沟道侵蚀的多样性和发生过程及研究展望

,

(中国科学院 东北地理与农业生态研究所 黑土区农业生态重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150081)

0 引 言

沟道侵蚀是短期内积累的径流水在狭窄的渠道经常反复冲刷，把土壤剥离成具有一定深度的狭窄区域的侵蚀过程[1]。其发生发展过程对现代地貌发育及演化过程有着重要的影响，从高地向低谷产生的径流和产沙与沟道发生发展过程密切相关，且加剧了水蚀产生的非点源污染程度。

沟道侵蚀是人类活动诱发的土地变化和极端降雨共同作用的结果，是长期存在的一个最受关注的具有普遍性、紧迫性和复杂性的世界性环境问题[2]。它是产沙的主要来源[3-4]，也是土地退化的主要过程及最严重的表现形式[2,5]。

沟道侵蚀研究，如果从Charles Lyell的沟道描述算起至今170多年[6]，从Rubey[7]的工作算起90年，从Ireland的工作算79年[6]。目前，对沟道侵蚀的研究已经进入成熟期。

除了极地气候外，沟道侵蚀在其它气候条件下均有发生，多数情况下与不合理的土地管理方式直接相关[8]。过去的1 500年，沟道侵蚀在世界范围内都有报道。如，美国西南部水冲沟的形成就是由于过度放牧和气候变化而致[9]；英国第九世纪和第十世纪沟道的形成是由人类活动诱发植被变化所导致的汇水区水文过程的变化引起的[10]；第十四世纪德国的沟道形成是因土地的高强度利用和极端降雨而致[11]。

我国东北黑土区，在过去的百余年间土地被大规模、高强度的快速开发利用，导致水土流失现象严重[12-13]。现有长度大于100 m的侵蚀沟数量为29.6万条，损毁耕地面积约占该区域的0.5%，且侵蚀面积和强度仍在不断增加，侵蚀沟数量和密度也随之增加，抵御自然灾害能力明显下降[14]。东北黑土区已成为我国水土流失的3个急需治理的区域之一。

沟道形成过程具有三维本质，受到各种因素和过程的影响，不仅研究难度大，而且很难预测。尽管多数的沟道侵蚀是由土地利用变化或是极端气候所诱导或加速的，但其结果是长期的历史过程所形成的[15]。沟道侵蚀一旦发生，发展的维度和景观的连通性迅速增加，导致沉积物向下坡沉积的危险性增加，影响土壤的其它退化过程[16]。农业用地的水道和土壤特性的许多沉积及化学的危害都与沟道有关。沟道形成后，很难实施有效的防治技术，而且投入成本很高。因此，从全球的角度而言，沟道侵蚀作为土地退化的主要驱动力不容忽略。

本文旨在从国内外沟道侵蚀的分类、多样性和发生过程、影响因素及其临界条件方面进行评述，并对今后需要探讨的问题予以展望。

1 沟道侵蚀的多样性

沟道一词，在西班牙称为“carvaka”，法国“ravine”，马达加斯加“lavaka”，阿拉伯“wadi”，南非“donga”，巴西“vocoroca”，阿根廷“barranco”。根据最古老的西班牙词典，“carvaka”一词源于‘肉’‘car’和‘洞穴’‘vava’的组合。其词源与战争之后埋葬殉职人员的普通深坑有关。字典同时定义沟道为由于极端降雨对易侵蚀土地作用形成的大切口。

不同学科定义沟道的标准不同。形态学和地貌学的标准是：景观中汇水区面积为10 km2或小于10 km2，有一定深度，沟壁陡峭，且少有植被的切沟[17]。水文学的标准是：暴雨过程中溅蚀洪水形成的临时水线[18]。农业措施标准是：水流沟的宽度和深度不能进行正常的土壤耕作[19]。不稳定性标准是：流域内以前不存在确定的沟渠，而近期形成的切沟[20]。

Davis[21]则将沟道定义为平坦广袤的平原上那些原有的正常河道处于储水能力持续降低阶段的沟渠。Ireland等[6]首次提出了沟道形成理论，强调了沟道作为一个重要现象的可能性，并第一次提出Bt-层抗性在控制沟道深度和沟头形状中所起的重要作用。

由于沟道形态是沟道过程的产物，而且沟道的形态代表着沟道过程的过去、现在和未来，因此，明确沟道的形态学是评估沟道过程的第一步。Ireland等[6]基于在美国南加州的研究结果，首次对沟道进行了分类，并对沟道的形态和样式进行了简单的描述，他们提出了沟道的6种形态：线性的、球茎的、树枝状的、格状的、并行的和复合状的。

因此，沟道有多种形式，但多数是指丘陵坡沟道(Hillslope gullies)。一般而言，沟道比细沟大，但比河道小[22]。典型的丘陵坡沟道长度远大于宽度，具有一个临界阈值，即坡度和汇水面积的函数。当剪切应力超过特定值时即可发生[23]。由于最大的渗透速率不会超过最大的降雨强度，由此主要的径流过程在汇水区和暴雨之间差异较大[24]。

国外侵蚀沟分类标准存在一定差异，Foster[25]在1986年根据侵蚀沟的持久性将其分为临时性沟道(Ephemeral gully)和永久性沟道(Permanent gully)，认为临时沟道每次侵蚀的宽度和深度大于细沟，但小于永久沟道，不妨碍耕作，但不能消除其痕迹。随着年复一年耕作与侵蚀的交替，临时切沟可发展为永久沟道。

Poesen等[26]将侵蚀沟道分为3种类型：永久沟道、岸坡沟道和临时沟道。

永久性沟道被定义为：那些农业土地中存在的沟渠深度较深(典型的深度为0.5 m以上，有的深度达20～30 m)，以至于不能进行常规的农机具耕作，且不能去除的渠道[1]。换句话说，永久性沟道就是具有横截面且宽度和深度正常耕作农机具不能实现横跨的渠道。该定义强制性提出用最低深度0.5 m来区分于细沟。永久沟道通常是大雨期间或雨后，由于地表径流和壤中流形成的冲积、崩积沉积物的切力而形成的[27-28]。空间上，永久沟道可以是不连续的。Morgan[18]根据永久性沟道所在的空间位置将其分为谷底侵蚀沟和谷壁侵蚀沟。

岸坡沟道是当集中径流横跨土堤时形成的。由于陡峭的坡度梯度，岸坡沟道可以通过水力侵蚀、管涌侵蚀和最终的土体移动快速形成。一旦形成，通过沟头挺进迁移到中度坡土壤表面，并进入江河或农业梯田[27]。岸坡沟道的形成不仅需要很长的时间，还很难控制[29]。

由年际间的正常耕作所填平的扩展了的细沟称之为临时沟道[30]。即临时沟道是比细沟大，但比永久沟道小的渠道切口，常规耕作能够将其去除，但是额外的径流发生在同一地点又会形成沟道[31-33]。

临时沟道是主要的产沙来源，占土壤侵蚀产沙量的20%～100%[33]，它是农业耕地中最为严重的侵蚀类型，在土壤未被植被覆盖的种床准备阶段、作物器官形成和种植过程中均可发生。临时沟道会引起严重的土壤流失现象，导致土壤质量逐渐退化和土壤潜在生产力下降[34-38]。

临时沟道形成区作物被冲刷走，并被沉积物掩埋。填埋运作会引起土壤退化，降低农田的长期生产力[39-40]。而且，临时沟道成为高地向谷底运输径流和沉积物的有效渠道，并很快演化为永久沟道[41-42]。

基于室外观测，Casalí等[31]描述了临时沟道的3种主要类型：经典的、排水的和不连续的临时沟道。经典的临时沟道是由相同地块的径流发生区的集中径流形成，而排水的沟道来自于地块上游区的集中排水流形成，排水流抵达田块的上游区，侵蚀下游区的农田。不连续的沟道常常发生在由管理措施所形成的坡度突变的区域，如与道路相邻的农田。临时沟道的沟头或许就是由这些坡度的不连续性引起的，之后向上游移动。

临时性沟道和永久性沟道侵蚀的主要差异是前者深度浅(通常深度只有0.5 m)，且存在时间短，每年的耕作能够将其填埋[26]。

国内最早将侵蚀沟分为浅沟、切沟、冲沟和干沟等[43]，后来又认为完整的沟蚀序列一般包括细沟、浅沟、切沟和冲沟，认为浅沟由主细沟演变而来，并能发展为切沟。刘元保等[44]认为，浅沟侵蚀是暴雨发生时汇集于集流槽底部，由径流冲刷形成的新的侵蚀沟槽过程中所造成的土壤侵蚀，即发生在坡面顺坡集流槽的底部(宽度一般在2 m 以内)。浅沟一般不阻碍普通耕作，但犁耕不能消除浅沟形态痕迹[45]。郑粉莉等[46]认为细沟属于面蚀的范畴，而浅沟、切沟和冲沟是侵蚀沟发育的3个不同阶段。

中国农业百科全书土壤卷编委会在《土壤侵蚀与水土保持分支条目》[47]中指出，浅沟由坡耕地上主细沟发展形成，其横断面因不断的再侵蚀和再耕作呈弧形扩展，无明显的沟缘。在黄土丘陵区浅沟的深度均大于耕层厚度，一般为20～30 cm，也有超过50 cm的；而在南方花岗岩风化壳丘陵斜坡上，也可发生浅沟，其宽度约1 m 左右，深度可超过0.5 m。

郑粉莉等[48]在参编《Encyclopedia of Soil Science》沟蚀(Gully)条目时，将我国定义的浅沟侵蚀与美国定义的临时性侵蚀(Ephemeral gully)归为同一类沟蚀类型。

由于定义的多样性和沟道侵蚀评估的复杂性，人们不断地对此问题进行重复探索，认知也在不断深入[49-51]。

2 沟道侵蚀发生过程

Ireland等[22]认为，沟道是由下坡的冲刷、沟头的切割及其快速扩展、自我愈合和趋于稳定的过程。Horton[52]关于沟道形成的经典论文指出，当降雨强度超过入渗能力时，水就会在洼地积累，溢出的水以不规则湍流向下坡流动，对土壤施加剪切应力。分水线周边的剪切应力小于夹带的阈值，而下坡的水流水位增高，超过阈值，便形成了“非侵蚀带”，这个“非侵蚀带”是降雨强度与入渗能力的差异、水力粗糙度、表面临界牵引力和所在坡度的函数。“非侵蚀带”以外，片蚀与剪切应力相称，由此形成流水的深度和水表面的梯度，即侵蚀沟。

FAO提出，沟道的形成发育是几个过程单一或者同时作用的结果，包括(1)流水和磨料(土壤或瓦砾)对底部或沟道壁的冲刷；(2)沟头(跌水效应)瀑布式的侵蚀。沟道发育的速率和程度与径流量和径流速度紧密相关。沟道形成需要相对大量的水来提供用于分离和运送土壤的能量。水量与汇水区面积的大小和径流特性紧密相连，暴雨径流是搬运沟道瓦砾的主要外力[53]。因此，沟道主要通过冲积而形成，即冲积过程是引起沟道形成的初始因素。

实际上，沟道形成是一个复杂的地貌系统过程，而不是简单的冲积过程，它的形成涉及到沟头、沟岸、沟底、沟头上面的坡地及汇水面积等。Bryan和Yair[54]指出，形成沟道的主要过程包括雨溅、表面径流、面蚀、集中径流和管道径流。Hudson[28]认为，沟道的形成是水道过程和形态平衡被破坏的结果，(1)要么是渠道承载的洪水径流量的增加；(2)要么是渠道承载水流的能力下降。土地利用的变化或汇水面积的增加都会导致水流的增加；渠道的粗燥度增加或是沉积后水流量降低都会降低渠道承载水的能力。由此，Hudson[28]指出沟道形成的过程是不能自我修复的。他的这种说法，与沟道可能随着时间的推移会逐渐稳定的提法形成鲜明对比。

景可[55]认为切沟侵蚀发展的方式主要有：(1)沟头的溯源侵蚀，沟头前进是切沟发展的主要方式之一；(2)沟坡横向侵蚀的发展，主要方式是泻溜、崩塌和滑坡；(3)垂向的下切侵蚀，在其它条件相同的情况下，切沟下切侵蚀的强度取决于水流侵蚀强度。

Bocco[56]认为潜蚀是切沟形成和发展的最重要形式之一。Roberson 和Hanson[57]认为溯源侵蚀是切沟发展的主要方式之一。Majid[58]通过对切沟侵蚀过程的监测结果表明，切沟的发展是一系列过程作用的结果，其中包括渗漏、土壤蠕动、塌方和冲刷。沿切沟发生的侵蚀形态和空间分布规律表明，渗漏和地表径流这2 种水文过程在切沟发展过程中起着非常重要的作用。而且，沟头下切侵蚀的主要过程是渗漏，地表径流则是维持沟头溯源侵蚀的必要过程。

于国强等[59]对黄土高原坡沟系统的研究表明，坡沟系统上部位移以“沉降”模式为主，下部位移以“剪切”模式为主，沟头溯源区是坡沟系统重力侵蚀最为强烈的部位；剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域，张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部。

郑粉莉等[46]结合她们团队研究的成果，提出沟道侵蚀包括沟头溯源侵蚀、沟壁崩塌和沟底下切3 个子过程。溯源侵蚀会影响汇水面积，改变坡面坡度。因此,在当前沟头处测量的坡度及汇水面积并不能代表沟道形成之初的情况。

3 沟道侵蚀影响因素

总体上，影响沟道侵蚀的因素有侵蚀动力因子(降雨、上方汇流及地下潜流)、地形因子(坡度、坡长及坡形等)、地表植被、土壤、土地类型和人类活动等[46]。Watson等[30]曾指出，参与沟道形成的因素包括3个方面：(1)径流的体积、速度和类型；(2)土壤内含物对侵蚀的敏感性或沟道的侵蚀性；(3)土地利用和保护措施引起的植被覆盖的变化。因此，影响沟道侵蚀的因素可以简单归结为：能量、抗性和保护措施。

众所周知，雨滴击溅和径流冲刷是水土流失的动力[60-61]。而极端的降雨，尤其当降雨的能量与地表径流的合力超过土壤颗粒耐分离的能力时，就会发生沟蚀[62]。

降雨对沟道侵蚀的影响主要体现在降雨强度、降雨量等方面。浅沟侵蚀主要受降雨强度影响，基本与降雨量无关。当降雨强度由1.31 mm·min-1增大到3.52 mm·min-1时，在降雨量大体相当的情况下，每毫米降雨引起的侵蚀量由0.543 kg增加到2.626 kg。当降雨强度增大2.687倍时，浅沟侵蚀量增加4.836倍[63]。意大利西西里岛典型小流域内的研究结果表明，当3 d 最大降雨量达到51 mm 时，流域内即开始发生浅沟侵蚀；虽然一年内平均监测到7 次侵蚀性降雨，但浅沟的发生和发育均是由单次侵蚀性暴雨所导致的[64]。此外，降雨在年内的分布特征、降雨雨型等对浅沟发育过程也有重要影响。

次降雨条件下，坡上方来水使浅沟侵蚀带的侵蚀量增加12%～84%，年平均增加38%～66%[65]。而且，上方来水引起的侵蚀产沙量随降雨强度的增加而增大，其增加幅度为4.4%～83.5%；1L·min-1的上方汇流可引起单位长度浅沟剥离率达0.1～0.3 kg·(m·min)-1；上方来水使浅沟沟坡径流流速较无上方来水时增加12%～24%，尤其是上方来水使浅沟沟槽径流流速增加45.6%～58.4%。上方来水时的浅沟土槽的径流含沙量较无上方来水时的含沙量增大5.4%～287%[66]。由此提出，沟道上方来水来沙对浅沟侵蚀带产沙量具有重要影响。

地下径流的潜蚀影响着坡面浅沟侵蚀的发生和发展过程，但通过土壤大孔隙或土壤管道运输的地下潜流很难被观测到，常常被研究人员所忽视[67]。Wilson等[35]研究表明，地下潜流的存在加快了浅沟的发生过程，随着径流的冲刷，土壤孔隙慢慢变大，表层土壤发生崩塌，产生的侵蚀量也变大，崩塌的土壤颗粒被径流搬运后便形成了浅沟，这一过程受土壤性质和土地利用等多因素的影响。由此认为，针对地表径流的一般水保措施，很难对地下潜流产生的侵蚀进行防治。

存在于地表的黄土、泥灰岩以及其他沉积物，由于其相对丰度高且抗侵蚀能力低，是最普遍的岩性因素。风成沉积是世界所有黄土带最易形成沟道侵蚀的原因，在美国、以色列、阿根廷、波兰和比利时均有发生[68-70]。

黄土区由沟道侵蚀所引起的生态环境脆弱性，主要源于其对土壤颗粒分离的抗性低，对瓦解倒塌的敏感性高以及不能渗透但促进渗漏的地质层次配置等因素。泥灰岩对侵蚀的敏感性，主要源于它们的黏性结构、柔软度和地球化学特性，如具有较高的pH值和钠离子含量[71-74]。韩鲁艳等[75]发现，黄土侵蚀量和水稳性团聚类因子及有机质含量之间分别存在极显著与显著相关关系，鉴于土壤分析的易获性，由此提出可选择>0.5 mm水稳性团聚体与有机质含量作为反映土壤侵蚀程度的指标。

疏松的砂岩、泥岩和页岩经常在沟道中出现[76-78]。除了特定的基岩属性外，有些沉积层次配置，如黄土耕作层的配置或页岩沙石交替层[79]，能够促进形成有利于渗漏的条件，易导致壁体塌陷。然而，沟道侵蚀在火成岩和变质岩岩性区也同样发生，但比例较小[80]。这些岩石坚硬固相的本质解释了为什么严重沟道侵蚀经常发生在深层土、风化层或腐泥土层环境中[81-82]。

研究发现地下岩石的非连续性控制着沟道的形成[83-86]，基岩对切口的极限抗性、沟道横切面积的维度以及景观岩石学意义的沟道分布均受其控制[87-88]。

地形因子对浅沟侵蚀的影响主要体现在坡度、坡长和坡形等特征方面。

坡度影响坡面的受雨面积及受雨量，从而影响坡面径流、入渗能力和径流动能的大小。浅沟发生的临界坡度是临界动能的具体体现之一。黄土丘陵区浅沟发生的临界坡度为18.2°，坡度越大，坡面物质重力在沿坡面向下方向的分量也就越大，稳定性就越差、越容易发生浅沟侵蚀[88]。刘元保等[44]基于野外调查发现，浅沟顶端到分水岭的距离以及坡面顺坡集流槽的间距与坡度呈线性相关关系。

坡长影响径流的汇集过程及径流量的多少，决定着浅沟侵蚀的发生。就某一条浅沟而言，在一定坡长范围内侵蚀量随坡长的增加而增加，但超过一定的坡长范围后，由于泥沙负荷的增加，径流挟沙力减小，浅沟侵蚀量减小。黄土丘陵区浅沟发生临界坡长特征值范围为20～60 m，平均为40 m 左右。由于浅沟已有了固定形态，浅沟侵蚀发生的临界汇水面积就等于发生浅沟侵蚀的临界坡长与间距的乘积，该特征值为300～1 200 m2，以400～800 m2之间居多，平均为657 m2[63]。

坡形是坡度和坡长的组合形态，其决定着径流的汇集方式和过程，进而影响浅沟的分布形式和分布密度，由此影响着侵蚀量。唐克丽等[89]研究表明，凸凹形坡与凹形坡上的土壤流失量均高于直形坡的原因是凸凹形坡与凹形坡易发生浅沟侵蚀，而直形坡一般尚无浅沟形成，在其它条件相同的情况下，凸凹形地块的侵蚀量较凹形坡地块的侵蚀量增加了一倍，其中浅沟侵蚀量为总侵蚀量的86.7%。Deoliverira[90]研究了坡度和坡形对切沟的影响，结果表明切沟常常在坡面中段坡度最陡处出现，有的甚至在中间出现，而下部却是浅沟侵蚀。这是坡度大导致径流下切能力突然增大的原因。

随着GIS和遥感成像技术的出现，人们更加关注地表过程。秦伟等[91]基于Quickbird高分辨率遥感影像和数字高程模型，提取了坡面浅沟分布的地形参数，发现在黄土丘陵沟壑区，坡面坡度、长度、坡向以及汇水坡长是影响坡面浅沟数量的主要地形要素，发生浅沟侵蚀临界坡度的上限与下限分别介于26°～27°和15°～20°，而临界坡长介于50～80 m。

植被覆盖通过削弱雨滴击溅，增加入渗率和增强土壤抗冲性等方面的作用而有效地减少浅沟侵蚀。野外调查发现，已经发育成浅沟的坡面一经撂荒后，因浅沟底部生草的根系从而抑制浅沟侵蚀的发生[75]。而且，随着植被演替的恢复，土壤侵蚀量呈现明显的下降趋势。土壤抗蚀性综合指数强弱为灌木群落阶段>多年生草本和蒿类群落阶段>一二年生草本群落阶段。与一二年生草本群落阶段相比，灌木群落阶段与多年生草本和蒿类群落阶段的土壤抗蚀性分别增加了3.6～6.7 倍和5.7～9.3倍[75]。就优势植物群落而言，狼牙刺群落、刺槐和沙棘群落抗侵蚀性能最好，猪毛蒿群落抗侵蚀性能最低[92]。于国强等[59]研究发现，有植被覆盖时，根系加固作用改善了坡面浅层的土体应力，有效地降低了坡面土体的集中应力；减小了坡沟系统坡面浅层土体位移，使水平位移减少15%；铅垂位移减少2.5%；并减少了塑性屈服区体积，使剪切塑性区减少11.5%，张拉塑性区减少84.0%；减轻了重力侵蚀的破坏程度，但并未改变坡沟系统以剪切破坏力为主的屈服模式。该研究为更好理解植被根系调控重力侵蚀研究提供了新的技术方法。

沟道侵蚀与其它形式土壤退化的区别是地下深层过程不同。Rubey[7]是首位研究沟道侵蚀的地下过程重要性的科学家。地下过程因素主要涉及管路、隧道、岩石学因子和土壤剖面过程。这些过程的研究主要涉及土壤的可分散性或黏粒含量、活跃的地下水流和坡度梯度等。但是，与表层动态比较，由于亚表层现象中存在更大的差异性，因此评估起来难度更大，导致有关土壤开裂、地下水和渗漏方面的研究工作十分有限。

经验分析表明，永久沟道与临时沟道相比：深层形态趋于产生更高的土壤侵蚀模数。这似乎与已有的结论相违：即当临时沟道保持不变时，沟道演化呈降低趋势[93]。今后的研究应该侧重什么条件(地表限制、土地管理、植被重建的程度)会导致不同的结果，这有利于解释现有的观测结果，也有利于制定及实施防控和恢复策略。

4 沟道侵蚀发生的临界条件

有关沟道形成的地形阈值的评估是沟道侵蚀最热门的研究课题。Schumm和 Hadley[94]认识到流域的地形特征对沟道发育的重要性，并认为半干旱山谷区土壤侵蚀的发生有一个临界坡度阈值。Schumm[95]进一步强调了地形阈值在侵蚀沉积土地演化中的意义。Patton 和Schumm[96]有关美国科罗拉多州西北部沟道的研究发现，沟道上方的局地坡面临界坡度(S)和上坡汇水面积(A)之间一般存在反向关系，数据的底线值能够建立坡面与流域面积的临界关系(图1)，即对一定排水面积的区域而言，高于直线(临界值)以上的区域就会产生沟道。此关系可用于辨识潜在的不稳定的沟谷，有助于土地经营者确定不稳定的区域，制定有效的经济措施。他们同时强调，此特定的数量关系仅适用于他们研究的区域，即科罗拉多州西北部的半干旱Piceance弯和黄弯流域。对于具有其他特性的区域，还要考虑额外的因素给予分析，但流域稳定性的基本理论具有应用价值。由此开创了沟道侵蚀地形临界条件研究的新纪元。此项研究工作的开展，源于当时有关沟道的临界坡度可能与径流程度相关的认知，但缺少测定排水的方法。更受到Burkham[97]在美国新墨西哥州半干旱区域有关排水和流域面积高度相关的研究结果的启发(图1)。

Begin和Schumm[98]及Vandaele等[99]提出水力侵蚀导致沟道发育的临界关系可以用幂函数S=aAb表示，即由沟头排水面积和沟头坡度的对数坐标轴说明，或者说沟道侵蚀是坡度和汇水面积的函数[23]。其中，S单位为m·m-1；A单位为hm2；a值代表着沟蚀发生所需的临界值；b为一无量纲量。b值在理论上则代表着汇水面积的相对重要性，它受到气候、土壤、主导径流过程、降雨特征和植被等土地利用状况的影响。

Desmet等[100]认为沟道侵蚀是坡面集中径流侵蚀的结果，其形成和发展取决于一定的径流量和径流动能，而上方汇水面积及坡度决定了径流量和径流动能的大小。Poesen等[27]认为，只有在径流产生的剪切力大于土壤的抗蚀力时才会有沟道的出现。Sidorchuk[24]也认为当径流特性，如剪切应力超过一个关键值时，才有可能发生沟道。而地表径流强度主要是由汇水面积和局地坡度等地貌参数决定的[101]。

在坡度一定的前提下，一般从湿润气候到干旱气候，产生同样径流能量所需的汇水面积逐渐变大；地下径流过程的加入使得产生等同径流能量的汇水面积变小，如果是以块体运动和崩塌等地貌为主，b值甚至可以变为负值，即意味着S-A 关系呈正相关关系。

低频高强度降水使较小的汇水面积就能产生同样的径流能量；良好的植被覆盖度一方面可以缓冲降水对地表的冲击，另一方面还可以增加土壤抗蚀性及降水入渗，从而减少地表径流，因此，产生同样的径流能量就需要更大的汇水面积。这就是为什么浅沟侵蚀常发生于坡度较陡的坡面上，而且一般多发生于具有一定汇水面积的坡面中部和中下部的主要原因。

图1 美国科罗拉多州Piceance流域沟道和非沟道区坡度与排水面积关系[96]Fig.1 Slope-area relation for gullied and ungullied valley in Piceance basin of Northwestern Colorado[96]

显然，在坡度一定的情况下，切沟下切形成时所需的临界面积要比浅沟大。浅沟的发育规模形态要比切沟小，而侵蚀体积大小与剪切力有关[102]。另一方面，剪切力主要由水流量和坡度决定，在以表面漫流为主的流域中，流量可以用汇水面积来代替，也就是说剪切力主要由汇水面积和坡度决定。因此，在假定其他因素相同的情况下，小侵蚀形态只需较小的汇水面积就可以形成，而发育成切沟则需要相对较大的汇水面积。

一般而言，对于不同的地区，都会有不同的沟道起始临界值a和b。b值正值是与表面漫流产生的侵蚀有关，而负值则与渗蚀(Seepage erosion)和发育崩塌的地下过程等有关[103]。

临界模型中的参数一般通过实测沟道上方的汇水面积(A)和局地坡度(S)数据进行推求，方法有两种：一是分散数据的下限所对应的参数；二是通过数据的回归得出的参数。这两套参数用于不同的研究目的：第一种主要进行沟蚀的预测，第二种主要用于对主导沟蚀过程的分析。只要确定了临界模型中的系数a和b值，就可以利用其预测将发生沟蚀的区域。

Begin和Schumm[100]通过理论分析得到的b值在0.2～0.4之间。Morgan 和Mngomezulu[103]认为b值小于0.2时将会有地下过程参与。

不同学者基于各自研究区域的地形及侵蚀特点，建立了不同地区的浅沟侵蚀临界模型。

胡刚等[104]分析东北漫川漫岗黑土区浅沟和切沟侵蚀与地貌参数发现：(1)无论切沟还是浅沟的上坡汇水面积和局地坡度都呈较高的负幂函数相关关系；(2)坡度一定时,切沟开始下切所需的临界面积要比浅沟大；同样,汇水条件一定时,发育切沟需要的坡度比浅沟更大；(3)切沟发生的地貌临界公式为：S =0.1161 A-0.4457，浅沟公式为：S =0.0631 A-0.4643。此外，他们还校验了Moore等(1988)[105]的沟蚀发生公式，通过与野外实测浅沟和切沟发生位置对比，临界模型预测的沟蚀位置较好地反映了野外实际状况。由此提出，地下径流过程的参与可能是最终导致切沟的S-A 回归趋势线斜率即b值较浅沟小的原因，只有在SAb>a时，才会有沟道侵蚀的发生。

对于浅沟和切沟局地坡度和汇水面积的测量及量算有不同标准，一旦切沟或浅沟形成就会发生溯源侵蚀，溯源侵蚀会影响汇水面积，改变坡面坡度。一般而言,在临界坡度下坡面侵蚀量最大，片蚀最容易过渡到细沟侵蚀，进而发展到沟蚀[106]。

李斌兵等[107]通过GPS 实测数据并结合GIS空间分析与统计回归方法，建立了适用于黄土高原丘陵区的切沟侵蚀临界模型(SA0.1351> 1.948)，发现在黄土高原丘陵沟壑区，随着坡度的增大，发生切沟侵蚀的临界值a 增大，高强度降雨致使判定式中汇水面积的指数b值减小，从而减少了汇水面积的影响作用。同时临界模型的验证结果表明，基于所建临界模型提取的浅沟侵蚀分布区与野外实际相吻合。

Torri和Poesen[108]对比了世界各地63 个已经建立的形成浅沟的临界地形模型，并对不同环境状况下的参数值变化规律进行了总结，认为需要建立更完善的，包括土地利用、气候变化和自然灾害因素在内的基于物理过程的模型来判定浅沟发生的临界条件。因为沟道的产生是由作用在沟头上的动力过程所控制，这些过程包括地表漫流、地下水导致的渗流和潜蚀以及块体塌陷或崩塌等因素。

有关浅沟形成、临界地形条件及其影响因素的研究，郑粉莉等[46]做了非常详细的评述，感兴趣的读者可以阅读原文。

5 沟道侵蚀研究展望

作为土壤侵蚀科学中一个独立的研究领域，沟道侵蚀研究发表的论文只占土壤侵蚀方面的10%。分析沟道侵蚀的研究内容，大约有2/3以上的研究集中在沟道的观测、退化速率的定量化、退化过程的评估及其影响因素的分析等，长期和短期评价主要基于对正射投影的解释，其他是模型和沟道预测指数的研究，很少一部分是实验室研究、定性描述和防治研究。沟道预测指数的研究主要基于环境指标的分析(如地形等因素)来预测沟道的地点和严重程度[16]。

上世纪90年代初，学者们主要开展了有关沟道测定和定性方面的研究，之后实验室模拟研究受到重视。1999-2005年间，开始开发和利用侵蚀模型开展研究。2006年以来，沟道侵蚀预测指数的研究受到重视。同期，沟道侵蚀对土壤质量、生产力和生产成本的研究也逐步受到关注。目前的研究趋向于更复杂的表面过程和地下过程分析。这些研究加深了人们对沟道侵蚀发生发展过程及其防治的认识，也为沟道侵蚀危害性评价提供了一定的依据。深入开展对沟道的监测、研究和模拟，是预测环境变化对沟道侵蚀速率影响的基础，有助于人类深入认识沟道侵蚀发生的机理，从而采取阻控措施以减缓沟道侵蚀的持续发生。

但是，从时间和强度角度看，沟道侵蚀并不是一个均质同类的过程，具有多要素和非一致性的形成特点，依赖于尺度的行为，且年内存在着差异性(气候促使和深层剖面的依赖性)[16]。而且，长期研究表明全球范围内沟道侵蚀的驱动力并不相同。例如，二十世纪中叶机械的引进是欧洲近期沟道侵蚀的主要因素[109-110]。由于沟道侵蚀过程的复杂性、非线性、突发性及区域差异性等特点，加之研究方法的局限和受人为耕作活动的特殊性影响，沟道侵蚀的研究尚有许多亟需深入探讨的问题。

郑粉莉等[47]提出，目前沟道侵蚀过程的定量研究、沟道发生的临界地形和动力条件、发育过程的定量描述、水流的剥离方程及泥沙搬运能力，包括切沟侵蚀的流域侵蚀预报模型、动态监测切沟侵蚀过程的新方法等研究还相对薄弱，有待加强。且至今尚未有公认的沟蚀过程定量表达式，致使现有侵蚀预报模型尚不能预报沟蚀量，并对控制沟道侵蚀动态的基本过程分析关注的较少，迫切需要加强沟蚀过程的研究。

土壤侵蚀发生规律具有很强的区域特征，与土壤性质和气候紧密相关。我国黑土区具有典型的漫川漫岗地形和相对集中的降雨特征，土壤黏重，虽然研究者对黑土区土壤侵蚀机理的研究已经开展了一些工作，但是相对其他区域的研究还比较少。因此，今后要深入研究东北黑土区沟道侵蚀空间分布特征，定量化标识东北黑土区细沟及细沟间侵蚀，界定侵蚀沟生成的临界条件，明晰沟蚀发生发展过程及其多种侵蚀外营力交互、耦合与叠加作用机制，揭示沟道侵蚀机理，提出东北黑土区沟道侵蚀防治、修复措施，为选择与布设提供科学依据。

根据国内外沟道侵蚀研究的进展和成果，以下方面仍需要进一步加强和明确：(1)从水力学、降雨、地形、土壤和土地利用角度，明确特定区域沟道发生、发展和填充的水力阈值、降雨阈值和地形阈值；(2)从土壤抗切割的能力、土壤剖面中渗透条件或坡度的不稳定性方面，定量评估地下过程对沟道侵蚀的动态学和敏感性影响；(3)冻融过程、土体开裂、地下水水文学和渗漏力对沟道形成的作用，沟道侵蚀与水文和其他土壤退化过程的互作作用；(4)既然细沟和片蚀有一个可接受的土壤损失值，那么沟道侵蚀是否需要确定一个最小的或者是一个可以接受的土壤损失值？以此确定什么条件下，需要采取控制措施；(5)管理措施的空间模式是如何影响沟道侵蚀空间变化和沉积速率的？不同土地利用、不同气候环境下，不同时空尺度沟道侵蚀对整个土壤流失和沉积的贡献率如何？(6)对易发生沟道侵蚀的区域，在沟道侵蚀的初期，土地管理、植被重建对沟道侵蚀发生发展的影响程度，什么样的农业或工程措施可以尽早有效地控制沟头的挺进；(7)有效阻止和控制沟道的技术方法以及沟道治理计划成败的教训等，由此制定防控和恢复策略；(8)研发预测各种时空条件下沟道侵蚀速率、沟道对水文学、产沙量和景观演化的适宜模型；(9)沟道普查的方法也需要改进，除了对沟道形态的时间和空间测定，也要对排水量和产沙量等进行测定。陆地摄影测量方法和三维摄影重建技术已经用于测定和模拟细沟和沟道，今后需要探讨不同时空尺度下，监测和研究适宜沟道类型的测定技术；(10)全球变化对沟道侵蚀的直接(降雨量、降雨强度和降雨时空分布变化)和间接影响(全球增温影响植被覆盖、土壤含水量变化以及人类社会经济因素的变化)也需要关注。

致 谢

感谢“国家科技基础条件平台-国家地球系统科学数据共享服务平台-东北黑土科学数据中心(http://northeast.geodata.cn)”提供数据支撑。

参考文献(References)：

[1] MADISON W I.Soil science society of America,glossary of soil science terms[R].Soil Science Society of America,2001.

[2] BILLI P,DRAMIS F.Geomorphological investigation on gully erosion in the Rift Valley and the northern highlands of Ethiopia[J].Catena,2003,50(2-4): 353-368.

[3] KRAUSE A K,FRANKS S W,KALMA J D,et al.Multi parameter finger printing of sediment deposition in a small gullied catchment in SE Australia[J].Catena,2003,53(4): 327-348.

[4] DE VENTE J,POESEN J,VERSTRAETEN G.The application of semi-quantitative methods and reservoir sedimentation rates for the prediction of basin sediment yield in Spain[J].Journal of Hydrology,2005,305(1-4): 63-86.

[5] PIMENTEL D,BURGESS M.Soil erosion threatens food production[J].Agriculture,2013,3(3): 443-463.

[6] IRELAND H A.“Lyell”gully,a record of a century of erosion[J].Journal of Geology,1939,47(1): 47-63.

[7] RUBEY W W.Gullies in the Great Plains formed by sinking of the ground[J].American Journal of Science,1928,15(89): 417-422.

[8] DOTTERWEICH M,RODZIK J,ZGLOBICKI W,et al.High resolution gully erosion and sedimentation processes,and land use changes since the Bronze Age and future trajectories in the Kazimierz Dolny area(Naleczow Plateau,SE-Poland)[J].Catena,2012,95: 50-62.

[9] WEBB R H,HEREFORD R.Floods and geomorphic change in the southwestern United States:An historical perspective[C].Proceedings of Seventh Federal Interagency Sedimentation Conference,Mar.25-29,2001.Reno,NV,USA:Federal Interagency Sedimentation Committee,2001:IV30-IV37.

[10] HARVEY A M.Holocene hillslope gully systems in the How gill Fells,Cumbria[M]//In:ANDERSON M G，eds.Advances in Hillslope Processes.New York:John Wiley and Sons Ltd,1996,2: 731-752.

[11] BORK H R,LI Y,ZHAO Y T,et al.Land use changes and gully development in the upper Yangtze River Basin,SW-China[J].Journal of Mountain Science,2001,19(2): 97-103.

[12] ZHANG X Y,CRUSE R M,SUI Y Y,et al.Soil compaction induced by small tractor traffic in Northeast China[J].Soil Science Society of America Journal,2006,70(2): 613-619.

[13] 刘兴土,阎百兴.东北黑土区水土流失与粮食安全[J].中国水土保持,2009(1): 17-19.

LIU X T,YAN B X.Soil erosion anf grain safety in the black soil area of Northeast in China[J].Soil and Water Conservation in China,2009(1): 17-19.

[14] LIU X B,ZHANG X Y,WANG Y X,et al.Soil degradation: A problem threatening the sustainable development of agriculture in Northeast China[J].Plant Soil and Environment,2010,56(2): 87-97.

[15] CHAPLOT V,BROWN J,DLAMINI P,et al.Rainfall simulation to identify the storm-scale mechanisms of gully bank retreat[J].Agricultural Water Management,2011,98(11):1704-1710.

[17] EUSTACE A H,PRINGLE M J,DENHAM R J.A risk map for gully locations in central Queensland,Australia[J].European Journal of Soil Science,2011,62:(3) 431-441.

[18] MORGAN R P C.Soil erosion and conservation[M].Cornwall: Blackwell Publishing,2005.

[19] Soil Science Society of America,Glossary of Soil Science Terms[M/OL].[S.l.]:[s.n.]，2016.[2018-06-01].https://www.soils.org/publications/soils-glossary#.

[20] BETTIS E A,THOMPSON D M.Gully erosion[J].Rangelands,1985,7(2): 70-72.

[21] DAVIS W M.Channels,valleys and intermont detrital plains[J].Science,1927,66(1708): 272-274.

[22] KNIGHTON D.Fluvial forms and processes a new perspective[M].London: Routledge,1998.

[23] SIDORCHUK A.Stages in gully evolution and self-organized criticality[J].Earth Surface Processes and Landforms,2006,31(11): 1329-1344.

[24] DUNNE T.Field studies of hillslope flow processes[M]//In:KIRKBY M J,eds.Hill slope hydrology.Chichester: Wiley,1978,227-93.

[25] FOSTER G R.Understanding ephemeral gully erosion[J].Soil Conservation,1986,2:90-125.

[26] POESEN J,NACHTERGAELE J,VERSTRAETEN G,et al.Gully erosion and environmental change:Importance and research needs[J].Catena,2003,50(2-4): 91-133.

[27] RUSTOMJI P.Analysis of gully dimensions and sediment texture from southeast Australia for catchment sediment budgeting[J].Catena,2006,67(2): 119-127.

[28] HUDSON N W.Soil conservation[M].London: Batsford,1985.

[29] WU Y Q,CHENG H.Monitoring of gully erosion on the Loess Plateau of China using a global positioning system[J].Catena,2005,63(2-3): 154-166.

[30] WSTSON D A,LAFLEN J M,FRANTI T G.Estimating ephemeral gully erosion[J].Journal of Municipal Problems,1986,61: 86-2020.

[32] CAPRA A,SCICOLONE B.Ephemeral gully erosion in a wheat-cultivated area in Sicily(Italy)[J].Biosystems Engineering,2002,83(1): 119-126.

[33] CAPRA A.Ephemeral gully and gully erosion in cultivated land:A review[M]//In:EVELYN C L,eds.Drainage basins and catchment management:Classification,modelling,and environmental assessment.New York: Nova Science Publishers,Inc,2013: 109-141.

[34] AUZET DR A V,BOIFFIN DR J,PAPY DR F,et al.Rill erosion as a function of the characteristics of cultivated catchments in the north of France[J].Catena,1993,20(1-2): 41-62.

[35] WILSON G V,CULLUM R F,RÖMKENS M J M.Ephemeral gully erosion by preferential flow through a discontinuous soil-pipe[J].Catena,2008,73(1): 98-106.

[36] TAGUAS E V,YUAN Y,BINGNER R L,et al.Modelling the contribution of ephemeral gully erosion under different soil managements: A case study in an olive orchard microcatchment using the AnnAGNPS model[J].Catena,2012,98: 1-16.

[37] CHAPLOT V,BROZEC E C L,SILVERA N,et al.Spatial and temporal assessment of linear erosion in catchments under sloping lands of northern Laos[J].Catena,2005,63(2-3): 167-184.

[38] LIU H H,ZHANG T Y,LIU B Y,et al.Effects of gully erosion and gully filling on soil depth and crop production in the black soil region,northeast China[J].Environment Earth Science,2013,68(6): 1723-1732.

[39] WOODWARD D E.Method to predict cropl and ephemeral gully erosion[J].Catena,1999,37(3-4): 393-399.

[40] TANG J L,CHENG X Q,ZHU B,et al.Rainfall and tillage impacts on soil erosion of sloping cropland with subtropical monsoon climate:A case study in hilly purple soil area,China[J].Journal of Mountain Science,2015,12(1): 134-144.

[41] VALENTIN C,POESEN J,YONG L.Gully erosion:Impacts,factors and control[J].Catena,2005,63(2-3): 132-153.

[42] VANWALLAGHEM T,BORK H R,POESEN J,et al.Rapid development and infilling of a buried gully under cropland,central Belgium[J].Catena,2005,63(2-3):221-243.

[43] 朱显谟.黄土区土壤侵蚀的分类[J].土壤学报,1956,4(2): 99-115.

ZHU X M.Classification on the soil erosion in the loess region[J].Acta Pedologica Sinica,1956,4(2): 99-115.

[44] 刘元保,朱显谟,周佩华,等.黄土高原坡面沟蚀的类型及其发生发展规律[J].水土保持研究,1988,1: 9-18.

LIU Y B,ZHU X M,ZHOU P H,et al.The laws of hillslope channel erosion occurrence and development on Loess Plateau[J].Research of Soil and Water Conservation,1988,1: 9-18.

[45] 郑粉莉,武 敏,张玉斌,等.黄土陡坡裸露坡耕地浅沟发育过程研究[J].地理科学,2006,26(4): 438-442.

ZHENG F L,WU M,ZHANG Y B,et al.Ephemeral gully development process at Loess Steep Hillslope[J].Scientia Geographica Sinica,2006,26(4): 438-442.

[46] 郑粉莉,徐锡蒙,覃 超.沟蚀过程研究进展[J].农业机械学报,2016,47(8): 48-59,116.

ZHENG F L,XU X M,QIN C.A review of gully erosion on process research[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery,2016,47(8): 48-59,116.

[47] 中国农业百科全书土壤卷编委会．土壤侵蚀与水土保持分支条目[M]．北京：农业出版社,1996．

Soil Volume Editorial Board of China Agricultural Encyclopedia.Entry of soil erosion and water conservation[M]．Beijing:China Agriculture Press,1996．

[48] ZHENG F L,HUANG C H.Gully erosion[M]∥In:RATTAN L,eds.Encyclopedia of soil science.New York: Marcel Dekker,Inc,2002: 630-634.

[50] POESEN J.Challenges in gully erosion research[J].Landform Analysis,2011,17: 5-9.

[51] STÖCKER C,ELTNER A,KARRASCH P.Measuring gullies by synergetic application of UAV and close range photogrammetry-A case study from Andalusia,Spain[J].Catena,2015,132: 1-11.

[52] HORTON R E.Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology[J].Bulletin of the American Geological Society,1945,56(3): 275-370.

[53] PIEST R F,SPOMER R G.Sheet and gully erosion in the Missouri valley loessial region[J].Transactions American Society of Agricultural Engineers,1968,11: 850-853.

[54] BRYAN R B,YAIR A.Perspectives on studies of badlands geomorphology[M]//In:BRYAN R B and YAIR A,eds.Badlands geomorphologyand piping.Norwich: GeoBooks,1982: 1-12.

[55] 景 可.黄土高原沟谷侵蚀研究[J].地理科学,1986,6(4): 340-347.

JING K.A study on gully erosion on the Loess Plateau[J].Scientia Geographica Sinica,1986,6(4): 340-347.

[56] BOCCO G.Gully erosion—processes and models[J].Progress in Physical Geography,1991,15(4): 392-406.

[57] ROBERSON K M,HANSON G J.Gully headcut advance[J].Transactions of ASAE,1996,39(1): 33-38.

[58] SOUFI M.澳大利亚一个林地环境下的切沟发展过程和侵蚀趋势研究[J].中国水土保持,2002,23(7): 26-27.

SOUFI M.Research on gully development process and erosion trend in a woodland environment in Australia[J].Soil and Water Conservation in China,2002,23(7): 26-27.

[59] 于国强,张 霞,张茂省,等.植被对黄土高原坡沟系统重力侵蚀调控机理研究[J].自然资源学报,2012,27(6): 922-932.

YU G Q,ZHANG X,ZHANG M S,et al.Mechanism of vegetation regulating on gravitational erosion in the slope-gully system on Loess Plateau[J].Journal of Natural Resources,2012,27(6): 922-932.

[60] PARKNER T,PAGE M J,MARUTANI T,et al.Development and controlling factors of gullies and gully complexes,East Coast,New Zealand[J].Earth Surface Processes and Landforms,2006,31(2),187-199.

[61] NYSSEN J,POESEN J,VEYRET-PICOT M,et al.Assessment of gully erosion rates through interviews and measurements:A case study from northern Ethiopia[J].Earth Surface Processes and Landforms,2006,31(2): 167-185.

[62] HADLEY R F,LAL R,ONSTAD C A,et al.Recent developments in erosion and sediment yield studies[M].Technical Documents in Hydrology,UNESCO,1985.

[63] 张科利.陕北黄土丘陵沟壑区坡耕地浅沟及其防治途径[D].杨陵: 中国科学院水利部水土保持研究所,1988.

ZHANG K L.Shallow furrow of sloping farmland and its control in Loess Hilly and gully region of Northern Shaanxi Province[D].Yangling: Institute of Soil and Water Conservation,CAS and MWR,1988.

[64] CAPRA A,PORTO P,SCICOLONE B.Relationships between rainfall characteristics and ephemeral gully erosion in a cultivated catchment in Sicily(Italy)[J].Soil and Tillage Research,2009,105(1): 77-87.

[65] 郑粉莉,康绍忠.黄土坡面不同侵蚀带侵蚀产沙关系及其机理[J].地理学报,1998,53(5): 422-428.

ZHENG F L,KANG S Z.Erosion and sediment yield in different zones of loess slopes[J].Acta Geographica Sinica,1998,53(5): 422-428.

[66] 郑粉莉,高学田.黄土坡面土壤侵蚀过程与模拟[M].西安:陕西人民出版社,2000: 96-119.

ZHENG F L,GAO X T.Soil ersion progresses and modeling at loessial hillslope[M].Xi′an:Shaanxi People′s Publishing House,2000:96-119.

[67] WILSON G.Understanding soil pipe flow and its role in ephemeral gully erosion[J].Hydrological Processes,2011,25(15): 2354-2364.

[68] AVNI Y.Gully incision as a key factor in desertification in an environment,the Negev highlands,Israel[J].Catena,2005,63(2-3): 185-220.

[69] ZAIMES G N,SCHULTZ R C.Assessing riparian conservation land management practice impacts on gully erosion in Iowa[J].Environmental Management,2012,49(5): 1009-1021.

[70] MAUGNARD A,CORDONNIER H,DEGRE A,et al.Uncertainty assessment of ephemeral gully identification,characteristics and topographic threshold when using aerial photographs in agricultural settings[J].Earth Surface Processes and Landforms,2014,39(10): 1319-1330.

[71] COLLISON A J C.The cycle of instability:Stress release and fissure flow as controls on gully head retreat[J].Hydrological Processes,2001,15(1): 3-12.

[72] LESSCHEN J P,KOK K,VERBURG P H,et al.Identification of vulnerable areas for gully erosion under different scenarios of land abandonment in Southeast Spain[J].Catena,2007,71(1): 110-121.

[73] FAUST D,SCHMIDT M.Soil erosion processes and sediment fluxes in a Mediterranean landscape of marls(Campina de Cadiz,SW Spain)[J].Zeitschrift Fur Geomorphologie,2009,53(2):247-265.

[74] SAMANI A N,AHMADI H,MOHAMMADI A,et al.Factors controlling gully advancement and models evaluation(Hableh Rood Basin,Iran)[J].Water Resources Management,2010,24(8): 1531-1549.

[75] 韩鲁艳,贾燕锋,王 宁,等.黄土丘陵沟壑区植被恢复过程中的土壤抗蚀与细沟侵蚀演变[J].土壤,2009,41(3): 483-489.

HAN L Y,JIA Y F,WANG N,et al.Soil anti-erodibility and soil erosion evolution during process of vegetation recovering in loess hilly-gully region[J].Soils,2009,41(3): 483-489.

[76] BETTS H D,TRUSTRUM N A,DE ROSE R C.Geomorphic changes in a complex gully system measured from sequential digital elevation models,and implications for management[J].Earth Surface Processes and Landforms,2003,28(10): 1043-1058.

[77] GRELLIER S,KEMP J,JANEAU J L,et al.The indirect impact of encroaching trees on gully extension: A 64 year study in a sub-humid grassland of South Africa[J].Catena,2012,98: 110-119.

[78] SEUTLOALI K E,BECKEDAHL H R,DUBE T,et al.An assessment of gully erosion along major armored roads in south-eastern region of South Africa:A remote sensing and GIS approach[J].Geocarto International,2016,31(2): 225-239.

[79] OKOYEH E I,AKPAN A E,EGBOKA B C E,et al.An assessment of the influences of surface and subsurface water level dynamics in the development of gullies in Anambra State,Southeastern Nigeria[J].Earth Interactions,2014,18(4): 1-24.

[80] HAILE G W,FETENE M.Assessment of soil erosion hazard in Kilie catchment,East Shoa,Ethiopia[J].Land Degradation and Development,2012,23(3): 293-306.

[81] TEBEBU T Y,ABIY A Z,DAHLKE H E,et al.Surface and subsurface flow effect permanent gully formation and upland erosion near Lake Tana in the northern highlands of Ethiopia[J].Hydrology and Earth System Sciences Discussions,2010,14(11): 2207-2217.

[82] VOARINTSOA N R G,COX R,RAZANATSEHENO M O M,et al.Relation between bedrock geology,topography and lavaka distribution in Madagascar[J].South African Journal of Geology,2012,115(2): 225-250.

[83] BEAVIS S G.Structural controls on the orientation of erosion gullies inmid-western New South Wales,Australia[J].Geomorphology,2000,33(1-2): 59-72.

[84] PARKNER T,PAGE M,MARDEN M,et al.Gully systems under undisturbed indigenous forest,East Coast Region,New Zealand[J].Geomorphology,2007,84(3-4): 241-253.

[85] BOARDMAN J,PARSONS A J,HOLLAND R,et al.Development of badlands and gullies in the Sneeuberg,Great Karoo,South Africa[J].Catena,2003,50(2-4): 165-184.

[86] FRANKL A,POESEN J,HAILE M,et al.Quantifying long-term changes in gully networks and volumes in dryland environments:The case of Northern Ethiopia[J].Geomorphology,2013,201: 254-263.

[87] MARARAKANYE N,LE ROUX J J.Gully location mapping at a national scale for South Africa[J].South African Geographical Journal,2012,94(2): 208-218.

[88] 张科利.黄土坡面侵蚀产沙分配及其与降雨特征关系的研究[J].泥沙研究,1991(4): 39-47.

ZHANG K L.A study on the distribution of erosion and sediment yeild on loess slope and the relationship between the distribution and rain characteristics[J].Jounal of Sediment Research,1991(4): 39-47.

[89] 唐克丽,郑世清,席道勤,等.杏子河流域坡耕地的水土流失及其防治[J].水土保持通报,1983,3(5): 43-48.

TANG K L,ZHENG S Q,XI D Q,et al.Water and soil lossess and their control in Hillslope land of Xingzihe Valley[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,1983,3(5): 43-48.

[90] DEOLIVERIRA M A T.Slope geometry and gully erosion development: Bananal,Sao Paulo,Brazil[J].Zeitschrift Fur Geomorphologie,1990,34(4): 423-434.

[91] 秦 伟,朱清科,赵磊磊,等.基于RS和GIS 的黄土丘陵沟壑区浅沟侵蚀地形特征研究[J].农业工程学报,2010,26(6): 58-64.

QIN W,ZHU Q K,ZHAO L L,et al.Topographic characteristics of ephemeral gully erosion in loess hilly and gully region based on RS and GIS[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2010,26(6): 58-64.

[92] 张振国,黄建成,焦菊英,等.安塞黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落土壤抗蚀性分析[J].水土保持研究,2008,15(1): 28-31.

ZHANG Z G,HUANG J C,JIAO J Y,et al.Analysis on erosion resistance of different vegetation communities in abandoned lands in Ansai hilly gully loess region[J].Research of Soil and Water Conservation,2008,15(1): 28-31.

[93] CAPRA A,SPADA L C.Medium-term evolution of some ephemeral gullies in Sicily(Italy)[J].Soil and Tillage Research,2015,154: 34-43.

[94] SCHUMM S A,HADLEY R F.Arroyos and the semiarid cycle of erosion[J].American Journal of Science,1957,255(3): 164-174.

[95] SCHUMM S A.Geomorphic thresholds and complex response of drainage systems[J].Fluvial Geomorphology,1973: 299-310.

[96] PATTON P,SCHUMM S.Gully erosion,Northwestern Colorado-threshold phenomenon[J].Geology,1975,3(2): 88-90.

[97] BURKHAM D E.Hydrology of cornfield wash area and the effects of land-treatment practices,Sandoval County,New Mexico,1951-1960[J].Pediatric Research,1967,41(3): 201-201.

[98] BEGIN Z B,SCHUMM S A.Instability of alluvial valley floors: A method for its assessment[J].Transactions of the ASAE,1979,22: 347-350.

[99] VANDAELE K,POESEN J,GOVERS G,et al.Geomorphic threshold conditions for ephemeral gully incision[J].Geomorphology,1996,16(1): 161-173.

[100] DESMET P J J,POESEN J,GOVERS G,et al.Importance of slope gradient and contributing area for optimal prediction of the initiation and trajectory of ephemeral gullies[J].Catena,1999,37(3-4): 377-392.

[101] VANDEKERCKHOVE L,POESEN J,WIJDENES D O,et al.Topographical thresholds for ephemeral gully initiation in intensively cultivated areas of the Mediterranean[J].Catena,1998,33(3-4): 271-292.

[102] GOVERS G.Rill erosion on arable land in central Belgium: Rates,controls and predictability[J].Catena,1991,18(2):133-155.

[103] MORGEN R P C,Mngomezulu D.Threshold conditions for initiation of valley-side gullies in the middle veld of Swaziand[J].Catena,2003,50(2-4): 401-414.

[104] 胡 刚,伍永秋,刘宝元,等.东北漫川漫岗黑土区浅沟和切沟发生的地貌临界模型探讨[J].地理科学,2006,26(4) :449-454.

HU G,WU Y Q,LIU B Y,et al.Geomorphic threshold model for ephemeral gully incision in rolling hills with black soil in Northeast China[J].Scientia Geographica Sinica,2006,26(4) :449-454.

[105] MOORE I D,BURCH G J,MACKENZIE D H.Topographic effects on the distribution of surface soil water and the location of ephemeral gullies[ J].Transactions of the ASEA,1988,31(4): 1098 -1107.

[106] 靳长兴.坡度在坡面侵蚀中的作用[J].地理研究,1996,15(3): 57-63.

JIN C X.The role of slope gradient on slope ersion[J].Geographical Research,1996,15(3): 57-63.

[107] 李斌兵,郑粉莉,张 鹏,等.黄土高原丘陵沟壑区小流域浅沟和切沟侵蚀区的界定[J].水土保持通报,2008,28(5): 16-20.

LI B B,ZHENG F L,ZHANG P,et al.Geomorphic threshold determination for ephemeral gully and gully erosion areas in the Loess Hilly Gully Region[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2008,28(5):16-20.

[108] TORRI D,POESEN J.A review of topographic threshold conditions for gully head development in different environments[J].Earth-Science Reviews,2014,130: 73-85.

[110] GUTIÉRREZ A G,SCHNABEL S,CONTADOR F L.Gully erosion,land use and topographical thresholds during the last 60 years in a small rangeland catchment in SW Spain[J].Land Degradation and Development,2010,20(5): 535-550.