降雨強度和坡度對東北黑土區(qū)順坡壟體濺蝕特征的影響

張興義，喬寶玲，李健宇，祁 志，嚴 月，甄懷才，胡 偉※

（1. 東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱 150030；2. 中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)院重點實驗室，哈爾濱 150081；3. 吉林農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，長春 130118）

0 引 言

雨滴濺蝕作為降雨侵蝕發(fā)生的第一步，是雨滴打擊土壤表面，破壞土壤結(jié)構(gòu)，分散和搬運土粒的過程[1-3]。因此，雨滴打擊對濺蝕的發(fā)生和發(fā)展起關鍵作用。降雨是濺蝕發(fā)生的外營力，尤以降雨強度的影響最為顯著。眾多研究表明[4-6]，降雨強度越大濺蝕量越大。程金花等[7]研究指出濺蝕量與降雨強度呈指數(shù)函數(shù)相關，蔡強國等[8]的試驗結(jié)果表明濺蝕量與降雨動能呈冪函數(shù)相關。此外，坡度作為重要的地形因子，對雨滴分散和搬運起重要作用。張科利等[9]研究認為土壤總濺蝕量跟坡度呈二次多項式函數(shù)，而Fu 等[10]研究發(fā)現(xiàn)褐土總濺蝕量與坡度呈線性函數(shù)關系。通常情況下，濺蝕受降雨和坡度的共同影響，如吳普特等[11]認為濺蝕量與降雨動能和雨強乘積及坡度呈冪函數(shù)相關。吳冰[12]研究指出濺蝕量與降雨強度和坡度呈冪函數(shù)相關。土壤作為雨滴打擊的作用對象，其結(jié)構(gòu)的基本單元是土壤團聚體[13]。降雨過程中，雨滴打擊作用首先對土壤表層團聚體進行拆分和破碎，當團聚體粒級和質(zhì)量達到一定的范圍時，雨滴的動能將足以使其運動，進而產(chǎn)生遷移[14]。濺蝕過程是對土壤顆粒的分選過程，降雨動能決定了顆粒是作為土壤原始顆?；驁F聚體被濺蝕搬運[15]。因此，濺蝕搬運過程中存在對遷移團聚體范圍的優(yōu)先選擇性和對大粒級團聚體遷移的滯后性[4,16]，其粒徑分布特征反映了雨滴打擊力與土壤抗蝕力的交互作用結(jié)果[17]。

東北黑土區(qū)是中國重要的糧倉，近年來該區(qū)水土流失加劇，威脅著國家的糧食安全[18]。該區(qū)降水多以暴雨形式集中在 6—9 月[19]，坡耕地多以長緩坡為主[20]。該區(qū)旱作農(nóng)業(yè)長期采用機械起壟，多為順坡/斜坡壟作，這種壟作方式塑造了一個壟臺疏松、壟溝緊實的壟體結(jié)構(gòu)[21]，對降雨徑流進行了再分配，高比降（坡度>45°）的壟臺在雨滴打擊作用下極易產(chǎn)生徑流，為壟溝提供泥沙物質(zhì)來源[22]，影響了坡面侵蝕形態(tài)及特征。獨特的氣候、地形和壟作模式?jīng)Q定了該區(qū)易形成集中匯流造成嚴重的土壤侵蝕[23]。農(nóng)作物收獲后到春播之前，農(nóng)田基本處于裸露狀態(tài)，極易發(fā)生土壤侵蝕。雨滴侵蝕作為坡耕地普遍存在的侵蝕形態(tài)，占黑土坡面總侵蝕量的72.3%～96.2%[24]。黑土富含有機質(zhì)，其團聚體含量（>0.25 mm）高達80%[25]，是有別與中國其他土壤的重要特征。周一楊等[26]基于濺蝕盤研究發(fā)現(xiàn)，黑土濺蝕主要拆分>1.0 mm 粒級團聚體，主要遷移<1.0 mm粒級的團聚體。然而，目前多數(shù)學者對黑土濺蝕的研究集中在無壟作坡面，不能很好地反映該區(qū)壟作模式的真實規(guī)律，尤其是對壟臺濺蝕特征的研究有所欠缺。此外，該區(qū)現(xiàn)有研究多注重侵蝕過程中的團聚體流失特征，關于濺蝕對團聚體的分選遷移過程鮮見報道，有待進一步加強。因此，本研究以順坡農(nóng)田壟體為研究對象，通過改進的濺蝕板收集濺蝕，分析降雨強度和坡度對壟體濺蝕特征及其分選特征的影響，以期深化濺蝕過程研究，為東北黑土區(qū)水土保持措施的布設提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗布設在中國科學院海倫水土保持監(jiān)測研究站（47°21′16.95″N，126°49′56.43″E），位于黑龍江省中部松嫩平原黑土地帶，海拔為226 m，坡度介于3°～8°，主要土壤類型為黑土。氣候類型屬溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，雨熱同期，降雨集中在 5—9月份（88%），年均氣溫1.5 ℃，年均降水量530 mm，平均蒸發(fā)量2 300 mm，平均風速1.8 m/s，年均有效積溫2 450 ℃，無霜期125 d[27]。該區(qū)位于東北黑土區(qū)的中心，是中國大型商品糧基地，屬于東北典型黑土區(qū)。土壤類型屬于廣義黑土范疇中的典型黑土[19,28]，在美國土壤分類中屬于Mollisol，土壤特點為分層明顯，黑土層厚度約為30 cm，具有很好的代表性和典型性。其中，耕層土壤主要理化性狀詳見表1。

表1 研究區(qū)土壤理化性狀Table 1 Soil physical and chemical properties in study area

1.2 試驗裝置與材料

降雨設備為側(cè)噴式人工模擬降雨裝置（中國科學院水利部水土保持研究所研制）。降雨高度為7.5 m，降雨強度通過調(diào)節(jié)供水壓力和降雨器孔板的孔徑實現(xiàn)，變化范圍為30～165 mm/h[29]，降雨均勻度大于85%。

野外實地考察結(jié)果和相關文獻顯示[23,30]，黑土順坡壟作條件下壟高為20 cm，壟間距為70 cm，具有較好的典型性和代表性。據(jù)此，微小區(qū)規(guī)格實際為：長×寬=100 cm×70 cm。小區(qū)邊沿采用鋼板隔離，深入土層30 cm，高出壟面20 cm。

濺蝕板基于Ellison 濺蝕板[31]進行了改進，規(guī)格為：長×高=100 cm×70 cm，底部收集槽規(guī)格為：長×寬× 高 =100 cm×3.5 cm×3.5 cm。降雨前將濺蝕板分別置于壟臺左右兩側(cè)，收集槽距離壟臺1 cm，距離壟溝2 cm（圖1）。

1.3 試驗設計與方法

詹敏等[32]指出黑土區(qū)土壤流失是由短歷時高強度降雨所引起，且降雨持續(xù)時間一般不超過1 h；張憲奎等[33]指出黑土區(qū)中度侵蝕的雨強標準為 0.71 mm/min（42.6 mm/h），其中實測短歷時瞬時雨強最大達1.72 mm/min（103.2 mm/h）。中國暴雨統(tǒng)計參數(shù)圖集[34]中東北地區(qū)降雨重現(xiàn)期資料顯示，多年平均最大1 和6 h降雨量分別為30 和50～70 mm（平均為60 mm），100年一遇最大1 h 降雨量為80～100 mm（平均為90 mm）[35]。結(jié)合課題組降雨監(jiān)測資料（最大5 min 雨強，I5），30、60 和90 mm/h 降雨強度在試驗區(qū)均有出現(xiàn)，頻率分別為19.6%，5.4%和 4.7%。本研究中設計降雨強度為 30、60和90 mm/h。

圖1 壟臺濺蝕收集裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of splash board of ridge body

根據(jù)東北典型黑土區(qū)長坡長、緩坡度的地形特點，水土流失嚴重區(qū)的地表坡度一般集中于3°～5°農(nóng)耕地上，個別地方可達 8°以上[36]。3°是研究區(qū)農(nóng)耕地的代表性坡度，5°是該區(qū)侵蝕嚴重農(nóng)耕地的代表性坡度（中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所資料）。考慮到該區(qū)特殊的地形特征，故選擇了3°和5°作為試驗研究農(nóng)耕地的坡度，每一個試驗處理重復3 次（表2）。

表2 試驗設計Table 2 Design of experimental treatments

根據(jù)試驗場地的實際情況，根據(jù)當?shù)仄赂厝斯て饓欧绞阶鲰樒聣?，土壤容重控制?.00～1.10 g/cm3內(nèi)。起壟完畢后，自沉降 48 h。正式降雨前一天，用紗網(wǎng)覆蓋試驗土槽，然后用 30 mm/h 雨強進行預降雨直至坡面產(chǎn)流為止，以保證試驗前期土壤條件的一致性。預降雨結(jié)束后，為防止試驗土槽土壤水分蒸發(fā)和減緩結(jié)皮形成，用塑料布覆蓋試驗土槽，靜置24 h 后正式降雨。

為了確保模擬降雨的均勻性和準確性，試驗開始前對降雨強度進行率定，當降雨均勻度大于 85%，實測降雨強度與目標降雨強度的差值小于 5%時方可進行正式降雨。降雨開始后，左右兩側(cè)濺蝕泥沙樣品需取全樣，降雨強度為30、60 和90 mm/h 的取樣間隔分別為10、6和6 min。將采集的濺蝕泥沙樣品進行濕篩分析，依次通過孔徑為5、2、1、0.5 和0.25 mm 的套篩，將得到6 個粒級團聚體（>5、>2～5、>1～2、>0.5～1、0.25～0.5 和<0.25 mm）放入105 ℃烘箱中烘24 h 后稱質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

總濺蝕量為左右兩側(cè)濺蝕量之和。側(cè)向濺蝕量為左右兩側(cè)濺蝕量之和的平均值。

采用 SPSS 21.0、SigmaPlot 12.5 和 Matlab R 2010b 進行數(shù)據(jù)處理與分析：采用 SPSS 21.0 中單因素方差分析（One-way ANOVA），多重比較（LSD）和獨立樣本t檢驗，進行顯著性水平檢驗（P<0.05）。采用SigmaPlot 12.5 繪圖，采用Matlab R 2010b中Curve Fitting Tool對總濺蝕率與降雨強度和坡度的關系進行擬合，同時考慮方程的物理意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨強度和坡度對濺蝕量的影響

不同降雨強度和坡度對順坡農(nóng)田壟體濺蝕量的影響存在顯著差異（表3，P< 0.05）。相同坡度下，各濺蝕分量和總濺蝕量均隨著降雨強度的增大而增加。當坡度為3°時，降雨強度從30 mm/h 增加到90 mm/h 時，各濺蝕分量和總濺蝕量分別顯著增加2.3～14.3 倍和2.5～14.0 倍；當坡度為5°時，降雨強度從30 mm/h 增加到90 mm/h 時，各濺蝕分量和總濺蝕量分別顯著增加3.6～21.6 倍和3.7～17.9 倍。在相同降雨強度下，各濺蝕分量和總濺蝕量均隨著坡度的增大而增加。當坡度從3°增加到5°時，各濺蝕分量和總濺蝕量分別顯著增加57.28%～94.26%和30.52%～74.08%。

通過對總濺蝕率和降雨強度及坡度進行多元回歸分析，得到以下方程

式中Es為總濺蝕率，g/(m2·h)；I為降雨強度，mm/h；S為坡度，（°）；n為樣本數(shù)。

由回歸方程可知，總濺蝕量與降雨強度和坡度呈二元冪函數(shù)關系。濺蝕量與二者均呈現(xiàn)顯著正相關關系。由冪函數(shù)指數(shù)可知，雨強的冪指數(shù)高于坡度的冪指數(shù)，說明在該試驗條件下，雨強對濺蝕量的影響大于坡度的影響。

表3 不同降雨強度和坡度條件下濺蝕量Table 3 Splash erosion under different rainfall intensity and slope gradient

2.2 降雨強度和坡度對濺蝕過程的影響

不同降雨強度下，總濺蝕率隨降雨歷時的變化過程存在差異，而不同坡度下，總濺蝕率隨降雨歷時的變化過程相似（圖2）。當降雨強度為30 和60 mm/h時，總濺蝕率隨降雨歷時呈迅速減小-緩慢減小-波動穩(wěn)定的趨勢；而當降雨強度為90 mm/h 時，濺蝕率隨降雨歷時呈迅速增加-迅速減小-波動穩(wěn)定的趨勢。例如30 mm/h 降雨強度及3°坡度下，前20 min 濺蝕率迅速降低，從 10 min 的 14.43 g/(m2·h)降低到 20 min 的6.31 g/(m2·h)，20 min 之后濺蝕率在 4.47 g/(m2·h)上下波動。在60 mm/h 降雨強度下5°坡度下，前24 min 濺蝕率迅速降低，從 6 min 的 68.82 g/(m2·h)降低到 24 min的22.55 g/(m2·h)，之后呈穩(wěn)定波動變化。而90 mm/h降雨強度及5°坡度下，前12 min 濺蝕率迅速增加，在12 min 時達到峰值 213.96 g/(m2·h)，在 12～30 min 濺蝕率由 159.89 g/(m2·h)降低為 64.96 g/(m2·h)，之后趨于波動穩(wěn)定。

圖2 不同降雨強度下總濺蝕率隨降雨歷時的變化Fig.2 Temporal variation of total splash erosion rates under different rainfall intensity

2.3 濺蝕對水穩(wěn)性團聚體的分選特征

濺蝕分選搬運不同粒級團聚體的比例在不同降雨強度和坡度下的規(guī)律基本相似（表4，P< 0.05），>5 mm 粒級的團聚體未發(fā)生遷移，濺蝕主要搬運<1 mm 粒級的團聚體，占總量的75.13%～87.73%（平均為79.01%），其中以0.5～1 mm 粒級最多，<0.25 mm 粒級次之，>2～5 mm粒級最少，分別平均占總量的32.94%，23.27%和3.36%。濺蝕對水穩(wěn)性團聚體的分選特征受降雨強度影響明顯，而受坡度影響不明顯（表4）。當降雨強度為30 mm/h 時，濺蝕搬運<0.25 mm粒級的團聚體最多，平均占總量的29.61%，當降雨強度為60 和90 mm 時，濺蝕主要搬運>0.5～1 mm粒級的團聚體，分別占總量的27.14%和44.78%。隨著降雨強度的增加，>1～2 mm 和<0.25 mm 粒級的團聚體分別平均減少了25.23%和32.11%，而>0.5～1 和0.25～0.5 mm 粒級的團聚體分別平均增加了33.70%和23.31%。

表4 不同降雨強度和坡度條件下濺蝕分選團聚體特征Table 4 Selective characteristics of water stable aggregates during splash erosion under different rainfall intensity and slope gradient

2.4 濺蝕對各粒級水穩(wěn)性團聚體的分選過程

濺蝕對各粒級水穩(wěn)性團聚體的分選過程在不同降雨強度下差異明顯，而在不同坡度下變化規(guī)律相似（圖3）。30 mm/h 降雨強度下，隨降雨歷時增加，>1～2、>0.5～1 和0.25～0.5 mm 粒級的團聚體呈波動變化，波動幅度分別為 10.28%～40.11%、5.29%～40.33%和8.20%～52.59%；而<0.25 mm 粒級的團聚體呈迅速降低-緩慢降低-波動穩(wěn)定趨勢。60 mm/h 降雨強度下，隨降雨歷時增加，>2～5 mm 粒級的團聚體比例呈波動變化，波動幅度為 0%～16.65%，而其他粒級的團聚體均在降雨中后期達到波動穩(wěn)定階段，其>1～2，>0.5～1 和0.25～0.5 mm 粒級的團聚體分別呈迅速減少-波動穩(wěn)定，迅速增加-波動穩(wěn)定，迅速增加-迅速減少-波動穩(wěn)定的趨勢，<0.25 mm 粒級的團聚體比例呈迅速降低-緩慢降低-波動穩(wěn)定趨勢。90 mm/h 降雨強度下，隨降雨歷時增加，>2～5，>1～2 和<0.25 mm 粒級的團聚體比例呈線性平穩(wěn)變化，而>0.5～1 mm 和0.25～0.5 mm 粒級的團聚體比例呈波動變化，變動幅度分別為 35.33%～51.30%和17.09%～29.52%。因此，隨著降雨強度的增加，濺蝕搬運團聚體比例達到穩(wěn)定的時間越早，在穩(wěn)定期的變化幅度逐漸減弱。以<0.25 mm 粒級的微團聚體為例，在雨強為60 mm/h 坡度為5°條件下，微團聚體比例在前12 min從44.97%迅速降低到20.88%，在12～24 min 呈緩慢降低階段，微團聚體比例從 20.88%降低到 12.39%，之后在 21.73%上下波動。當坡度為 5°時，雨強從 30 mm/h增加到90 mm/h 時，濺蝕搬運微團聚體比例達到穩(wěn)定的時間從40 min 提早到18 min。

圖3 不同降雨強度和坡度條件下濺蝕分選過程Fig.3 Selective processes of splash erosion under different rainfall intensity and slope gradient

3 討 論

3.1 降雨強度和坡度對濺蝕特征的影響

以往研究表明，消散作用和黏粒膨脹作用是黑土團聚體在降雨過程中破碎的主要機制[13]。本研究中，黑土為濕潤狀態(tài)，團聚體的消散作用和自身粘結(jié)力減弱，其破碎過程主要受雨滴打擊的機械破壞作用影響[37]。隨著降雨強度的增加，總濺蝕量顯著增加了 2.5～17.9 倍。這與安娟[24]的研究結(jié)論相似，雨滴打擊地表產(chǎn)生的沖擊力是黑土坡耕地發(fā)生濺蝕的直接動力。與無壟作坡面相比[10]，在雨滴濺蝕過程中，雨滴打擊力主要作用于壟臺，其側(cè)向剪切分力起主導作用[9,11]。隨著降雨強度的增加，雨滴的打擊力增強，其分離土壤顆粒的能力增大，產(chǎn)生更多的松散顆粒物質(zhì)供濺蝕搬運[7,38]。因此，在農(nóng)耕休閑期應加強地表覆蓋消除雨滴打擊。坡度對濺蝕影響也較為明顯，本研究中總濺蝕量隨著坡度的增大增加了30.52%～74.08%。調(diào)查資料[23,29]顯示黑土順坡壟體的壟臺坡度大于45°，明顯高于壟體自身的坡度。隨著坡度的增加，壟臺傾斜度增加，壟臺斜面土壤在重力作用下粘結(jié)力減弱，坡面物質(zhì)穩(wěn)定性降低[39]，加之雨滴側(cè)向剪切分力增加，致使土壤抗濺蝕分散能力減弱，濺蝕搬運量增大[8]。以往的研究指出總濺蝕量與降雨強度呈冪函數(shù)或者指數(shù)函數(shù)正相關[4,7,8]，而濺蝕與坡度呈二次多項式函數(shù)[9]或線性函數(shù)[10,40]。本研究中濺蝕量與降雨強度和坡度呈二元冪函數(shù)正相關，雨強對濺蝕量的影響大于坡度，這與吳普特等[11]和吳冰[12]的研究結(jié)論相似。

總濺蝕率隨降雨歷時的變化過程在不同降雨強度下差異明顯。在30 和60 mm/h 雨強下，總濺蝕率呈迅速減小-緩慢減小-波動穩(wěn)定的趨勢?？赡艿脑蚴?，降雨初期，在較弱的雨滴打擊作用下，濺蝕優(yōu)先搬運壟體表面較多的松散顆粒，隨著可被搬運的松散土粒的減少，濺蝕率迅速降低[41]。隨著降雨的繼續(xù)，雨滴打擊作用下壟臺表面形成臨時性結(jié)皮層[42]，部分填洼處出現(xiàn)水層，在一定程度阻礙了濺蝕的搬運，濺蝕率緩慢減小并趨于波動穩(wěn)定的趨勢。在90 mm/h 雨強下，濺蝕率呈迅速增加-迅速減小-波動穩(wěn)定的趨勢。可能的原因是，較大雨強下，降雨初期大部分雨滴能量用于分散破壞土壤團聚體，分配給濺蝕搬運物質(zhì)的能量較少；隨土壤含水率的增加，土壤抗蝕性降低，土壤結(jié)構(gòu)破壞嚴重，壟體松散物質(zhì)增多，濺蝕搬運量增加；降雨后期，雨滴打擊作用下部分地表形成臨時結(jié)皮，同時填洼處水層厚度增加，可供濺蝕搬運的土粒減少，導致濺蝕率呈逐漸下降并趨于波動穩(wěn)定的趨勢[43]。

3.2 濺蝕對水穩(wěn)性團聚體的分選作用

黑土團聚體含量高[25]，未降雨前，黑土表面基本上都為大團聚體。降雨過程中，雨滴打擊、徑流搬運和團聚體穩(wěn)定機制共同決定了濺蝕對黑土坡面團聚體的分選特征[13,44]。濺蝕搬運的顆粒物質(zhì)一部分來源于坡面已有的松散物，另一部分來源于新破碎的大團聚體[44-45]。本研究中，不同降雨強度和坡度下濺蝕主要搬運<1 mm 粒級的團聚體，這與周一楊等[26]對黑土濺蝕的研究結(jié)果一致，雨滴濺蝕主要分散拆分>1 mm 粒級的團聚體?？赡茉蚴菫R蝕優(yōu)先選擇搬運細顆粒泥沙，而對大顆粒泥沙的搬運具有滯后性[45]。隨著降雨強度的增加，濺蝕搬運最多的團聚體粒級由<0.25 mm 變?yōu)?0.5～1 mm，且粒級為>0.5～1 mm 和0.25～0.5 mm 的團聚體比例增加，而粒級為>1～2 mm 和<0.25 mm 的團聚體比例減少?？赡艿脑蚴禽^小雨強（30 mm/h）下，雨滴能量不足以破壞較大的團聚體并使其發(fā)生遷移[7]，濺蝕搬運最多的是內(nèi)聚力大且不易發(fā)生破碎的微團聚體[7]。當雨強增大到60 和90 mm/h時，一方面雨滴具有足夠的能量搬運本身質(zhì)量較大的大粒級團聚體[16]，另一方面雨滴打擊力增強，致使壟體表面內(nèi)聚力相對較小的大粒級團聚體發(fā)生破碎[5]，較強的徑流搬運能力使得不易發(fā)生擊濺的>1 mm 粒級團聚體被徑流搬運，相應的<1 mm 粒級的團聚體優(yōu)先被濺蝕搬運[44-45]。

降雨強度不同，雨滴打擊和徑流的選擇搬運作用不同[7,16,46]。本研究中，不同降雨強度下，隨降雨歷時呈波動變化的團聚體粒級大小不同；降雨強度的增加加速了濺蝕搬運團聚體達到穩(wěn)定的時間，并減弱了其在穩(wěn)定期的變化幅度?？赡艿脑蚴牵∮陱姡?0 mm/h）下，雨滴能量不能夠完全破壞大團聚體[26]，加之徑流搬運能力相對較弱[7]，故0.25～1 mm 各粒級的團聚體呈大幅波動變化趨勢。當雨強增大到60 mm/h 時，盡管雨滴能量增加，雨滴打擊作用仍不能完全破壞>2～5 mm 粒級的團聚體；但徑流能量的增加，促使濺蝕搬運<2 mm 各粒級的團聚體達到穩(wěn)定的時間相對提前。當雨強增大到90 mm/h時，雨滴打擊和徑流搬運能力增強，受選擇性搬運的影響，>0.5～1 mm 和0.25～0.5 mm 粒級團聚體呈波動變化，而其他粒級的團聚體呈現(xiàn)相對平穩(wěn)的變化，其內(nèi)在機理有待進一步深入研究。微團聚體（<0.25 mm）在不同降雨強度下均呈現(xiàn)降低-穩(wěn)定趨勢，可能的原因是，降雨初期，壟面存在大量松散物質(zhì)可供濺蝕搬運[41]；隨著降雨的進行，雨滴分散作用產(chǎn)生的微團聚體被徑流優(yōu)先搬運[7]，致使壟面存有較多的未經(jīng)分選破碎的大粒級團聚體[13]，供濺蝕搬運的微團聚體來源減少；降雨后期，雨滴打擊作用和徑流的搬運能力達到一個相對穩(wěn)定狀態(tài)[4,16]。綜上可見，雨滴打擊和徑流搬運對黑土不同粒級團聚體的分離和搬運有顯著影響，有待進一步深入研究。

4 結(jié) 論

1）總濺蝕量和側(cè)向濺蝕量均隨降雨強度及坡度的增大而增大，其中降雨強度對濺蝕量的影響顯著大于坡度。在相同坡度下，當降雨強度由 30 mm/h 增加到 60、90 mm/h 時，總濺蝕量增加2.5～17.9 倍。在相同降雨強度下，當坡度由 3°增大到 5°時，總濺蝕量顯著增加30.52%～74.08%。

2）當降雨強度為30 和60 mm/h 時，總濺蝕率隨降雨歷時呈迅速減小-緩慢減小-波動穩(wěn)定的趨勢。當降雨強度為90 mm/h 時，總濺蝕率隨降雨歷時呈迅速增加-迅速減小-波動穩(wěn)定的趨勢?？倿R蝕量與降雨強度和坡度呈冪函數(shù)關系。

3）濺蝕分選團聚體中均以<1 mm 粒級的團聚體為主，占總量的 79.01%，其中以>0.5～1 mm 粒級最多，<0.25 mm 粒級次之，>2～5 mm 粒級最少，分別占總量的32.94%，23.27%和3.36%，而>5 mm 粒級的團聚體未發(fā)生遷移。隨著降雨強度的增加，>1～2 和<0.25 mm 粒級的團聚體分別平均減少了25.23%和32.11%，而>0.5～1 mm 和 0.25～0.5 mm 粒級的團聚體分別平均增加了33.70%和23.31%。

4）濺蝕對各粒級水穩(wěn)性團聚體的分選過程在不同降雨強度下差異明顯，30 mm/h 和60 mm/h 降雨強度下，分別為<0.25和<2 mm的各粒級團聚體在降雨后期達到波動穩(wěn)定，其中<0.25 mm 的團聚體均呈迅速降低-緩慢降低-波動穩(wěn)定的變化趨勢。而90 mm/h 降雨強度下，1～5 和<0.25 mm 各粒級團聚體均呈線性平穩(wěn)變化，其中<0.25 mm 的團聚體呈線性減少趨勢。隨著降雨強度的增加，濺蝕搬運團聚體比例達到穩(wěn)定的時間越早，在穩(wěn)定期的變化幅度逐漸減弱。