中国水土保持科学
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中国水土保持科学
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2008年 6卷 2期
刊出日期 2008-04-30
1
包晓斌；李周
我国水土流失综合防治的政策变迁与评价
我国水土流失防治政策经历了从单向性到综合性渐趋完善的变迁过程。在水土流失防治的历史沿革中,治理目标、治理主体、治理区域发生了阶段性变化,采用相应的政策执行手段,形成了水土流失综合防治政策体系。以分析我国防治水土流失的重大政策变迁为基础,运用制度经济学、环境经济学、专家调查等方法,对我国防治水土流失的政策实施进行综合评价。通过水土流失防治政策的最终实施效果与预期政策目标对比分析,对水土流失综合防治的任务确定、要素配置、组织方法、运行效率进行判断。同时,总结了水土流失综合防治政策实施的主要经验及存在的问题,并提出了完善水土流失综合防治政策的途径。
2008 Vol. 6 (2): 1-7 [
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8
杨涛；陈界仁；周毅；姚文艺；陈喜；史学建；徐毅；黄国如
黄土丘陵沟壑区小流域水沙侵蚀过程的情景模拟分析
在黄土丘陵沟壑区小流域侵蚀水沙耦合数学模型基础上,以黄河中游典型流域岔巴沟流域为研究对象,根据工程水文学设计暴雨的方法生成各种假设暴雨过程,在固定下垫面不变的条件下,进行模拟计算并分析流域100年一遇、50年一遇和10年一遇设计暴雨的产流产沙效应。在几种不同的假设植被覆盖度下,分别模拟计算同一场典型暴雨在不同植被覆盖条件下的水沙侵蚀过程。模拟结果表明:1)根据岔巴沟流域100年一遇(
P
=0.01)、50年一遇(
P
=0.02)和10年一遇(
P
=0.1)设计暴雨3种情景下的水沙计算特征可知,100年一遇降雨(
P
=0.01)对应的洪峰流量和沙峰分别为805m
3
/s和77.5万kg/s,50年一遇降雨(
P
=0.02)对应的洪峰流量和沙峰分别为595m
3
/s和50.2万kg/s,10年一遇降雨(
P
=0.1)对应的洪峰流量和沙峰分别为108m
3
/s和12.1万kg/s,根据以上计算结果可大致推断1970—2000年的绝大多数侵蚀观测场次的水沙重现期在10年一遇和50年一遇之间;2)该流域植被覆盖度的减水减沙效应显著,增加25%植被覆盖将减少水量73%和沙量84%,而减少25%的植被覆盖将增加29.9%的径流和18.6%的泥沙。不同降雨和植被覆盖条件下的水沙侵蚀过程情景模拟分析结果可为黄土高原丘陵沟壑区流域水土保持工程规划与设计提供依据。
2008 Vol. 6 (2): 8-14 [
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15
宋维峰；余新晓；张颖
坡度和刺槐覆盖对黄土坡面产流产沙影响的模拟降雨研究
选用处于黄土高原的山西省吉县蔡家川刺槐覆盖坡面的表层土壤,栽植刺槐幼林后进行人工降雨模拟试验,对比研究不同坡度对刺槐覆盖坡面和裸露坡面的产流和侵蚀产沙的影响。结果表明:当降雨强度一定时,在一定的坡度范围内,随着坡度增加,开始产流时间提前,径流的速度加快,树冠截留率减小,径流量增大,侵蚀量、含沙量增加;刺槐林树冠截留率与坡度的关系为
I
=29.556
α
-0.311
（
R
2
=0.9874）;刺槐覆盖坡面侵蚀量与坡度之间的关系为
W
=0.116 84
α
3.005 9
（
R
2
=0.9795）;同一坡度条件下,裸露坡面比刺槐覆盖坡面径流平均速度高15%～25%,径流量高15%～48%,侵蚀量高10%～117%,平均含沙量高55.5%～133.0%。
2008 Vol. 6 (2): 15-18 [
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徐敬华；王国梁；陈云明；卢建利
黄土丘陵区退耕地土壤水分入渗特征及影响因素
为评价退耕还林（草）工程的成效及认识下垫面改变对土壤水文过程的影响,采用圆盘入渗仪以4、6、8年退耕地为对象,长芒草草地为对照在黄土丘陵区分层（表层、20 cm、40cm）研究退耕地土壤水分入渗特征,并探讨其影响因素。结果表明:1)较短年限退耕地表层土壤入渗能力较天然草地差,而下层入渗能力较天然草地强;2)退耕地下层的初始入渗速率是表层的1.2～1.4倍,稳定入渗率是表层的1.9～2.8倍,饱和导水率是表层的1.9～3.0倍;3)随着退耕年限增加,表层土壤入渗能力下降,而下层入渗能力增强;4)土壤结皮阻碍退耕地表层土壤的入渗。
2008 Vol. 6 (2): 19-25 [
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26
董智；谷雨；李红丽
阿拉善地区沙尘暴发生的时空变化规律探讨
统计分析阿拉善地区1961—2003年43a的沙尘暴发生的空间分布特征,月际、年际和年代际的时间变化特征及其原因。结果表明:阿拉善地区沙尘暴天气在空间分布上以拐子湖为中心向外辐射减少,且北部、东部区域沙尘暴发生多,西部、南部区域发生少;在季节变化上呈现出沙尘暴春夏多发、秋冬少发的分布规律,年际间沙尘暴发生时间(以d计)高于多年平均发生时间的年份少,年代际间则以20世纪70年代沙尘暴发生时间最多,之后表现为逐渐减少趋势;沙尘暴出现时间是该地区特定气候、地理和生态环境等条件的反映,沙尘暴发生时间与大风发生时间呈正相关,与当年气温、上年降水量呈负相关,且月均沙尘暴发生时间与月均大风发生时间呈紧密的线性正相关关系,相关系数达0.9885。研究结果可为阿拉善地区沙尘暴的防治提供科学依据。
2008 Vol. 6 (2): 26-31 [
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32
廖义善；蔡强国；程琴娟
黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀产沙地形因子的临界条件
用能量的观点来解释坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。通过分析安塞水土保持研究站、晋西离石县王家沟小流域的小区资料,研究坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明:降雨特性(雨量、雨强)对坡面侵蚀产沙的作用最大,坡度次之,坡长最小;坡面侵蚀产沙的临界坡度分别受降雨、坡长大小的影响,临界坡长分别受降雨、坡度、坡长大小的影响;临界坡度、临界坡长都不是一个确定的值,但在一定范围内变化,变化范围由降雨、坡面地形等因素决定。研究成果可为黄土丘陵沟壑区坡面治理提供理论依据。
2008 Vol. 6 (2): 32-38 [
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汪丽娜；穆兴民；张晓萍；李艳
陕北黄土丘陵区流域面平均雨量推算方法
面雨量推算方法及雨量站点数的选取是分析流域面平均降雨量的关键。选取降雨数据相对集中的1981—1986年期间陕北黄土丘陵区窟野河、秃尾河、佳芦河流域各雨量站降雨资料,以泰森多边形法计算的流域面雨量值作为参照值,用算术平均值法推求各种雨量站点个数情况组合下的最大相对误差绝对值与雨量站点个数的关系。结果表明:在研究区内,随雨量站站点个数的增加,最大相对误差绝对值呈减少趋势,其中,在窟野河流域,当选取9个雨量站点时,按照上、中、下游均匀选取站点组合的方法所得面雨量值与参照值的相对误差绝对值都在10%以内;在秃尾河以及佳芦河流域,以至少选取3个雨量站点个数,仍按照上述方法选点所得面雨量值与参照值的相对误差绝对值都在5%以内。研究提供了在雨量资料有限的情况下,处理个别雨量站数据缺失而又不影响研究精度的方法以及简单可行的计算方法和理论依据。
2008 Vol. 6 (2): 39-42 [
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43
赵护兵；刘国彬；曹清玉
黄土丘陵沟壑区不同植被类型的水土保持功能及养分流失效应
对黄土丘陵沟壑区安塞水土保持试验站3种草本、3种灌木、3种乔木、1种农田共计10种植被类型径流小区进行径流和侵蚀泥沙观测,并分别分析其养分含量,研究黄土丘陵区不同植被类型水土保持功能及养分流失效应。结果表明,乔、灌、草植被类型的水土保持功能相对农田较好,在径流和土壤养分流失方面相对农田较少。因此,该地区要注意建设和恢复草、灌植被,使之尽快起到水土保持作用,近而减少土壤养分流失。
2008 Vol. 6 (2): 43-48 [
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49
纳磊；张建军；朱金兆；贺维；董煌标；杨国英
晋西黄土区不同土地利用类型小流域径流产沙研究
通过山西省吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站蔡家川流域的实验观测,采取对比分析的方法,对不同土地利用类型小流域场降雨径流产沙过程进行研究。结果表明:在降雨量分别为8.6和13.6mm的场降雨过程中,半农半牧小流域洪峰与沙峰基本同步,次生林小流域沙峰明显滞后于洪峰;农地小流域场降雨地表径流系数、产沙模数最高,分别为2.40%、6.40%和6.71t/km
2
、73.69 t/km
2
;次生林小流域场降雨地表径流系数、产沙模数最低,分别为0.13%、0.75%和0.02 t/km
2
6、.95 t/km
2
2008 Vol. 6 (2): 49-54 [
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55
胡振华；王电龙；呼起跃；李鑫
风化煤矸石入渗规律模拟
利用室内模拟实验研究4种密度(1.20、1.30、1.45和1.55g/cm
3
)及3种煤土体积比(1∶0.5、1∶1.0、1∶2.0)条件下风化煤矸石的渗透规律。结果表明:随着密度的增大,煤矸石的渗透速率迅速减小,密度为1.20g/cm
3
煤矸石的初始渗透速率、稳渗速率和平均渗透速率分别是密度为1.30 g/cm
3
煤矸石的2.211、.92和2.30倍,分别是密度为1.55g/cm
3
煤矸石的60.00、102.54和129.13倍,且减小关系呈幂函数关系;随着煤土体积比的增大,煤矸石的渗透速率迅速减小,煤土体积比为1∶0.5煤矸石的初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率分别是煤土体积比为1∶1.0煤矸石的1.05、1.23和1.42倍,分别是煤土体积比为1∶2.0煤矸石的3.98、1.45和3.18倍;在密度为1.20和1.30g/cm
3
及煤土体积比为1∶0.51、∶1.0的情况下,用通用经验公式和考斯加可夫经验公式表达煤矸石的入渗过程较为理想,而在密度为1.45和1.55g/cm
3
及煤土体积比为1∶2.0的情况下,用通用经验公式与实测数据的拟合度表达最好。
2008 Vol. 6 (2): 55-59 [
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60
代华龙；曹叔尤；刘兴年；雷孝章
基于WEPP模型的紫色土坡面水蚀预报
应用水蚀预报项目(Water Erosion Prediction Project,WEPP)模型评价紫色土坡面水蚀强度,提出模型参数的估算方法,并利用四川省遂宁水土保持试验站长期径流小区观测资料,验证和检验模型预测的精度和敏感性;探讨该模型在川中丘陵紫色土地区应用的可能性及模型参数选择存在的问题。运用WEPP模型进行降雨侵蚀预测,并与实测值进行比较。结果表明,WEPP模型在大多数情况下预报值较合理,低坡度坡面上模拟预测值高于实际观测值,高坡度坡面上模拟预测值低于实际观测值,不仅在一定程度上模拟值与实测值接近,而且模型还可估算土壤侵蚀的时空分布及全坡面或坡面任意一点的净土壤流失量及随时间的变化。这对布置水土保持管理措施具有重要意义。
2008 Vol. 6 (2): 60-65 [
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66
安韶山；张扬；郑粉莉
黄土丘陵区土壤团聚体分形特征及其对植被恢复的响应
采用计算分形维数的方法,对黄土丘陵区典型草原带土壤团聚体的分形特征及其对植被恢复的响应进行研究。结果表明:1)在植被恢复初期,土壤>10mm粒级的团聚体含量在0～20和20～40 cm层次均较高,含量为331.4～525.6 g/kg。随植被恢复年限增加,10～7、7～5、5～3、3～2、2～1mm粒级的团聚体绝对含量下降差异不明显。10.5、0.50.25和5 mm粒级的水稳性团聚体含量相对下降很快,恢复7a之后,大粒级土壤团聚体表现为上层含量比下层含量低的趋势。相对于干筛结果而言,土壤水稳性团聚体的粒径分布更为均匀、稳定,恢复7a之后的土壤>0.25mm团聚体含量占到40%～50%,而>5mm的土壤团聚体则占10%～23%。植被恢复过程中,土壤团聚体由大的团块向小颗粒的土壤团聚体转换,粒径分布更为均匀,土壤结构逐渐改善。3)不同恢复年限土壤团聚体分形维数变化范围为表层2.75～2.86,表下层2.77～2.89,变化范围小,20～40cm土层的分形维数大于0～20 cm,恢复植被可使土壤分形维数降低,土壤结构得到改善。
2008 Vol. 6 (2): 66-70 [
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71
常庆瑞；岳庆玲
黄土丘陵区人工林地土壤肥力质量
以黄土高原北部的陕西省吴起县为例,通过对不同灌木类型和不同生长年限的乔木林地土壤样品的分析测试与数理统计,研究黄土丘陵沟壑区不同人工林植被对土壤肥力质量的影响。结果表明:1)土壤碱解N和速效K,柠条林地是沙棘林地的2倍以上,二者之间达到极显著差异水平;柠条对土壤肥力的提高效果要优于沙棘,仅从对土壤性质的改善来看,建议选择种植柠条。2)乔木林地,从幼年林地到成年林地,土壤全N、碱解N、有机质和阳离子交换量不断增加,土壤速效K、全P和速效P略有增加,土壤有机质和养分的表聚性加强。3)总体上,乔木林地0～100cm土层土壤碱解N、速效K、有机质、阳离子交换量、全N、全P、全K均高于灌木林地,表明乔木林地对土壤的培肥效果优于灌木林地。
2008 Vol. 6 (2): 71-74 [
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75
周萍；刘国彬；候喜禄
黄土丘陵区不同土地利用方式土壤团粒结构分形特征
土壤团粒、水稳性团粒和微团粒状况是影响土壤结构和性质的重要因素。运用分形理论研究黄土丘陵区纸坊沟流域7种不同土地利用方式土壤团粒结构的分形特征。结果表明:表层土壤团粒的分形维数在1.641～2.114之间,其大小顺序为人工草地>果园>坡耕地>乔木林地>灌丛>天然草地>人工梯田。土壤水稳性团粒的分形维数在1.774～2.384之间,其变化顺序为果园>乔木林地>人工草地>坡耕地>天然草地>人工梯田>灌丛,二者均表现出≥0.25mm粒级土壤团粒含量越低,分形维数越高的规律;分形维数与≥5 mm、52 mm和≥0.25mm粒级的土壤团粒、水稳性团粒呈极显著负相关（
P
乔木林地>坡耕地>人工梯田>人工草地>果园>灌丛,灌丛有助于促进土壤微结构形成,分形维数与0.25～0.05mm和>0.001 mm粒级土壤微团粒含量呈极显著负相关（
P
<0.01）,与<0.001mm粒级土壤微团粒含量呈极显著正相关（
P
<0.01）;下层土壤质地主要与成土母质有关,人为干扰小,3种分形维数间存在显著正相关水平（
P
<0.05）,土壤有机质含量与3种分形维数显著负相关（
P
<0.05）。土壤团粒结构分形特征可作为土壤评价指标之一,分形理论为土壤结构、性质和评价研究提供了新方法。
2008 Vol. 6 (2): 75-82 [
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83
程冬兵；李朝霞；蔡崇法；彭艳平
三峡库区等高绿篱技术对土壤物理性质的影响
等高绿篱是目前国内外广泛采用的一种十分有效的坡耕地植被恢复和水土保育技术,被认为是三峡库区农业生态系统持续发展的有效途径之一。以等高绿篱(新银合欢和黄荆)篱前淤积土为研究对象,评估等高绿篱—坡地农业复合种植模式下不同土层深度、不同距篱(坎)距的土壤水分及物理性质变化特征。结果显示:绿篱处理的土壤非毛管孔隙度、饱和入渗率、饱和含水量和自然含水量均高于石坎梯田处理,而土壤密度和田间持水量均小于石坎梯田处理,尤其在表层和第2层,其差异更明显,等高绿篱保育土壤效益显著;同一土层,随距篱(坎)距延长,绿篱处理的土壤密度、自然含水量逐渐增大,土壤非毛管孔隙度、饱和入渗率和饱和含水量逐渐减小,而石坎梯田处理的变化不明显;随土层加深,各处理的土壤密度、自然含水量均相应逐渐增大,土壤非毛管孔隙度、饱和入渗率和饱和含水量均相应逐渐减小,且处理之间差异也逐渐缩小;距篱(坎)远近间接反映了绿篱处理对土壤水分及物理性质的影响程度,距篱越近,影响越大;新银合欢处理与黄荆处理之间相比,效应相当。
2008 Vol. 6 (2): 83-89 [
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90
李鑫；江培福；武阳；孙淑云；雷廷武；袁建平；张孝
深松截流对干旱牧区柠条生长的影响
为了解决干旱牧区柠条地雨水利用效率低的问题,采用柠条地深松形成线状沟截流和在旱季剪枝减少柠条腾发量措施来增加雨水的利用效率。研究表明:深松后的柠条地土壤密度降低,平均下降0.21g/cm
3
,柠条的株高和冠幅增长量都比对照组有明显增加,平均增长率分别比对照组高45.54%和30.71%,水利用效率也相应提高;剪枝后的柠条株高和冠幅比对照组增长速度快,株高和冠幅的平均增长速率分别提高31.15%和32.32%;剪枝柠条和对照组柠条的株高与冠幅在试验结束时二者无显著差异。研究结果可为改善牧区生态环境提供理论依据。
2008 Vol. 6 (2): 90-94 [
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95
刘江华；李登武；刘国彬；李小利；侯禧禄
刺槐林下植被的水分生态型和生活型谱特征
为探讨刺槐生长对当地地带性植被生长的影响,2006年8—9月对位于黄土高原森林草原区安塞县纸坊沟流域不同林龄的刺槐林下植被进行群落调查,分析林下植被的物种组成、水分生态型和生活型谱特征。刺槐林下植被的演替具有与撂荒地自然演替类似的进程,与撂荒演替不同的是,阳生性的白羊草在刺槐林下始终未形成优势种群。尽管刺槐生长过度消耗土壤水分,土壤旱化趋势明显,植被却由旱生型向中生型转变,从物种组成的角度看并没有明显的旱生倾向。随着刺槐林龄的增加,林下植被逐渐形成2个明显的层片,即以多年生半灌木蒿类为主的地上芽植物层片和以多年生丛生性禾草为主的地面芽植物层片。结果表明,刺槐的生长并没有从根本上改变林下植被的自然演替进程,选择刺槐作为本区域植被恢复的先锋树种是可行的。
2008 Vol. 6 (2): 95-99 [
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1637
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100
卢晓杰；李瑞；张克斌
宁夏盐池县不同荒漠化治理措施植物群落稳定性分析
分析不同荒漠化治理措施下植物群落的稳定性,可以为制定防沙治沙对策和措施提供基础数据。以植物
α
-多样性指数(Shannon-Wiener指数
S
w
、Simpson指数
S
p
、群落均匀度指数
J
sw
和
J
s
)和
β
-多样性指数(相似性系数Cs)、生物量变动系数为指标,从空间和时间2个尺度上分析宁夏盐池县不同荒漠化治理措施下的植物群落稳定性。结果表明:从
α
-多样性-群落稳定性分析,退耕还林措施下的植物多样性指数和群落均匀度指数较高,人工封育各指数年际间波动较小;从
β
-多样性-群落稳定性分析,人工封育措施下的植物群落相似性系数较大,且各年间波动较小,群落最稳定,退耕还林地次之;从功能指标分析,人工封育措施下的各年生物量值最高,退耕还林措施下的生物量波动最小。
2008 Vol. 6 (2): 100-106 [
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107
程飞；徐向舟；高吉惠；薛燕妮
用于土壤侵蚀试验的降雨模拟器研究进展
述评悬线式、针头式、管网式、喷头式4种降雨模拟器的特性及其应用现状与前景。悬线式和针头式降雨模拟器具有降雨强度下限低、均匀性好等优点,但在模拟降雨时,控制面积小,雨滴粒径偏大而且单一,所以应用渐少。管网式与喷头式降雨模拟器所产生的雨滴粒径与能量分布与天然降雨更为接近,广泛应用于土壤侵蚀试验研究中。目前,智能化、自动化、大型化的降雨模拟大厅不断涌现,同时根据雨滴发生基本原理搭建的手控、简易的降雨模拟器仍有其强大的生命力。
2008 Vol. 6 (2): 107-112 [
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113
卫三平；王力；吴发启
SVAT模型的研究与应用
土壤-植被-大气传输(SVAT)模型对于研究大气水、植物水、地表水、土壤水和地下水的相互作用和相互关系、植物耗水过程与生态需水规律、生态系统与局地气候的反馈机制、土壤水分与植被的相互作用机制,以及生态环境的恢复与重建具有十分重要作用。SVAT模型经过"水桶"模型、生物物理学模型以及生物化学模型3个阶段约半个世纪的发展,已由最初的单层模型发展到双层模型、多层模型,取得了很大的进展。该文总结了SVAT模型主要水热过程的参数化方案,模型的应用研究、比较以及参数化方案的改进,并提出下垫面不均匀性、模型的简化、模型的全面性、模型的验证和比较等亟待进一步改进和完善的问题。
2008 Vol. 6 (2): 113-120 [
摘要
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