土壤侵蝕檢視原始碼討論檢視歷史
土壤侵蝕是土壤退化的一種形式。土地的侵蝕是在所有土地上自然發生的過程。土壤侵蝕的因素是水和風,每年造成大量的土壤流失。土壤侵蝕可能是一個緩慢的過程,持續相對未被注意到,或者它可能以驚人的速率發生,導致表土嚴重損失。農田土壤的損失可能反映在減少作物生產潛力,降低地表水質和破壞排水網絡。
雖然侵蝕是一個自然過程,但人類活動卻增加了全球侵蝕發生率的10至40倍[1]。過度(或加速)侵蝕導致現場和非現場問題。現場影響包括由於營養豐富的上層土層的損失,農業生產力、自然景觀和生態崩潰在某些情況下,最終的結果是荒漠化。場外影響包括河流的侵蝕、農業泥沙輸送和水體富營養化、以及與道路和房屋相關的沉積物相關的損害。水和風蝕是土地退化的兩個主要原因;結合起來,他們負責全球退化土地面積的約84%,使過度侵蝕成為世界上最重要的環境問題。毀林、道路、人為氣候變化和城市擴張是其對人類活動侵蝕。然而,有許多可以減少或限制脆弱土壤侵蝕的預防和補救做法。
物理過程
降雨和地表徑流
降雨和可能由降雨產生的地表徑流產生四種主要類型的水土流失:飛濺侵蝕、板材侵蝕、侵蝕、溝蝕。濺水侵蝕通常被認為是土壤侵蝕過程中的第一和最不嚴重的階段,其後是板材侵蝕,然後是侵蝕,最後是溝槽侵蝕(四個中最嚴重的)。
在飛濺侵蝕中,降雨在土壤中會產生一個小火山口,噴射土壤顆粒。這些土壤顆粒行進的距離在水平地面上可以高達0.6米(2英尺)垂直和1.5米(5英尺)。
如果表面徑流土壤飽和,或者如果降雨率大於水可以滲入土壤的速率,則表面徑流發生。 如果徑流具有足夠的流動能量,它會將鬆散的土壤顆粒運輸到斜坡上。板材侵蝕是通過陸上流動運輸鬆散的土壤顆粒。
侵蝕指的是小的、短暫的集中的流動路徑的發展,其作為沉積物源和沉積物遞送系統用於在山坡上侵蝕。一般來說,在乾旱旱地地區的水土流失率最大的地方,河流活動活躍。溝槽中的流動深度通常為幾厘米(約一英寸)或更小的量級,並且沿通道的斜率可能相當陡。這意味着,河流表現出水力物理學與流經更深,更寬的河流和河流的水非常不同。
當暴雨或融化的雪期間或之後,當徑流水積聚並在狹窄通道中迅速流動時,發生溝槽侵蝕,從而將土壤移除到相當深的深度。
河流和溪流
河流侵蝕發生在沿着線性特徵的連續水流的情況下。侵蝕是向下,深化山谷和源頭侵蝕,將山谷延伸到山坡,創造陡岸。在流侵蝕的最早階段,侵蝕活動主要是垂直的,谷地具有典型的V橫截面,並且流坡度相對陡峭。當達到一定程度時,侵蝕活動切換到橫向侵蝕,這擴大了谷底並產生了狹窄的漫灘。流體梯度變得接近平坦,並且沉積物的橫向沉積變得重要,因為流體流過谷底。在流侵蝕的所有階段中,到目前為止,在洪水時期發生最大的侵蝕,當更多和更快移動的水可用於攜帶更大的沉積物負荷時。在這樣的過程中,不是單獨的水侵蝕:懸浮的磨料顆粒,卵石和石頭也可以在它們穿過表面時在被稱為牽引的過程中侵蝕性地起作用。
河岸侵蝕是河岸的磨損。 這不同於水道床上的變化,其被稱為「沖刷」。 侵蝕和河岸形式的變化可以通過將金屬杆插入堤岸並在不同時間沿着杆標記堤岸表面的位置來測量。
熱侵蝕是由於移動水而熔化和削弱永久凍土的結果。它可以發生在沿河和海岸。在西伯利亞觀察到的快速消失是由於熱侵蝕,因為河岸的這些部分由永凍土膠結的非粘性材料組成。
影響土壤侵蝕的因素
氣候
降雨量的數量和強度是控制水土壤侵蝕的主要氣候因素。如果強降雨發生在土壤表面沒有被植被良好保護的時間或地點,則這種關係特別強烈。這可能是在農業活動離開土壤的時期,或在半乾旱氣候地區,其中植被是自然稀少的。風侵蝕需要強風,特別是在乾旱時期,當植被稀疏和土壤乾燥時(因此更易受侵蝕)。其他氣候因素,如平均溫度和溫度範圍,也可能影響侵蝕,通過它們對植被和土壤性質的影響。一般來說,由於類似的植被和生態系統,具有更多降水(特別是高強度降雨),更多風力或更多風暴的區域預計會有更多的侵蝕。
在世界的一些地區(例如美國中西部),降雨強度是侵蝕性的主要決定因素,較高強度的降雨通常導致水的更多的土壤侵蝕。降雨的大小和速度也是一個重要因素。較大和較高速度的雨滴具有較大的[動能],因此它們的撞擊將使土壤顆粒的距離大於較小的,較慢移動的雨滴。
在西歐地區,徑流和侵蝕是由層狀降雨相對較低的強度落在先前飽和的土壤上造成的。在這種情況下,降水量而不是強度是決定水土壤侵蝕嚴重程度的主要因素。
土壤結構和組成
土壤的組成,水分和壓實都是決定降雨侵蝕性的主要因素。含有更多粘土的沉積物比那些具有沙子或淤泥的沉積物更易於侵蝕,因為粘土有助於將污垢顆粒粘結在一起。含有高含量有機材料的土壤通常更耐侵蝕,因為有機材料凝結土壤膠體並產生更強的,更穩定的土壤結構。在沉澱之前存在於土壤中的水的量也起重要作用,因為它對可以被土壤吸收的水的量設置限制(並且因此防止其作為侵蝕性徑流在表面上流動)。濕的、飽和的土壤將不能吸收儘可能多的雨水,導致更高水平的表面徑流,因此對於給定體積的降雨具有更高的侵蝕性。土壤壓實也影響土壤對水的滲透性,因此也影響作為徑流流失的水量。 更加緊密的土壤將具有比較少壓實的土壤更大量的表面徑流。
植被
植被作為大氣和土壤之間的界面。它增加雨水滲透到土壤中,從而減少徑流。它保護土壤免受風,這導致風侵蝕減少,以及微氣候的有利變化。植物的根部將土壤結合在一起,並與其他根交織,形成更不易受水和風蝕的影響的更加固體的物質。植被的去除增加了表面侵蝕的速率[2]。
地形
土地的地形決定地表徑流將流動的速度,這反過來確定徑流的侵蝕性。更長、更陡的坡度(特別是沒有足夠植被覆蓋的那些)在大雨期間更容易受到非常高的侵蝕速率,比較短、不太陡的坡度、陡峭的地形也更容易發生泥石流。
視頻
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參考文獻
- ↑ 人類活動——影響土壤發育的「雙刃劍」,中國科學院,2014-07-04
- ↑ 它增加了雨水土壤的通透性,豆瓣, 2012-05-10