土壤抗蚀性评价指标体系与评价方法综述

王锋佰

(辽宁省沙地治理与利用研究所，辽宁 阜新 123000)

水土流失已成为当今世界普遍关注的问题，水土流失不仅造成土壤肥力下降，影响土地生产力，也会造成泥石流等自然灾害，同时流失的土壤也会造成河流淤积，使水体富营养化，污染水体。我国已经成为世界上水土流失最严重的国家之一，土壤侵蚀作为水土流失的主体具有很大的研究意义。

降水或径流发生时，土壤会被悬浮而后分散，抵抗这种悬浮分散的能力就是土壤的抗蚀性，其可以很好地评价土壤抵抗侵蚀的性能。目前国内外研究抗蚀性采用的指标体系和评价方法不尽相同，因此本文综述国内外抗蚀性指标体系与评价方法，以供参考。

1 土壤抗蚀性评价指标

1.1 国内抗蚀性指标体系

现如今国内研究土壤抗蚀性的评价指标较多，并且主要集中在土壤的物理和化学性质上。有关土壤团聚体与抗蚀性关系的研究较多。田积莹[1]等研究子午岭8个剖面的1～10 mm团聚体量、团聚状况、总团聚体量、团聚度等发现，这些指标值越高土壤的抗蚀性能越好。王佑民[2]等的研究结果表明水稳性团聚体数量和土壤腐殖质是表现黄土高原刺槐林地抗蚀性的最佳参数。蒋定生[3]研究指出，团聚体的含量在黄土高原存在的分布呈地带性，表现为自东南向西北方向递减的趋势，且在同一土壤剖面上，土壤的团聚体含量随着土层深度的增大逐渐降低。胡建忠[4]等在黄土高原地区运用主成分分析法，分析两大侵蚀类型区的沙棘人工林地土壤的抗蚀性状况，最终得出黄土高原沙棘人工林地土壤抗蚀性的最佳指标是>0.5 mm 水稳性团粒数量。彭华[5]在三峡库区护岸林的抗蚀性研究中提出，该地区最佳的抗蚀性评价指标是水稳性团聚体含量。张金池[6]等运用主分量分析的方法对浙江安吉主要植被类型的土壤抗蚀性分析，得出最优评价指标为>0.5 mm水稳性团聚体、土壤水稳性指数、>0.25 mm水稳性团聚体3个最佳指标。史晓梅[7]等对紫色土区域的研究显示，>0.25 mm水稳性团粒含量、>0.5 mm水稳性团粒含量、结构破坏率是紫土区域土壤抗蚀性的最佳评价指标。王文艳[8]等对黄土高原8个比较典型的小流域进行研究，发现>0.25 mm的水稳性团聚体含量从坡底到坡顶越来越低，土壤结构的破坏率却与之相反，其原因可能是坡顶受到的水蚀和风蚀更为严重，坡顶的一部分粘粒受风蚀和水蚀影响，被输送到坡底。成艳红[9]等研究南方丘陵区坡耕地土壤抗蚀性能时提出，>0.5 mm水稳性团聚体含量和团聚体破坏率作为该地区抗蚀性指标。吴丽丽[10]等也在紫色土丘陵区进行实验研究，通过主成分分析法将无机粘粒、水稳性团粒、微团聚体、有机胶粒四大类13个指标优化为>0.5 mm水稳性团粒含量、团聚体分散率、水稳性指数和<0.001 mm粘粒含量4个指标。谈正鑫[11]等对5种人工林进行研究，将10种抗蚀性指标降为团聚体稳定性指数、>0.5 mm水稳性团聚体的含量、>0.25 mm水稳性团聚体的含量、有机质含量。

也有学者对土地利用方式与土壤抗蚀性关系进行了研究，郭培才[12]等大量测定了黄土区农地、林地、草地的抗蚀性指标，得出反映土壤抗蚀性的最佳指标是有机质。刘旦旦[13]等研究黄土高原不同的土地利用类型土壤抗蚀性时，运用土壤崩解量的大小来表征抗蚀性的强弱，并对土壤的理化性质与土壤抗蚀性进行相关性分析，结果显示林地的土壤抵抗侵蚀的性能远远强于荒草地和农耕地。张启昌[14]等在黄土低山丘陵区运用线性模型理论对土壤抗蚀性进行研究，结果表明土地利用方式、有机碳是影响土壤抗蚀性的关键因素。

此外，赵兴实[15]等使用结构系数和分散系数来表现黑龙江黑土耕地土壤的抗蚀能力。郑子成[16]等还将生物学指标应用到了土壤抗蚀能力的评价当中，在川西低山丘陵地区，选择退耕模式下的5 种土壤，研究其抗蚀性。结果表明：酸性磷酸酶、>0.25 mm团聚体破坏率、>0.5 mm团聚体破坏率、>0.25 mm水稳性团聚体含量、有机质平均重量直径含量这6个指标可作为该地区的最优评价指标。

1.2 国外抗蚀性指标体系

在19世纪末国外就有了关于土壤侵蚀方面的研究报道，但是大多数都是定性的描述。直到20世纪中叶，国外才从可蚀性的角度来研究土壤的抗蚀性，这种研究因开始得较早，所以方法众多。Middleton[17]以分散率为指标，根据野外观测和土壤实验分析，提出了侵蚀率的概念，并根据侵蚀率确定土壤侵蚀的难易程度。随后，Chepil[18]又提出了“土壤风蚀度”这一概念来评价土壤抵抗风蚀能力的大小。Woodburn[19]1956年在评价密西西比河沟谷土壤的抗蚀性时用到了团聚体稳定性以及分散率作为可蚀性指标。Bouyoucos[20]提出用粘粒率作为土壤可蚀性的直接性指标。自19世纪中叶以后，专家学者们测定土壤的可蚀性方法发展为使用人工降雨的方法。Olson[21]测定了28个小区的土壤可蚀性，采用的就是人工降雨的方法，提出了一个定量指标来阐述可蚀性与土壤侵蚀，那就是在单位面积里的单位降雨量能够产生的土壤流失量。Wischmeier[22]用此方法对多种土壤的抗蚀性进行了研究，再对多个抗蚀性指标进行筛选和分析，提出了关于土壤可蚀性因子的计算方程。也有些专家学者研究了标准径流小区抗蚀性，通过测定水稳性团聚体的风干率来评价抗蚀性[23]。

2 土壤抗蚀性评价方法

2.1 主成分分析法

主成分分析法可以起到降低维度的作用，把多个指标合并成几个相互不关联的综合性指标。姜爱国[24]等运用主成分分析法研究南京紫金山灵谷寺不同林分林下土壤的抗蚀性，结果表明土壤抗蚀指数表现为桂花>枫香>麻栎>白栎。对16个指标的主成分分析结果表明，总孔隙度、水稳性指数、团聚度、>0.25 mm水稳性团聚体含量、有机质、全氮对土壤抗蚀性影响较强。白秀梅[25]等用主成分分析法对关帝山4种植被恢复类型0～20 cm土层土壤抗蚀性进行研究，确定土壤抗蚀性评价指标的3个主成分，并确定土壤抗蚀性的综合评价模型，即Y=0.718Y1+0.167Y2+0.115Y3，依据土壤抗蚀性综合主成分值，得出土壤抗蚀性强弱，针阔混交林最强，撂荒地最弱。

2.2 熵权法

土壤抗蚀性由多个指标影响，每个指标信息熵越小，该指标提供的信息量越大，对综合评价的影响也就越大，权重就越高。邱陆旸[26]等以浙江省瓯江流域源头区为研究区域，建立了包含11项指标的评价体系，并运用熵权法计算了各评价指标的权重，评价了不同林地下土壤抗侵蚀能力的差异，结果表明灌木林地最好，茶园最差。

2.3 灰色关联分析法

对于两个系统之间的因素，其随时间或不同对象而变化的关联性大小的量度，称为关联度。谢贤健[27]等为揭示耕地退耕成巨桉林后对土壤抗蚀性的影响，运用主成分分析法结合灰色关联度构建了土壤理化性质和抗蚀性指数之间的耦合模型。结果表明：决定土壤抗蚀性最关键的因素是>0.25 mm团聚体的含量。

3 土壤抗蚀性评价的探讨

土壤抗蚀性评价指标选取在不同地域、不同土地利用类型上各有不同，但大多是反映土壤物理化学性质的指标，土壤抵抗水力侵蚀的能力不仅受土壤理化性质的影响，土壤颗粒之间的力学性质、颗粒与颗粒之间的胶结作用、土壤根系的固结网络作用等其他影响土壤抵抗外营力能力指标，也应该出现在土壤抗蚀性指标体系中，尤其是一些土壤结构较差的土壤，例如风沙土的土壤团聚状况与土壤水稳性团聚体含量极少，无法作为抗蚀性指标，这类土壤抵抗土壤侵蚀主要依靠颗粒之间的内摩擦阻力作用，因此这类土壤的抗蚀性评价指标体系中应多采用反映土壤颗粒内摩擦阻力的指标。

土壤抗蚀性评价方法多采用将多因子综合降维的方式，且更多是现状评价，而土壤抗蚀性指标中很多随着时间推移会发生变化，因此建立以时间为系数的抗蚀性评价模型与预测模型为主。