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黄土高原水蚀风蚀交错带受风力和水力的共同作用,侵蚀程度剧烈,过程复杂,是世界上土壤侵蚀最严重的区域之一.风力侵蚀主要从作物收割以后持续到次年春季,水力侵蚀主要集中在雨季(夏秋).对交替发生在不同季节的风水交错侵蚀,由于侵蚀营力作用顺序、坡面结皮发育、地表状况等方面均有明显的差异,进而导致侵蚀速率也存在明显不同.探明不同风水交错侵蚀过程下(先风蚀后水蚀(风-水),先水蚀后风蚀(水-风))坡面土壤侵蚀特征,为该区土壤侵蚀防控提供科学依据.本研究采用Be-7示踪技术、室内模拟降雨和风洞试验相结合的方法,在不同风速(9、12和15m/s)、雨强(60和90mm/h)和坡度(5°、10°、15°)条件下,研究了迎风坡面(风向与径流方向相反)在两种不同风水交错侵蚀过程下坡面的水蚀速率、水力学特征、风蚀速率等特征,明确风蚀、水蚀及总侵蚀速率的空间分布,估算风蚀和水蚀对总侵蚀的贡献,揭示水力和风力交错作用条件下迎风坡面的侵蚀特征.主要研究结果如下: (1)风-水交错侵蚀过程中,风蚀作用使土壤粗化,改变坡面微地貌,导致水蚀过程中径流、泥沙、水力学特征等随降雨历时变化.各试验条件下坡面径流速率与侵蚀速率均随降雨历时表现出先增大而后趋于稳定的变化规律.不同降雨强度和坡度条件下,受风蚀影响的坡面径流速率均高于仅发生水蚀的坡面,且随试验风速的增大坡面径流速率也随之显著增大(p＜0.01).不同降雨强度和坡度条件下,水蚀速率表现为15m/s＞0m/s＞12m/s＞9m/s,15m/s风速吹蚀后坡面水蚀速率远高于其他风速下的水蚀速率,同一雨强和坡度下侵蚀速率最高多出694.67g/m2min.与仅发生水蚀相比,经历9、12和15m/s吹蚀后,风-水交错侵蚀中水蚀速率增加了-57.37~692.18g/m2min.较小风速吹蚀后(9m/s),受风蚀影响坡面对水蚀的发育起到一定程度的抑制.此外,风蚀导致初始产流时间均明显缩短、径流深增大,且吹蚀风速越大初始产流时间缩短和径流水深增大越明显. (2)水-风交错侵蚀过程中,水蚀过程对土壤风蚀有明显的影响(p＜0.01).降雨强度和坡度均通过影响降雨侵蚀进而影响土壤风蚀.在相同降雨坡度和风速条件下,已受水蚀影响的风蚀试验,风蚀速率均随雨强增大而增大,在坡度为10°、风速为15m/s时,90mm/h雨强处理下的风蚀速率超出60mm/h雨强处理最多,达到83.75g/m2min.在相同降雨强度和风速条件下,风蚀速率随坡度的增加变化不明显.与未受水蚀影响的风蚀试验相比,不同雨强和坡度条件下土壤风蚀速率均表现为明显降低,相比单独发生的风蚀和水蚀侵蚀速率之和,在水-风交错侵蚀中不同处理下总侵蚀速率均明显降低,其值最小为135.18g/m2min,最大为1860.22g/m2min. (3)对比风-水和水-风两种交错侵蚀过程中风蚀和水蚀对总侵蚀的贡献率,发现风-水交错侵蚀过程中,对不同降雨强度、坡度和风速条件下的所有试验,风蚀对总侵蚀的贡献率>50%的比例占83.3%,而在水-风交错过程风蚀贡献率＞50%的比例仅占39.9%.表明风-水交错侵蚀中风力是造成土壤侵蚀的主要外营力,水-风交错过程中水力作用成为主要外营力.不同交错侵蚀过程,总侵蚀速率有明显差异,但风-水交错过程中风力对总侵蚀的影响程度高于水-风交错过程中水力对总侵蚀的影响.相同雨强、坡度和风速下,水-风交错侵蚀的总侵蚀速率明显低于风-水交错侵蚀的总侵蚀速率,总侵蚀速率最多相差2440.40g/m2min,风-水交错侵蚀的总侵蚀速率是水-风交错侵蚀的1.2倍-26.2倍.与仅发生水蚀相比,风-水交错侵蚀过程中,受风蚀影响后,坡面水蚀速率明显增大,尤其是在大风速下条件下,最大增加692.18g/m2min.与仅发生风蚀相比,水-风交错侵蚀过程中,受水蚀影响坡面的风蚀量显著减小,26.4倍.上述规律表明,在风-水交错侵蚀中,风蚀从一定程度上加剧了水蚀程度;而在水-风交错侵蚀中,水蚀对风蚀有极大的抑制作用. (4)利用Be-7示踪技术研究了风-水、水-风不同交错侵蚀下迎风坡面的土壤侵蚀速率及其空间分布特征.结果表明,各坡度下,风-水交错侵蚀在各坡面部位上的侵蚀速率均高于水-风交错侵蚀,水-风总侵蚀速率仅占风-水过程的37.6%~89.2%.在风-水交错侵蚀过程中,各降雨坡度下顺坡方向,上、中、下各坡面部位侵蚀量均呈现先增后降的趋势,其值表现为中部＞下部＞上部,侵蚀最剧烈的部位在坡面中部偏下;当降雨坡度为15°时,风-水交错侵蚀各坡面侵蚀量最大,且沿径流方向上坡至中坡侵蚀量增幅最高,达到96.7%.水-风交错侵蚀过程中,15°坡面各部位侵蚀量随顺坡方向递增,表现为下部＞中部＞上部,此过程中水蚀对风蚀起到一定抑制作用,水力成为造成土壤侵蚀的主要外营力,而5°、10°呈现规律与先风蚀后水蚀过程所展现规律相似.