砾石及土层厚度对薄层紫色土坡面侵蚀过程的影响机制

强烈的物理风化及严重的土壤侵蚀使紫色土坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显。本项目拟以三峡库区紫色土为研究对象，针对坡耕地土层较薄，砾石含量高的特点，通过野外考察和长期监测、室内外模拟入渗及降雨等试验，分析不同土层厚度紫色土中砾石分布特征及相应的土壤容重、孔隙、入渗等水力学性质变异规律，研究土层厚度和砾石分布对薄层紫色土降雨中入渗、产流产沙及水分再分配过程的影响，探讨二者对紫色土坡面侵蚀过程中地表径流和壤中流产流过程的作用机制，解释地表径流和壤中流共同作用下紫色土坡面土壤侵蚀发生发展过程。该研究从土壤物理学和土壤水文学和土壤侵蚀动力学的角度研究含砾石何土层厚度对坡面水文过程、土壤侵蚀，对于多砾石紫色土侵蚀过程深入有重要意义，同时该研究对于我国山区含砾石土壤的侵蚀过程的认识及治理也有重要意义。

紫色土是我国南方重要旱作土壤之一，广泛分布于长江三峡地区。由于土壤特性及高强度的土地利用，紫色土区侵蚀面积和强度仅次于北方黄土，且坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显。本项目以三峡库区紫色土为研究对象，针对坡耕地土层较薄、砾石含量高的特点，通过野外考察和长期监测、室内外模拟入渗及降雨等试验，分析了不同土层厚度紫色土中砾石分布特征及相应的土壤容重、孔隙、入渗等水力学性质变异规律，研究了土层厚度和砾石分布对薄层紫色土降雨入渗、产流产沙及水分再分配过程的影响，探讨了二者对紫色土坡面侵蚀过程中地表径流和壤中流产流过程的作用机制，解释了地表径流和壤中流共同作用下紫色土坡面土壤侵蚀的发生发展过程。. 研究表明紫色土土壤主要水力学性质和土壤剖面发育程度的因土壤厚度不同而不同，因此不同厚度坡面所体现的水文过程和侵蚀响应差异明显。王家桥小流域紫色土土壤剖面层次发育程度较低，具有典型的幼年土特征，土层较厚的紫色土发育程度相对较高。紫色土耕作层土壤随土层深度的增加，饱和导水率均表现出逐渐下降的趋势；饱和导水率在薄层土壤剖面各土层之间下降幅度大，厚层土壤剖面土层之间变化较为平缓；厚层紫色土坡面比薄层紫色土坡面表现出更高的地表径流量和土层蓄水能力，而壤中流和深层入渗则显著小于薄层紫色土；紫色土产流机制在不同厚度坡面上表现不同，薄层紫色土表现为蓄满产流，较厚土层坡面表现为超渗产流；不同雨强条件下，薄层小区侵蚀总量均显著小于厚层小区，且随着降雨强度的增大，较厚土层紫色土侵蚀速率的增加更为明显。紫色土表土受砾石覆盖，表土入渗性能增大，地表产流时间延长，促进壤中流和深层入渗的发生，从而降低了土壤侵蚀。同时，碎石覆盖对降低地表径流系数，提高壤中流系数和深层入渗系数的作用具有边际效益。. 本研究从土壤物理学、土壤水文学和土壤侵蚀动力学的角度研究了含砾石和土层厚度对坡面水文过程、土壤侵蚀的影响，对于多砾石紫色土侵蚀过程深入研究，及对于我国山区含砾石土壤侵蚀过程的认识及治理均有重要意义。.