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表土结皮是在雨滴打击、湿润分散作用下，土壤团聚体不断崩解，细颗粒重排、压实，使土壤表层形成了较原始土壤结构致密的薄土层。它有减少入渗、增加径流并使侵蚀产沙特征变得复杂的作用，是目前自然地理学科研究中的热点问题。从微观角度讲，深入研究表土结皮的形成过程、机制及影响因素，将极大的促进对土壤侵蚀过程的理解，也可以为土壤侵蚀的预测、预报及治理提供理论支持。宏观上，从区域尺度切入，开展表土结皮对区域水文循环、C循环的影响，对于认识土壤结皮在区域环境变化乃至全球变化中的作用及其作用程度，都有着重要的意义。然而，由于表土结皮形成发育的复杂性，目前对表土结皮的发育机理还认识不清楚，对结皮的判别、测定方法的不统一，及其对侵蚀的影响也不确定。就此，本文选择我国三种典型土壤(紫色土、黄土、黑土)，对其结皮的发育过程、形成机理及侵蚀效应展开深入、系统研究，以期增加对表土结皮的科学认识，为侵蚀防治、侵蚀预报工作提供理论支持。研究取得以下主要成果：
1.通过土壤薄片、结皮容重、抗剪强度、入渗、溅蚀指标定量研究并了解了三种典型土壤的结皮发育动态及其对侵蚀的影响。任何土壤都能形成表土结皮，降雨特征、土壤特性表现不同时，结皮的厚度及致密程度有所不同。随降雨进行，紫色土表面强度(等含水率)、容重不断增加，30min内形成厚7-8mm的稳定结皮层，60min内发生层容重增加10.3％，孔隙度下降11.7％；黄土在30min降雨内形成稳定结皮，厚度约3-4mm，60min降雨内，发生层容重增加10.8％、孔隙度下降5.4％；黑土大团聚体含量高，结构稳定，结皮发育速度慢，降雨60min后才有较明显致密层出现，120min形成厚约总3-4mm的结皮层，发生层孔隙度增加6.45％、容重增幅达14.1％。淋移作用的强弱对表土结皮的发育厚度影响很大，淋移作用相当时，不同土壤形成的稳定结皮层厚度基本相当。
2.深入分析了土壤理化性状及降雨动能对结皮形成的影响作用。发现土壤有机质(OM)、团聚体平均重量直径(MWD)、粘粒含量与表土结皮的发育速度负相关；钠离子含量百分比(ESP)、结构体破坏率(PAD)、砂、粉粒含量与发育速度正相关。雨滴打击及水分湿润主要分散的是大团聚体，因此微团聚体的含量高低对结皮发育的影响甚微。总体上，湿润消散(breakdown slaking)、雨滴打击(mechanical breakdown)对三种土壤结皮的发育起主要作用，粘粒膨胀(microcracking)和物理化学弥散(physical-chemical dispersion)对结皮发育的贡献作用不明显。湿润消散、雨滴打击对黄土结皮发育的贡献作用相当；对于黑土，雨滴打击是结皮发育的主要动力，湿润主要起降低团聚体的稳定性、促进雨滴打击分散的作用；对于紫色土，因其淋移作用剧烈，雨滴打击使土表迅速形成致密层、抑制淋移从而削弱结皮的发育。
3.团聚体越大、孔隙度越高，微结构照片越能更好的反映结皮的发育动态。紫色土、黑土结皮薄片的显微照片效果均好于黄土。一定特征的降雨下，某种土壤对应的最大结皮厚度一结皮发生层的概念对结皮的定量研究有重要意义，结合抗剪强度，能有效的反映表土结皮的发育过程及不同类型土壤结皮之间的差异。锥体贯入深度同含水率之间具有较好的幂函数关系，但拟合精度受土壤颗粒的大小的干扰。比如颗粒较小的紫色土、黄土，贯入深度同含水率之间的拟合曲线相关性好，得到的抗剪强度曲线光滑；黑土由于大团聚体含量高、表面糙度大、颗粒间粘性差，无结皮时贯入深度极易突增、结皮后表层极易破碎，致使贯入深度的重复取样变异大、抗剪强度曲线不甚光滑。本文中的改进涂膜法测定结皮容重的效果理想，而锥体贯入法测算抗剪强度时，必须把握好测定时间并保证足够的测定次数，才能取得理想的数据资料。
4.表土结皮的入渗效应、径流效应、溅蚀效应指标对结皮侵蚀效应的定量认识非常有益，也能为精准侵蚀模型的建立提供科学参数。120min降雨内，紫色土结皮的入渗效应为～0.94，累积入渗量下降48.5％，径流效应仅为+0.02，累积增加2.5％，溅蚀效应为-0.06，累积溅蚀量下降5.7％；黄土结皮使起始入渗时间推迟10min，入渗效应为-0.83，累积入渗减少45％，径流效应为+0.06，增幅6.1％，溅蚀效应为-0.18，累积溅蚀量下降15％；黑土结皮的入渗效应为-0.66，累积入渗下降39.6％，径流效应高达+0.30，增幅为42.3％，溅蚀效应为+0.44，累积溅蚀量增加77.1％。总之，表土结皮总是降低土壤的入渗能力，但对侵蚀产沙、土壤可蚀性则可能起增强作用也可能起削弱作用。另外，对不同类型土壤，要结合结皮效应与入渗、径流量占降雨量的比例才能全面了解结皮对降雨入渗、侵蚀产沙影响的强弱。总体上，黑土的结皮效应远远高于紫色土、黄土，但任何土壤的结皮效应都随降雨的进行逐渐消失。
5.抗剪强度是土壤颗粒内摩擦力与粘聚力的函数，而影响可蚀性的因素除此之外，还受土壤颗粒重量、有机质含量等的重要影响。因此，抗剪强度与可蚀性指标之间并非总是具有负相关性，可能出现同增、同减现象。比如，黑土结皮的发育提高了其抗剪强度，但也提高了黑土可蚀性。三种土壤的原始抗剪强度大小顺序为：紫色土＞黄土＞黑土；稳定结皮发育后，顺序变为：黑土＞紫色土＞黄土。
6.根据溅蚀效应(C)的拟合函数(不同类型的土壤函数表达不同：紫色土为C=0.004t-0.5634；黄土为C=0.3823Ln(t)-1.8421；黑土为C=-0.0038t+0.7847)并结合含有结皮因子的土壤溅蚀量计算模型(Sc=Suc/(1-C))，可以实现较为精确的预测前期无结皮时某降雨历时内的累积溅蚀量。