上篇 研究
第一章 土壤抗冲性概说
1.1 概念的由来
土壤抗冲性这一概念普遍认为是著名土壤学家朱显谟先生最先提出来的。有文献显示朱先生最早于1958年就在《甘肃中部土壤侵蚀调查报告》一文中提出“土壤抗冲性”一词①，但据朱先生自己说他在20世纪70年代明确地将土壤的抗侵蚀性划分为抗蚀性和抗冲性两个方面②，并且在20世纪80年代初通过一篇重要的论文作了系统的说明③。朱先生提出上述两个概念的实践背景是黄土高原地区的土壤侵蚀防治，这是一项他从20世纪50年代就开始的，令人钦佩的科研事业。至今我们还从先生的研究成果中不断吸取养分。
朱先生为什么要把黄土地区的土壤抗侵蚀性作如此划分呢？抗蚀性和抗冲性二者之间的区别何在呢？很多年以前，笔者初学土壤侵蚀课的时候，并未深刻理解这些重要概念。不过不能全怪笔者没有认真听讲，像水土保持这种强实践性学科的教学本来就不应该在课堂上设置太多时间，讲解太多的概念。而应该在讲解了主要关键概念之后，把大部分时间安排在实验和野外实习上，在实践中向学生深入讲解各种概念，学生才能记得住。不过安排太多的实习，经费是个问题。据老师说，他们当年带学生实习是到新疆，有学生在沙子里挖出了新鲜的肉苁蓉，觉得鲜嫩可口，吃了拇指长的一节，晚上回营地就上火流鼻血了。后来的沙漠学实习目的地逐步由远及近，基本上就是安排在陕北的毛乌素沙地。如果外出实习不能安排太多太远，那就应该把实验课的比重加大，甚至可以以实验课为主，理论教学为辅。本科教学可以，也应该适度“研究生化”，因为取法乎上，仅得其中，按研究生的要求进行培养，最后培养出合格本科生的可能性会大为增加。
在长期的自我摸索实验过程中，接触到的侵蚀现象越来越多，头脑中才对土壤抗蚀性和抗冲性概念逐渐清晰。朱先生指出，抗蚀性指的是土壤抵抗径流对其分散和悬浮的能力，主要是受土粒和水的亲和能力影响。如果土壤中胶结物质含量比较低，团粒结构不发育，则遇水容易被分散为细小的土粒，一般是极为微小的团聚体，当然也有一部分单个土粒被分散。土壤抗蚀性弱，在侵蚀过程中的外在表现就是表土的泥泞，而且不是在径流冲刷搅动的作用下土粒才会这样。在地表径流还未发生集中汇流的漫流阶段，这时的流速还非常低，径流深尚不足以毫米计，不足以对土壤造成明显冲刷，但此时已经能观察到土壤物质的分散和运移了，黄土区的这种现象尤为明显。当地表径流发生集中，成为线状股流时，土壤抗冲性概念便直观地表现出来了，抗冲性指的是土壤抵抗径流对其机械破坏和推移的能力。也就是说，水流达到一定的流速和径流深后，能直接推动土壤物质下移，无须事先将土粒分散悬浮。仔细思索这两个概念，我们大致可以认为土壤抗冲性主要是针对细沟侵蚀及以后的沟蚀阶段的，其应用背景是具有较强冲刷能力的集中径流作用下的侵蚀过程。说得更“物理”一点，可以认为抗蚀性更多涉及的是电磁力学，而抗冲性则更多涉及的是机械力学。读者若是对此有兴趣或是有疑义，可以联系笔者进行讨论，在此暂不展开论述。
抗蚀性和抗冲性概念在黄土高原地区发展出来，是与黄土高原土壤性质以及气候特点密切相关的。黄土源于风力搬运而来的粉尘物质的堆积，颗粒之间形成的是“点棱接触侧斜支架式多孔结构”①，通俗地讲就是土粒没有紧密排列，只是相互之间靠少数支点支撑。在水分进入土体之后，土粒之间的支点容易发生位移，土体随之下沉甚至形成洞穴，也就是常说的黄土的湿陷性。黄土疏松多孔，渗透性良好，若是雨强较小，雨水全部入渗，难以产生地表径流。然而，黄土高原总降雨量虽然不大，但短历时、大雨强的暴雨多发，结果是黄土高原产流基本上都是超渗产流，冲刷作用剧烈。目前黄土高原的植被得到了良好恢复，强烈冲刷仅见于局部地点（如未硬化道路）或罕见极端天气事件中（如2017年陕北“7·26”特大暴雨）。但是在开展大规模植被恢复工程以前，坡面冲刷的严重程度触目惊心，笔者虽然未亲眼见过，但从许多前辈口中听到过。想必当时剧烈的径流冲刷给老一辈学者留下了难以磨灭的心理印象。
所以土壤抗冲性是在黄土高原地区以径流冲刷为主要水土流失形式的背景下，由理论联系实际的老一辈土壤侵蚀学者提出的具有一定地域特色的特殊专有术语①。当然，土壤抗冲性的研究并没有限定于黄土高原地区，学者们也将其理念运用至全国其他侵蚀区，得到了很多研究结果。
土壤抗冲性的概念在20世纪80年代初算是正式系统提出并被学界认可，其实在这之前，相关的实验研究已经开始了②。后来，以黄土高原地区为主要研究地域，学界开展了一定数量的关于土壤抗冲性的研究，比较活跃的时间段大致在20世纪80年代中期至90年代中后期。在1997年，学界有两篇综述性文章发表，标志着关于土壤抗冲性的研究达到了一个转折点。一篇是《黄土区土壤抗冲性研究进展及亟待解决的若干问题》（吴普特研究员），一篇是《黄土高原土壤抗冲性研究及有关问题》（刘国彬研究员）①。事实上，这两篇综述是发表在同一期《水土保持研究》（1997年第4卷第5期）上的，在那一期刊物中，还有其他几篇土壤抗冲性研究的重要论文。这可以算得上是土壤抗冲性研究历史的高峰了，在那之后，相关研究有所降温，时至今日一直不温不火。
土壤抗冲性研究暂时陷入低谷的原因，有的是源于科学问题的本身，有的则来源于学界一些其他的因素。
土壤抗冲性的概念是很清晰的，但是从一开始就没有形成统一的测定标准和研究方法体系，这一问题在前文所述的两篇综述文章中均有提到，在其他文献中也有提及。学者们是认识到这个问题了的，但可能是由于没有专门研究土壤抗冲性的大型项目的支撑，一直未形成完善的理论和技术体系，这不能不说是一种遗憾。土壤抗冲性是一个直观的概念，但它依赖于一套实验方法的规定，不同的测定方法自然会衍生出不同的土壤抗冲性指标及相关计算公式、评价体系。土壤抗冲性研究发源于黄土区，某种测定方法在其他侵蚀区是否适用，甚至仅在黄土高原不同地区是否适用，都需要通过系统的实验才能回答。理想的状况应该是有一个覆盖全国的，特别是典型水蚀类型区的土壤抗冲性普查性研究项目，以某一种测定方法为基础，对一定土壤层次的样品的抗冲性以及相关性质进行系统测定，掌握抗冲性数值的大致分布范围。在大规模测定的基础上，对方法的适用性进行评估，筛选一个能够区分各地区各立地条件下土壤抗冲性的计算指标。将项目成果以大家专著或者标准的形式固定下来，并在学界取得共识，让学界在一个基本明晰的理论和技术框架内对各自所在地区的抗冲性进行进一步深入研究，所得到的数据和成果又能够在一致的标准下进行汇总，形成可以相互对照和相互引用的数据库。在土壤抗冲性的研究链条上，还能衍生出很多其他的课题，最终有可能形成以土壤抗冲性为基础指标的关于土壤抗侵蚀能力的庞大研究体系，而且是符合中国土壤侵蚀特点的研究体系。
但是学科的发展很多时候是无法预知的。
进入21世纪之后，土壤侵蚀模型和SCI论文开始主导学界，土壤侵蚀研究从认识论到方法论都在一定程度上偏向了形而上学。模型都是舶来品，基于模型展开的研究比较容易获得国外编辑和审稿人的认可。模型里有大量的方程、物理和数学，有科技含量，可以彰显研究水平。土壤侵蚀研究逐渐碎片化，哪个细分领域能最快最多产出SCI论文，就全力主攻哪个领域。以至于在有的研究机构里，长期形成的优势学科逐渐式微，科研人员不愿意长期坚守某些学科，因为这些学科难以发表高影响因子的论文，不是研究人员水平不行，而是这些领域的期刊本身影响因子就不高。若不改变在研究生培养、人才招聘、职称评定、项目申报等过程中的SCI论文导向，不破除对SCI论文的迷信，像朱显谟先生等老一辈学者那样掌握着完备学科知识，对理论的实践应用极度熟悉，对学科发展一直有战略性思考的泰斗级科学家难以再度出现。
大家都奔着SCI论文去了。
这或许是土壤抗冲性研究一直不温不火的最重要的原因。
1.2 各种实验方法简介
土壤抗冲性虽然是一个直观的概念，但并不是一个物理意义明确的概念。土壤被径流冲刷是一个极度复杂的力学过程，在现有技术条件下只能通过经验性质的实验测定来确定土壤抗冲性。所以要测定土壤抗冲性，必须先设计一种实验方法并制作相关设备，指标的定义和计算都是完全依赖于方法和设备的。测定的方法不一样，或者哪怕只是设备尺寸的微小变动，都会导致土壤抗冲性数据不能相互对比，研究结果的外延性就无从谈起。
在土壤抗冲性研究的历史上，出现的测定方法可谓五花八门，从来就没有一个统一标准。出现这种局面的原因是多方面的，但是最主要的原因可能是由于不同的研究者实施实验的地域不同，地表的覆盖状况千差万别，于是从各自研究需要出发，发展出了各式各样的方法和设备。不过无论形式怎么多样，所有的方法基本上是要模拟水流对土壤的冲刷。在这里，对主要的几种土壤抗冲性测定方法进行简要的梳理，以说明各自的特点。
关于实验方法方面的话题还是必须先从朱显谟先生进行的研究说起。朱先生在开创了土壤抗冲性研究之后，曾用原状土在静水和流水条件下做了一些实验，这些研究可以认为是抗冲性研究的早期。
原状土在静水中的崩解速率被用于表示土壤抗冲性的强弱，是源于这二者之间显而易见的联系。水进入土体后，若土粒很快崩解，则意味着土壤肯定不能较好地抵抗径流冲刷，抗冲性就弱。然而，静水显然不能直接反映冲刷过程，而且静水对土体的破坏作用明明反映的是土壤抗蚀性的强弱，所以用来表示抗冲性强弱显然是不太合适的。后来也有文献指出，土壤静水崩解速率就是反映土体在水中发生分散的能力①，这完全符合土壤抗蚀性的概念。总体上看，用土壤静水崩解速率作为土壤抗蚀性的指标更为合适。
在流水条件下的试验比较有趣。取3 cm×4 cm×4 cm的土块样品，置于木板之上，木板倾斜10°，将样品置于溪流之中进行冲刷，水流深度控制为3 cm②。多么清新自然的研究风气啊！甚至有“浴乎沂，风乎舞雩，咏而归”的舒畅。早年，老一辈学者们进行野外科学考察，虽然能够想象其艰苦程度，但笔者很向往那样的研究工作。仔细回想，在考大学之前，笔者就憧憬着在黄土高原沟沟梁梁之间穿行考察，以为所报考的专业就是干这些事，谁能想到最后陷于瓶瓶罐罐、冲冲刷刷、洗洗涮涮之中？
另外一种早期测定方法是使用索波列夫装置进行土壤抗冲性测定，该方法一听就知道是来源于苏联学者的研究。笔者从未见过该装置，故只能从文献中窥其一二。该装置应该有一个加压设备，把水体所受压强增加到一定数值之后，由喷嘴喷出冲击土体，用冲出的坑穴的深度、体积或者冲刷掉的土壤质量来表示抗冲性的大小。王佑民先生等学者所著的《黄土高原防护林生态特征》一书中对索波列夫装置有一定的介绍，说是供水压强为1个大气压，喷嘴为0.7 mm（应该是直径），对着土体喷水1 min，然后测定冲刷坑穴的深度①。后来，也有学者使用类似的装置来测定土壤抗冲性。如李勇等②在20世纪80年代末90年代初，还使用1个大气压下的水流冲击土壤剖面1 min，用冲刷掉的土壤质量表示抗冲性的强弱。该文虽未明确指出实验装置是什么，但基本上可以确定就是索波列夫装置。看来早年的类似仪器一直存在于水土保持研究所里，还被学者所使用，时间至少能延续到20世纪80年代末90年代初。这篇文献也从一个侧面说明当时的土壤抗冲性测定方法也并未统一，因为早在1979年，后来学界用得比较多的原状土水槽冲刷法就已经由蒋定生先生提出来了，而实际的研究开展时间比论文发表时间更早，在20世纪60年代就开始了。
蒋定生先生提出的方法，在文献中称为“原状土冲刷水槽测试法”，该项研究是在朱显谟先生指导下完成的③。土壤抗冲性测试设备是冲刷水槽，水槽下端是装样室，上端是稳流室，可以调节坡度。水槽由一个自动供水桶供水，由于文献里没有详细说明供水桶的构造，所以一时还难以确定该供水桶能否实现恒定流量供水。该方法所用的取样器是自制的矩形取样器，其内部净尺寸是长20 cm，宽3 cm，深4 cm，所以取出的土样就是上述大小。蒋定生先生提出的这种方法及相应装置，在土壤抗冲性研究历史上具有重要意义，因为这一方法规定了土壤抗冲性测定实验的基本形式，也是被学界广泛接受的形式，即通过模拟径流对土壤样品进行冲刷。实验的形式完全模拟径流冲刷过程，使得这一方法成为与土壤抗冲性概念最为贴切的方法。该方法也被一些权威著作所引用，进一步增加了其经典性。例如唐克丽先生主编的鸿篇巨著《中国水土保持》里就引用了该方法①。《水土流失测验与调查》一书中“土壤抗冲实验”一节②，也完全是引用蒋定生先生的方法。这一设备还因存在于西北农林科技大学资源环境学院水土保持工程实验室里作为教学仪器，而笔者在整个读研期间，曾无数次在实验室里目睹该装置及其应用，所以使得笔者对其印象极为深刻。
某种实验方法和器具自有其传承的脉络和机缘巧合。很多情况下，研究生所用的方法往往来自导师或是同门的传授，因为依赖之前的方法获得的实验数据业已存在，在此基础之上继续深化研究是理所当然的选择。摒弃原有的选择，另起炉灶再搞一套方法，有很大的失败概率，研究生和课题组一般都会非常慎重。笔者也不清楚学校实验室里的那套冲刷水槽是何时何人制作，又为何是严格地沿袭了蒋定生先生最先的设计。然而可以依据逻辑大致推测，这套水槽很有可能是在2005年前后制作的，而且主要参考了《水土流失测验与调查》一书，因为书中有极为精确的图纸可供加工参考。该书不论是编著者抑或是出版机构，都无疑有着明显的水利水保系统的体制背景，因而使得该书在某种程度上具有“准规程”的性质，从而拥有天然的权威性。
然而，即便有如此优秀、细致和规范的指导性著作，还是没有能够统一学界对土壤抗冲性实验方法的选择。学者们还是在蒋定生先生所设计的冲刷水槽的基础上，主要围绕取样器的形制对土壤抗冲性测定设备进行了改进。
原先的取样器由于尺寸较小，宽度只有3 cm，被认为在取样时缺乏代表性。当初把样品宽度设计为3 cm，有可能是考虑到水槽的宽度如果过宽，受当时加工条件限制，槽内水流不易形成一个水深均匀的横断面，水流不是均匀地覆盖样品的所有表面，从而会影响冲刷的效果。但3 cm的土样宽度的确使样品的代表性有所降低，因为土壤性质的空间变异性是很大的，特别是地表土壤，在厘米尺度上就有可能发生较大变化。还有，表层土壤往往富含根系，有时候一株或者一丛草本植物的根系宽度范围就已经超过3 cm了，这时如果用3 cm宽度的取样器显然不合适。适当地加大样品尺寸，在一定程度上有利于减小数据的差异性，也有利于表土根系密集层的样品采集。基于上述原因，苏宁虎①曾在20世纪80年代中期对取样器的尺寸进行了扩大，论文中的图稿显示其取样器长仍为20 cm，宽为10 cm，深度为15 cm，但是电子文献上的字迹不是很清晰，纸质版的原始文献又一时找不到，所以研究者当时所用的取样器深度究竟是多少，现在也不是太清楚。而引用了该文献的其他一些文献对其取样器深度的尺寸描述有出入，有的说是深7 cm②，有的说深10 cm③，使得这一款抗冲取样器的深度尺寸愈加显得扑朔迷离。不论如何，尺寸扩大之后的改款取样器宽度普遍是10 cm，这是一个整十位数，符合惯用十进制人群的底层心理特点。尺寸扩大的改款取样器的生命力是很强的，直至目前都有学者正在使用④，而且深度尺寸恰好就是15 cm，可见是准确沿用了最开始的改款尺寸。该文献同样反映了实验方法传承的脉络性和黏性，一个研究团体所沿用的方法往往会传递很多代，在不知不觉中就形成了学派。原因前面已经讲过，即实验方法的一致性维系着数据资料的延续性，已有的大量数据资源成为固守某一实验方法的重要理由，但有些时候也可能成为改进和创新的阻碍。
王佑民先生等对黄土高原林地土壤抗冲性进行研究时，所采用的土样尺寸为25 cm × 6 cm × 4 cm，这是净尺寸。所用的取样器是可拆卸式的，取土时两半合在一起成为一个矩形取样器，冲刷时将取样器上的螺钉松开，取出土样，放置在水槽上进行冲刷。所以这种方法的水槽宽度增加了1倍。这种取样方法是比较独特的。
还有学者进一步增大取样器尺寸，采用40 cm × 10 cm × 10 cm的大型取样器进行研究①。保守计算单个样品重至少5 kg，这样的实验耗费人力过大，同时样品重复数量肯定会减少。如此之大的取样器能否平稳地打入土体之中，也是很难保证的。
除了矩形的取样器，有的学者还试验过圆形的样品容器。例如张光辉曾使用直径10 cm、深5 cm的有机玻璃材质的样品容器，使用扰动土填装的方法制备样品，以进行土壤分离速率（soil detachment rate）的测定②。土壤分离速率实际上和土壤抗冲性在概念上有相通之处，都是土壤在径流冲刷背景下表现出来的性质。但东西方的思维方式往往是反的，西方提“土壤可蚀性”，中国提“土壤抗蚀性”。中国的提法更注重实践，注重辩证法，这是我们的优势，但很多学者认识不到。事实上，土壤分离速率测定实验和土壤抗冲性测定实验在外观上完全一样，所得数据可以按照各自的理念框架进行分析计算。需要明确的是，土壤分离速率是随坡度和流量条件变化的，是土壤面对不同冲刷条件的表现。而土壤抗冲性是土壤本身内在性质，虽然必须通过某一种冲刷条件（主要是流量、坡度和时间的组合）来规定，但从概念上讲，它与冲刷条件是无关的。换句话说，同一个土壤样品可以有很多分离速率数值，但只有一个抗冲性数值。与上述样品容器净尺寸完全相同的环刀也被用于取原状土进行抗冲性测定①，而且所用的冲刷水槽的尺寸都是一致的，研究机构也是同一家，所以这种方法也就代表着另一个学派。
另外，还有学者采用了带有半圆形土样室的冲刷水槽②。这项研究的土样来源于塑料营养钵中种植有须根系植物的土壤，土样室的尺寸大致与取掉营养钵之后的土体相同。不把土样室设计为封闭的圆形，据推测应该是为了避免土样装入困难。土样室的下端是敞开的，从下端向上端放置土样时，稍微挤一挤土样就能填装到位。这种形式的装置和实验方法，虽不是主流，但反映出研究者的思维灵活性和创新精神，是值得称道的。
上述基于冲刷水槽的各类实验方法，主要区别在于样品尺寸的不同，其他方面没有本质区别。都是要将土样采集后放置于水槽上进行冲刷，所以是一种异位测定法。异位测定的本质就决定了其样品只能是小尺寸的，样品大了既取不走也搬不动。但是样品尺度太小，始终有学者认为水槽法存在着代表性差的问题。所以就又产生出一些原位测定的方法，主要形式是在野外坡面进行放水冲刷实验，样地尺寸大为扩大，极大地增强了样地的代表性。
周佩华先生较早地提出了用野外实地放水冲刷实验来测定土壤抗冲性。提出在坡面上设置宽1m，投影长度5m的径流小区进行放水实验①。这种原位测定的优点在于资料的代表性强，并且适宜于多数土地利用类型的坡面。比方说，要想测定灌丛地的土壤抗冲性，可选择合适的灌丛坡面设置径流小区，放水所得的结果肯定能够较为真实地反映该尺度下灌丛地的抗冲性。即使把样地换成乔木林也是可行的，因为1 m×5 m尺度的小区已经能够覆盖一定株数的普通乔木。实地冲刷法另一个优点是土壤无扰动，能够最为接近原状土壤状态，这一点是水槽法无论如何也做不到的。
另一种是野外实地放水冲刷方法，实际上是一种野外微型小区放水法。张建军等学者曾在野外实地设置长2 m、宽20 cm的微型小区，在上端设置放水装置，以恒定流量进行冲刷实验②。微型小区的设置应该是临时的，用薄铁皮插入土壤围成小区即可，所以小区面积还能有所调整，如几年之后的一篇文献里①，张建军等学者又将微型小区宽度设置为30 cm，故小区面积为0.6 m2。郭明明等学者还设置过长2 m、宽25 cm的微型小区，但实际的冲刷长度设置为1.5m②。这种微型小区放水冲刷的方法，也能在一定程度上解决样地代表性的问题，而且能够在多个地点实施。
野外实地放水冲刷法只有少数学者使用，这表明该方法的局限性是很大的，主要在于其耗费人力物力较多。如周佩华先生提出的1 m×5 m小区放水实验，需要水罐车拉水数吨至小区上方，径流泥沙收集装置体积也比较大，设置不易，即使只布设一个小区也极为困难，没有大型项目支持是不可能完成的。即便是微型小区实验，在野外也必须准备大量的水，背一大桶水翻山越岭岂是闹着玩儿的？总之，野外实地放水实验实施不便，限制了其应用范围。
在上述方法之外，还有利用径流小区降雨侵蚀观测资料统计分析计算土壤抗冲性的方法，这也是周佩华先生提出来的③。这种方法的前提当然是要能够获取大量的长期径流小区观测资料，但这对于普通学者来说并不容易。另一方面，径流小区尺度较大，降雨侵蚀过程中肯定同时发生着搬运和沉积，也就是说小区上部被冲刷掉的土壤物质不一定都被搬运出了小区，而是可能沉积在小区下部某处，这部分沉积下来的土壤物质没有被收集，自然就不会纳入侵蚀量的计算，如此一来就会低估冲刷量，同时也就可能高估土壤抗冲性。所以大型小区观测资料用于估算侵蚀模数或者校正侵蚀模型都是有利的，但用于估算土壤抗冲性并不适合。土壤抗冲性概念本身就是立足于微小尺度的土壤侵蚀过程的，一开始的实验方法都在微小尺度上实施，而后来学者们出于对样品代表性问题的关注，要么扩大取样器尺寸，要么干脆进行坡面尺度的小区实验，这都在一定程度上偏离了土壤抗冲性概念提出的初衷和这一概念的实质内涵。其实代表性的问题可以通过大规模取样的方式加以克服，如此还能对取样点之间的空间变异性进行评估。
1.3 各种计算指标简介
土壤抗冲性研究方法的五花八门除了体现在实验设备和方法多以外，还体现在计算指标多样化。由于研究者们对概念的理解各不相同，即使是使用同样的实验方法得到的数据，也会用不同的公式进行计算，得到的指标也会用不同的方式进行命名。这更加体现了土壤抗冲性研究各自为阵，缺乏一致标准的特点，更加造成了抗冲性数据相互比对、相互借鉴成为极为困难的事。
不过从土壤抗冲性的基本概念出发，计算指标必然涉及土壤、径流以及时间这3个因素，即使不在公式里体现，也是隐含在计算参数里，所以指标的实际内涵多少都是相通的。由于早期研究的方法的资料比较简略，这里主要介绍水槽冲刷法出现之后，学界所使用的一些计算指标，这些指标中大多数是基于该方法的。
蒋定生先生在1979年的论文①中用单位水量冲刷掉的土壤质量作为抗冲性指标，就称其为“抗冲性”，并以字母M表示，其单位是g/L。计算该指标的实验条件是坡度20°，冲刷流量为6.5 L/min [换算为单宽流量大约为11470 L/（h·m）]。不过用不着多么仔细考察就会发现，文献里虽然说是记录了冲刷时间，但在数据表格里没有说明具体冲刷时间是多少。所以这套冲刷设备可能是用定量的水或者以定量的时间进行冲刷，大致保证流量恒定。这种计算指标被王佑民先生称为“冲刷模数”，仍然用字母M表示，而实验所设定的坡度为20°，冲刷流量为2.5 L/min[换算为单宽流量大约为2500 L/（h·m）]，冲刷时间为4 min①。
还是在1979年的论文中，蒋定生先生在河床泥沙起动条件公式的基础上，通过经验性质的推导，提出了“土壤抗冲力”的定义以及计算公式，单位是N/m2，表示单位面积土壤所能承受而不被冲刷的最大水流切应力②。看来老一辈学者在研究深度上已经“碾压”了后辈学者。只不过抗冲力的计算较为复杂，还必须有水稳性团聚体的测定数据配套，而且从本质上说其经验性质还是比较浓厚，所以没有得到广泛的验证。
在1995年的一篇文献里，蒋定生先生又提出用冲刷掉1 g土所需的水量和时间的乘积来表示土壤抗冲性，单位是L·min/g，并将其称为“抗冲刷系数”，用字母C表示③，不过冲刷时的坡度设定为15°，可见冲刷实验参数随时都面临着调整。这一计算指标也被编入《水土流失测验与调查》一书中，称为“抗冲系数”，以字母Kc表示，计算公式不变④。这个指标含有土壤、径流和时间3要素，可以较为灵活地确定测定参数的取值进行实验。
李勇等学者曾经用每冲刷掉1g土所需要的时间作为土壤抗冲性指标，以字母AS表示，单位是s/g①。该项研究中，设计坡度20°，冲刷流量是假定雨强为0.5 mm/min、2 mm/min、4 mm/min的暴雨在20 m×5 m 的标准小区上全部产流的单宽流量，分别为600 L/（h·m）、2400 L/（h·m）和4800 L/（h·m），冲刷时间为15 min。在同一时期，他们还用相同的方法进行了大量实验，例如几种灌草植被根系影响下的抗冲性强化研究，而且是在多种坡度下展开的实验②，为学界积累了大量宝贵数据。
汪有科等学者在进行林地的土壤抗冲性研究时，清醒地认识到土壤抗冲性只能有一个值，而不应随着坡度、流量等外营力的改变而改变③。正如本书前文所述，土壤抗冲性是土壤的内在性质，不应该随侵蚀营力改变而变化。在不同冲刷条件下，肯定会得到不同的冲刷量，但不能把每一次实验的计算结果都称为土壤抗冲性数值。只有在规定好的、唯一的冲刷条件下得到的计算结果才是土壤抗冲性数值。出于这种考虑，他们采用了冲掉1g土所需的水流动能来表示土壤抗冲性，单位是J/g，说是这样一来，抗冲性指标在理论上只有一个值。该项研究的设计坡度为25°，以单宽流量2400 L/（h·m）为主要冲刷流量，未说明冲刷时间。土壤冲刷量和水流动能之间可能并非线性相关，随着坡度或者流量的改变，冲刷量与水流动能之间可能会呈现出较为复杂的关系。
在使用原位测定的野外实地放水法以及径流小区资料统计法的研究中，都不约而同地采用了类似于土壤侵蚀模数的指标。张建军等使用微型小区放水法，把单位面积上单位放水量所产生的泥沙质量作为抗冲性指标①，单位为g/（mm·m2）。而在另一篇文献中，他们又使用简单的径流含沙量作为抗冲性指标②，单位是g/L。周佩华先生在使用径流小区降雨侵蚀资料统计的方法时，他用单位面积上单位径流深产生的泥沙质量作为土壤抗冲性的计算指标③，单位为kg/（m2·mm）。
土壤抗冲性计算指标的不一致，各个学派一直延续各自的方法，进一步加深了各类方法之间的鸿沟，至于土壤抗冲性研究的方法能不能标准化，至今仍然是一个难以回答的问题。似乎学界也没有迫切的需要，尽管这个问题在1997年，土壤抗冲性研究发生转折的时候，已经被学者明确提出来了，但是土壤抗冲性研究方法的标准化现在看起来仍然遥遥无期。
①吴普特．黄土区土壤抗冲性研究进展及亟待解决的若干问题[J]．水土保持研究，1997,4（5）:59-66.
②朱显谟，田积莹．强化黄土高原土壤渗透性及抗冲性的研究[J]．水土保持学报， 1993,7（3）:1-10.
③朱显谟．黄土高原水蚀的主要类型及其有关因素（连载）[J]．水土保持通报， 1981,1（3）:1-9;1（4）:13-18;1982,2（1）:25-30;2（3）:40-44.
①朱显谟，田积莹．强化黄土高原土壤渗透性及抗冲性的研究[J]．水土保持学报，1993,7（3）:1-10.
①吴普特．黄土区土壤抗冲性研究进展及亟待解决的若干问题[J]．水土保持研究，1997,4（5）:59-66.
②蒋定生．黄土区不同利用类型土壤抗冲刷能力研究[J]．土壤通报，1979,10 （4）:20-23.
①刘国彬．黄土高原土壤抗冲性研究及有关问题[J]．水土保持研究，1997,4 （5）:91-101.
①李智广．水土流失测验与调查[M]．北京：中国水利水电出版社，2005, p.78.
②朱显谟．黄土地区植被因素对于水土流失的影响[J]．土壤学报，1960,8（2）:110-121.
①王佑民等．黄土高原防护林生态特征[M]．北京：中国林业出版社，1994, p.218.
②李勇，朱显谟，田积莹等．黄土高原土壤抗冲性机理初步研究[J]．科学通报， 1990,35（5）:390-393.
③蒋定生．黄土区不同利用类型土壤抗冲刷能力的研究[J]．土壤通报，1979,10 （4）:20-23.
①唐克丽等．中国水土保持[M]．北京：科学出版社，2004, p.371-372.
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