上篇 土壤侵蚀机理、过程与调控
　　第1章 第四纪黏土红壤侵蚀
　　1.1 降雨过程中红壤表土结构变化与侵蚀特点
　　降雨过程中土壤微形态的变化过程，能够清楚地反映土壤结构的发育过程。土壤表面结构的一系列变化取决于外界能量和土壤结构的稳定性，土壤结构的稳定性主要取决于土壤团聚体的稳定性，受土壤母质、利用状况、土壤质地等因素的影响，因此不同母质土壤侵蚀过程中土壤结构变化互不相同，即便是同种母质的土壤，由于土壤侵蚀退化程度不同，结构变化也不尽相同。鉴于此，本章主要以第四纪黏土红壤为对象，对比泥质页岩和花岗岩两种红壤，结合室内分析和模拟降雨方法，确定降雨过程中表土结构变化和坡面侵蚀特征。
　　1.1.1 降雨侵蚀中土壤表面结构变化过程
　　供试的第四纪黏土红壤原来是林地，后来开垦成为旱地，期间经过了两年的耕作。图1-1是降雨过程中第四纪黏土红壤的表土微形态照片。第四纪黏土红壤模拟降雨3分钟时，表层团聚体开始破碎，破碎团聚体堆积在一起，形成了大量的疏松堆积孔隙，该层次厚为0.5～1mm。紧邻该层次下部的土壤被压实，形成紧实层，紧实层土壤孔隙略少，在紧实层下部土壤中可明显观测有大量的大孔隙，为原状土土壤孔隙。当降雨8分钟时，在土壤表面仍清晰可见较稳定的团聚体，这些团聚体下部的孔隙被细颗粒或微团聚体填充，形成了一层不连续的密度相对较大的紧实层，厚度约为0.2～0.5mm。图1-1（b）可以清晰地看到破碎的细颗粒进入到土壤孔隙中。降雨14分钟时，表土仍能观测到较大的团聚体，在团聚体下部见到密度明显较大、连续的紧实表皮层。降雨26分钟时，部分区域土壤表面已经不容易见到完整的团聚体，土壤表面为光滑的密实层，该层次多
　　图1-1 降雨过程中第四纪黏土红壤表土微形态
　　以排列较紧密的微团聚体为主，厚度约为0.2mm，表现出结皮层具有的特征。在之后的降雨过程中，表面结皮被破坏，冲蚀槽中部有细沟发育。降雨过程中由于结皮发育较弱，因此，表面结构一直处于结皮的形成与破坏的过程中。
　　图1-2是泥质页岩红壤在模拟降雨过程中表土微形态的照片。降雨初始3分钟，表土中团聚体已明显破碎，产生较多细粒，且细颗粒大小和形状较均一。细颗粒填充部分表面孔隙，土壤变得较为密实，但仍有一些团聚体没有破坏；在雨滴的持续打击下，降雨到8分钟时，坡面有薄层水流，土壤细粒被水带走向下运输，土壤表面可见一些起伏的雨滴坑，微形态上可见破碎的土壤团聚体进一步破碎分离，形成了比较均匀的<0.05mm细小颗粒，基本上看不到较大的团聚体，仅见少量较大的圆形密实结构体，可能是较难分散的土块，土表部分区域已形成结皮层；到降雨14分钟时，土表形成了厚度约为0.5mm、形态光滑、排列紧密、连续性较好、透光性差的薄层，缺乏多级孔隙，可以认为是发育完整的结皮层；到26分钟时，土壤结皮进一步发育，变得更加密实，厚度增大。此后，泥质页岩红壤的表面结构的变化都不很明显，由于泥质页岩含有较大石块，降雨过后，表面粗骨化现象明显，往往是石块与结皮层相伴生形成紧实表土。泥质页岩红壤在供试的土壤中团聚体稳定性比较差，土壤质地比较均匀，黏粒含量不高。中等质地的土壤在降雨过程中表面结构容易受到破坏形成结皮（ Bradford et al.，1987），在本章中泥质页岩红壤正是这种情况。
　　图1-2 泥质页岩红壤在模拟降雨过程中表土微形态
　　图1-3是降雨过程中花岗岩红壤表土微形态图片。由图知：降雨到3分钟时，花岗岩红壤土表可见较多团聚体，结构比较松散，排列较疏松，团聚体中粗细颗粒结合不紧密，由于土壤结构较松散，土壤大孔隙明显。降雨到8分钟时，表土团聚体中部分细粒物质与较大的石英颗粒分离，土表结构疏松，未发现明显结皮特征。降雨到21分钟时，有大量细粒物质与粗颗粒分离，粗颗粒在表面的分布明显多，土壤压实现象明显，这显然是细粒被向下坡冲失或向土表层下部淋入造成的。降雨到30分钟时，土壤表层覆盖着大量的粗石英砂，而土表下的石英颗粒被细粒物质包围形成0～0.5mm紧实层，土壤表面粗化现象明显。降雨到39分钟时，土壤表层覆盖石英砂面积增大，几乎无细小颗粒，表层形成了粗石英颗粒层和紧实层两个明显的亚层，没有土壤结皮特征。本章中花岗岩红壤在降雨过程中主要经历了团聚体破坏、紧实层形成和沙砾化相对增加几个阶段，未有明显结皮产生，这与在野外小区的模拟降雨试验有一定的差别（蔡崇法等，1994），可能与土壤的个体差异有关。
　　图1-3 降雨过程中花岗岩红壤表土微形态
　　1.1.2 表土结构变化与降雨侵蚀过程
　　供试土样的编号、母质、利用状况、类型等基本情况如表1-1所示。
　　表1-1 供试土样基本情况
　　图1-4是盖网处理和不盖网处理在模拟降雨过程中的产流量，由该图可知，所有土壤不盖网处理的产流量均比盖网的高，盖网处理产流量减少了5%～30%。不同土壤在相同处理条件下的侵蚀产流量也有较大差异，其中 HS盖网和不盖网处理径流量在所有供试土壤中均是*高的。
　　图1-5是不同处理产沙量比较，产沙量大小及变化幅度较径流量大。盖网处理消除雨滴动能后，侵蚀产沙量减少了27%～76%。对于不同的土壤，同种处理条件下侵蚀产沙量之间有较大的差异。第四纪黏土红壤的侵蚀量除 HQ1较高外，其他几个土壤较低；
　　图1-4 不同处理产流量比较
　　图1-5 不同处理产沙量比较
　　花岗岩红壤在 TG2和 TG3两种处理下产沙量都*高，且产沙量随侵蚀程度的加剧而增大，这是由于 TG2和 TG3中砾石和粗沙含量较高，土壤结构较差，湿筛法测定结果受到砾石的严重影响，平均重量直径偏高，而在侵蚀过程中，附着在砾石上的细颗粒易被分散搬运，因此产沙量也较高。
　　图1-6和图1-7分别反映了不同处理产流速率和产沙速率的变化过程，由图可知，产流历时相同，同一土样盖网处理侵蚀产流率比不盖网处理低，该现象在产流率基本稳定后尤为明显。从产流到稳流这个阶段，盖网处理所用的时间要大于不盖网处理所用时间；而产沙率曲线的变化在不盖网处理与盖网处理下比较复杂，起伏变化较大，且不同土壤产沙率随产流历时变化不同。总的来说，降雨初期一般因为土壤表面土粒松散，易被溅散和搬运，产沙率很快出现高峰，但是由于土壤性质的不同，峰值的大小和是否突出有明显差异。产流中后期，由于坡面侵蚀形式和侵蚀形态出现分异，产沙率的变化也有较大不同。

目录
前言
上篇 土壤侵蚀机理、过程与调控
第1章 第四纪黏土红壤侵蚀 3
1.1 降雨过程中红壤表土结构变化与侵蚀特点 3
1.1.1 降雨侵蚀中土壤表面结构变化过程 3
1.1.2 表土结构变化与降雨侵蚀过程 5
1.1.3 红壤坡面侵蚀泥沙特征 9
1.2 降雨过程中红壤团聚体破碎特征及其微形态结构 14
1.2.1 降雨过程中团聚体破碎特征及其对溅蚀的影响 14
1.2.2 团聚体孔隙结构特征及其对团聚体破碎的影响 18
1.3 团聚体水稳性特征及其对坡面侵蚀响应 23
1.3.1 团聚体稳定性及其与土壤性质的关系 23
1.3.2 表土团聚体破碎对坡面侵蚀过程影响 26
1.3.3 团聚体特征与坡面侵蚀定量关系 28
1.4 团聚体力稳性及其与坡面侵蚀的关系 32
1.4.1 团聚体力稳机制与水稳机制及其相互关系 33
1.4.2 红壤有机质对力稳性作用分析 34
1.4.3 团聚体粒径、抗张强度与降雨破碎的关系 36
1.4.4 红壤类型、抗张强度与降雨破碎的关系 37
1.5 红壤分离机制及团聚体剥蚀特征 38
1.5.1 水力学参数变化及对扰动红壤分离速率的影响 38
1.5.2 集中水流内原状土红壤分离机制 41
1.5.3 集中水流内团聚体剥蚀演变规律 44
1.6 地带性土壤团聚体稳定机制与坡面侵蚀响应 48
1.6.1 土壤结构及其稳定性的地带性变化 49
1.6.2 坡面侵蚀过程的地带性变化 56
参考文献 64
第2章 花岗岩红壤侵蚀 67
2.1 花岗岩区崩岗特性与地理环境因素 67
2.1.1 崩岗侵蚀概述 67
2.1.2 典型崩岗侵蚀区调查 69
2.1.3 基于崩岗形态参数的侵蚀强度评价 73
2.1.4 环境因素与崩岗侵蚀的关系分析 76
2.2 花岗岩风化岩土体力学特性 79
2.2.1 花岗岩风化成土过程 79
2.2.2 花岗岩岩土体崩解特性 83
2.2.3 花岗岩岩土体收缩特性 85
2.2.4 花岗岩残积土的饱和-非饱和强度 87
2.3 花岗岩区崩岗崩壁稳定机制及影响要素 93
2.3.1 崩壁不同土层粒径分布与崩解特性 93
2.3.2 崩壁不同土层抗剪强度 98
2.3.3 崩壁稳定性分析 102
参考文献 105
第3章 紫色土侵蚀 110
3.1 紫色土碎石分布及其对坡面土壤侵蚀的影响 110
3.1.1 三峡库区紫色土碎石分布特征 110
3.1.2 三峡库区碎石含量对紫色土物理性质的影响 113
3.1.3 含碎石紫色土降雨入渗和产流产沙过程 116
3.1.4 碎石覆盖紫色土坡耕地土壤侵蚀过程 119
3.2 不同厚度紫色土坡面水文过程及侵蚀响应 122
3.2.1 紫色土坡面土壤厚度分布及其水力学性质 122
3.2.2 不同厚度紫色土坡耕地水文过程 126
3.2.3 不同厚度紫色土坡耕地侵蚀特征 131
3.3 紫色土区低等级土质道路侵蚀及防护 135
3.3.1 紫色土区低等级土质道路边坡侵蚀及防护 135
3.3.2 紫色土区低等级土质道路侵蚀特点 142
3.3.3 紫色土区低等级土质道路养分流失特征 148
参考文献 155
第4章 土壤侵蚀调控 158
4.1 等高绿篱坡地农业复合系统紫色土水分特性 158
4.1.1 等高绿篱技术保水抗旱效益 160
4.1.2 等高绿篱技术对土壤水分及物理性质的影响 161
4.1.3 等高绿篱坡地农业系统土壤水分入渗特性 162
4.1.4 紫色土水动力学参数测定及数值模拟 164
4.1.5 紫色土水动力学参数间接推求 165
4.1.6 紫色土特殊剖面构造水分入渗模拟 166
4.2 等高绿篱坡地农业复合系统氮素循环研究 168
4.2.1 等高绿篱坡地农业复合系统氮素吸收和分布 169
4.2.2 等高绿篱坡地农业复合系统土壤N 2O排放及影响因素 174
4.2.3 等高绿篱坡地农业复合系统氮素转移和循环 177
4.3 根系纤维成分及力学特征对红壤抗侵蚀效应影响 180
4.3.15 种草本植物根系抗拉力学特性及其与纤维成分含量关系 180
4.3.2 百喜草根系对土壤抗侵蚀效应的变化特征 182
4.4 紫色土区主要农业活动对坡面土壤侵蚀的影响 187
4.4.1 坡地开垦对紫色土坡地土壤侵蚀的影响 187
4.4.2 水土保持措施对紫色土坡地土壤侵蚀的影响 192
参考文献 196
下篇 地理要素空间分异与生态效应
第5章 区域景观格局与土壤侵蚀响应与评价 203
5.1 基于GIS和RS的小流域景观格局变化及其土壤侵蚀响应 203
5.1.1 景观格局变化与流域水沙过程 203
5.1.2 基于景观格局优化的水土保持措施配置 209
5.2 遥感和GIS技术支持下的区域土壤侵蚀评价与时空变化分析 212
5.2.1 区域概况 212
5.2.2 区域土壤侵蚀快速评价的原理 213
5.2.3 区域土壤侵蚀评价方法与步骤 216
5.2.4 区域土壤侵蚀时空变化分析 217
5.3 “人-自然”耦合下土壤侵蚀时空演变及其防治区划应用 221
5.3.1 土壤侵蚀影响因素及关键驱动因素的选择 221
5.3.2 区域土壤侵蚀及其驱动因素时空演变特征 225
5.3.3 区域土壤侵蚀驱动因素在防治区划中的应用 229
5.4 基于环境要素的湖北省土壤系统分类与分异特点 233
5.4.1 湖北省成土环境要素 233
5.4.2 湖北省主要土壤发生过程与土壤类型分析 235
5.4.3 湖北省主要土壤系统分类类型单元分布 238
5.4.4 土壤类型空间分异与环境要素关系——以江汉平原为例 241
参考文献 244
第6章 区域土地利用变化机制与生态效应评价 246
6.1 新疆不同尺度土地利用/覆被变化与驱动机制 246
6.1.1 区域尺度耕地变化特征与驱动机制 246
6.1.2 县域尺度土地利用/覆被变化特征与驱动机制 250
6.1.3 县域尺度土地利用/覆被变化预测 255
6.2 湖北省土地利用/覆被变化及其对自然环境要素的影响 258
6.2.1 湖北省土地利用/覆被变化动态过程 258
6.2.2 土地利用/覆被变化对土壤侵蚀的影响 262
6.2.3 土地利用/覆被变化与土壤质量空间变异特征 266
6.2.4 土地利用/覆被变化对水文环境的影响 267
6.2.5 土地利用/覆被变化产生的气候效应 269
6.3 南水北调中线水源区多尺度生态环境综合评价 270
6.3.1 研究思路及技术路线 270
6.3.2 水源区生态环境状况 272
6.3.3 丹江口库区生态环境状况 275
6.3.4 典型小流域生态环境状况 277
6.4 黄河三角洲道路网络特征及其对生态影响 280
6.4.1 研究背景与区域简介 280
6.4.2 黄河三角洲道路网络特征分析 281
6.4.3 道路边际土壤重金属分布格局 283
6.4.4 道路网络植被梯度变化及道路网络对景观格局的影响 287
6.5 基于GIS的村镇建设用地时空变化分析与节地整治模式 291
6.5.1 村镇建设用地时空变化特征 291
6.5.2 镇域村镇土地整治规划建设类型划分 293
6.5.3 村庄整治时机时序的判别 294
6.5.4 村镇整治空间布局的优化 297
6.5.5 村镇集聚规模分析与整治节地效果评估 299
参考文献 302
第7章 地理要素空间异质性与利用 305
7.1 小流域地理环境中硒分布特征、控制因素及其生态效应 305
7.1.1 流域内地理环境中硒的含量、分布特征及控制因素 305
7.1.2 流域土壤硒空间变异特征及分布预测 308
7.1.3 流域内硒元素的生态效应研究 309
7.2 基于空间统计的湖北省农业功能分析与分区 310
7.2.1 湖北省农业的多功能特征 310
7.2.2 湖北省农业功能的空间结构分析 312
7.2.3 湖北省农业功能分区 316
7.2.4 保障区域农业功能实施的对策与措施 317
7.3 基于MODIS数据的作物物候期监测及作物类型识别模式研究 318
7.3.1 植被指数时序数据处理 318
7.3.2 作物物候期遥感监测模式研究 320
7.3.3 基于MODIS时序数据的作物识别模式 324
参考文献 330