四川旱耕地和自然土壤可蚀性研究(02,01,18)

2.3 土壤可蚀性K值的计算
2.3.1 计算公式
威斯奇迈尔（Wischmeier,W.H.）和史密斯(Smith,D.D.)重新评价了 各种影响土壤流失量的因子，创造了著名的、应用广泛的通用土壤 流失方程─USLE(Universal Soil Loss Equation)。
A R K L S C P
蚀性K值计算数学经验模型，与此同时，不少学者采用国外已建立 的数学模型和图解法对部分地区土壤可蚀性进行了研究，并编制了 少数地区的土壤可蚀性K值图。
3.土壤可蚀性研究的意义
研究四川是长江上游的重要组成部分，长期以来人们盲目地毁林开荒、陡坡垦
殖、砍伐森林，使土壤侵蚀越来越严重，成为长江上游严重的水土流失灾害区 据1988年应用遥感技术调查结果，四川和重庆市轻度以上水土流失面积达 24.88³104Km2，占幅员面积的43.98%和长江上游水土流失面积(39.3³104Km2) 的63.31%；年均土壤侵蚀量为11.28³108t，占长江上游年平均侵蚀量 (15.68³108t)的71.94%；水土平均侵蚀模数4532t/Km2.a，比长江上游水土流失区 平均侵蚀模数(3990 t/Km2.a)大13.58%。 据报道，盆地紫色土地区15～25°的坡耕地土壤流失最大的可达34400t/Km2.a。
Project )。WEPP模型是一个迄今为止最为复杂的描述与土壤水蚀 相关物理过程的计算机程序，涉及的过程包括降水入渗、灌溉、地 表径流、土壤剥离、泥沙输运与沉积、植物生长、残茬分解等。 WEPP模型中将土壤可蚀性进一步分为细沟间可蚀性(Ki)、细沟可
蚀性(Kr)和土壤临界剪切力(τc)。
土壤可蚀性K值是USLE方程和WEPP模型的一个重要因子。
型是一个迄今为止最为复杂的描述与土壤水蚀相关物理过程的计算
机程序。WEPP模型中将土壤可蚀性进一步分为细沟间可蚀性(Ki) 、细沟可蚀性(Kr)和土壤临界剪切力(τc)。 土壤可蚀性K值是USLE方程和WEPP模型的一个重要因子。 可见，土壤可蚀性是水土保持研究的主要内容，是进行土壤侵蚀 预报的基础。
Sa是粒径(0.1～2mm)含量（%） Cl是粘粒(<0.002mm)含量（%） Si是粒径(0.002～0.1mm)含量（%） SN1=1-Sa/100，C是有机碳含量(%)。
选用本公式作为各土壤可蚀性K值的计算式。
2.3.2 土壤质地的换算 在计算土壤可蚀性K值的Williams公式（包括国外大多数计算公 式）中，要求土壤颗粒分析标准是美国制
Ñ Å ³ ¸ Ê ¾ Å ½ ¼ Æ Ç ² Í Ñ É Ô Ò ô
0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ³ Ô ½ Å ¾ Ê ° ³ Ô ³ ½ Å ¾ Ê ½ Å ¾ Ê ¾ Ê ½ Å ½ Å ½ Å ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê Ä ¶ Ó ² º Æ Ô ³ Ý ° Ó ¾ ¼ É ó Ñ ³ Ì « Æ Ó · ý ¸ é ³ é ³ Ï ¸ ë · é ³ ® Á ë · ± ± Ô ³ é ³ ¾ Ê
我国第二次土壤普查中土壤颗粒分析采用的是国际制
因而采用梁音[33]介绍的方程模拟法将国际制转换美国制 在计算机上应用 Y=aX2+bX+c进行模拟，得出每个土壤类型的转 换方程，其中，X=ln(P)，P为粒径大小（mm），Y是小于P粒径的 累计颗粒含量百分数（%），然后利用公式进行转换。
2.3.3 土壤可蚀性K值的计算
Ä Î ß µ º Æ Ý ° é ³
³ Ì « Æ
ê ) « Ä ò ¶ ý (Ê æ ¸ À
2000 1500 1000 500 0
® È » ³ ¾ Ê ³ · û µ ³ Ô ¾ Ê
° ³ Ô ³ ½ Å ® È » ³ ¾ Ê Ã ¸ ½ Å Ã ¸ ³ Ô ½ Å ½ Å Ó ² Ä ¶ ¾ Ê ¾ Ê ® · ® Á ¾ Ê ¾ Ê ½ Å ´ Ï Ó ¾ ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê Ý ° Ã ¸ º Æ Ô ³ Ý ° é ³ Ó · é ³ ± ± ¾ Ê ï Ñ ´ ± ë · ë · ² ç ± Æ ¾ Ê ½ Å ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ó Ñ ¼ É ý ¸ Ð Ò ´ Á ¿ Í Ï ¸ ¯ Ç ë · è Ò Ô ³
因此，对四川土壤可蚀性进行系统的研究，揭示各地区、各土壤类型遭受侵蚀
的潜在可能性，为防治四川水土流失，进行土壤侵蚀预报、水土保持规划、土地
利用评价和土壤环境潜在危险性评价等提供科学依据；促进社会经济发展和实现
可持续发展战略具有十分重要的意义。
2、材料与方法
2.1 资料 四川省第二次土壤普查
四川省1996年土地资源调查资料
四川旱耕地土壤和自然土壤可蚀性研究
一 研究背景 土 壤 可蚀性
土壤可蚀性是土壤侵蚀的内因， 气候、地形、植被等因素是土 壤侵蚀的外因，而水土流失则 是土壤侵蚀的外在表现。也是 土壤侵蚀预报和土地利用规划 的重要参数。
1. 世界各国的研究情况 在前人研究的基础上，1957～1958年，威斯奇迈尔（
Wischmeier,W.H.）和史密斯(Smith,D.D.)重新评价了各种影响土
表土层:数值在0.268～0.344之间变化;
心土层可蚀性K值在0.278～0.374之间.
31.1全省旱耕地和自然土壤可蚀性K值的差异性
³ ¾ Ì Í 1
Á ² È ¨¾ Ê Å ½ ¼ Æ Ç ² Í Ñ É Ô Ò ô
³ ¾ Ì Í 2
3.1.2 全省旱耕地耕地土壤可蚀性K值的差异性
旱耕地土壤（包括田土坎和园地）中，最多的是紫色土，占全
区旱耕地土壤的64.05%；其次是黄壤，占12.00%，其余耕地土 壤分布面积所占的比重均在5%以内。 旱耕地土壤表土层土壤可蚀性K值变幅0.275～0.364 心土层土壤可蚀性K值的变幅为0.268～0.376
³ µ · û ³ Ô Ê ¾ Å ½ ¼ Æ Ç ² Í Ñ É Ô Ò ô
0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
³ Ñ KÓ ² Í Æ Ç ¼
à ¸
ë ·
´ Ï
´ Á
Ð Ò
à ¸
¿ Í
Ý °
à ¸
Ý °
¯ Ç
´ ±
Ó ·
Ý °
è Ò
º Æ
º Æ
³ Ô « Æ
ß µ
ß µ
³ ¾ Ì Í 1
《四川土种志》等。 2.2 研究思路 本研究以土壤环境条件、理化性质、数量和分布特征等为基础， 应用美国“通用计算机和EXCEL软件等软件，以土壤流失方程”
（USLE）和“土壤侵蚀预报模型”（WEPP）中的土壤可蚀性因
子K为基础，计算四川各土壤类型的土壤可蚀性（K）值，并结合 定量分析和对比分析方法，研究四川各土壤可蚀性特征，分析土壤 可蚀性特征的成因。
壤流失量的因子，创造了著名的、应用广泛的通用土壤流失方程 ─USLE(Universal Soil Loss Equation)。
1985～1995年，美国农业部农业研究局、林业局、水保局及国家 土地管理部组织了以美国为主的全世界近200名科学工作者，研究
并完成了土壤侵蚀预报模型─WEPP(Water Erosion Prediction
2.我国土壤可蚀性的研究
我国土壤可蚀性调查研究开始于二十世纪40年代，概念上多采用 土壤抗侵蚀性，我国学者主要采用土壤理化性质测定法和仪器测定 法研究我国不同地区主要土壤，尤其是黄土母质的土壤可蚀性，取 得了显著成效。近年来，采用小区测定法对不同地区的土壤可蚀性
进行了研究，并初步建立了我国东部丘陵区和福建土壤区的土壤可
½ Å Ô ³
® È
ò Ð
³ Ñ KÓ ² Í Æ Ç ¼
0.15 0.35 0.1 0.05 0.3 0.25 0.2 0.4
± ±
0
¾ Ê Ì ³ « Æ ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê ½ Å ë · ½ Å ³ Ô « Æ è Ò ´ Ï Ó ¾ ¾ Ê ¾ Ê ½ Å Ý ° Ý ° é ³ º Æ é ³ ¾ Ê ¾ Ê ³ ° Ô ³ ß µ ½ Å Æ º ® · ® Á ¾ Ê ï Ñ ë · ¾ Ê ´ ± ë · ½ Å Ó · ¾ Ê Ó ² Ä ¶ Æ º ¾ Ê Ô ³ Ý ° é ³ ¾ Ê Ï ¸ ¯ Ç Ä Î ß µ º Æ ß µ Ô ³ ³ Ô ½ Å Ã ¸ ´ Á ¼ É Ó · ý ¸ ó Ñ é ³ Ã ¸ ¿ Í Ð Ò Ý ° Ã ¸
运用EXCEL软件建立每个土种的质地转换方程，通过各个质地
转换方程换算出每个土种颗粒组成中0.1mm粒径的颗粒含量，再
计算出各土种的粒径（0.1～2mm）含量%、粒径（0.002～ 0.1mm）含量%、粒径（<0.002mm）含量%。然后将各土种的有 机质含量%录入计算机，结合各土种颗粒组成（粒径（0.1～2mm ）含量%、粒径（0.002～0.1mm）含量%、粒径（<0.002mm）含 量%），用土壤可蚀性K值计算公式（2），计算出每一个土种表 土层和心土层的土壤可蚀性K值。
½ Å Ó ¾
¾ Ê
Ó · ß µ º Æ
Ô ³ ¾ Á ² Ë
¾ Ê Ý ° û ½
½ Å Ô ³ À Ð
Ô ³ « Æ
Á ² È ¨ô µ ´ ½ Ê ¾ Å ½ À æ ¸ ý ¶ ± Æ
Á ² È ¨¾ Ê Å ½ À æ ¸ ý ¶ ± Æ
¾ Ê ¾ Ê ¨ º è Æ
½ Å Ô ³
¾ Ê À Ð
式中：A─土壤流失量(t/hm2.a)
R─降雨侵蚀因子(17MJ.mm/hm2.h) S─坡度因子(°) K─土壤可蚀性因子(0.132T.h/MJ.mm) C─耕作和经营管理因子
(1)
L─坡长因子(m)
P─土壤侵蚀控制措施因子
1985～1995年，美国完成了土壤侵蚀预报模型─WEPP。WEPP模
³ Ñ KÓ ² Í Æ Ç ¼
¾ Ê
¾ Ê
¾ Ê
¾ Ê
¾ Ê
¾ Ê
¾ Ê
½ Å
¾ Ê
° ³ Ô ³ ½ Å
¾ Ê
³ Ô ½ Å Ã ¸
¾ Ê
½ Å
½ Å
¾ Ê
½ Å
Ó ·
³ Ì « Æ
ë ·
Ï ¸
é ³
ý ¸
Ä ¶
ë ·
ó Ñ
é ³
± ±
Ô ³
ë ·
à ¸
Ó ·
à ¸
ï Ñ
¯ Ç
Ý °
¿ Í
Ó ²
1990年，Williams等人在侵蚀─生产力影响评价模型EPIC)模型中 ，把土壤可蚀性因子K值计算公式发展为(2)：
Si s1 0.2 0.3 exp 0.0256S a (1 ) 100 C1 si
0.3
0.25C 0.7SN1 1.0 1.0 C exp3.72 2.95C SN1 exp(5.51 22.9SN1 )
3、研究结果
3.1 四川旱耕地和自然土壤可蚀性K值的土壤类型差异性 土地总面积为4888.84万公顷;土壤总面积为4638.13万公顷
建设用地和水域250.71万公顷
水稻土占7.42%；旱耕地土壤占10.53%；自然土壤占76.92%。 在24个土类中，分布面积大于10%的有高山草甸土、紫色土和亚 高山草甸土 ; 在 5~10% 之间的土类有暗棕壤、水稻土和黄壤；在 1~5%之间的有黄棕壤、棕壤、粗骨土、褐 土、高山寒漠土、石灰
´ ±
Ð Ò
wk.baidu.com
Ý °
³ ¾ Ì Í 1
³ ¾ Ì Í 2
Ä Î
ß µ
º Æ
´ Á
¼ É
¾ Ê
3.1.3 全省自然土壤可蚀性K值的差异性 自然土壤（不含水域、建设用地和自然土壤）中，面积最大的是 高山草甸土，占全区自然土壤的23.80%；其次是亚高山草甸土（占 12.68%）、暗棕壤（占11.54%）和紫色土（占11.48%）；其余自然 土壤的分布面积占的比重均在6%以内。 表土层可蚀性K值变幅为0.268～0.343 心土层可蚀性K值变幅为和0.278～0.373
土、红壤、棕色针叶林土和沼泽土；其余土壤占的比重均在 1%以
内。 由于水稻土、风沙土的特殊性， 在本研究中对其土壤可蚀性未 作讨论。
ê) «Ä ò¶ ý (Ê æ¸ À
ß µ º Æ
1000
Ý °
100 200 300 400 500 600 700 800 900 0
é ³ ¾ Ê ¾ Ê ¾ Ê