欢迎来到第 2.4 节：土壤侵蚀与土壤保持！
你好，未来的农学家！土壤是农业的基础，但它也非常脆弱。在本章中，我们将了解对珍贵土壤的最大威胁：侵蚀，以及至关重要的防治方法。这是一个关键课题，因为一旦肥沃的表土流失，可能需要几千年才能恢复！
2.4(a) 描述土壤侵蚀：介质与类型
土壤侵蚀（Soil Erosion）是指由水或风等自然介质导致土壤表层（即表土）流失的过程。表土含有植物健康生长所需的大部分养分和有机质（腐殖质），因此其流失对农业来说是灾难性的。
导致侵蚀的两大主要介质是水和风。
介质 1：水蚀（四个阶段）
水蚀通常按渐进顺序发生，意味着一种类型的侵蚀会导致下一种更严重的侵蚀。
第 1 阶段：溅蚀（Splash Erosion）
- 什么是溅蚀？ 当雨滴撞击裸露的土壤时，它就像一颗微型炸弹，将土壤颗粒震散并溅射到空气中。
- 你知道吗？ 一场强降雨就能震散数百万个土壤颗粒！
第 2 阶段：面蚀（Sheet Erosion）
- 什么是面蚀？ 土壤松动后，径流会像一层均匀的薄片一样在地面上移动。这些水流带走了被震散的土壤颗粒。
- 为什么它很危险？ 它很难被发现，因为它均匀地带走了田间表层的一薄层土壤。
第 3 阶段：细沟侵蚀（Rill Erosion）
- 什么是细沟侵蚀？ 当片状径流的速度和流量增加时，它们会汇聚成微小且清晰的通道或水流，称为细沟（rills）。
- 类比： 想象一下雨后路面上流淌的小水流——只不过它们携带的是土壤！细沟可以通过正常的耕作轻易平复。
第 4 阶段：切沟侵蚀（Gully Erosion）
- 什么是切沟侵蚀？ 如果细沟得不到治理，它们会加深并拓宽成巨大的通道，称为切沟（gullies）。
- 影响： 切沟过大，农用机械无法通过，这会永久性地破坏土地，使其无法再进行耕作。
介质 2：风蚀（颗粒移动）
风蚀主要发生在干旱、开阔且土壤轻（如沙土）且疏松的地区。
风通过三种方式移动土壤颗粒（一个极好的助记词是 SSC：悬移、跳跃、蠕移）：
- 悬移（Suspension）： 极细的颗粒（如尘土）被吹到高空，可以传播数百公里（如沙尘暴）。
- 跳跃（Saltation）： 中等大小的颗粒在土壤表面跳跃，被风瞬间抬起，这会产生磨蚀并震散更多的土壤。这通常是风蚀中最主要的形式。
- 蠕移（Surface Creep）： 大而重的颗粒在受跳跃颗粒动能的推动下，在地面上滚动或滑动。
快速复习： 水蚀包括溅蚀、面蚀、细沟侵蚀、切沟侵蚀。风蚀包括悬移、跳跃、蠕移。
土壤侵蚀的原因（为什么情况会恶化）
土壤侵蚀是一个自然过程，但人类往往通过不良的耕作和土地管理习惯，极大地加速了这一过程。
1. 去除天然植被
- 森林砍伐： 砍伐森林使土壤直接暴露在雨水和风中。树根对于固结土壤至关重要。
- 过度放牧： 过多的动物啃食草地会导致地表裸露。牲畜的蹄子还会压实土壤，降低其渗透性，从而增加径流。
2. 不合理的耕作方式
- 顺坡耕作（上下坡耕作）： 如果沿着坡度上下耕作，会为水流创造现成的通道，从而加速细沟和切沟侵蚀。
- 连续单作： 反复种植同一种作物会耗尽有机质，导致土壤结构变差，极易被风和雨水侵蚀。
- 使土壤裸露： 特别是在干旱或多风季节，裸露的土壤没有任何防护。
3. 自然因素
- 陡坡（地形）： 水在陡坡上流动更快，增强了侵蚀能力。
- 强降雨： 高强度的降雨为溅蚀提供了更多能量，并增加了径流量。
- 强风： 在干旱（荒漠化）地区很常见，风可以轻易卷起细小的土壤颗粒。
土壤侵蚀的防治
防止土壤侵蚀对可持续农业至关重要。防治措施旨在实现两个主要目标：
- 降低水/风在土壤表面的流速和流量。
- 保持土壤覆盖并将其固结在一起。
如果觉得内容很多，别担心！我们可以将防治方法分为两类：植物（生物）防治和工程（结构）防治。
A. 植物（生物）防治措施
这些方法利用植物或植物残体来保护土壤。
1. 等高耕作（Contour Ploughing）
- 工作原理： 农民不再顺坡耕作，而是沿着等高线（海拔高度相等的连线）进行耕作。
- 效果： 每一条犁沟都像一个小水坝，能够截留雨水并减缓径流，为雨水渗透争取更多时间。
2. 带状种植（Strip Cropping）
- 工作原理： 交替种植不同条带的作物，通常将清耕作物（如玉米）与密植固土作物（如草或豆类）间作。
- 效果： 密集的固土作物起到屏障作用，拦截土壤颗粒并降低穿过田间的风速。
3. 覆盖作物与覆盖物（Mulching）
- 覆盖作物： 在经济作物生长的间隙种植专门用于覆盖土地的作物（如收割玉米后种植豆科植物）。
- 覆盖物： 用有机材料（作物残茬、稻草、树叶）或塑料薄膜覆盖土壤表面。
- 效果： 这两种方法都能吸收雨滴能量（减轻溅蚀）并遮挡风力。覆盖物还能保持土壤湿度。
4. 植树造林/再造林
- 种植树木或恢复被砍伐的森林。树根能紧紧固定土壤，树冠则能保护地面免受大雨的冲击。
B. 工程（结构）防治措施
这些方法需要在土地上建造物理设施。
1. 梯田（Terracing）
- 工作原理： 在陡坡上修建阶梯状的平台。
- 效果： 这将长坡分割成一系列短小的水平台面，极大地降低了水流速度，使水流能在平台集聚并渗入土壤。这种方法非常有效，但需要大量人工。
2. 筑埂与石埂（Bunds and Stone Lines）
- 工作原理： 沿着土地的等高线建造低矮的土堆（埂）或排列石线。
- 效果： 这些结构充当径流的物理屏障，迫使水流减速，并将携带的土壤颗粒沉降在土埂/石线后方。
3. 谷坊（Check Dams）（用于控制切沟）
- 工作原理： 在切沟底部修建小型临时坝，通常使用岩石、铁丝网或灌木枝条。
- 效果： 它们减缓了切沟内的水流，防止切沟进一步加深，并促进土壤淤积，久而久之可以将切沟填平。
快速复习：要点总结
侵蚀与保护摘要
- 侵蚀威胁： 富含养分的表土流失。
- 水蚀类型（从重到轻）： 切沟（最严重） ← 细沟 ← 面蚀 ← 溅蚀。
- 主要原因： 缺乏植被保护。
- 保护原则： 减缓水/风速并覆盖土壤。
- 关键方法： 对于坡地而言，等高耕作和修筑梯田至关重要。