《表1 土壤风蚀影响因子分类》

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《土壤风蚀过程研究回顾与展望》


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影响土壤风蚀过程的各种自然和人为干扰因素,包含大气、土壤、植被、土地利用方式和管理措施等要素,称为土壤风蚀影响因素。Chepil[66]最早基于风蚀动力将其认为最重要的影响因素划分为3类,即空气因子、地表因子和土壤因子。其中,空气因子包括风速、湍流、空气密度、黏滞系数等,地表因子包括粗糙度、地表覆盖、障碍物、温度、地形等,土壤因子包括土壤结构(取决于有机质含量、碳酸钙含量和机械组成)、容重、含水率等。此项工作对风蚀因子分类及各类因子动力学研究具有开创意义,为此后的风蚀模型研究奠定了基础。从最早诞生的风蚀方程(Wind Erosion Equation,WEQ)[67],到后来的Bocharov风蚀模型[68]、德克萨斯侵蚀分析模型(Texas Erosion Analysis Model,TEAM)[69]、风蚀评价模型(Wind Erosion Analysis Model,WEAM)[70]、修正风蚀方程(Revised Wind Erosion Equation,RWEQ)[71]和风蚀预报系统(Wind Erosion Prediction System,WEPS)[72],无一不借鉴了Chepil因子分类的思想和成果(表1),其中,WEQ平行考虑了可蚀性因子、气候因子、坡长和坡度因子、地表粗糙度因子和作物残茬因子。RWEQ在修订风蚀算法的同时,风蚀因子重新划分为可蚀性因子、气候因子、土壤结皮因子、地表粗糙度因子和结合残茬因子。WEPS将风蚀因子进一步细化为气候因子、水文因子、土壤因子、作物因子、分解因子和管理因子。Bocharov模型将25个影响因素归纳为风况因子、表层土壤因子、气象因子和农业活动因子4类,虽考虑全面,但只是一个理论的框架模型,没有给出风蚀量与各因子之间的定量关系式,因而无法得到实际应用。TEAM模型中包含的风蚀因子有风力因子(摩阻风速)、土壤可蚀性因子、地表覆盖因子和顺风向裸露地表长度。它和WEAM的共同特点是以摩阻风速和临界摩阻风速的形式在一定程度上体现了风蚀过程的动力学特征,但所考虑的影响因素过于单一,也没有体现其他因子的动力影响。上述模型并没有在风蚀因子动力分类的基础上更进一步建立基于风蚀动力的预报模型,而是采用统计方法在风蚀量与几个主要因子之间建立经验关系式。WEQ,RWEQ和WEPS均属于纯粹的经验统计模型。显然,这偏离了Chepil风蚀因子分类的初衷。