吸管法与扫描电镜法测定中国水蚀区典型土壤粒径分布对比

[目的]利用扫描电镜法(scanning electron microscopy,SEM)评估吸管法(pipette method,PM)对中国水蚀区不同土壤粒径分布(particle size distribution,PSD)的测定结果,以期为各典型土壤PSD的测定及其结果在土壤侵蚀模型中的应用提供参考。[方法]以5个水蚀二级区的典型土壤——黑土、褐土、黄土、紫色土和红壤为研究对象,利用SEM测定PM所得<100μm各粒级悬液的粒径分布,分析两种方法测得的粒径分布差异并探讨其原因。[结果]PM所得绝大多数土壤悬液中都存在粒径大于对应粒级的颗粒。随着悬液粒级减小,SEM所得相应粒级颗粒的数量百分比和体积百分比均降低。在<100μm悬液中,SEM测得黑土、褐土和紫色土颗粒集中于20~53μm,平均体积直径(mean volume diameter,MVD)较小;黄土和红壤颗粒集中于20~53,53~100μm,MVD较大。相比SEM,PM对黄土<100μm悬液PSD的测定结果差异不大,但高估了其余土壤<2μm黏粒含量,低估了黑土、褐土和紫色土20~53μm粒级含量及红壤20~100μm含量,所测各土壤平均重量直径(mean weight diameter,MWD)均小于SEM所测MVD。PM与SEM所测土壤PSD的差异使85.6%的土壤样品质地类型发生了变化。通过S曲线对PM所测PSD进行转换后可使质地类型不一致的样品占比下降至61.5%。[结论]以SEM结果为基准,PM对水蚀区各土壤粒径分布的测定普遍存在误差。两种方法之间的差异因土壤类型而异,主要与土壤矿物组成和黏土矿物类型有关。

中国水蚀区5种典型土壤的侵蚀性降雨阈值比较

[目的]准确拟定侵蚀性降雨阈值,区分侵蚀性与非侵蚀性降雨事件,为有效减少土壤侵蚀预报的工作量以及区域土壤侵蚀防治提供科学参考。[方法]在北京市房山区布设中国5个水蚀二级区典型土壤休闲小区,收集各小区2006—2019年的产流产沙监测资料,利用降雨侵蚀力偏差法分析各小区的侵蚀性降雨量(P)和最大30 min雨强(I_(30))阈值。[结果]①相比P阈值,I_(30)在识别侵蚀性降雨方面更为有效。②黑土和褐土小区侵蚀性降雨阈值较高,二者P阈值均为10.0 mm,I_(30)阈值均为10.2 mm/h;黄土小区次之,其P和I_(30)阈值分别为9.5 mm和8.9 mm/h。紫色土与红壤小区较低,二者的P阈值分别为5.4和6.1 mm,I_(30)阈值分别为3.2和5.2 mm/h。③各径流小区的监测资料年限达到12 a时,侵蚀性降雨阈值才可达到稳定。[结论]不同地区土壤的侵蚀性降雨阈值存在较大差异。侵蚀性降雨阈值不仅受土壤自身特性如粒径分布和有机质含量的影响,还与当地的气候状况如降雨雨型有关。