中国水土保持科学
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中国水土保持科学
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2009年 7卷 5期
刊出日期 2009-10-31
1
李锐；上官周平；刘宝元；郑粉莉；杨勤科
近60年我国土壤侵蚀科学研究进展
在系统总结我国近60年土壤侵蚀科学研究取得的成就的基础上,通过分析与整合,重点介绍全国土壤侵蚀时空特征与动态变化、土壤侵蚀过程及其调控机制、黄河泥沙来源与粗泥沙集中来源区的界定、风力侵蚀机制及沙漠化防治、侵蚀环境演变与调控等5个对土壤侵蚀学科发展有重大意义的进展,提出了我国土壤侵蚀学科亟待加强的3个领域。
2009 Vol. 7 (5): 1-6 [
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7
崔鹏
我国泥石流防治进展
从20世纪50年代开始,我国先后在西部开展了交通沿线和典型区域的泥石流综合科学考察,进行了东川蒋家沟、波密古乡沟、武都火烧沟等10余处泥石流定点观测,在铁道科学研究院西南研究所和中国科学院成都山地灾害与环境研究所建立了大型模拟实验室。针对山区公路、铁路、航道、矿山、城镇、农田、水电工程、风景区等建设与保护中的防灾减灾需求,研发了一系列泥石流监测和预警仪器,建立了单沟和区域泥石流预测预报模型,实现了泥石流预报的气象业务作业;建立了泥石流危险度评价和风险评价模型,提出了泥石流风险分析和风险管理方法;发展了岩土工程措施与生态工程措施相结合的泥石流综合治理技术;开发出城镇、道路、农田、矿山、风景区等泥石流防治模式,构建了系统的泥石流防治理论与技术,实施了大量的泥石流治理工程,取得了较好的减灾实效。我国山区社会经济的发展带来了人口密度与经济密度的增加,使得泥石流防治任务愈加艰巨,对泥石流减灾提出了更高的要求。为了做好泥石流防治工作,应该加强泥石流基础理论研究;发展基于泥石流形成理论的机制预报模式,提高泥石流预报精度;改进泥石流防治工程设计参数确定方法,完善灾害防治技术规程;加强灾害风险管理理论与方法研究,注重地震区泥石流风险预测;同时,认识泥石流的资源化属性,开发资源利用技术。
2009 Vol. 7 (5): 7-13 [
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14
杨维西
中国防沙治沙60年
根据60年来我国防沙治沙的发展实际,将我国的防沙治沙分为新中国成立初至70年代中期、70年代中期至90年代末期和新世纪3个阶段,分别对不同阶段的有关防沙治沙的环境背景、防沙治沙的开展情况、防沙治沙的成就进行简要的分析和总结,并从历史和现实的角度分别对某些社会关注或有争议的问题客观地表述了作者的看法。
2009 Vol. 7 (5): 14-18 [
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郭索彦；李智广
我国水土保持监测的发展历程与成就
水土保持监测作为一项十分重要的水土保持基础性工作,在水土保持实践中发展起来,并极大地促进了水土保持事业的发展。地面径流泥沙观测场和小流域综合试验区水土流失观测,在监测、科研、示范、推广等方面作出了重要贡献;区域水土保持动态监测预报,为全国生态环境建设规划、生态环境保护规划及水土保持生态建设提供重要依据;监测法规制度和技术标准日益健全,保证了监测工作的健康发展;全国水土保持监测网络初步建成,为动态监测和水土保持公告提供了基础保障;水土保持基础数据库不断丰富和完善,业务应用系统的广泛使用极大地提高了规划设计、项目管理、公务管理和信息服务的现代化水平。
2009 Vol. 7 (5): 19-24 [
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郑粉莉；王建勋；X.C.JohnZhang；李志
基于CLIGEN和GCM模型预测未来40年黄土丘陵沟壑区的气候变化——以安塞为例
为预测3种温室气体排放情景（A2、B2和GGa1）下未来40年黄土丘陵沟壑区的气候变化,利用安塞试验站1986—2003年的气候观测资料以及1986—2049年GCM（HadCM3）栅格数据,通过空间转换和时间转换,利用CLIGEN和GCM模型,预测未来40年以安塞为代表的黄土高原丘陵沟壑区的气候变化。结果表明:与当前条件相比,到2049年,A2、B2和GGa13种情景下预测的降雨量分别增加37%、22%和12%;3种情景下预测的最大月均降雨量出现在夏季;到2049年,A2、B2和GGa1 3种情景下预测的月均最低气温和月均最高气温皆增加,但差异不明显,年均最低气温和年均最高气温分别增加1.41～1.56℃和0.92～1.57℃。
2009 Vol. 7 (5): 25-31 [
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32
温鹏；匡尚富；贾仰文
水土保持工程的政府投资风险分析
以投资风险评估理论为基础,结合政府水土保持投资风险的特点,研究投资风险辨识体系,在全项目风险结构分解的基础上,提出基于蒙特卡洛风险模拟的政府水土保持投资风险分析方法,并以某水土保持工程为案例进行计算。结果与预期一致,表明用该投资风险分析方法可进行水土保持工程的政府投资风险分析。
2009 Vol. 7 (5): 32-36 [
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37
穆兴民；高鹏；王双银；张晓萍；王飞
东北3省人类活动与水土流失关系的演进
受人类对土地过度垦殖及不合理耕作利用的影响,水土流失正在成为制约我国东北地区耕地可持续利用和粮食生产的主要因素。在对历史资料甄别与整理的基础上,分析近代以来东北3省区人口、土地利用变化及其与水土流失关系的演变。结果表明:到20世纪中期,东北地区人口压力达到6070人/km
2
,伴随着生活方式的转变,机械化技术的应用,林草湿地被垦殖,森林覆盖率降到30%,垦殖率达30%,使区域性水土流失问题日益严重。
2009 Vol. 7 (5): 37-42 [
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43
吴长文；王永喜；付奇峰；王和利
深圳城郊水库消涨带植被重建技术
城郊水库消涨带既要具有水源保护功能又要满足生态景观要求。在深圳市水源保护林建设专题研究的基础上,结合消涨带植物筛选试验成果,初步提出库区消涨带植被重建的技术体系。在正常水位线往下3m内栽植乔木和草被,正常水位线往下3～6m内栽植草被,同时结合生物排水沟、生态袋反坡梯地及反坡鱼鳞坑等辅助工程措施,可为水库消涨带生态重建提供途径。
2009 Vol. 7 (5): 43-47 [
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48
杨喜田；霍利娜；赵宁；朱红梅；段玉玲
种基盘苗与营养钵苗根系生长和形态的差异
为了探明苗木培育方式与根系发育的关系,以侧柏、刺槐、白榆的幼苗为对象,研究种基盘苗与营养钵苗对幼苗根系形态的影响。结果表明:由于空气断根效应,种基盘苗抑制了侧柏和白榆主根的生长,促进了刺槐主根的生长,但种基盘能有效促进3个树种的主根沿着重力方向生长,使主根发达而且通直,侧根粗壮且分布比较均匀,营养钵苗的根系主根不明显,根系盘绕现象严重;侧柏和白榆2树种种基盘苗的一级侧根条数分别比其营养钵苗增加181.8%和128.6%,并能显著增加白榆种基盘苗的一级侧根直径;侧柏、刺槐和白榆种基盘苗的一级侧根均匀分布在1～2、2～3、3～4和4～5cm 4个区间,而营养钵苗则集中分布在1～2和2～3cm 2个区间;种基盘可以促进苗木一级侧根条数增加和均匀分布,对提高苗木吸收水肥能力和保土固土能力有着积极的作用。
2009 Vol. 7 (5): 48-51 [
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杨慧玲；高鹏；王华伟；丁福俊；戴武刚
大黑山生态修复区不同植被类型土壤颗粒的分形特征
运用土壤粒径质量分布原理与分形理论,对大黑山生态修复区6种不同植被类型土壤颗粒分形特征进行研究。结果表明:1)不同植被类型土壤颗粒粒径的质量分数分布差别很大,土壤黏粒和粉粒含量林地比荒草地高87.47%和89.94%,砂粒含量和细砾与粗砾含量林地比荒草地低25.09%和19.19%;土壤粉粒和黏粒含量黑桦+山杨混交林、蒙古栎和山榆等天然次生林地明显高于山杏和油松等人工林地。2)有林地土壤颗粒分形维数明显大于荒草地,天然次生林土壤颗粒分形维数大于人工林,且以天然次生混交林最大。3)不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤粒径<0.05mm的黏粒含量和粒径0.05～0.25mm之间的粉粒含量呈明显的线性正相关关系,土壤的颗粒越小,细粒含量越高,分形维数越大。4)不同植被类型土壤颗粒分形维数与土壤不均匀系数呈较好的线性负相关关系,随着土壤不均匀系数的降低,土壤颗粒分形维数增大。除荒草地外,大黑山生态修复区其他5种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以天然次生林土壤粒径分布结构较好,尤其是以天然次生混交林的最好,其次是人工林的。
2009 Vol. 7 (5): 52-57 [
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武春彦；赵雨森；辛颖；孔祥飞；李志飞
落叶松人工林结构对土壤水文特性的影响
为了解落叶松人工林结构对土壤水文特性的影响,对黑龙江省尚志市帽儿山地区不同结构类型下落叶松人工林的土壤水分物理性质、贮水能力及入渗性能进行研究。结果表:1)土壤密度平均值由大到小依次为均匀结构、六行结构、四行结构、二行结构,分别为1.33、1.22、1.19和1.10g/cmM
3
,总孔隙度变化趋势与土壤密度相反,分别为26.36%、48.99%、54.49%、56.00%;2)初渗速率变化范围为1.20～2.27mm/min,10℃时的渗透系数K10大小依次为二行结构（1.04 mm/min）>四行结构（0.81 mm/min）>六行结构（0.67mm/min）>均匀结构（0.61 mm/min）,30 min累计入渗量表现出相应的变化趋势;3)40 cm土层范围内,土壤的饱和贮水量在1 054.202～239.80t/hm
2
之间,其中二行结构的土壤贮水量最大。因此,二行结构的落叶松人工林土壤水文效益较高,是落叶松人工林营建时的首选方式。
2009 Vol. 7 (5): 58-62 [
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63
李文影；满秀玲；张阳武
不同林龄白桦次生林土壤特性及其水源涵养功能
以小兴安岭地区4个林龄的白桦次生林为研究对象,对其土壤特性、土壤贮水性能、凋落物持水量进行研究。结果表明:白桦次生林凋落物的蓄积量、最大持水量均以38a为最大,70 a相对较低,凋落物蓄积量与最大持水量有显著正相关关系;土壤非毛管孔隙度随林龄变化呈波动性变化,38 a白桦次生林030cm土层非毛管孔隙最大,有利于降水的下渗,而25 a白桦次生林0～30cm土层非毛管孔隙最小,不利于水分下渗。土壤水源涵养功能大小排序为70a（3628.445 t/hm
2
）>56 a（3 524.015 t/hm
2
）>25 a（3 433.626 t/hm
2
）>38 a（3 275.820t/hm
2
）。
2009 Vol. 7 (5): 63-69 [
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70
杨永辉；武继承；吴普特；赵世伟；何方；史福刚
秸秆覆盖与保水剂对土壤结构、蒸发及入渗过程的作用机制
通过保水剂、秸秆覆盖、灌水等措施的实施,对冬小麦收获后各相应处理土壤样品的土壤结构特征、蒸发及入渗过程机制进行研究。结果表明:不同保水措施增加了土壤有机质含量,降低了土壤密度,提高了土壤结构的稳定性,降低了土壤团聚体的分形维数,减少了土壤水分无效蒸发,提高了土壤入渗能力;土壤入渗过程曲线拟合方程符合函数y=a+be
-cx
,稳定入渗速率变化基本和a值的变化一致,
c
值决定了入渗速率降低的速度;经过小麦生命周期后,与灌水处理相比,施用保水剂后不进行灌水,土壤结构稳定性相对提高,土壤累计入渗量增加,土壤无效蒸发降低;玉米收获后未翻耕的样地提高了土壤有机质含量、土壤水稳性团聚体含量和土壤入渗性能。
2009 Vol. 7 (5): 70-75 [
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张益望；刘文兆
补充灌溉及氮磷配施对黄土塬区冬小麦水分利用及产量的影响
采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及氮磷配施条件下麦田土壤水分动态、作物产量及水分利用效率等进行研究。结果表明:1)冬小麦对土壤水分的利用深度随小麦生长发育逐渐加深,在越冬前期和孕穗期分别达1.2和2.2m土层以下,不同处理土壤含水量在小麦生育前期差异不明显,孕穗后氮磷配施处理的土壤含水量显著低于不施肥处理;2)试验条件下,补充灌溉后同样施肥处理的作物产量与雨养相比,虽有增加但不显著;不论是雨养水平,还是补充灌溉水平,氮磷配施均表现出显著的增产效果,从低氮低磷到高氮高磷,增产幅度在134%到240%之间;3)氮磷配施能显著提高冬小麦水分利用效率,而补充灌溉后水分利用效率降低3%～30%,但未达显著水平;4)不同氮磷配施的增产效应高于补充灌溉,补充灌溉与高氮高磷处理有显著的水肥协同效应,能显著提高作物产量并保持较高的水分利用效率。
2009 Vol. 7 (5): 76-81 [
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82
董智；贾志军；李红丽；甄宝艳
河北省坝上风电场建设区水土流失特点与植被恢复途径
以河北省坝上风电场建设区为研究对象,探讨风电场建设区水土流失特点、分区、防治重点及植被恢复措施。结果如下:风电场建设区水土流失特点为风电场工程的特殊性与坝上水土流失特征的相互耦合的表现;风电场建设区水土流失特点表现为点状与线状侵蚀并存,风蚀与水蚀共存,植被破坏点多面广、植被恢复难度大,土石方量较小、弃渣相对较少,水土流失重点在施工建设期等;风电场建设区的水土流失主要来自升压站、风机区、施工生产生活区、道路区、集电线路区和弃渣场等6个区域,不同区域的水土流失特点和防治重点各有侧重;坝上风电场建设区的植被恢复可采取封育恢复自然植被,清理表土集中覆盖、利用土壤种子库恢复植被及人工植被建设3类途径。
2009 Vol. 7 (5): 82-86 [
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87
黄云鹏
风景名胜区和自然保护区乌冈栎群落特征
为了进行乌冈栎生存状况评价并提出相应的保护策略,在瑞云山风景名胜区、桃源洞风景名胜区、邵武将石省级自然保护区和南平茫荡山省级自然保护区,用立木级结构代替年龄结构、重要值、物种多样性、群落相似性系数等指标对乌冈栎群落特征进行研究。结果表明:在4个研究区,乌冈栎均属于衰退型种群,瑞云山和桃源洞风景名胜区的赤楠种群将替代乌冈种群,种群衰退趋势明显;瑞云山风景名胜区和邵武将石省级自然保护区乌冈栎群落优势种显著,物种组成也丰富,而桃源洞风景名胜区和南平茫荡山省级自然保护区乌冈栎群落优势种显著,但物种组成少;在4个研究区之间的乔木层和草本层,Shannon-Wiener指数变幅较大,而Pielou均匀度指数乔木层、灌木层和草本层变幅均不大;瑞云山风景名胜区与桃源洞风景名胜区、邵武将石省级自然保护区与南平茫荡山省级自然保护区群落相似性系数均很大,其中,瑞云山风景名胜区与邵武将石省级自然保护区的群落相似性系数最大(0.65)。
2009 Vol. 7 (5): 87-93 [
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94
李卓；吴普特；冯浩；赵西宁；庄文化
黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力影响的模拟试验
通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征参数,研究土壤中黏粒质量分数对其水分蓄持能力的定量影响。结果表明:1)黏粒质量分数对土壤水分蓄持能力有较大影响,土壤持水能力随黏粒质量分数增加而递增。2个水分特征曲线模型——Gardner模型及van Genuchten模型中,表征土壤持水能力的参数均随黏粒质量分数增加而增大。2)黏粒质量分数对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一水吸力水平下的比水容量值均随其黏粒质量分数增大而增大。3)试验土壤饱和含水量、田间持水量分别与黏粒质量分数呈指数、对数正相关,凋萎系数与黏粒质量分数呈指数正相关。4)试验土壤有效水、迟效水含量随黏粒质量分数增加呈先升高后降低趋势,二者与黏粒质量分数均呈抛物线关系,最高点分别出现在黏粒质量分数为35.9%和35.8%处,易效水含量与黏粒质量分数相关性不显著。研究结果可为黄土区土壤水分蓄持机制进一步研究提供一定理论依据。
2009 Vol. 7 (5): 94-99 [
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100
张扬；赵世伟；华娟
宁南山区草地植被恢复方式对土壤饱和导水率的影响
为评价宁南山区草地植被不同恢复方式对土壤入渗性能的影响,以不同植被群落的饱和导水率为研究对象,采用逐步回归研究退耕农地、禁牧荒地、封育草地导水率的变化及影响因子,并探讨了其作用机制。结果表明:3种植被恢复方式均有利于0～40cm土壤饱和导水性能提高;各土层土壤饱和导水率均随植被恢复而不断提高,0～5 cm土层改善作用最为明显;农地退耕序列和荒地禁牧序列5～40cm土层、封育草地序列0～40cm土层土壤饱和导水率随土层深度下降而降低;影响土壤饱和导水率的因子为土壤有机质因子和土壤结构因子;3种植被恢复方式土壤有机质质量分数与
K
s
均呈显著的线性相关关系,在该区域有机质质量分数越高,
K
s
增加越快;土壤有机质积累是土壤饱和导水率提高的根本动力。因此,草地封育更利于提高使该地区土壤导水性能提高,促进生态恢复。
2009 Vol. 7 (5): 100-104 [
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105
陈国建；吴德涛；王彩霞；王才军；李阳兵
三峡库区重庆段水土流失动态变化
利用GIS技术,将1995年、2004年的卫星遥感影像进行空间叠加分析,计算三峡库区重庆段各级强度水土流失的马尔科夫转移概率,分析各级强度之间的相互转化关系,并对水土流失遥感数据进行对比分析,揭示10a期间三峡库区重庆段水土流失的时空变化特点。结果表明:三峡库区重庆段中度侵蚀和强度侵蚀面积之和占库区水土流失总面积的70.84%,年均土壤侵蚀模数高达3 766t/(km
2
.a),均高于临近的贵州省和湖北省;2004年水土流失面积占库区土地总面积的51.71%,高于全国37%的平均水平,也高于长江流域31.2%的平均水平,更高于与之邻近的四川、贵州和湖北3省;1995—2004年,三峡库区重庆段的水土流失面积减幅高达22%,水土流失强度也有明显下降,其中减幅最大的是中度侵蚀面积,其次是极强度侵蚀和强度侵蚀;三峡库区重庆段侵蚀好转程度与侵蚀强度呈正相关关系。总体来看,三峡库区重庆段的水土流失基本得到了遏制,生态环境正向良性发展的方向演变。
2009 Vol. 7 (5): 105-110 [
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111
赵勇；樊巍；吴明作；张军；朱彦锋
太行山丘陵区刺槐人工林主要养分元素分配及循环特征
为了解刺槐人工林养分循环特征,以太行山丘陵区刺槐人工林为研究对象,采用样地标准木收获法,对其生物量和养分循环进行研究。结果表明:1)刺槐林乔木层总生物量为39.87t/hm
2
,各器官生物量排序为树干>树根>树皮>树枝>树叶,树干所占生物量比例最大,叶生物量最小。2)3种元素在各器官中含量表现出较大差异,在树干、树根和树皮中的含量大小排序是N>Ca>P,枝、叶中含量排序为Ca>N>P。3)各器官营养元素积累量、年存留量分配关系为树干>树叶>树枝>树根>树皮,林分3种营养元素积累量为633.20kg/hm
2
,积累量和年存留量大小排序为Ca>N>P,Ca积累量最多(368.36 kg/hm
2
),P最少(18.19 kg/hm
2
),N居中(276.65 kg/hm
2
)。4)凋落物营养元素年归还量为286.52 kg/hm
2
,3种营养元素年归还量大小排序为Ca>N>P,Ca最高(196.48kg/hm
2
),分别是N和P的2.31倍和40.26倍。5)刺槐人工林吸收系数排序为N>P>Ca,富集系数为N>P>Ca,刺槐对N吸收系数、富集系数均高于P、Ca,利用系数、循环系数排序是Ca>N>P,Ca周转时间最短(1.87a),P最长(3.73 a),N居中(3.25 a)。
2009 Vol. 7 (5): 111-116 [
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117
温仲明；焦峰
自然植被分布预测研究进展
预测自然植被的空间分布格局,对于生物保护、气候变化、生境管理、生态恢复决策等具有重要的实践指导意义。在对现有研究深入分析的基础上,认为植被格局不仅取决于气候,而且其他环境条件如地形、土壤等对植被格局的形成也具有重要作用;随着空间分析理论与方法在生态学中的广泛应用,多因素综合分析植被分布格局是未来植被-环境关系研究的重要趋势;在预测精度方面,非参数模型的预测结果一般比参数模型较好,如神经网络系统、GAM模型等;而遥感及GIS的应用,则为在较大尺度综合研究气候、土壤、地形等因素与植被分布格局的关系提供了较为丰富的数据源和先进的分析手段,并促进一些较复杂模型的建立和应用,为理解大尺度生态系统提供基础;我国植被-环境关系研究已取得了较为丰富的研究成果,但在数据的时效性、研究方法、研究尺度与因子选择方面仍有较大的深入研究空间。
2009 Vol. 7 (5): 117-124 [
摘要
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1748
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