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《土壤侵蚀学》在较为系统地总结了土壤侵蚀科学的研究成果、发展现状与趋势的基础上，结合高等学校水土保持与荒漠化防治专业的教学特点编写而成的。《土壤侵蚀学》的主要内容包括土壤侵蚀的基本概念、土壤侵蚀类型与分布、水力侵蚀、重力侵蚀、混合侵蚀、风力侵蚀、冻融与冰川侵蚀、化学侵蚀、人为侵蚀、土壤侵蚀区划、土壤侵蚀监测预报、土壤侵蚀定位观测和土壤侵蚀调查研究等。其目的是使学生通过该课程的系统学习，能够掌握土壤侵蚀的基本理论和基本技能，为进行水土保持与荒漠化防治的生产、管理和进一步深造学习奠定良好的基础。
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目录序前言绪论 1一、土壤侵蚀的基本概念 1二、土壤侵蚀学研究的对象、内容与方法 2三、土壤侵蚀学在水土保持学科中的地位 3四、土壤侵蚀造成的危害 3五、土壤侵蚀科学的形成与发展 7复习思考题 11第一章 土壤侵蚀 12第一节 土壤侵蚀的基本营力 12一、内营力及作用 12二、外营力及作用 13第二节 土壤侵蚀类型的划分 14一、按外营力种类划分 14二、按发生的时间划分 20三、按发生的速率划分 21第三节 土壤侵蚀形式的时空分布 21一、地表水、热状况与外营力的关系 21二、侵蚀的地带性规律 22第四节 土壤侵蚀强度及分级 24一、土壤侵蚀强度 24二、土壤侵蚀程度 25三、容许土壤流失量 25四、土壤侵蚀分级 27复习思考题 30第二章 水力侵蚀 31第一节 雨滴击溅侵蚀 31一、雨滴的特性 31二、溅蚀过程及溅蚀量 35三、溅蚀影响的因素 37第二节 坡面侵蚀 39一、坡面流的速度及能量 39二、坡面侵蚀过程及侵蚀量 41三、坡面侵蚀的影响因素 42第三节 沟蚀 52一、侵蚀沟的形成 52二、山洪侵蚀 55三、沟蚀的影响因素 57第四节 洞穴侵蚀 60一、洞穴侵蚀的分类 60二、洞穴侵蚀的形成过程 61三、洞穴发育的影响因素 63第五节 海岸、湖岸及库岸侵蚀 64一、海浪、湖浪及库浪形成 64二、波浪在浅水区的变形 65三、海浪的侵蚀作用 66四、影响海岸侵蚀作用的因素 67复习思考题 68第三章 重力侵蚀 69第一节 蠕动 69一、蠕动的特征 69二、松散层蠕动 69三、岩体蠕动 70第二节 崩塌、撒落 70一、崩塌 70二、撒落 72第三节 滑坡 76一、滑坡特征 76二、影响滑坡的因素 77三、滑坡的形成过程 78四、滑坡分类 80复习思考题 84第四章 混合侵蚀 85第一节 泥石流的形成 85一、泥石流的特征 85二、泥石流的形成 85三、泥石流形成机理分析 88四、泥石流发生的特点 89第二节 泥石流的分布与分类 89一、世界泥石流分布 89二、我国的泥石流分布 90三、我国泥石流的分类 91四、我国泥石流危险性分区 92第三节 泥石流的粒度组成与作用 92一、泥石流容重及粒度组成 92二、粘土矿物组成与泥石流的关系 94第四节 泥石流的动力学特性 94一、泥石流的流态 94二、泥石流运动速度 95三、泥石流的流量与输沙 97四、泥石流的冲击力计算 100五、泥石流的输移和冲淤变化 100第五节 泥石流沟判别 103一、条件分析 104二、活动遗迹分析 105第六节 崩岗 107一、崩岗侵蚀的类型 107二、崩岗侵蚀的形成过程 108三、影响崩岗侵蚀的因素 110复习思考题 111第五章 风力侵蚀 112第一节 风及风沙流特征 112一、近地面层风 112二、起动风速与起沙风 113三、沙粒的运动形式 114四、风沙流特征与输沙率 116第二节 风蚀与风积作用过程 119一、风力侵蚀作用 119二、风力输移作用 119三、风力沉积作用 120四、沙丘的移动 122第三节 沙尘暴及其影响因素 124一、扬沙与沙尘暴 124二、沙尘暴形成因素 124三、沙尘暴的沙源分布 125四、沙尘天气的空间分布 125第四节 土壤风蚀与风蚀荒漠化 128一、风蚀荒漠化的成因 128二、风蚀荒漠化的分布 130三、土壤风蚀的影响因素 130复习思考题 133第六章 冻融与冰川侵蚀 134第一节 冻融侵蚀 134一、冻土作用机制 134二、冻土基本物理性质 136三、冻土地表类型 140四、热融作用 144五、融雪及解冻期降雨侵蚀 144第二节 冰川侵蚀 144一、冰川分布与类型 144二、冰川运动 146三、冰川侵蚀过程 147复习思考题 149第七章 化学侵蚀 150第一节 岩溶侵蚀 150一、岩溶侵蚀特征 150二、影响岩溶侵蚀的因素 153第二节 土壤淋溶与盐渍化 158一、淋溶侵蚀的特征 158二、影响淋溶侵蚀的因素 158三、土地次生盐渍化 161第三节 土壤养分流失 162一、养分流失的特征 163二、侵蚀土壤评价 166复习思考题 169第八章 人为侵蚀 170第一节 破坏植被引发人为加速侵蚀 170一、人口增长导致的生态环境变迁 170二、陡坡开垦加速土壤侵蚀 171三、农村能源短缺引发土壤侵蚀 171第二节 开发建设项目中的土壤侵蚀 172一、开发建设项目分类 172二、各类开发建设项目土壤侵蚀的差异性及特征 173三、开发建设项目水土流失的成因 175第三节 耕作侵蚀 177一、耕作侵蚀的概念 177二、耕作侵蚀的影响因素 179三、耕作侵蚀研究 179复习思考题 180第九章 中国土壤侵蚀类型分区及特征 181第一节 土壤侵蚀类型分区的基本问题 181一、分区的目的与任务 181二、分区原则 181三、分区的主要依据、指标和命名 181四、分区方案 182第二节 以水力侵蚀为主类型区 186一、西北黄土高原区 186二、东北低山丘陵和漫岗丘陵区 192三、北方山地丘陵区 194四、南方山地丘陵区 195五、四川盆地及周围山地丘陵区 197六、云贵高原区 198第三节 以风力、冻融侵蚀为主类型区 199一、以风力侵蚀为主类型区 199二、冻融侵蚀为主类型区 203复习思考题 203第十章 土壤侵蚀监测预报 204第一节 土壤侵蚀监测预报基本知识 204一、监测预报目的及原则 204二、监测预报分类 204三、监测预报指标体系 205四、监测预报成果 205五、监测预报技术标准 206六、监测预报方法与程序 207第二节 土壤侵蚀预报模型 209一、经验模型 209二、数理模型 210三、随机模型 213四、混合模型 213五、专家打分模型 214六、逻辑判别模型 214七、土壤侵蚀数字地形模型 215八、数字流域土壤侵蚀模型 216第三节 通用土壤流失方程(USLE)简介 216一、通用流失方程中各因子值的确定 216二、通用土壤流失方程在水土保持中的应用 223复习思考题 223第十一章 土壤侵蚀定位观测 224第一节 坡面水蚀观测 224一、径流小区法 224二、同位素示踪法 229第二节 风力侵蚀观测 231一、风蚀观测场地的选择 231二、风蚀观测方法 231第三节 重力及其他类型侵蚀观测 233一、重力侵蚀观测 233二、泥石流观测 236三、冻融侵蚀观测 238第四节 开发建设项目中的水土流失量估算 239一、对比试验法 239二、项目类比法 239复习思考题 241第十二章 土壤侵蚀调查 242第一节 流域土壤侵蚀调查方法 242一、样点确定方法 242二、侵蚀类型与强度调查方法 244三、水土流失危害调查 245第二节 土壤侵蚀量调查 245一、水文法 245二、淤积法 246三、地貌学方法 247第三节 调查结果评价与分析 249一、信息源评价 249二、调查手段评价 249三、调查误差分析 250复习思考题 251主要参考文献 252
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绪论 【内容提要】 现代土壤侵蚀是在自然和人为因素共同作用下形成的一种灾害现象，已成为重要的环境问题之一。土壤侵蚀不仅是水土保持的重要理论依据，而且还是水土保持与荒漠化防治专业的核心基础课，在水土保持学科中具有重要的地位。经过几千年的观察和一百余年的研究，土壤侵蚀的基本理论和技术框架已基本形成，随着社会的进步，它的科学体系将更加完善。 水是生命之源，土是生存之本。因此，水土资源的合理利用与调控是人类赖以生存与发展的基础。然而，由于人口剧增而导致的资源环境矛盾日益凸显，水的损失、土的流失与污染等已严重威胁社会经济的可持续发展，已引起了世界各国政府和国民的高度重视。土壤侵蚀学这门课程阐述了土壤侵蚀发生的机理、时空分布与变化、影响因素及造成的危害等，以便为水土保持规划与各项水土保持措施的布设提供科学支撑。 一、土壤侵蚀的基本概念 （一）土壤侵蚀 土壤侵蚀（soilerosion）名词中的“侵蚀”（erosion）一词源于拉丁语erodere，意为吃掉、挖掉。德国地质学家瓦尔特？彭克（Walter Penck）于1894年*次将侵蚀一词引入地质学中，用于描述河水作用下地表固体物质的流失和槽谷的形成。此后，随着土壤侵蚀研究的深入与发展，各国学者也提出了相应的概念。 1971年，美国土壤保持学会把土壤侵蚀解释为水、风、冰或重力等营力对陆地表面的磨蚀，或者造成土壤、岩屑的分散与移动。英国学者N.W.哈德逊在《土壤保持》（1971）中的定义为：就其本质而言，土壤侵蚀是一种夷平过程，使土壤和岩石颗粒在外力的作用下发生转运、滚动或流失，风和水是使颗粒变松和破碎的主要营力。《中国水利百科全书？水土保持分册》中认为土壤侵蚀是土壤或其他地面组成物质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程。从这些定义中可以看出中外学者对被侵蚀的对象的理解和认识是完全相同的，即既包含了土壤及母质，也涉及了地表裸露岩石，但就侵蚀过程而论，美国、英国学者均忽略了沉积过程。 土壤侵蚀是自然景观发展的一种正常现象，只是当人类出现后，其为了满足各种需求的一些不合理活动使原本相对平衡的环境条件被打破，土壤侵蚀程度和强度被加剧，影响到资源-环境-社会经济的可持续性发展。因此，人们现在认为的土壤侵蚀应为土壤或其地面组成物质在自然营力作用下或在自然营力与人类活动的综合作用下被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程。 （二）水土流失 水土流失（soil erosion and water loss）是指在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力遭受破坏和损失，包括土地表层及水的损失，又称为水土损失。*初，狭义的水土流失专指水蚀区域的土壤侵蚀，即由水力和重力造成水土资源的破坏和运移。20世纪30年代“土壤侵蚀”一词从欧美传入中国，有的学者开始把“水土流失”作为“土壤侵蚀”的同义语，但也有相悖的观点。广义上讲，水的损失包括了植物截留损失、地面及水面蒸发损失、植物蒸腾损失、深层渗漏损失和坡地径流损失等。在我国水土保持界，水的损失主要是指坡地径流的损失。 （三）水土保持 与水土流失或土壤侵蚀含义相反的词语即为水土保持（soil and water conservation）或土壤保持（soil conservation）。1940年，黄河水利委员会林垦设计委员会与金陵大学农学院、四川大学农学院在成都召开了防止土壤侵蚀的科学研讨会，会上*次提出“水土保持”一词，同年8月林垦设计委员会改名为水土保持委员会，水土保持开始成为专用术语。它是指防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。可见，水土保持不仅是土地资源的保护，而且还包括了水资源的保护。另外，保护一词还含有改良与合理利用之意。 二、土壤侵蚀学研究的对象、内容与方法 （一）研究对象 土壤侵蚀学是为水土保持服务的应用基础学科，它以陆地表面的土壤侵蚀现象为研究对象。其中，水、土资源是人类赖以生存的基础和条件，因而土壤侵蚀重点研究土壤及其母质在各种外营力作用下的破坏、搬运与堆积及坡地径流的损失。 土壤侵蚀发生有其动力因素（又称激励因子），它决定侵蚀的方式、过程和变化，还有若干影响侵蚀作用的因素（又称控制因子），它决定侵蚀的时空分布和特点。土壤侵蚀学的根本任务在于阐明侵蚀作用发生的机理、变化过程、影响因素及其作用特性和侵蚀的分类及地域分异规律等，以便指导水土保持工作的顺利进行。 （二）研究的基本内容和方法 从土壤侵蚀学的根本任务和当前学科发展状况来看，土壤侵蚀学研究的基本内容可归纳为：研究土壤侵蚀作用营力、作用方式及其作用过程，即侵蚀发生、发展规律；研究影响土壤侵蚀的主要因素的机制、性质和变化，提出土壤侵蚀防治的基本原理和治理效益评价；土壤侵蚀类型在空间的组合及地域分布规律；土壤侵蚀与生态环境的关系；土壤侵蚀的危害和对农业生产的影响，以及土壤侵蚀的动态监测、模拟及预测预报和高新技术在土壤侵蚀研究中的应用等内容。 土壤侵蚀学是以地质学、地貌学、土壤学、水文学、水力学等学科为基础，运用力学、数学、化学等方法研究土壤侵蚀的发生、发展及其变化，揭示侵蚀本质和规律，这就决定了土壤侵蚀学的研究方法有以下几个。 （1）野外调查研究。包括大范围的宏观调查和典型抽样调查两个方面，调查中采用遥感技术和前述基础学科的研究方法，以获取侵蚀资料，然后进行统计分析，归纳总结其规律。 （2）实验研究与人工模拟研究。长期定位测验是分析和掌握土壤侵蚀规律的重要方法，包括小区测验和小流域测验两部分。研究侵蚀的时空变化、影响因子以及采取不同治理方略的效益变化等内容。鉴于受自然环境因子影响，野外观测实验历时长，并需要特殊处理，因而出现人工模拟研究法。它能在人为控制下，短期得到侵蚀现象的有用资料，常用作野外实验研究的补充方法。 （3）室内实验及分析。研究侵蚀的发生、发展以及由侵蚀带来地表形态、土壤自然属性及植被等变化。通过室内分析、遥感判读、数字成像、电镜分析等应用技术，能深刻揭示其机理和本质，成为现代侵蚀研究的重要方法。 三、土壤侵蚀学在水土保持学科中的地位 土壤侵蚀学是水土保持与荒漠化防治专业课程体系中的重要组成部分。从全国设置该专业的高等院校的教学方案中可以看出，它属于专业基础课的范畴，如图0-1所示。从图1中可以看出，该专业的12门骨干课程互为因果关系，且具有逻辑上的先后顺序。土壤侵蚀学的学习既依靠于其他6门专业基础课的相关知识，又服务于专业课。因此，该门课程在专业骨干课结构中具有桥梁与纽带的作用。 图0-1 水土保持与荒漠化防治本科专业骨干课程结构示意图 四、土壤侵蚀造成的危害 （一）我国土壤侵蚀的概况 我国幅员辽阔，陆地面积约960万km2，其中丘陵山地面积占70%左右，跨越不同的气候生物带；我国又是一个农业开发历史悠久的国家，许多地区的自然环境都遭到人类活动不同程度的影响，自然和人为加速侵蚀遍及全国各地，而且强度高、成因复杂、危害严重。根据全国土壤侵蚀遥感普查数据（2000~2001年），目前我国土壤侵蚀总面积356.92万km2，占国土总面积的37.2%。其中，水力侵蚀面积161.22万km2，占土壤侵蚀总面积的45.2%；风力侵蚀面积195.70万km2，占土壤侵蚀总面积的54.8%。 从各省（自治区、直辖市）水土流失的（我国把水土流失作为土壤侵蚀的习惯称谓，下同）分布看，水力侵蚀主要集中在黄河中游地区的山西、陕西、甘肃、内蒙古、宁夏和长江上游的四川、重庆、贵州和云南等省（自治区、直辖市）；风力侵蚀主要集中在西部地区的新疆、内蒙古、青海、甘肃和西藏等省（自治区）。 全国土壤侵蚀分布广泛，除上海市、香港和澳门特别行政区外，其余31个省（自治区、直辖市）都存在不同程度的水土流失。新疆和内蒙古的水土流失面积远远大于其他省份，主要是因为这两个自治区的风力侵蚀面积较大。 从各流域水土流失的分布看，长江、黄河、淮河、海河、松辽河、珠江、太湖七大流域水土流失总面积136.42万km2，占全国水土流失总面积的38.2%。其中，水蚀面积120.58万km2，占全国水蚀总面积的74.8%；风蚀面积15.84万km2，占全国风蚀总面积的8.1%。长江流域的水土流失面积最大，黄河流域水土流失面积次之。但黄河流域水土流失面积占流域总面积的比例最大，强度以上侵蚀面积及其比例居七大流域之*，是我国水土流失*严重的流域。 按照我国制定的水土保持目标，到2050年全国建立起适应经济社会可持续发展的良性生态系统，适宜治理的土壤侵蚀区基本得到整治，土壤侵蚀和沙漠化基本得到控制，坡耕地基本实现梯田化，宜林地全部绿化，“三化”（草地退化、沙化和盐渍化）草地得到恢复，全国生态环境明显改善，人为土壤侵蚀得到根治，大部分地区基本实现山川秀美。因此，我国土壤侵蚀研究与水土保持工作还任重而道远。 （二）土壤侵蚀危害 土壤侵蚀已成为世界环境的危害之一，也是我国最大的环境问题。其危害主要表现在以下几个方面。 1.耕地质量降低，数量减少 耕地质量的降低主要表现在土壤的物理、化学和生物性状等质量的下降，而数量减少主要是指可利用的土地面积减少。表0-1和表0-2反映的是我国南方和陕北地区部分县市由于土壤侵蚀造成土壤养分降低的情况。另据统计，土壤侵蚀给我国三分之一的耕地带来土壤环境全面恶化，农作物减产，造林种草也会遇到越来越多的困难。 表0-1 南方部分地区表土和养分年均流失量表 资料来源：中国科学院南方山区综合科学考察队，1994 表0-2 陕北六县土壤耕作层养分含量表 资料来源：郭绍礼，1996 地表遭受侵蚀后，既引起了地形（或地块）平面的变化，又造成沟壑面积扩张，可利用地面积减少，我国因土壤侵蚀损失耕地2.67×106hm2，平均每年损失6.67×104hm2，这种现象在全国各地都有不同程度的表现。例如，据辽宁省的12个市统计，自1950至1980年30年间减少耕地5.41×105hm2，平均每年减少1.80×104hm2 左右；福建省每年被冲毁和沙压的土地面积多达3.61×104hm2。长江流域每年因水土流失导致石化和沙化的土地6.67万hm2以上；东北黑土地近50年来，耕作黑土层已流失1/3~1/2。在全国其他省、自治区，因土壤侵蚀损失可利用土地成为一种普遍现象。 2.诱发泥沙灾害 泥沙灾害是指致灾因子是泥沙或者由泥沙诱发其他载体（风、水）给人类的生存、生活环境和物质文明建设带来危害，给经济带来损失，这样的泥沙事件就构成了泥沙灾害。它可以根据成因划分为直接灾害和间接灾害两类，见表0-3。 表0-3 侵蚀产沙灾害类型 资料来源：景可等，1999 我国是一个多山的国家，因滑坡、泥石流形成的泥沙灾害相当严重。据不完全统计，全国有泥石流沟10万多条，受它威胁的城市70多座、县城460多个，1949~1990年因滑坡、崩塌和泥石流使我国至少造成100多亿元的直接经济损失，毁坏耕地130多万亩①，铁路、水库、电站受到严重威胁，近万人死亡，年均死亡200多人。1998年长江洪水中总共死亡3000多人，其中1200多人就是死于山洪泥石流等泥沙灾害。我国铁路沿线分布着大、中型滑坡1000多处、泥石流沟1.3万多条。每年都因滑坡泥石流中断交通运输。例如，1998年西北干旱地区的兰新线因山洪泥石流冲毁路基，曾两度中断铁路运行。新中国成立后有千座各类型的电站及数百座不同类型水库受滑坡、崩塌和泥石流的严重威胁，仅云南一省就毁坏水电站300余座。 由于侵蚀泥沙在下游沉积，
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