律及其影響因素，建立τc季節(jié)變化模擬方程，以期為建立黃土高原土壤侵蝕過(guò)程模型提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中國(guó)科學(xué)院安塞水土保持綜合試驗(yàn)站墩山(109°19′23″E，36°51′30″N)，屬于典型的黃土丘陵區(qū)，該區(qū)氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)向半干旱氣候過(guò)渡區(qū)，年均溫8.8℃，年均降雨量505.3 mm，且集中在6—9月。該區(qū)地貌類型主要有峁?fàn)詈土籂钋鹆辏寥李愋蜑榻Y(jié)構(gòu)松散的黃綿土和沙黃土，土壤侵蝕以溝蝕和面蝕為主。該區(qū)農(nóng)作物主要有谷子、大豆、馬鈴薯和蕎麥等。

1.2 土樣采集

試驗(yàn)選取黃土區(qū)典型農(nóng)耕地(大豆和馬鈴薯田)為采樣對(duì)象，于2012年4—10月進(jìn)行土樣采集(表1)。土壤分離樣品用環(huán)刀(內(nèi)徑9.8 cm、高5 cm)采集，每次取樣時(shí)，選擇同期長(zhǎng)勢(shì)大致相同的5株植株，用環(huán)刀靠近植株根部取原狀土[1-2,27]，每次取樣設(shè)5個(gè)重復(fù)，每個(gè)生長(zhǎng)階段每個(gè)樣地采集30個(gè)原狀土壤樣品，兩種作物田每個(gè)生長(zhǎng)階段共采集60個(gè)原狀土壤樣品，7個(gè)生長(zhǎng)階段共采集420個(gè)原狀土壤分離樣品。土壤初始含水量樣品用輕型人力鉆采集，取樣深度為土壤表層5 cm，每次取樣設(shè)5個(gè)重復(fù)；土壤容重用環(huán)刀(100 cm2)采集，取樣深度為土壤表層5 cm，每次取樣設(shè)3個(gè)重復(fù)；土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體樣品用鋁制盒采集，取樣在土不沾鏟，接觸不變形時(shí)進(jìn)行，每次取樣設(shè)3個(gè)重復(fù)；作物根系樣品用土壤分離樣品采樣器采集，采樣方法與土壤分離樣品采集方法相同。

表1 大豆和馬鈴薯生育期 Table 1 Growth period of soybean and potato

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤分離樣品用變坡試驗(yàn)水槽系統(tǒng)測(cè)定[1-2,27]；土壤初始含水量用烘干稱重法測(cè)定[28]；土壤黏結(jié)力用微型黏結(jié)力儀測(cè)定[1-2,27]；土壤容重用環(huán)刀法測(cè)定[29]；土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體用干濕篩法測(cè)定[30]；根重密度用水洗、烘干稱重法測(cè)定[31]。

1.4 土壤臨界剪切力計(jì)算

土壤臨界剪切力采用下列公式計(jì)算[8]：

Dc=Kr(τ-τc)

(1)

式中，Dc為土壤分離能力(kg·m-2·s-1)；Kr為土壤細(xì)溝可蝕性(s·m-1)；τ為水流剪切力(Pa)；τc為土壤臨界剪切力(Pa)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行，季節(jié)動(dòng)態(tài)顯著性檢驗(yàn)采用Kendall'sW法(P<0.05)，均值比較采用LSD法，作圖采用Excel軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤黏結(jié)力和容重季節(jié)動(dòng)態(tài)

大豆和馬鈴薯田土壤容重在整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)分別呈現(xiàn)出先升高后降低又升高和先降低后升高又降低的明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化(P<0.05)(圖1a)，變化范圍分別介于1.02～1.16 g·cm-3和0.99～1.21 g·cm-3之間，平均值均為1.1 g·cm-3。大豆田土壤容重最大值出現(xiàn)在開花期，最小值出現(xiàn)在播種期；從播種期至開花期，大豆田土壤容重呈上升趨勢(shì)，上升幅度為14%；從開花期至成熟期，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為7%；成熟期至收獲期大豆田土壤容重又略有上升，上升幅度為5%。馬鈴薯田土壤容重最大值出現(xiàn)在成熟期，最小值出現(xiàn)在幼苗期；從播種期至幼苗期，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為4%；從幼苗期至成熟期，呈上升趨勢(shì)，上升幅度為22%；從成熟期至收獲期，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為14%。

大豆和馬鈴薯田土壤黏結(jié)力在整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)分別呈現(xiàn)出先升高后降低再升高和先降低后升高又降低后趨于穩(wěn)定的明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化(P<0.05)(圖1b)，土壤黏結(jié)力的值分別在1.08～14.13 kPa和5.04～12.31 kPa之間變化，平均值分別為9.96 kPa和9.76 kPa，大豆和馬鈴薯田土壤黏結(jié)力的最大值分別出現(xiàn)在收獲期和成熟期，最小值分別出現(xiàn)在播種期和幼苗期。大豆田土壤黏結(jié)力從播種期至鼓粒期，呈上升趨勢(shì)，上升幅度為1138%；從鼓粒期至成熟期，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為10%；成熟期至收獲期又呈上升趨勢(shì)，上升幅度為17.7%。馬鈴薯田土壤黏結(jié)力從播種期至幼苗期，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為33%；從幼苗期至現(xiàn)蕾期，呈上升趨勢(shì)，上升幅度為103%；從現(xiàn)蕾期至開花期，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為9%；從淀粉積累期至收獲期，馬鈴薯田土壤黏結(jié)力基本趨于穩(wěn)定。

2.2 水穩(wěn)性團(tuán)聚體季節(jié)動(dòng)態(tài)

大豆和馬鈴薯田土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體在整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)的變化總體呈上升趨勢(shì)(圖1c)，上升幅度分別為58%和9%(圖1c)。統(tǒng)計(jì)分析表明，大豆和馬鈴薯田的土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體無(wú)明顯的季節(jié)變化規(guī)律(P>0.05)。

圖1 大豆和馬鈴薯田土壤屬性季節(jié)動(dòng)態(tài)

Fig.1 Seasonal dynamics of soil properties of soybean and potato croplands

2.3 根系密度季節(jié)動(dòng)態(tài)

在大豆和馬鈴薯生長(zhǎng)季，2種作物根系呈先增加后期略有降低的變化趨勢(shì)(圖1d)。從播種期至收獲期，2種作物根系密度增幅分別為8.7%～108.8%和4.0%～182.1%，平均增加71.4%和98.5%。

2.4 土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)

大豆和馬鈴薯田土壤臨界剪切力在整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)均呈現(xiàn)出明顯上升的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化(P<0.05)(圖2)。大豆田土壤臨界剪切力表現(xiàn)為先降低后升高再降低又升高再降低的季節(jié)動(dòng)態(tài)，τc的變化范圍為1.66～5.37 Pa，平均值為3.34 Pa。馬鈴薯田土壤臨界剪切力表現(xiàn)為先升高后降低再升高又降低再升高又降低的季節(jié)動(dòng)態(tài)(圖2)，τc的變化范圍為1.06～5.26 Pa，平均值為3.12 Pa。具體來(lái)講，在播種期，受農(nóng)事活動(dòng)影響，大豆和馬鈴薯田土壤較為松散，抗分離能力較差，容易被徑流沖刷，此時(shí)，兩種作物田土壤臨界剪切力值較小。大豆田τc從播種期至幼苗期，呈下降趨勢(shì)，下降幅度為24%；從幼苗期至開花期，τc呈上升趨勢(shì)，上升幅度為148%；從開花期至結(jié)莢期，大豆田τc呈下降趨勢(shì)，下降幅度為22%。此后，大豆田τc又有所上升，在成熟期達(dá)到最大值5.37 Pa，在收獲期又略有下降，下降幅度為40%。馬鈴薯田τc從播種期至幼苗期呈上升趨勢(shì)，上升幅度為65%；從幼苗期至現(xiàn)蕾期，τc呈下降趨勢(shì)，下降幅度為61%；從現(xiàn)蕾期至開花期，馬鈴薯田τc增加幅度較大，增幅為396%；τc在開花期達(dá)到最大值(5.26 Pa)，開花期過(guò)后，馬鈴薯田τc又有所下降，下降幅度為44%；馬鈴薯田τc在成熟期又有所上升，上升幅度為57%；從成熟期至收獲期，τc呈下降趨勢(shì)，下降幅度為25%。總體來(lái)看，大豆和馬鈴薯田τc的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化明顯。

圖2 大豆和馬鈴薯田土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)

Fig.2 Seasonal dynamics of soil critical shear stress in soybean and potato croplands

2.5 土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)影響因素

Pearson相關(guān)分析表明，土壤黏結(jié)力、容重、水穩(wěn)性團(tuán)聚體及作物根系是影響大豆和馬鈴薯田土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的重要因子。由表2可以看出，大豆和馬鈴薯田土壤臨界剪切力與土壤黏結(jié)力、容重、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和根重密度間呈正相關(guān)關(guān)系。

表2 土壤臨界剪切力與影響因子的相關(guān)系數(shù) Table 2 Correlation coefficients between soil critical shear stress and impact factors

注：*表示相關(guān)顯著(P<0.05)，**表示相關(guān)極顯著(P<0.01)。

Note: * and ** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

2.6 土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)變化模擬

土壤臨界剪切力(τc)是土壤侵蝕過(guò)程WEPP模型中的重要參數(shù)。在野外條件下，τc通常是難以直接獲取的，但是，它隨時(shí)間變化的規(guī)律對(duì)于建立土壤侵蝕過(guò)程模型是非常關(guān)鍵的。因此，在土壤侵蝕較為嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，利用土壤屬性動(dòng)態(tài)變化來(lái)模擬土壤臨界剪切力的季節(jié)動(dòng)態(tài)是非常需要的。

在大豆和馬鈴薯生長(zhǎng)季內(nèi)，受多種因素交互影響，τc季節(jié)動(dòng)態(tài)變化較為復(fù)雜。基于對(duì)τc有重要影響的各相關(guān)因子，利用非線性回歸方法，建立了黃土區(qū)大豆和馬鈴薯田τc季節(jié)動(dòng)態(tài)模擬方程：

(2)

式中，τc為土壤臨界剪切力(Pa)；BD為土壤容重(g·cm-3)；RD為根重密度(kg·m-3)；a、b和c為回歸參數(shù)。

在模擬方程(2)中，土壤容重和根重密度能夠解釋自變量τc50%的變量(表3)，這說(shuō)明土壤容重和根重密度是影響τc季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的重要因子。大豆和馬鈴薯田模擬方程的模型有效系數(shù)分別為 0.48和0.49。在大豆生長(zhǎng)季幼苗期、結(jié)莢期、鼓粒期和收獲期，模擬方程(2)分別高估了大豆田τc的45.6%、13.7%、18.6%和20%；在開花期和成熟期模擬方程(2)分別低估了大豆田τc的31.7%和22.3%。在馬鈴薯生長(zhǎng)季播種期、現(xiàn)蕾期、淀粉沉積期和成熟期，模擬方程(2)分別高估了馬鈴薯田τc的33.5%、138.4%、25.8%和4.1%；在幼苗期、開花期和收獲期，模擬方程(2)分別低估了馬鈴薯田τc的27.2%、29.2%和27.4%，兩種作物田τc季節(jié)動(dòng)態(tài)變化模擬具有一定偏差,這可能是由于作物生長(zhǎng)季內(nèi)土壤物理結(jié)皮發(fā)育和根系結(jié)構(gòu)等不同所致。

表3 土壤臨界剪切力模擬方程參數(shù) Table 3 Parameter values of the simulated equation of soil critical shear stress

3 討 論

在土壤侵蝕過(guò)程WEPP模型中，土壤臨界剪切力(τc)是表征土壤侵蝕阻力大小的重要參數(shù)，探討τc隨時(shí)間變化的規(guī)律可為建立土壤侵蝕過(guò)程模型提供數(shù)據(jù)支撐。目前，τc隨時(shí)間變化的少量研究?jī)H集中在歐洲比利時(shí)的黃土地帶。Knapen等[32]認(rèn)為，在歐洲比利時(shí)黃土地帶冬小麥作物生長(zhǎng)季，τc受多種因素影響，季節(jié)變化過(guò)程較為復(fù)雜。在我國(guó)黃土高原典型農(nóng)耕地大豆和馬鈴薯生長(zhǎng)季，發(fā)現(xiàn)τc具有明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)(P<0.05)，這可能與土壤屬性的季節(jié)變化和作物根系的生長(zhǎng)有關(guān)。

Pearson相關(guān)分析表明，τc與土壤容重間呈正相關(guān)關(guān)系(表2)，這可能與土壤容重的季節(jié)變化改變了土壤的緊實(shí)程度有關(guān)。一般情況下，土壤容重較大時(shí)，土壤較為緊實(shí)，此時(shí)，近地表層土壤若受到徑流沖刷，則需要經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間的蓄能后，才能夠被徑流分離，土壤臨界剪切力較大；反之，土壤臨界剪切力較小。唐科明[33]研究認(rèn)為土壤臨界剪切力與土壤容重間沒(méi)有明顯函數(shù)關(guān)系，這可能是由于植被類型和土壤屬性等不同所致。例如，本研究所使用的植被類型為直根系作物大豆和馬鈴薯，這與唐科明所使用的須根系植被無(wú)芒雀麥和柳枝稷是不同的。土壤黏結(jié)力對(duì)τc的影響與土壤容重對(duì)τc的影響類似，這里不再討論。

本研究中，土壤臨界剪切力與土壤初始含水量間沒(méi)有明顯函數(shù)關(guān)系(表2)，這一結(jié)果與Singh等[17]研究結(jié)果土壤中的初始含水量在達(dá)到臨界值(31%)前與τc間呈正相關(guān)關(guān)系不同。以往的研究表明，土壤初始含水量是影響坡面水文過(guò)程的重要因素[34-35]，它對(duì)土壤侵蝕預(yù)報(bào)具有重要影響。目前研究認(rèn)為，土壤初始含水量對(duì)土壤侵蝕影響的機(jī)制較為復(fù)雜[36]，存在著崩解和微觀裂隙發(fā)育兩種交互作用[37]。在作物生長(zhǎng)季內(nèi)，土壤初始含水量受降雨和作物生長(zhǎng)等因素影響，出現(xiàn)了干濕交替的變化，這可能會(huì)影響近地表層土壤崩解和微裂隙的發(fā)育過(guò)程，從而導(dǎo)致土壤顆粒內(nèi)部的破壞，進(jìn)而影響土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)的變化，但本研究中二者沒(méi)有明顯函數(shù)關(guān)系，這說(shuō)明土壤臨界剪切力與土壤初始含水量間關(guān)系較為復(fù)雜，土壤初始含水量對(duì)τc的影響機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

土壤臨界剪切力與水穩(wěn)性團(tuán)聚體間呈顯著正相關(guān)關(guān)系(表2)。水穩(wěn)性團(tuán)聚體作為土壤中具較強(qiáng)黏結(jié)作用的土壤顆粒，在土壤侵蝕過(guò)程中會(huì)通過(guò)崩解和分散等水土交互作用，使土壤表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，為土壤侵蝕提供物質(zhì)來(lái)源。Amezketa[38]認(rèn)為植被根系在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)捆綁和粘結(jié)等作用，促進(jìn)了大顆粒土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成[39]，這有助于增加土壤的抗分離能力，從而導(dǎo)致土壤臨界剪切力的增加，本研究結(jié)果也證明了這一觀點(diǎn)。

土壤臨界剪切力與根重密度間呈正相關(guān)關(guān)系(表2)，這可能與作物根系在生長(zhǎng)過(guò)程中，通過(guò)物理、化學(xué)以及生物等作用改變了土壤的屬性結(jié)構(gòu)有關(guān)[40-41]。在植被生長(zhǎng)季，根系生長(zhǎng)導(dǎo)致了土壤中土、水運(yùn)移機(jī)械屏障的形成，這有助于土壤機(jī)械加固作用[42-43]和土壤穩(wěn)定性的增強(qiáng)，從而導(dǎo)致土壤臨界剪切力增加。

4 結(jié) 論

1) 在黃土區(qū)大豆和馬鈴薯生長(zhǎng)季，兩種作物田的土壤臨界剪切力均表現(xiàn)出明顯上升的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律(P<0.05)。

2) 大豆和馬鈴薯田土壤臨界剪切力與土壤黏結(jié)力、水穩(wěn)性團(tuán)聚體和根重密度間呈正相關(guān)關(guān)系，其中，土壤容重和根重密度是影響兩種作物田土壤臨界剪切力季節(jié)動(dòng)態(tài)變化的重要因子。

3) 用土壤容重和根重密度能夠較好地模擬大豆和馬鈴薯田土壤臨界剪切力的季節(jié)動(dòng)態(tài)。

[1] Zhang G H, Liu G B, Tang K M, et al. Flow detachment of soils under different land uses in the Loess Plateau of China[J]. Transactions of the American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2008,51(3):883-890.

[2] Zhang G H, Tang M K, Zhang X C. Temporal variation in soil detachment under different land uses in the Loess Plateau of China[J]. Earth Surface Processes & Landforms, 2009,34(9):1302-1309.

[3] Zhang X, Quine T A, Walling D E. Soil erosion rates on sloping cultivated land on the Loess Plateau near Ansai, Shaanxi Province, China: An investigation using 137 Cs and rill measurements[J]. Hydrological Processes, 1998,12(1):171-189.

[4] Shi H, Shao M A. Soil and water loss from the Loess Plateau in China[J]. Journal of Arid Environments, 2000,45(1):9-20.

[5] Zheng F L. Effects of accelerated soil erosion on soil nutrient loss after deforestation on the Loess Plateau[J]. Pedosphere, 2005,15(6):707-715.

[6] Fu B J. Soil erosion and its control in the Loess Plateau of China[J]. Soil Use & Management, 1989,5(2):76-82.

[7] Hirschi M C, Barfield B J. KYERMO—A physically based research erosion model. Part I. Model development[J]. Transactions of the American Society of Agricultural Biological Engineers, 1988,31(3):804-813.

[8] Nearing M A, Foster G R, Lane L J, et al. A process-based soil erosion model for USDA-Water Erosion Prediction Project technology[J]. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 1989,32(5):1587-1593.

[9] Govers G, Everaert W, Poesen J, et al. A long flume study of the dynamic factors affecting the resistance of loamy soil to concentrated flow erosion[J]. Earth Surface Processes & Landforms, 1990,15(4):313-328.

[10] Flanagan D. Erosion Encyclopedia of Soil Science[M]. New York: Marcel Dekker, 2002：395-398.

[11] Toy J T, Foster G R, Renard K G. Soil Erosion: Processes, Prediction, Measurement and Control[M]. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002.

[12] Gilley J E, Elliot W J, Laflen J M, et al. Critical shear stress and critical flow rates for initiation of rilling[J]. Journal of Hydrology, 1993,142(1-4):251-271.

[13] Smerdon E T, Beasley R P. Critical tractive forces in cohesive soils[J]. Agriculture Engineer, 1961,42(1):26-29.

[14] Neill C R. Guide to Bridge Hydraulics[M]. Toronto, Canada: University of Toronto Press, 1973.

[15] Elliott W, Liebenow A, Laflen J, et al. A compendium of soil erodibility data from WEPP cropland soil field erodibility experiments 1987 and 1988[R]. Lafayette, Indiana: Ohio State University and USDA Agricultural Research Service National Soil Erosion Research Laboratory Report, 1989.

[16] 李云鵬,王云琦,王玉杰,等.重慶縉云山不同林地土壤剪切破壞特性及影響因素研究[J].土壤通報(bào),2013,44(5):1074-1080.

[17] Singh H V, Thompson A M. Effect of antecedent soil moisture content on soil critical shear stress in agricultural watersheds[J]. Geoderma, 2016,(262):165-173.

[18] Mamo M, Bubenzer G D. Detachment rate, soil erodibility and soil strength as influenced by living plant roots part Ⅰ: Laboratory study[J]. Transactions of the ASAE, 2001，44(5):1167-1174.

[19] Mamo M, Bubenzer G D. Detachment rate, soil erodibility and soil strength as influenced by living plant roots part Ⅱ: Field study[J]. Transactions of the ASAE, 2001，44(5):1175-1181.

[20] Van Klaveren R W, McCool D K. Erodibility and critical shear of a previously frozen soil[J]. Transactions of the ASABE, 1998,41(5):1315-1321.

[21] Brown L C, Foster G R, Beasley D B. Rill erosion as affected by incorporated crop residue and seasonal consolidation[J]. Transactions of the ASABE 1989，32(6):1967-1978.

[22] Brown L C, West L T, Beasley D B, et al. Rill erosion one year after incorporation of crop residue[J]. Transactions of the ASABE, 1990,33(5):1531-1540.

[23] 雷俊山,楊勤科,鄭粉莉.黃土坡面細(xì)溝侵蝕試驗(yàn)研究及土壤抗沖性評(píng)價(jià)[J].水土保持通報(bào),2004,24(2):1-4.

[24] 張光輝,劉寶元,何小武.黃土區(qū)原狀土壤分離過(guò)程的水動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2005,19(4):48-52.

[25] 丁文峰.紫色土和紅壤坡面徑流分離速度與水動(dòng)力學(xué)參數(shù)關(guān)系研究[J].泥沙研究，2010,(6):16-22.

[26] Léonard J, Richard G. Estimation of runoff critical shear stress for soil erosion from soil shear strength[J]. Catena, 2004,57(3):233-249.

[27] Yu Y C, Zhang G H, Geng R, et al. Temporal variation in soil detachment capacity by overland flow under four typical crops in the Loess Plateau of China[J]. Biosystems Engineering, 2014,122(3):139-148.

[28] 楊文治,邵明安.黃土高原土壤水分研究[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[29] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,2000.

[30] Otu Onofiok, Michael J. Singer. Scanning electron microscope studies of surface crusts formed by simulated rainfall[J]. Soil Science Society of America Journal, 1984,48(5):1137-1143.

[31] Zhou Z C, Shangguan Z P. The effects of ryegrass roots and shoots on loess erosion under simulated rainfall[J]. Catena, 2007,70(3):350-355.

[32] Knapen A, Poesen J, Baets S D. Seasonal variations in soil erosion resistance during concentrated flow for a loess-derived soil under two contrasting tillage practices[J]. Soil & Tillage Research, 2007,94(2):425-440.

[33] 唐科明.草地土壤侵蝕季節(jié)變化及其影響機(jī)制[D].北京：北京師范大學(xué),2012.

[34] Norris J E. Root reinforcement by hawthorn and oak roots on a highway cut-slope in southern England[J]. Plant & Soil, 2005,278(1-2):43-53.

[35] Gyssels G, Poesen J, Liu G, et al. Effects of cereal roots on detachment rates of single-and double-drilled topsoils during concentrated flow[J]. European Journal of Soil Science, 2006,57(3):381-391.

[36] Wynn T, Mostaghimi S. The effects of vegetation and soil type on streambank erosion, southwestern Virginia, USA[J]. Journal of American Water Resources Association, 2006,42(1):69-82.

[37] Tengbeh G T. The effect of grass roots on shear strength variations with moisture content[J]. Soil Technology, 1993,6(3):287-295.

[38] Amezketa E. Soil aggregate stability: a review[J]. Journal of Sustainable Agriculture, 1999,14(2):83-151.

[39] Wang B, Zhang G H, Zhang X C, et al. Effects of near soil surface characteristics on soil detachment by overland flow in a natural succession grassland[J]. Soil Science Society of America Journal, 2014,78(59):589-597.

[40] Radatz T F, Thompson A M, Madison F W. Soil moisture and rainfall intensity thresholds for runoff generation in southwestern Wisconsin agricultural watersheds[J]. Hydrological Processes, 2013,27(27):3521-3534.

[41] Comino E, Druetta A. The effect of Poaceae, roots on the shear strength of soils in the Italian alpine environment[J]. Soil & Tillage Research, 2010,106(2):194-201.

[42] Greenway D R. Vegetation and slope stability[C]//Anderson M G, Richards K S. Slope Stability: Geotechnical Engineering and Geomorphology. Wiley: Chichester, 1987：187-230.

[43] Waldron L J, Dakessian S. Soil reinforcement by roots: calculation of increased soil shear resistance from root properties[J]. Soil Science, 1981,132(6):427-435.