几个常用土壤侵蚀术语辨析及其生产实践意义

刘宝元，杨 扬，陆绍娟

土壤侵蚀是水和风等外营力对土壤的消损过程。Lowdermilk(罗德民)通过对世界各国的考察，认为土壤侵蚀是导致人类文明消亡的主要原因［1］。美国第一任水土保持局局长、水土保持之父Bennett在总结20世纪30年代美国西部黑风暴时得出“土壤侵蚀是国家威胁”的结论［2-3］。孙鸿烈院士指出土壤侵蚀是我国生态与环境问题的集中反映。土壤侵蚀直接导致土地退化、江河湖库淤积、地表水体富营养化等环境问题，严重制约着资源—环境—社会经济的可持续发展，已成为最严重的全球性环境问题。我国是土壤侵蚀最为严重的国家之一。根据水利部2013年发布的《第一次全国水利普查水土保持情况公报》［4］，我国土壤侵蚀总面积为294.91万km2，其中水力侵蚀面积129.32万km2，风力侵蚀面积165.59万km2。

理解和规范土壤侵蚀术语对于土壤侵蚀研究、水土流失调查和水土保持规划十分重要。科兹缅科曾指出混淆古代侵蚀与现代侵蚀“在防止侵蚀方面必然会造成不少紊乱和相互矛盾的概念”，“往往使生产走向绝路”［5］。因此，本文将几种常用的土壤侵蚀术语分组划分为6组，分别展开辨析，包括:土壤侵蚀、土壤流失与水土流失;古代侵蚀与现代侵蚀;地质侵蚀与加速侵蚀;片蚀、面蚀、溅蚀和细沟间侵蚀;细沟、浅沟、切沟侵蚀和瓦背状地形;冲沟、干沟和河沟。在此基础上，探讨其在生产实践中的意义，供学界斧正，以期求得一致意见，为今后的相关研究和应用提供便利。

1 土壤侵蚀、土壤流失与水土流失

侵蚀(erosion)一词源于拉丁语erodere，原意是啃掉(gnaw away)。1894年，彭克首次将侵蚀作为科学术语用于地质学中，用以描述河流流水对固体物质的磨蚀［6］。1918年，Sampson等在美国农业部第675号公告中第一次使用了土壤侵蚀(soil erosion)这一术语［7］;但直到20世纪20年代末及30年代初，土壤侵蚀才被广泛使用，意指水和风等外营力啃掉［8］或磨掉［2］土壤颗粒，或是对土壤颗粒的分离(detachment)和搬运(transport)［9］。北魏郦道元在《水经注·江水一》中以“今夏水漂荡，岁月消损，高处可二三尺，下处磨灭殆尽”描述水力侵蚀。其中，“消损”一词便反映了水力作用下，土壤颗粒的消除和损失。因此，建议将土壤侵蚀定义为水和风等外营力对土壤的消损过程。

土壤侵蚀发生在点尺度上。任何一块土壤，即使面积只有1 cm2，在遭受风吹、雨打、水冲等外营力作用时发生土壤颗粒(团粒和单粒)被带走的过程即为土壤侵蚀。由于某一点在发生土壤侵蚀的同时也可能发生外来泥沙沉积，因此测量得到的结果为净侵蚀量或净沉积量。137Cs和7Be等同位素测定方法和测针法等可得到土壤侵蚀或沉积的空间分布，但由于精度不高，其应用有所限制。径流小区法由于是针对一定面积范围开展的测量，理论上可缩小小区面积无限逼近点尺度的净侵蚀量(t/hm2)。

土壤流失是指离开某一坡面或地块的土壤数量［10］。在中国，通常使用“水土流失”这一术语，顾名思义，在土壤流失的基础上加上水的损失。本文认为，水的损失是指相对于当地原始植被条件而言的地表径流增加量，不包括植被的蒸散发和土壤入渗等。

2 地质侵蚀与加速侵蚀

1934年，苏联土壤学家潘科夫在土壤侵蚀的定义中明确了人类活动的作用，认为土壤侵蚀不是一般的自然地质作用，而是“在人类的促进下造成的全部或部分土壤的清除”［5］。1935年，Lowdermilk进一步明确了人类活动对土壤侵蚀的影响，系统地阐明了地质侵蚀(geological erosion)与加速侵蚀(accelerated erosion)的概念［1］。

地质侵蚀，亦称自然侵蚀(natural erosion)或正常侵蚀(normal erosion)，是指不受人类活动干扰时，自然状态下外营力对土壤的分离和搬运。在自然情况下，由于植被的保护，侵蚀速率低于土壤的成土速率，土壤剖面不断形成和发育，不会造成土壤的损失或土层厚度的减少。当人类活动打破自然生态平衡，如森林砍伐、坡地开垦、过度放牧等，土壤侵蚀速率远高于成土速率，导致土壤的损失与破坏，是为加速侵蚀，亦称人为侵蚀(anthropogenic erosion)或异常侵蚀(abnormal erosion)。Montgomery总结了全球各地201组试验数据，归纳得出:传统犁耕农地的土壤侵蚀速率比地质侵蚀速率高1～2个数量级［11］。

Bennett在《Soil Conservation》一书中重申了地质侵蚀与加速侵蚀的区别，并提出除非特别说明，一般情况下的土壤侵蚀即指加速侵蚀［2］。因此，目前的土壤侵蚀研究和水土保持规划应针对加速侵蚀，以期通过人类活动的合理规划和调整，减缓甚至遏制日益加剧的土壤侵蚀。相比之下，地质侵蚀是一个缓慢的渐变过程，一般仅在从事较长时间尺度的环境演变研究或是人类活动影响评价时才对地质侵蚀和加速侵蚀予以区分。

3 古代侵蚀与现代侵蚀

古代侵蚀(ancient erosion)和现代侵蚀(modern erosion)的概念最早由苏联学者科兹缅科提出［5］，但由于各种原因，对其内涵的解读仍不十分明确。目前的多数观点认为，古代侵蚀和现代侵蚀是按时间划分的结果［12］，即古代侵蚀发生于人类出现之前，现代侵蚀发生在人类出现之后。然而，二者的内涵差别并不在于时间。科兹缅科认为，古代侵蚀是第三纪以后冰雪融化的结果，大量的冰雪融化形成巨流，通过3次侵蚀旋回，奠定了现在的地貌骨架，形成包括浅凹地、深凹地、干沟和河沟在内的地表水系的基础［5］。现代侵蚀则是在古代侵蚀地形的基础上，人类破坏植被的条件下，由春洪和夏洪造成的，其规模远小于古代侵蚀。若时间节点为现代(第四纪以来)，并不意味着就发生了现代侵蚀。只要植被保存较好，无人为破坏，科兹缅科就认为没有侵蚀，无须采取水土保持措施;因此，古代侵蚀即为第三纪以后冰雪融化的巨大洪流造成的侵蚀，现代侵蚀是人为破坏植被后发生的侵蚀。

科兹缅科定义的现代侵蚀本质上与Lowdermilk定义的加速侵蚀相同，都是由于人类破坏植被造成的;但在科兹缅科的分类体系中，并未考虑地质侵蚀。他认为只要有植被覆盖，就不存在侵蚀［5］。相比之下，Lowdermilk并未讨论第四纪的侵蚀旋回［1］，仅关注目前情况下植被是否遭到破坏，加速侵蚀是否发生，发生则需加以控制，未发生则不需要;因此，水土保持的对象是加速侵蚀和现代侵蚀，而不是地质侵蚀或古代侵蚀。现代侵蚀如细沟、浅沟和切沟需要治理;古代侵蚀如干沟和河沟等，则不是水土保持及其研究的对象。

4 片蚀、溅蚀、面蚀和细沟间侵蚀

早期的土壤侵蚀学者如Bennett根据侵蚀形态将加速侵蚀划分为片蚀(sheet erosion)、细沟侵蚀(rill erosion)和切沟侵蚀(gully erosion)［2］。其中，片蚀是相对于线状侵蚀(沟蚀)而言的，指地表的薄层水流(sheet flow)对土壤的均匀冲刷［13］。Hudson认为这一分类方法存在2个明显的缺陷［14］:忽略了雨滴溅蚀(raindrop splash erosion)，并错误地将初期径流当作层流。受雨滴打击和地表微地形的影响，自然条件下的地表径流往往以紊流形式存在;因此，Toy等认为以片蚀来描述细沟发育前或细沟之间的地表侵蚀并不恰当［15］。

雨滴溅蚀才是水力侵蚀的起始阶段，雨滴打击使土壤颗粒从土体分离，并溅往各个方向，意味着水蚀过程的开始［16］。除直接导致侵蚀外，雨滴打击溅起的土粒会填充土壤缝隙，夯实土壤，影响下渗和径流，进而影响径流的分离和搬运［17］。早在1944年，Ellison就用相机拍下了溅蚀现象的照片，并对溅蚀机制和影响因素开展了系统的测定和分析［18-19］。Stallings极大地肯定了这一研究，认为其“解释了7000年人类文明以来人们保护土壤免受侵蚀的努力失败的原因;也解释了在丰富的植被覆盖下土壤侵蚀很少或几乎没有的原因”［14］。

面蚀(surface erosion)是一个较为含混模糊的概念。朱显谟［20］认为面蚀等同于片蚀，是相对于线状侵蚀(沟蚀)而言的。后者属于坡面径流，汇入细沟，地表出现细沟槽，槽内径流呈线状的细沟侵蚀。陈永宗等［12］、张宗祜［21］、唐克丽［22］和甘枝茂等［23］认为面蚀不仅包括片蚀，还包括细沟侵蚀。因为细沟侵蚀虽然是线状细沟流冲刷的结果，但其沟槽存在的时间较短，且易被后期水流或人为作用改造、消除。戴英生［24］和常茂德［25］则认为面蚀即为发生于坡面的侵蚀，除了溅蚀、片蚀和细沟侵蚀外，还应包括浅沟和切沟侵蚀。

细沟间侵蚀(interrill erosion)最早由Meyer提出，从空间位置的角度出发，用以描述发生在细沟之间的侵蚀。这是因为美国农地以沟垄种植为主，详细研究了垄沟和垄台的侵蚀过程之后，Meyer把垄沟侵蚀作为细沟侵蚀，垄台侵蚀则为细沟间侵蚀［17］。然而，关于细沟间侵蚀是否包括雨滴溅蚀，细沟间侵蚀与片蚀的关系，目前仍存在不同看法。Toy等认为片蚀与细沟间侵蚀本质上并无区别，二者的核心差异在于分类依据的不同:与细沟侵蚀相比，片蚀强调侵蚀阶段早、程度弱，细沟间侵蚀强调发 生 部 位 不 同［15］。 Lal［26］、Broadman 等［27］和Das［28］也持相同的观点。而 Hudson［14］和 Morgan［29］则认为细沟间侵蚀不同于片蚀，它是雨滴和地表薄层水流共同作用的结果。大多数自然条件下，地表薄层水流的速度不足以分离土壤颗粒，土粒主要因雨滴打击从土体分离［18-19］，再由地表水流携带搬运。换句话说，细沟间侵蚀的离散土粒主要来自于雨滴溅蚀。

由此可见，溅蚀强调雨滴的作用，片蚀侧重形态，细沟间侵蚀则着重发生位置。片蚀和细沟间侵蚀必然包括溅蚀但不限于溅蚀。笔者倾向于Hudson和Morgan的观点，将坡面土壤水蚀的基本过程划分为细沟间侵蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀和切沟侵蚀。尽管在土壤侵蚀的早期阶段，细沟尚未发育，前者较难理解，但为了保证侵蚀分类的连续性和完整性，仍将其定义为细沟间侵蚀。

5 细沟、浅沟、切沟侵蚀和瓦背状地形

细沟(rill)是指坡面上能被普通耕作过程消除的小侵蚀沟，细沟侵蚀(rill erosion)是指在细沟形成和发育过程中所造成的侵蚀。由于地表本身凹凸不平，薄层水流在向下坡运动的过程中汇聚形成小股水流，即为细沟流(rill flow)，细沟便是在细沟流对地表土壤的冲刷过程中发育而成的。据野外量测，细沟横断面多呈槽形，一般宽深都为2～20 cm，主要发生在耕地或松散堆积面上，最深不超过犁底层，可通过常规耕作消除［30］。在同一坡面上往往可发育多条细沟，呈平行状或树枝状(图1)，间距一般在1 m左右。

图1 细沟(陕西省子洲县)Fig．1 Rills(Zizhou County，Shaanxi Province)

在较长的坡面上，随着降雨的进行，细沟互相联通、交汇形成主细沟［31］。由于不断地再耕作和再侵蚀，槽形的横断面呈弧形扩展，形成瓦背状地形(tile back landform)①“瓦背状地形”最早由承继成于1962年提出，但无公开发表资料。目前可见于中国科学院水土保持研究所内部资料“地表侵蚀的基本原理及其所造成的地貌现象”。。这种地形是在侵蚀和耕作共同作用下形成的，无明显沟缘，以黄土高原最为普遍和典型(图2)。若以瓦背顶部分水岭为分界，则其宽度(即分水岭之间间隔)一般可达十几米到几十米。罗来兴从地貌的角度出发，将其称为浅沟［32］;朱显谟从土壤侵蚀的角度出发，认为其属于一种地形［33］。刘元保为统计其密度，称之为顺坡侵蚀槽，在陕西志丹和陕西绥德的调查显示，其分布密度介于 13.9 ～20.0 km/km2［34］。雷廷武曾指出，细沟、浅沟、切沟是一个系列，细沟宽度多小于20 cm，切沟宽度多为几米量级，若将上述瓦背状地形反映的十几米至几十米的凹槽定义为浅沟，其与细沟和切沟无法连贯，不符合常理;因此，笔者也不建议将其简单称为土壤侵蚀类型的浅沟。

在土壤侵蚀研究中，浅沟(ephemeral gully)是指坡面上能被普通耕作工具横跨但不能被其完全消除的侵蚀沟(图3)，浅沟侵蚀(ephemeral gully erosion)是指浅沟发生发展过程中所造成的侵蚀。浅沟规模较细沟大，往往能形成冲刷力较强的股流，可以在细沟交汇过程中发育;但大多数情况下发生于地形相对低洼的地方，如瓦背状地形的槽底部。浅沟一般深入犁底层(20 cm)，宽约30～50 cm，可以横过耕作，但不可被耕作消除。耕作过后，浅沟地势看似与周围齐平，但下一次侵蚀事件中，浅沟还会在原地再次发育［35］。

图2 瓦背状地形(陕西省绥德县)Fig．2 Tile back landform(Suide County，Shaanxi Province)

图3 浅沟(黑龙江省嫩江县)Fig．3 Ephemeral gully(Nenjiang County，Heilongjiang Province)

切沟(gully)是指普通耕作工具无法横跨的侵蚀沟，切沟侵蚀(gully erosion)是指在切沟发生发展过程中造成的侵蚀。大多数坡面切沟最初以槽形断面出现，通过沟头上溯侵蚀，沟底下切侵蚀和沟坡的横向侵蚀，逐渐发展形成“U”形或“V”形的切沟［36］。切沟的纵剖面与斜坡总体一致，多呈跌水状，一般切破犁底层，深入成土母质甚至疏松基岩，宽度和深度都超过50 cm(图4)。细沟、浅沟和切沟的主要区别如表1所示。悬沟(hanging gully)是切沟的一种特殊形式，一般分布于坡度45%及以上的坡面(图5)。悬沟的鉴别标准是沟底无法堆积崩塌等作用形成的松散物质。由于坡度较大，两侧沟壁的崩落物在重力作用下即可迅速到达悬沟出口，无需流水作用。

图4 切沟(左:黑龙江省嫩江县，右:陕西省神木县)Fig．4 Gully(Left:Nenjiang County，Heilongjiang Province.Right:Shenmu County，Shaanxi Province)

表1 细沟、浅沟和切沟的主要区别Tab．1 Major difference among rill，ephemeral gully and gully

图5 悬沟(陕西省子洲县)Fig．5 Hanging gully(Zizhou County，Shaanxi Province)

根据沟蚀的不同特征，细沟侵蚀可以通过横坡耕作等方法加以控制，但垄沟的比降一般不能超过2%。浅沟侵蚀多采用草水路措施，一旦治理不当，极易发展成切沟;因此，当出现浅沟时，就应及时采取措施加以控制，同时也可对切沟侵蚀起到预防作用。切沟是水力侵蚀的最严重阶段，对土地资源的破坏极为严重，其治理一般需采用谷坊等工程措施。

6 冲沟、干(gān)沟(乾沟)与河沟

冲沟(modern incised valley)、干沟(ancient incised valley)和河沟(river valley)以黄土高原最为典型，对黄土高原的土壤侵蚀调查和治理都十分重要，其他地区很难一一对应。与上述细沟、浅沟、切沟不同，干沟和河沟并非坡面上的侵蚀形态，而是具有独立沟底比降、沟坡和汇水面积的沟道，属于河网系统。冲沟则是切沟等坡面侵蚀沟与沟道之间的过渡形态。

冲沟是在晚更新世黄土(马兰黄土)堆积后，由坡面侵蚀沟发展起来的(图6a)，与切沟同属现代侵蚀沟;但与切沟不同的是，冲沟的纵剖面与所在坡面不一致，呈凹弧状(图7)。冲沟的沟头和沟缘是沟谷地和沟间地的分界线，服从Strahler水系分级规律［37］。冲沟沟头发育在较大的坡面上，沟尾切入沟谷地;冲沟间无相对固定的间距，随机性较强。

图6 冲沟(a)、干沟(b)与河沟(c)横剖面对比Fig．6 Cross-section comparison among modern incised valley(a)，ancient incised valley(b)and river valley(c)

图7 冲沟(陕西省神木县)Fig．7 Modern incised valley(Shenmu County，Shaanxi Province)

干沟为古代侵蚀沟，是承袭沟谷的一种，是在中、早更新世黄土(离石/午城黄土)上发育、后被晚更新世黄土充填堆积成深洼地，再由现代流水切割形成的沟谷［38］。其典型特征是晚更新世马兰黄土与离石/午城黄土的接触面以沟底线为轴线作相向倾斜(图6b)。沟床较直，横断面呈“V”形，两侧有洪积和坡积缓坡地，无常流水，仅在暴雨时期产流，平均比降一般超过5%，甚至达到10%(图8)。沟坡的扩展以崩塌、滑坡、泻溜为主，沟头的溯源侵蚀大多很活跃。作为承袭沟谷，干沟一般不作为侵蚀沟进行调查，也不进行水土保持整体治理。通常情况下，仅在主沟沟底修建小型淤地坝或拦沙坝。

图8 干沟(陕西省延安市)Fig．8 Ancient incised valley(Yan'an City，Shaanxi Province)

河沟是另一种承袭沟谷，其前身为发育于三趾马红土的主沟沟谷，后被中、早更新世黄土堆积为浅洼地，再经流水切割形成沟谷。罗来兴［32］认为，河沟的形成还包括一次晚更新世黄土的堆积和流水切割，即基岩/三趾马红土—流水切割为沟谷—离石/午城黄土堆积—流水切割为沟谷—马兰黄土堆积—流水切割为沟谷——这是对河沟形成过程的理想概括和总结。但总体而言，马兰黄土的堆积在河沟中的体现不如在干沟中明显;因此，在野外调查中，河沟的突出特征是离石/午城黄土与基岩/三趾马红土之间的剥蚀面，以及离石/午城黄土层以河沟主沟道为轴线作相向倾斜(图6c)。除此之外，河沟沟道弯曲，横断面为梯形，两侧有阶地形成，一般有常流水，平均比降2%～3%。河沟沟头溯源侵蚀基本终止，是淤地坝建设的主要沟谷(图9)。河沟与干沟的主要特征差异见表2。

图9 河沟(陕西省延安市)Fig．9 River valley(Yan'an City，Shaanxi Province)

表2 干沟和河沟的主要特征对比Tab．2 Key feature comparison between ancient incised valley and river valley

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