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美国农业部537手册(通用土壤流失方程USLE说明书)中文第一版

虽然开发路线正确,但 USLE 是美国人为了美国的生产实践而开发的,在使用时不能忘记这一主 要的局限性。在美国以外的国家和地区,如果当地使用的耕作制度在表 5 中找不着,那么方程的应
用就会成很大问题,因为 C 值无法确定。要确定一个地方各种情况下的 C 值,需要大量的小区观测 数据,研究成本较高。本手册所给出的 P 值,也都是美国农场中常用的水保措施所具有的数值,不 一定适用于其他国家和地区。USLE 所使用的单位还是英制单位,对于使用国际单位制的人来说,总 会觉得别扭(很难想象我们在科学研究中还用 1 尺 2 寸、3 斗 4 升、老秤 5 斤 6 两等单位计数)。
USLE 是为计算某种特定情况下由片蚀和细沟侵蚀引起的长期平均土壤流失而设计的模型。其也 能应用于建筑工地及其它非农业用地,但是不能预报沉积,以及沟道、河岸和河床侵蚀产沙。
关键词:水土保持措施,保护性耕作,建筑工地,作物冠层,作物种植序列,输移比,侵蚀因子, 侵蚀力指数,侵蚀预报,容许侵蚀量,侵蚀力,总侵蚀量,少耕,免耕,降雨特征,降雨数据,秸 秆覆盖,径流,泥沙,泥沙输移,坡面效应,水质,土壤可蚀性。
USLE 的开发,其基础是全美国范围内连续多年的小区水土流失观测数据,以及相关的气象、土 壤、植被、农作、水文等基础数据的长期积累。对于土壤侵蚀这一学科来说,大范围内观测数据的 长期积累是极其重要的。USLE 的开发,还有赖于美国农业部农业研究局、土壤保持局、普渡大学等 研究和工作机构的大力协作。这样的一个遍及全美国并涉及多个领域的科学项目,没有强有力的领 导和各单位的通力合作是不可能完成的。USLE 的开发过程对大型农业科技工程的组织管理具有极佳 的借鉴意义。
译者:马璠 2011‐07‐20
译者声明:美国农业部 537 号手册英文版下载自互联网。本中文译本仅作学习交流之用,不用 于任何商业目的,也不作为可引用文献。译者不保证本中文译本的正确性。若发生任何版权或学术 纠纷,译者不负任何责任。
摘要
威斯迈尔, W. H., 及史密斯, D. D. 1978. 降雨侵蚀流失预报——水土保持规划指南,美国农业部,农 业手册 537 号。
由于译者水平有限,文中目前还无法确认是否准确翻译的地方加了亮黄底色,敬请各位读者不 吝赐教。翻译中一定还有很多错误,也请各位读者批评指正。如果有可能,这个 USLE 手册中文版会 在修改之后出更加完善的版本,最新版本将在译者的唯一官方博客上公布,各位读者可以在译者博 客上下载最新译本。
译者官方博客地址:/u/mafanshuibao 英文原版下载地址:/usle/AH_537.pdf
降雨侵蚀力指数…………………………………………………………………………………………..5 解冻和融雪的 R 值……………………………………………………………………………………….8 土壤可蚀性因子(K)……………………………………………………………………………………...9 K 因子的定义……………………………………………………………………………………………..9 特定土壤的 K 值………………………………………………………………………………………...10 土壤可蚀性诺模图………………………………………………………………………………………11 地形因子(LS)…………………………………………………………………………………………...13 坡面因素图………………………………………………………………………………………………13 坡长因素…………………………………………………………………………………………………15 百分比坡度………………………………………………………………………………………………17 不规则坡面………………………………………………………………………………………………17 土壤类型或覆盖状况沿坡面的变化……………………………………………………………………18 坡面上连续坡段土壤剥离的公式………………………………………………………………………18 覆盖和管理因子(C)…………………………………………………………………………………….19 C 因子的定义……………………………………………………………………………………………19 作物生长阶段……………………………………………………………………………………………20 作物和管理因素的数量化评估…………………………………………………………………………20 土壤流失比率……………………………………………………………………………………………23 侵蚀力指数分布数据……………………………………………………………………………………32 求取某地 C 值的步骤……………………………………………………………………………………35 水土保持措施因子(P)…………………………………………………………………………………..41 等高耕作…………………………………………………………………………………………………41 等高带状种植……………………………………………………………………………………………43
通用土壤流失方程(USLE)使规划人员能够预测各种作物种植和管理措施组合与一定的土壤类 型、降雨条件以及地形相结合的条件下的平均土壤侵蚀速率。当这些预测的流失量与给定的容许土 壤流失量相比时,便能为将侵蚀控制在某一限度内提供指导。该方程将众多影响土壤侵蚀速率的互 相联系的物理和管理因素归纳为 6 个主要因子,这些因子在不同地区的值可以数量化表示。半个世 纪以来,许多州开展的侵蚀研究提供了很多信息,从这些信息中至少可以得到全美国范围内某一特 定地块或其它较小的易蚀区域上,USLE 因子的近似值。本手册中的图表让这些信息可以应用于田间。 目前数据显著的局限性也得到了说明。
梯田………………………………………………………………………………………………………44 土壤流失方程的应用………………………………………………………………………………………47
农地土壤流失预报………………………………………………………………………………………47 确定土地利用和措施组合………………………………………………………………………………50 建筑工地…………………………………………………………………………………………………52 估算上部坡面对流域产沙的贡献………………………………………………………………………53 USLE 的预报精度……………………………………………………………………………………….55 参考文献……………………………………………………………………………………………………57 附录…………………………………………………………………………………………………………59 估算冠层和秸秆覆盖百分比……………………………………………………………………………59 美国可能出现的 EI 值…………………………………………………………………………………..59 由自记雨量计的记录计算侵蚀力指数…………………………………………………………………67 向公制单位的转换………………………………………………………………………………………69
1978 年 12 月
中文第一版译序
通用土壤流失方程(The Universal Soil Loss Equation,缩写为 USLE)是美国农业部于 20 世纪中 叶开发的一个主要用于估算农田长期平均土壤流失量的经验模型。因为这是一个经验模型,所以其 外延性较差,如果在美国以外的国家和地区使用,不进行参数校正,基本谈不上预报精度。在地形 比较复杂、耕作制度在较小尺度上就有较大变化、耕作和管理措施不规范的情况下,USLE 几乎会丧 失估算能力。总体上来说,该方程名为“通用”,实不“通用”,或者说其通用性只在美国国内,尤 其是落基山脉以东地区体现。后来,美国农业部又开发了 RUSLE、WEPP 等新型土壤侵蚀模型,这些 模型与 USLE 相比在技术上有了巨大的进步。但是,作为一个划时代的侵蚀模型,USLE 总结了其之 前土壤侵蚀科学数十年的发展成果,开辟了其之后土壤侵蚀研究的光辉道路,影响是非常深远的。 时至今日,凭借其极为丰富的数据库,USLE 仍然是进行土壤侵蚀及相关研究的重要工具,在很多情 况下有较高的应用价值。在尚无系统的土壤流失量估算方法的地区,引入 USLE 的技术路线和总体架 构,是构建当地的侵蚀估算模型的一个较优选择,这或许是“通用”的另一层含义吧。
降雨 侵蚀 流失 预报
水土保持规划指南
美国农业部 农业手册 537 号 科学教育管理局出品
降雨 侵蚀 流失 预报
水土保持规划指南
农业手册 282 号 “落基山脉东部农地降雨侵蚀流失预报”的替代版本
美国农业部科学教育管理局 普渡农业试验站 合作出品
美国农业部的政策不允许任何年龄、种族、肤色、国籍、性视,应立即致函华盛顿特区,农业秘书处,20250.
USLE 的开发人员是一群密切联系美国农业生产和水土保持实践的科学家和工程师,他们开发该 模型的技术方案总结起来就是四个字:路线正确。USLE 完全是为美国的农业生产和水土保持工作服 务的,这从本手册对方程 C 因子的论述可以清晰地看出来。手册的表 5 及其副表列出了美国常用的 耕作和管理制度下的 C 值,这些耕作和管理制度都是机械化生产条件下的制度,而且都有很强的规 范性(机械化生产的规范性本来就很强,农机具的设计基本上确定了耕作和管理措施)。所以模型的 使用者基本上可以从手册列出的数据中选择实际使用的耕作和管理制度所对应的 C 值。土壤保持局 等机构还为使用者准备了方便的工作表格,进一步便利了模型的田间应用。开发人员密切联系生产 实践的作风,从手册对生产中很多细节的详细描述可以反映出来,读者可以自行体会。
表格
1.—土壤侵蚀研究站土壤的 K 值………………………………………………………………………….10 2.—夏威夷 10 种基准土壤的土壤可蚀性因子 K 的近似值………………………………………………11 3.—特定坡长和坡度组合的地形因子 LS 值………………………………………………………………15 4.—均匀坡面上连续等长坡段相对土壤流失量的估计………………………………………………….17 5.—农地土壤流失量与相应的连续休闲地流失量的比率……………………………………………….24
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