第二章_改良土壤、防止土壤侵蚀效应

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1、第一节对水蚀因素的控制作用第二节林木根系固持土体作用第二章改良土壤、防止土壤侵蚀效应黄土高原：沟壑密度4－6/km2≥1000t/km2.a轻度侵蚀≥10000t/km2.a极强烈侵蚀轻度侵蚀最高66400t/km2.a42mm/a南方：≥1000t/km2.a强烈侵蚀水土流失强度与特点水土保持林－控制土壤侵蚀的重要生物措施庞大的根系固持、网络、改良土壤；枯枝落叶层消灭降雨动能，拦截、过滤、分散径流；树干对土体的支撑；林冠及地被物对降雨的拦截；土壤较高的渗蓄能力；生物小循环对土壤理化性质的改良。生物

2、措施的特点从根本上改善生态环境条件；控制侵蚀的效益随林龄的增加而增加；具有相当的生产能力；费用相对比较低；只有坡面得到防护，工程措施的效益才会发挥出来。工程生物第一节对水蚀因素的控制作用一、水蚀因素二、对降雨动能的影响三、对径流侵蚀的影响四、对土壤抗蚀性的影响五、控制侵蚀的效果水蚀的定义是由于雨水降落在地面并以径流形式离开地面时，经过水的分散和搬运而造成的一种土壤侵蚀。与风蚀、重力侵蚀并称为三大土壤侵蚀形式。引起土壤水蚀的基本动力*降雨雨滴打击地表土壤颗粒促使其结构分散的雨滴动能；剥蚀地表土壤颗粒同

3、时搬动已分散的土粒到沉积区的地表径流的切应力和搬运力。一、水蚀因素降雨：降雨动能、径流动能；土壤：土壤抗蚀力（分散与悬浮能力）；地貌：坡度、坡长、凸、凹；地质：风化能力；植被：类型、覆盖度、发育状况。二、对降雨动能的影响1.雨强变化（IcC林内I内=林外I外林内I分布不均，林外分布均匀西弗吉尼亚空旷地和硬阔叶混交林内外降雨强度、降雨量mm/h，mm环境5min雨强15min雨强降雨量夏季冬季夏季冬季夏季冬季空旷地30．016．318．39．412．21

4、4．5林内25．413．214．57．99．111．42.雨滴大小组成变化雨滴中径D50：*在一次降雨中以该直径为界，大于这一直径的雨滴的总体积，等于小于这一直径的雨滴的总体积。雨滴分布表达式：d－雨滴直径a、n－参数，雨强的函数林内与林外雨滴组成的差异林外D50与I关系密切，成正相关关系；D50受雨型影响大。林内D50与林内降雨I关系不密切；雨滴直径分布范围比林外大；产生极大、极小的雨滴。不同作物植冠下的雨滴中径与截留面积之间的相关关系mm测量项目汤菜甜菜土豆裸地范围相关系数范围相关系数范围相关系

5、数D50(P)1.2~2.7+0.4441.7~3.0+0.7511.4~1.9+0.9842.1D50(M)1.8~2.8+0.1551.6~3.3+0.5991.5~2.4+0.966D50(LD)4.5~6.3+0.7324.0~4.2+0.5624.7~5.9+0.107注：P－植冠下，M－植冠间隙，LD－叶片滴下雨滴的位置华山松林内外的雨滴体积累计曲线3.动能E=1/2mv2m体积直径d,m=f(d),m=π/6.d3.ρV降落高度h,v=f(h),v=gtE=f(d,h)雨滴终点速度Vk

6、雨滴在降落过程中，重力和空气阻力达到平衡时雨滴所具有的最大速度。林冠高度＞8～9米时，可达到Vk；林冠高度＜8～9米时，达不到Vk。林内外降雨动能差别林内单位毫米降雨的雨滴动能与雨强关系不密切；雨滴组成、分布、林冠高度、终点速度一定。林外单位毫米降雨的雨滴动能与雨强关系密切。E=A+blnI小结林冠是否可以起到消能的作用，决定于林冠的特性与高度；在林冠截留未饱和时可以起到一定的消能作用；一般在高强度降雨时可以起到消能作用，在低强度降雨时作用有限；当林冠高度达到8－9m以上时，VVk；水土保持林配置：

7、复层结构，垂直郁闭度、降低林分高度，保护枯枝落叶层。三、对径流侵蚀的影响水流的作用：推离、悬移、摩擦侵蚀过程：击溅、分散、迁移侵蚀发展：溅蚀、面蚀、细沟、沟蚀径流的侵蚀力：搬运泥沙能力对底层土壤的切应力不同林分径流量与流速的比较项目裸地草地油松刺槐沙棘虎榛子油松×刺槐流量(%)10055．2335．0015．0012．1311．9312．42流速(%)10060．2336．2213．2211．416．1810．06集中径流对不同物质的极限切应力物质粒径大小切应力(N/m2)细粒石英砂0.4~1.02

8、.45~2.94粗粒石英砂可达到23.96壤土－9.81~11.77石英砂砾5~1512.66短期种植的草皮－19.61~29.42柳树覆盖－39.23粗粒砂岩40~5047.07石灰层(厚1~2cm,长4~6cm)－54.92铺石路－≥98.07植被的影响对径流流速的影响：地表粗糙度、单宽流量对径流流量的影响：截留、入渗对地表结皮的影响：枯枝落叶四、对土壤抗蚀性的影响土壤的抗蚀性指标侵蚀率:土壤可蚀性：土壤侵蚀系数：DR－土壤分散率ME－水分当量Col－土壤胶体含量