第二章-土壤侵蚀类型及形式1.pptx

第 2 章 土壤侵蚀类型 2.1 土壤侵蚀及其与水土流失关系2.2 导致土壤侵蚀的营力 2.3 土壤侵蚀类型及类型划分 2.4 土壤侵蚀形式 2.5 土壤侵蚀程度及强度2.1 土壤侵蚀及其与水土流失关系 土壤侵蚀 土壤侵蚀(soil erosion)(soil erosion)：土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。水土流失 水土流失（water and soil losswater and soil loss）：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失，亦称水土损失。从土壤侵蚀和水土流失的定义中可以看出，二者虽然存在着共同点，即都包括了在外营力作用下土壤、母质及浅层基岩的剥蚀、运搬和沉积的全过程；但是也有明显差别，即水土流失中包括了在外营力作用下水资源和土地生产力的破坏与损失，而土壤侵蚀中则没有。水土流失与土壤侵蚀区别 虽然水土流失与土壤侵蚀在定义上存在着明虽然水土流失与土壤侵蚀在定义上存在着明显差别，但应该看到因水土流失一词源于我国，显差别，但应该看到因水土流失一词源于我国，科研、教学和生产上使用较为普遍。而土壤侵蚀科研、教学和生产上使用较为普遍。而土壤侵蚀一词为传入我国的外来词，其涵义显然狭于水土一词为传入我国的外来词，其涵义显然狭于水土流失的内容。随着水土保持这一学科逐渐发展和流失的内容。随着水土保持这一学科逐渐发展和成熟，在教学和科研方面人们对二者的差异给予成熟，在教学和科研方面人们对二者的差异给予了越来越多的重视，而在生产上人们常把水土流了越来越多的重视，而在生产上人们常把水土流失和土壤侵蚀作为同一语来使用。失和土壤侵蚀作为同一语来使用。水土保持 水土保持：防治水土流失，保护、改良与合理利用山丘区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。水土保持与土壤侵蚀关系 显然土壤侵蚀是水土保持的工作对象，水土保持就是在合理利用水土地资源基础上，组织运用水土保持林草措施、水土保持工程措施、水土保持农业措施、水土保持管理措施等构成水土保持综合措施体系，以达到保持水土、提高土地生产力、改善山丘区和风沙区生态环境的目的。地球内部内营力作用构造运动（水平、垂直）岩浆运动；地震作用基本营力地表形成高差、起伏降低高差、缓解起伏（夷平）太阳辐射外营力作用风化；剥蚀；搬运；沉积2.2 导致土壤侵蚀的营力 2.2 导致土壤侵蚀的营力 内营力 内营力作用是由地球内部能量所引起的。其主要表现是地壳运动、岩浆活动、地震等。地壳运动使地壳发生变形和变位，改变地壳构造形态，因此又称为构造运动(tectonic(tectonic movement)movement)。其运动形式有其运动形式有垂直运动、水平运动 、褶皱运动和断裂运动四种形式。四种形式。导致土壤侵蚀的营力有内营力和外营力。2.2 导致土壤侵蚀的营力 岩浆活动是地球内部的物质运动（地幔物质运动）。地球内部软流圈的溶融物质在压力、温度改变的条件下，沿地壳裂或脆弱带侵入或喷出，岩浆侵入地壳形成各种侵入体，喷出地表则形成各种类型的火山，改变原来形态，造成新的起伏。地震也是内营力作用的一种表现。它往往是与断裂、火山现象相联系，世界主要火山带、地震带与断裂带分布的一致性是这种联系的反映。地壳：厚度为535km地幔：厚度为352900km地核：厚度为29005120km 地壳的上部为疏散沉积物,中部为沉积物和玄武岩，下部为硅镁层。地幔分为上地幔和下地幔两层。上地幔由橄榄岩质的超基性岩石组成，为岩浆源地，下地幔含有更多的铁。地地 球球 内内 部部 构构 造造地核主要由铁和镍组成。外营力作用 外营力作用的主要能源来自太阳能。地壳表面直接与大气圈、水圈、生物圈接触，他们之间发生复杂的相互影响和相互作用，从而使地表形态不断发生变化。外营力作用总的趋势是通过剥蚀、堆积使地面逐渐夷平。外营力作用的形式很多，如流水、地下水、重力、波浪、冰川、风沙等等。各种作用对地貌形态的改造方式虽不相同，但是从过程实质来看，都经历了风化、剥蚀、搬运和堆积（沉积）几个环节。2.2 导致土壤侵蚀的营力 风化（weathering）作用就是指矿物、岩石在地表新的物理、化学条件下所产生的一切物理状态和化学成分的变化，是在大气及生物影响下岩石在原地发生的破坏作用。风化作用可分为物理风化作用和化学风化作用。而生物风化就其本质而言，可归入物理风化或化学风化作用之中，它是通过生物有机体去完成的。剥蚀(denudation)作用指各种外营力作用（包括风化、流水、冰川、风、波浪等）对地表进行破坏，并把破坏后的物质搬离原地，这一过程或作用称为剥蚀作用。狭义的剥蚀作用仅指重力和片状水流对地表侵蚀并使其变低的作用。一般所说的侵蚀作用，是指各种外营力的侵蚀作用，如流水侵蚀、冰蚀、风蚀、海蚀等。鉴于作用营力性质的差异，作用方式、作用过程、作用结果不同，于是分为水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀等类型。搬运(transportation)作用指风化、侵蚀后的碎霄物质，随着各种不同的外营力作用转移到其它地方的过程称为搬运作用。根据搬运的介质不同，分为流水搬运、冰川搬运、风力搬运等。在搬运方式上也存在很多类型，有悬移、拖曳（滚动）、溶解等。我国黄河每年平均输沙16亿t，全世界每年有2349亿吨溶解质被搬运入海洋。堆积作用(deposition)作用指被搬运的物质由于介质搬运能力的减弱或搬运介质的物理、化学条件改变，或在生物活动参与下发生堆积或沉积，称为堆积作用或沉积作用。按沉积的方式可分为机械沉积作用、化学沉积作用、生物沉积作用等。搬运物堆积于陆地上，在一定条件下就会形成“悬河”并导致洪水灾害发生；堆积在海洋中，会改变海洋环境，引起生物物种的变化。被搬运的物质由于介质搬运能力的减弱或搬运介质的物理、化学条件改变，或在生物活动参与下发生堆积或沉积，称为堆积作用或沉积(deposition)(deposition)作用。2.3 土壤侵蚀类型及类型划分 根据土壤侵蚀研究和其防治的侧重点不同，土壤侵蚀类型（the type of soil the type of soil erosionerosion）的划分方法也不一样。最常用的方法主要有按导致土壤侵蚀的外营力种类来划分、按土壤侵蚀发生的时间划分和按土壤侵蚀发生的速率划分三种。按导致土壤侵蚀的外营力种类划分 在我国引起土壤侵蚀的外营力种类主要有水力、风力、重力、水力和重力的综合作用力、温度(由冻融作用而产生的作用力)作用力、冰川作用力、化学作用力等，因此土壤侵蚀类型就有水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、冰川侵蚀、混合侵蚀、化学侵蚀和生物侵蚀等类型。水力侵蚀类型水力侵蚀类型冰川侵蚀类型冰川侵蚀类型风力侵蚀类型风力侵蚀类型冻融侵蚀类型冻融侵蚀类型重力侵蚀类型重力侵蚀类型土土壤壤侵侵蚀蚀类类型型混合侵蚀类型混合侵蚀类型化学侵蚀类型化学侵蚀类型生物侵蚀类型生物侵蚀类型 按土壤侵蚀发生时间划分 以人类在地球上出现的时间为分界点，将土壤侵蚀划分为两大类：一类是人类出现在地球上以前所发生的侵蚀，称之为古代侵蚀(ancient(ancient erosion)erosion)；另一类是人类出现在地球上之后所发生的侵蚀，称之为现代侵蚀(modern(modern erosion)erosion)。按土壤侵蚀发生速率划分 依据土壤侵蚀发生的速率大小和是否对土资源造成破坏，将土壤侵蚀划分为加速侵蚀(accelerated erosion)和正常侵蚀(normal erosion)。非人为活动影响时人类出现后土壤侵蚀古代侵蚀加速侵蚀地质侵蚀加速侵蚀现代侵蚀正常侵蚀正常侵蚀人类出现前按土壤侵蚀发生时间和土壤侵蚀发生速率划分的土壤侵蚀类型关系古代正常侵蚀-洼地现代加速侵蚀-侵蚀沟2.4 土壤侵蚀形式 水力侵蚀水力侵蚀 风力侵蚀风力侵蚀重力侵蚀重力侵蚀混合侵蚀混合侵蚀冻融侵蚀冻融侵蚀冰川侵蚀冰川侵蚀化学侵蚀化学侵蚀土壤侵蚀形式植物侵蚀植物侵蚀人为侵蚀人为侵蚀2.4 土壤侵蚀形式 水力侵蚀形式 水力侵蚀(water erosion)(water erosion)是指在降雨雨滴击溅、地表径流冲刷和下渗水分作用下，土壤、土壤母质及其他地面组成物质被破坏、剥蚀、搬运和沉积的全部过程。v雨滴击溅侵蚀 在雨滴击溅作用下土壤结构破坏和土壤颗粒产生位移的现象称为雨滴击溅侵蚀(rain drop splash erosion)，简称为溅蚀（splash erosion）。水力侵蚀形式 溅蚀过程：干土干土溅散溅散湿土溅湿土溅散阶段散阶段泥浆溅泥浆溅散阶段散阶段地表地表板结板结RaindropSplash(dry)Splash(mud)Sealing(crust)破坏土壤表层结构；堵塞土壤孔隙；阻止雨水下渗；为产生坡面径流和层状侵蚀创造条件。溅蚀的危害：v 面蚀 分散的地表径流冲走地表土粒称之为面蚀(surface erosion)。按面蚀发生的地质条件、土地利用现状和发生程度不同，面蚀可分为层状面蚀、砂砾化面蚀、鳞片状面蚀和细沟状面蚀。水力侵蚀形式 v沟蚀 集中的地表径流冲刷地表，切入地面带走土壤、母质及基岩，形成沟壑的过程称之为沟蚀(gully erosion)。由沟蚀形成的沟壑称作侵蚀沟。根据沟蚀发生的严重程度及侵蚀沟外貌特征，可将侵蚀沟分为黄土地区的侵蚀沟（浅沟、切沟、冲沟和河沟）和土石山区的侵蚀沟（荒沟和崩岗沟）。水力侵蚀形式 v 海岸浪蚀及库岸浪蚀 在风力作用下，形成的波浪对海岸及水库岸库产生拍打、冲蚀作用，如果岸体为土体时，使海岸及库岸产生涮洗、崩塌逐渐后退，如果岸体为较硬的岩石时，岸体形成凹槽，波浪继续作用就形成侵蚀崖。水力侵蚀形式 风力侵蚀 风力侵蚀(wind erosion)(wind erosion)系指土壤颗粒或沙粒在气流冲击作用下脱离地表，被搬运和堆积的一系列过程，以及随风运动的沙粒在打击岩石表面过程中，使岩石碎屑剥离出现擦痕和蜂窝的现象。2.4 土壤侵蚀形式 风力侵蚀包括石窝（风蚀壁龛）、风蚀蘑菇、风蚀柱、风蚀垄槽（雅丹）、风蚀洼地、风蚀谷、风蚀残丘、风蚀城堡（风城）、石漠与砾漠（戈壁）、沙波纹、沙丘（堆）及沙丘链（新月形沙丘链、格状沙丘链）和金字塔状沙丘等形式。风力侵蚀 重力侵蚀 重力侵蚀(gravitational erosion)(gravitational erosion)是一种以重力作用为主引起的土壤侵蚀形式。它是坡面表层土石物质及中浅层基岩，由于本身所受的重力作用(很多情况还受下渗水分、地下潜水或地下径流的影响)，失去平衡，发生位移和堆积的现象。2.4 土壤侵蚀形式 根据土石物质破坏的特征和移动方式，一般地可将重力侵蚀分为陷穴、泻留、滑坡、崩塌、地爬、崩岗、岩层蠕动、山剥皮等。重力侵蚀 混合侵蚀 混合侵蚀（mixed erosionmixed erosion）是指在水流冲力和重力共同作用下的一种特殊侵蚀形式。包括石洪、泥流和泥石流三种形式。2.4 土壤侵蚀形式 冻融侵蚀 冻结、融化现象频繁进行，不断使裂缝加深扩大，以致岩体崩裂成岩屑，称冻融侵蚀(freeze-thaw erosion)(freeze-thaw erosion)。也称冰劈作用。2.4 土壤侵蚀形式 冰川侵蚀 由冰川运动对地表土石体造成机械破坏作用的一系列现象称为冰川侵蚀(glacier(glacier erosion)erosion)。包括刨蚀、掘蚀和刮蚀等形式。2.4 土壤侵蚀形式 冻融冰川作用 化学侵蚀 土壤中的多种营养物质在下渗水分作用下发生化学变化和溶解损失，导致土壤肥力降低的过程称为化学侵蚀（chemical erosionchemical erosion）。主要包括水的化学侵蚀和垂直侵蚀等。化学侵蚀表现形式：养分淋失（肥力下降）、土壤酸化、次生盐渍化、喀斯特发育2.4 土壤侵蚀形式 2.4 土壤侵蚀形式 植物侵蚀 植物侵蚀（Plant erosion）也称生物侵蚀，指植物在生命过程中引起的土壤肥力降低和土壤颗粒迁移的一系列现象。一般植物在防蚀固土方面有着特殊作用，但是在人为作用下，有些植物对土壤产生一定的侵蚀作用，主要表现在土壤肥力下降，土壤理化性质恶化。如部分针叶纯林地土壤的通透性及其结构等物理性状，过度开垦种植导致土壤肥力下降等。人工植人工植被退化被退化人工植人工植被退化被退化植物侵蚀植物侵蚀2.4 土壤侵蚀形式 人为侵蚀（artificial shift erosion;man-made erosion）即工程侵蚀2.5 土壤侵蚀程度及强度 土壤侵蚀量 通常把土壤、母质及地表散松物质在外营力的破坏、剥蚀作用下产生分离和位移的物质量，称为土壤侵蚀量。单位时间单位面积内产生的土壤侵蚀量，称为土壤侵蚀速率(或速度)，或称为土壤侵蚀模数，量纲是t/kmt/km2 2a a。土壤侵蚀量流域输沙量（Sediment Discharge）：单位时段内，流域出口断面输出的泥沙总量。泥沙输移比（sediment delivery ratio）：河槽输沙模数与流域侵蚀模数之比。DR流域输沙量/土壤侵蚀量 流域输沙量/土壤侵蚀模数黄河流域DR1，长江流域DR 0.252.5 土壤侵蚀程度及强度 土壤流失量 土壤流失（soil losssoil loss）所至指的仅为在水力侵蚀中，由于地表径流导致的土壤面蚀部分（包括层状面蚀、鳞片状面蚀、沙粒化面蚀和细沟状面蚀），因此土壤流失量(amount of soil loss)(amount of soil loss)所指的也就是由于发生土壤面蚀所流失的土沙数量。2.5 土壤侵蚀程度及强度 土壤侵蚀程度 土壤侵蚀程度(degree of soil erosion)是指任何一种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境条件影响下，自其发生开始，截止到目前为止的发展状况。2.5 土壤侵蚀程度及强度 水土保持 第二章 土壤侵蚀原理土壤侵土壤侵蚀程度划分方法程度划分方法面蚀：以土壤发生层被侵蚀的厚度或残留厚度面蚀：以土壤发生层被侵蚀的厚度或残留厚度作为划分标准作为划分标准 侵蚀厚度小于侵蚀厚度小于A层的层的1/3-轻度轻度 A层的层的1/31/2-中度中度 大于大于A层的层的1/2-强度强度 B层出露层出露-极强极强度度 C层出露层出露-剧烈剧烈沟蚀：单位面积的沟道长度为划分程度的标准沟蚀：单位面积的沟道长度为划分程度的标准风蚀：同面蚀风蚀：同面蚀水土保持 第二章 土壤侵蚀原理土壤土体构型的基本知识土壤土体构型的基本知识土壤土体构型也称为土壤剖面结构。土壤土体构型也称为土壤剖面结构。指土壤剖面从上到下不同土层的排列方式。一般情况下，这些土层在颜色、结构、紧实度和其他形态特征上是不同的。各个土层的特征是与该层的组成和性质一致的，是土壤内在性状的外部表现，是在土壤长期发育过程中形成的。在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图在稳定条件下土壤发育的时间序列示意图 水土保持 第二章 土壤侵蚀原理一个区域的平均侵一个区域的平均侵蚀程度程度各侵蚀程度（各侵蚀程度（n）和对应面积（）和对应面积（p）加权平均）加权平均 土壤侵蚀强度 土壤侵蚀强度(intensity of soil erosion)所指的是某种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生可能性的大小。土壤侵蚀强度分6个级别微度（无侵蚀）、轻度、中度、强度、极强度、剧烈。2.5 土壤侵蚀程度及强度 水土保持 第二章 土壤侵蚀原理土壤侵土壤侵蚀分分级标准准级别年平均侵蚀模数（t/km2/a）年平均流失厚度（mm）1.微度侵蚀200，500，10001500012（水利部 1997SL19096）水土保持 第二章 土壤侵蚀原理水力侵水力侵蚀强度分度分级参考指参考指标级别级别面蚀面蚀沟蚀沟蚀坡耕地坡耕地坡度坡度（）植被覆盖度植被覆盖度(%)(%)(林草坡地林草坡地)沟壑密度沟壑密度(km/km(km/km2 2)沟蚀面积占总沟蚀面积占总面积的面积的%微度侵蚀微度侵蚀90轻度侵蚀轻度侵蚀357090125530水土保持 第二章 土壤侵蚀原理风力侵力侵蚀强度分度分级参考指参考指标级别级别参考指标参考指标微度侵蚀微度侵蚀草甸沼泽；草甸草原；盐盆滩地草甸沼泽；草甸草原；盐盆滩地轻度侵蚀轻度侵蚀吹扬为主，沙坡出现吹扬为主，沙坡出现中度侵蚀中度侵蚀地面有沙暴、沙滩、沙垄地面有沙暴、沙滩、沙垄强度侵蚀强度侵蚀有活动沙丘、风蚀残丘有活动沙丘、风蚀残丘极强度侵蚀极强度侵蚀广泛分布沙丘、沙垄，活动性大广泛分布沙丘、沙垄，活动性大剧烈侵蚀剧烈侵蚀光板地、戈壁滩光板地、戈壁滩水土保持 第二章 土壤侵蚀原理重力侵重力侵蚀类型型强度分度分级参考指参考指标级别级别滑坡、崩塌面积滑坡、崩塌面积占坡面面积的占坡面面积的%轻度侵蚀轻度侵蚀50 允许土壤流失量 允许土壤流失量（tolerance of soil loss）是指小于或等于成土速度的年土壤流失量。也就是说允许土壤流失量是不至于导致土地生产力降低而允许的年最大土壤流失量。又称土壤容许流失量（侵蚀强度）。2.5 土壤侵蚀程度及强度 水土保持 第二章 土壤侵蚀原理soil protection afforded on the site 允许土壤流失量允许土壤流失量（tolerance of soil loss）2.理论基础理论基础土壤发育理论土壤发育理论允许土壤流失量土壤形成速度允许土壤流失量土壤形成速度3.影响因素影响因素土壤自然条件土壤自然条件社会经济因素社会经济因素考虑环境后果考虑环境后果SCT：the Site Conservation Threshold（保护阈值）水土保持 第二章 土壤侵蚀原理允许土壤流失量允许土壤流失量（tolerance of soil loss）参考指标参考指标土壤厚度土壤厚度土壤理化性质土壤理化性质有机质和养分平衡有机质和养分平衡不毁坏种子和植物根系不毁坏种子和植物根系不发生细沟侵蚀、不形成沟蚀不发生细沟侵蚀、不形成沟蚀不在水道内发生严重沉积不在水道内发生严重沉积2.5 土壤侵蚀程度及强度 水土保持 第二章 土壤侵蚀原理允许土壤流失量允许土壤流失量（tolerance of soil loss）目前取值目前取值世界世界:211 t/(hm2a)美国：美国：411.2 t/(hm2a)中国：中国：210 t/(hm2a)2.5 土壤侵蚀程度及强度 水土保持 第二章 土壤侵蚀原理不同侵不同侵蚀类型区允型区允许土壤流失量土壤流失量我国地域辽阔，自然条件复杂，各地区成土速率不同，在各类型区采用了不同的容许土壤流失量。类型区允许土壤流失量(t/km2/a)西北黄土高原区1000东北黑土区200北方土石山区200南方红壤丘陵区500西南土石山区500