水蚀和风蚀

土壤侵蚀是水和风对土壤颗粒的剥离和搬运过程，这是一种自然过程，但因土地利用而大大加速，导致肥沃表土流失和土地退化。

Definition

土壤侵蚀是指土壤颗粒从土壤团块中分离出来，并被流动的或风的能量带走的过程，包括侵蚀物质的分离、搬运和最终沉积。

Scope

本主题涵盖水蚀的机制，包括雨滴冲击、片蚀、细沟侵蚀和沟壑侵蚀，以及风蚀通过跃移、悬浮和表面蠕动进行的机制，影响侵蚀速率的因素，以及自然地质侵蚀与人为加速侵蚀之间的区别。土壤保持旨在控制这一问题。

Core questions

• 雨滴冲击和径流如何在水蚀中剥离和搬运土壤？
• 风如何通过跃移、悬浮和蠕动剥离和搬运土壤？
• 哪些因素控制着水蚀和风蚀的速率？
• 加速侵蚀与自然地质侵蚀有何不同？

Key concepts

• 雨滴冲击和溅蚀
• 片蚀、细沟侵蚀和沟壑侵蚀
• 风蚀：跃移、悬浮、蠕动
• 降雨侵蚀力和土壤可蚀性
• 加速侵蚀与地质侵蚀
• 泥沙输移与沉积

Key theories

通用土壤流失方程的侵蚀因子

长期水蚀被建模为降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡长和坡度、覆盖和管理以及支持措施的乘积，从而识别出决定土壤流失的可控因素。

剥离和搬运阶段

侵蚀通过雨滴冲击或风切力剥离颗粒，通过地表径流或气流搬运，并在能量减弱处沉积，因此侵蚀强度取决于剥离能力和搬运能力。

Mechanisms

在水蚀中，雨滴撞击裸露土壤会使颗粒分离并封闭地表，减少入渗并产生径流，径流集中形成细沟和沟壑，将分离的土壤向下坡搬运。在风蚀中，风切力将细小颗粒抬升至悬浮状态，并使沙粒大小的颗粒发生跃移，这会进一步剥离颗粒并通过表面蠕动推动粗大颗粒。植被覆盖、地表粗糙度、土壤结构和水分都能减少剥离和搬运，而陡坡、强降雨、强风以及裸露、结构松散的土壤则会增加这些过程。

Clinical relevance

加速侵蚀以远快于其形成的速度带走需要数千年才能形成的肥沃表土，降低了生产力并威胁农业可持续性，而被侵蚀的沉积物以及附着的养分和污染物则会使河流、水库和空气质量退化。

History

20世纪30年代北美“尘暴”的灾难性风蚀使土壤侵蚀成为一个公认的国家问题，并促使土壤保持机构的建立。20世纪中叶的研究通过通用土壤流失方程量化了水蚀，后来的综合研究将加速侵蚀置于长期农业可持续性的背景下。

Key figures

• Hugh Hammond Bennett
• Walter H. Wischmeier
• David R. Montgomery

Seminal works

• wischmeier1978
• montgomery2007
• brady2016

Frequently asked questions

片蚀、细沟侵蚀和沟壑侵蚀有什么区别？

片蚀是地表径流对薄层土壤的相对均匀移除；细沟侵蚀发生在径流集中形成小沟道时，这些沟道可以通过耕作消除；沟壑侵蚀则形成更大、永久性的沟道，深到无法用普通设备跨越；它们代表了侵蚀性径流集中程度的增加。

为什么侵蚀被称为一场慢动作灾难？

因为土壤形成极其缓慢，通常需要数百年到数千年才能形成几厘米，而加速侵蚀可以在几年到几十年内将其移除；这种损失是渐进的，容易被忽视，但在人类时间尺度上却是永久性的。