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 4期
刊出日期 2008-08-31
1
吴斌； 高甲荣； 甘敬； 李金海
北京山区泥石流灾害现状及防治对策
通过对北京市门头沟、房山、延庆、昌平、密云、怀柔、平谷7个区(县)24条山洪泥石流重点沟道的野外调查,了解泥石流危险区的社会和经济发展的最新动态,结合1998年北京山区山洪泥石流调查资料进行对比分析,以期为北京市政府制订科学的山洪泥石流灾害防治体系、对山区进行合理开发和建设、确保2008年北京奥运会的顺利举行提供科学的决策依据。结果表明,北京山区山洪泥石流灾害的潜在危险仍然比较严重,居民对泥石流灾害防治认识不足、重视不够,过度的山区经济开发活动以及村庄建设缺乏科学规划是加大北京山区泥石流潜在威胁的主要原因。在此基础上提出了北京山区泥石流灾害防治的8项对策。
2008 Vol. 6 (4): 1-6 [
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7
郭太龙； 王全九； 王力； 樊军
黄土坡面水力学特征参数与土壤侵蚀量间关系研究
通过室内人工降雨模拟试验,研究黄土坡面水流的水力学特征参数与土壤侵蚀量间的关系。结果表明:随着放水流量的增加,出口断面平均流速、雷诺数在逐渐增大,弗劳德数在逐渐减小,坡面流流态也从层流状态逐渐过渡到紊流状态,当放水流量在10.1～19.9L/min范围内时,坡面水流的流态为层流与紊流之间的混和状态;出口断面的平均流速随着放水流量的增加而增大,二者之间呈良好的幂函数关系;黄土坡面的累计泥沙侵蚀总量随着雷诺数的增加而增大,二者呈幂函数关系;单宽土壤侵蚀产沙量与雷诺数之间拟合关系的好坏受雷诺数取值的影响,当雷诺数的值在临界雷诺数（取500）附近时,单宽土壤侵蚀产沙量与雷诺数之间的负相关性良好。研究结果不仅可以揭示土壤侵蚀水动力过程的内在机制,而且对黄土高原地区生态环境建设具有重要的现实意义。
2008 Vol. 6 (4): 7-11 [
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王瑞芳； 秦百顺； 黄成志； 张虎林； 常丹东； 董雨亭； 赵力仪
罗玉沟流域典型暴雨洪水及其产沙特性
以罗玉沟流域实测水文泥沙数据和洪水调查资料为基础,分析几场造成极强烈侵蚀的典型特大暴雨的雨、洪、沙特性。结果表明:典型暴雨面雨量离差系数为0.15～0.74,不均匀系数为0.37～0.90,极端降雨比值系数为1.3～188.8,暴雨中心最大10min、最大30 min和最大60min降雨量分别占次降雨总量的19%～29%、35%～73%和60%～100%;次暴雨洪量超过年径流量的30%,径流系数0.20～0.49,洪峰流量模数为4.079.34m<sup>3</sup>/（s.km<sup>2</sup>）,洪水总历时6～96 h,上涨历时1580min;次洪输沙量超过年输沙量的60%,次洪输沙模数为0.71～1.40万m<sup>3</sup>/km<sup>2</sup>,最大含沙量高达774 kg/m<sup>3</sup>,且沙峰多超前于洪峰10～20min,沙量过程线的消退明显滞后于流量过程线,最大含沙量出现时的流量较最大流量偏小40%～50%;历次暴雨的雨、洪、沙特性差异主要受暴雨时空分布特征和下垫面条件控制,水土保持措施具有明显的滞洪减沙效应。
2008 Vol. 6 (4): 12-17 [
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于浩； 张晓萍； 李锐
延河流域径流和输沙周期变化特征的小波分析
用延河流域甘谷驿站1953—2000年实测月径流深和输沙模数数据和1957—2000年月均面降雨数据,采用小波多尺度方法,分析延河流域主要水文要素的周期及其变化特征。结果表明:延河流域降雨、径流和输沙存在着显著的周期,且其大小非常接近,为3.0、6.5、13.0和23.0a。降雨、径流和输沙主周期分别是3.0、23.0和23.0 a。延河流域20世纪70年代后降雨量年际分配趋于均匀。3a对应的小尺度上,70—80年代初3个水文序列对应曲线出现紊乱现象,与该时期大规模水利水土保持措施的修建有关。80年代后,由于水利水土保持措施减水减沙效益的削弱,3条曲线重新趋于一致。13a对应的中尺度和23a对应的大尺度上,均出现径流和输沙曲线不同步,或者滞后于降雨曲线现象。降水是径流和输沙周期性变化的主要外动力因子,人类活动导致的流域下垫面变化则是不可忽视的另一重要原因。
2008 Vol. 6 (4): 18-22 [
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原鹏飞； 丁国栋； 王炜炜； 王翔宇； 石慧书
毛乌素沙地降雨入渗和蒸发特征
通过室内和野外模拟降雨的入渗和蒸发实验,研究不同降雨量条件下,沙地的最大入渗深度、入渗速率以及每天的蒸发量。结果表明:降雨量大小对沙地的入渗深度、入渗速率影响显著,并且不同下渗深度的水分在沙土中保存时间不同,1、2、5和10mm降雨分别在4、6、11和15 d左右全部蒸发,而15mm以上的降雨由于稳定干沙层的抑制作用,除了一部分蒸发以外,还有部分水分保存在沙土中。同时由于沙区不同植被根系的垂直分布差异较大,所以,降雨量越大,入渗越深,越能被深根性植被所利用,且利用时间越长。
2008 Vol. 6 (4): 23-27 [
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李虎； 陈冬花； 慈龙骏； 李志忠
新疆艾比湖地区土地荒漠化时空格局的变化
新疆艾比湖地区在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高研究价值。利用RS及GIS手段对新疆艾比湖地区不同时期的卫星数据进行分析处理,提取各类土地荒漠化类型的时空分布特征信息。结果表明:艾比湖地区的荒漠化土地以盐渍荒漠化和风蚀荒漠化2大类型占绝对优势,按2000年分析结果,风蚀荒漠化土地面积占32.35%,盐渍荒漠化土地面积占54.49%,复合荒漠化土地面积占12.68%,水蚀荒漠化土地面积占0.48%;2000—2005年,艾比湖地区的总土地荒漠化面积减少了4.5%,其中,风蚀荒漠化土地面积减少了41.58%,盐渍荒漠化土地面积减少了2.85%,而复合荒漠化土地面积增加了82.9%;新疆艾比湖地区土地荒漠化的时空格局变化特征是,风蚀、盐渍化土地面积减少,复合荒漠化土地面积增加;土地荒漠化程度加重,复合荒漠化类型土地增加并向其他土地类型扩展。
2008 Vol. 6 (4): 28-32 [
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王轶浩； 王彦辉； 谢双喜； 莫菲； 于澎涛； 熊伟； 时忠杰
六盘山分水岭沟土壤水文物理性质空间变异
对六盘山分水岭沟小流域内118个样地的土壤物理性质进行统计分析,结果表明:1)随土层加深,土壤密度和石砾体积含量递增,而饱和持水量、毛管持水量、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度呈递减趋势;2)不同森林植被类型下土壤物理性质差异较大,7种森林植被类型（华山松、华北落叶松、白桦、辽东栎、华山松+红桦、椴木+辽东栎和杂灌丛）中,0～20cm和0～60 cm土层土壤密度均以华山松+红桦针阔混交林的最小,杂灌丛最大,针叶纯林和阔叶纯林介于其间;与此对应,0～60cm土层的土壤持水能力以针阔混交林的最大,杂灌丛最小,针叶纯林和阔叶纯林居中;3)土壤物理性质存在坡向差异,0～60cm土层的各项土壤物理性质基本上以北坡最好,南坡最差,西坡和东坡居中且差别不大;4)坡位对土壤物理性质也有影响,0～20cm土层的土壤密度以坡顶和坡脚最大,为0.93g/cm<sup>3</sup>,整体来看坡面上各项土壤物理性质优于坡脚和坡顶;5)诸多土壤物理性质与地形因子（相对高程、坡向、坡位和坡度）存在显著相关性,并建立了它们之间的线性回归方程。
2008 Vol. 6 (4): 33-40 [
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王鹏程； 肖文发； 张守攻； 史玉虎； 潘磊； 曾立雄； 万睿
文献三峡库区森林植被林地枯落物现存量及其持水能力
基于三峡库区森林资源2类清查数据,结合森林植被林地枯落物现存量样地调查及浸泡实验,建立关于浸泡时间的持水量和吸水速率系列预测模型,对库区主要森林植被类型林地枯落物现存量及持水特性进行研究。结果表明:1)三峡库区不同植被类型林地枯落物现存量在一些类型间存在显著差异——杉木林林地枯落物现存量最高,达到11.610 t/hm<sup>2</sup>;柏木林枯落物现存量最低,仅为3.948t/hm<sup>2</sup>。2)不同森林植被类型林地枯落物的含水率竹林最高,达到182.9%,柏木林枯落物含水率最低,仅为32.2%。3)所有森林植被类型林地枯落物持水量均随浸泡时间的延长而增大,24h后增加速度急剧下降,48h后基本达到饱和;竹林枯落物的饱和持水量最高,达到自身质量的3.367倍,灌木林最低,为2.089倍。4)不同森林植被类型林地枯落物在前2h内吸水速度最大,类型间差别也较大,之后急剧下降,20 h后类型间吸水速度趋向一致,48h后基本不再吸收水分。5)三峡库区不同森林植被林地枯落物现存量干质量总量为2 048万5 668 t,枯落物对单场次降水的潜在持水总量为4 695万3 451t,现实饱和持水总量为3 291万7 480t。单位面积林地枯落物潜在持水量和现实饱和持水量的空间分布体现"东高西低,南高北低"的特征。研究结果可为科学评价森林植被水源涵养功能奠定基础,也可为三峡库区林业生态工程规划与建设提供理论依据。
2008 Vol. 6 (4): 41-47 [
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刘鑫； 满秀玲
文献毛乌素沙地梁地上小叶杨根系分布特征
为了解释小叶杨根系的适应性,采用根钻取样法对毛乌素沙地东北部梁地上不同坡位小叶杨人工林根系分布特征进行研究。结果表明:小叶杨根系大部分分布在040 cm土层中,在020 cm土层中达到峰值。细根（根径小于3 mm）在不同坡位和距树干不同距离处垂直分布特征相似,粗根（根径大于3mm）的垂直分布特征差异比较明显,而且在距树干1.0和1.5m处的土层中,坡顶部位根系密度大于坡底部位。坡底部位细根和粗根的密度均随距树干距离的增加而减小,而坡顶部位细根与前者相似,粗根在1.0m处达到最大值。在坡底和坡顶坡位距树干任何距离上细根在深层土壤中所占比例大于粗根,但在距树干1.0m以外,粗根在坡顶部位的深层土壤中所占比例大于坡底部位,说明小叶杨根系对坡顶和坡底部位有很好的适应性。
2008 Vol. 6 (4): 48-53 [
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薛智德； 张乾功； 朱清科； 陈卫平
灌丛内人工林窗的相对光照强度和土壤水分条件
为加快延安地区人工促进植被恢复进程,探讨不显著降低植被水土保持效益的科学合理的人工干扰方式和强度,采用照度计测定和烘干法,测定密闭灌丛内鱼鳞坑和条带人工林窗相对光照强度和土壤水分并进行分析。结果表明:1)鱼鳞坑林窗与灌丛内相对光照强度相差不大,灌丛展叶期阴坡坡面日平均相对光照强度分别是44.54%和36.48%;生长季节坡面日平均相对光照强度小于10%,7月中旬分别为7.30%和3.33%,10月中旬分别为9.81%和4.08%。2)条带林窗坡面日平均相对光照在4月中旬、7月中旬和10月中旬分别为76.38%、71.92%和65.70%,是灌丛内相对光照强度的2.09、21.60和16.10倍;植物生长期上午有效光合作用强烈的08:00—11:00,相对光照强度超过80%,下午高温强光辐射时,相对光照强度在50%左右或以下。条带林窗一方面上午可增强光照强度促进苗木光合作用,另一方面可避免或减少苗木遭受下午强光的伤害。3)植物整个生长发育季节内,条带林窗0100cm深土层土壤含水量4、61、0月份分别高出灌丛内2.41%、1.48%和3.17%;鱼鳞坑林窗内,6和10月份0100cm土层土壤含水量分别增加0.86%和1.87%。条带林窗内光照得到调整,土壤含水量增加,对提高苗木成活率和保存率具有重要意义。
2008 Vol. 6 (4): 54-58 [
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王琳琳； 陈立新； 刘振花； 乔璐
红松阔叶混交林不同演替阶段土壤肥力与林木生长的关系
运用对比和统计分析方法,研究小兴安岭红松阔叶混交林进展演替系列4个阶段（形成阶段、发展阶段、稳定阶段和顶级群落阶段）的土壤肥力、林木生长以及土壤肥力与主要树种生长的关系。结果表明:随着林分演替进展,林分中针叶树种（红松、云杉和冷杉）树高、胸径、蓄积量增加,白桦、山杨等阔叶树种蓄积量则不断减小;土壤物理性状得到改善,土壤渗透性、饱和持水量、毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度增大;土壤有机质、全氮、硝态氮和铵态氮含量逐渐增加;表层（0～10cm）土壤pH值逐渐减小。红松阔叶混交林各演替阶段土壤密度、pH值与林木树高、胸径呈负相关;土壤饱和持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、有机质、铵态氮、硝态氮、全氮均与林木平均树高、平均胸径呈正相关。相关性因树种不同而有所差异。运用主成分分析方法证明,土壤饱和持水量、毛管孔隙度、有机质和硝态氮是影响林木生长和不同演替阶段土壤肥力的主要因子。不同演替阶段土壤肥力排序为原始林>稳定阶段>发展阶段>形成阶段。土壤肥力向着良性发展。
2008 Vol. 6 (4): 59-65 [
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66
屈志强； 张莉； 丁国栋； 杨文斌； 郭建英； 赵名彦
毛乌素沙地常见灌木单株对土壤风蚀的影响
选取沙蒿、柠条、杨柴3种灌木单株为研究对象,对其周围风速及输沙量进行观测,应用空气动力学原理分析这3种植物单株对土壤风蚀的作用,结果表明:1)在春季植株尚未展叶的时期,相似横截面的3种单株,透风系数小的沙蒿植株比其他植物的防风阻沙作用显著,且防护距离最大;2)不合理的配置格局会导致灌丛之间形成的流场空间产生狭管效应,加重土壤的风蚀,今后的植被建设中,植株要进行合理的配置,才能使其产生更好的防护效果。
2008 Vol. 6 (4): 66-70 [
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康文星； 田大伦； 赵仲辉； 朱凡； 王光军
杉木人工林水文学过程对林分生产力的影响
利用湖南省会同杉木林生态系统国家野外科学研究站2004—2005年2年连续定位测定数据,分析杉木人工林水文学过程对林分生产力的影响。结果表明:大气降水不仅提供了杉木生长所需要的水分,而且,降水过程中雨水对枝叶和树干的淋溶、冲洗作用,把林冠层截留的干尘降及其自身携带的养分带入林地,降水量的多少决定进入林地的水分并影响林地的养分量;林木生长的季节变化虽然受本身生物节律的影响,但降水的月分配格局,决定着林木生长季节的水肥供给状况,进而影响着林分生产力过程;土壤水分动态与林木生长关系密切,生长季节,当土壤含水量在30%～40%（相对含水量）范围时,林木生长迅速,25%～30%范围时,林木生长速率一般,25%以下时生长速率明显下降;林木蒸腾作用与光合作用有一定的关联,但不能用蒸腾量的大小简单地预示整个林分光合作用的强弱;系统内水分输出对林分生产力的影响体现在养分的保存和损失上,通过蒸腾蒸发作用以水汽形式逸散,失去的只有水分,可以保存营养物质和保持林地的土壤肥力,有利于林木生长,而通过径流以液态形式流走时,不仅失去水分,而且流走了大量营养物质和表土,造成土样瘠薄,进而影响林分的生产力。
2008 Vol. 6 (4): 71-76 [
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焦菊英； 贾燕锋； 景可； 王万忠
自然侵蚀量和容许土壤流失量与水土流失治理标准
在总结分析国内有关自然侵蚀量、容许土壤流失量研究成果的基础上,探讨自然侵蚀量与容许土壤流失量的关系,讨论制订水土流失治理标准的思路。认为水土流失治理标准的确定有3个参考值:1)标准值,即一定条件下的容许土壤流失量,是水土流失治理至少要达到的目标,且随着对不同土地利用类型的功能需求与可实施的最佳水土保持措施、以及所在水土流失类型区的侵蚀危害与治理约束条件的不同而不同;2)理想值,即正常自然侵蚀状态下的土壤流失量;3)极端值,即土壤流失量为0,不发生水土流失。水土流失治理应是先控制到现时生态环境与社会经济条件下的容许土壤流失量范围内,逐步达到自然正常侵蚀量或制止水土流失的发生;还应引入环境伦理、环境美学及景观设计等理念,最终实现土地的可持续利用、区域生态系统的健康稳定及人与自然的和谐友好发展。
2008 Vol. 6 (4): 77-84 [
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林永贤
东山县红旗水库清洁型小流域综合治理与水源保护
根据东山县红旗水库清洁型小流域的自然地理特征和经济社会情况,分析水库周边人口资源环境的突出矛盾和生态环境存在的主要问题,进一步明确红旗水库清洁型小流域水土保持和水源保护的思路,提出了小流域治理的总体思路和原则、防治目标与措施布局,以及以库区周边水土保持和水源保护为重点的具体措施、对策及建议。
2008 Vol. 6 (4): 85-88 [
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陈维杰
豫西山丘区构建径流聚集工程体系研究
通过对豫西土石山区的汝阳县和黄土丘陵区的嵩县历年开展雨水水土保持调控工程的调研,提出了在豫西山丘区构建以水平梯田、隔坡梯田、水窖(池)为主要措施的坡面径流调控工程和以集流坝为主要措施的沟道径流调控工程以及山泉溪流开发工程等综合性的降雨径流聚集工程体系,目的在于有效缓解豫西山丘区水资源缺乏、雨季降水多以山洪形式流失、雨水资源利用率低下等问题。
2008 Vol. 6 (4): 89-93 [
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赵克荣； 陈丽华； 肖洋
黄土区径流调控技术体系
地处黄土高原干旱山区的甘肃省定西市安定区,其经济社会发展长期受干旱缺水和水土流失的制约,因此,如何高效利用水资源和有效防治水土流失成为该区域发展的关键问题。依据径流调控理论,提出径流调控技术体系的概念,并在九华沟流域水土保持径流调控中具体应用。结果表明:经过5年的径流调控,流域的水资源不仅得到了高效利用,而且有效地控制了水土流失,促进了区域经济的持续发展。其中林草覆盖率由24.0%提高到57.1%,土壤侵蚀模数由5400 t/(km<sup>2</sup>.a)降低到15t/(km<sup>2</sup>.a),土地利用率由63.0%提高到81.7%,流域治理程度由44.9%提高到86.3%;流域年总收入由502.65万元增加到1404.64万元,农民人均年纯收入由757元增加到1 486元,人均年产粮由427 kg增加到654kg;径流调控技术在农业总产值的总增量中,科技进步贡献率占56.71%,对流域内农民的脱贫致富起到了关键性的作用。
2008 Vol. 6 (4): 94-99 [
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100
张超； 王治国； 王秀茹； 韩磊
我国水土保持区划的回顾与思考
水土保持区划是水土保持工作中重要的基础工作。分析水土保持区划的定位、发展历史和现状,讨论我国水土保持区划存在的问题,探讨我国水土保持区划的特点、区划原则、指标设置原则和区划方法,初步提出了我国水土保持区划的框架。
2008 Vol. 6 (4): 100-104 [
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毕华兴； 余新晓
“水土保持学”课程教学的探索与实践
随着我国水土流失与荒漠化问题的日益突出,"水土保持学"已经成为水土保持与荒漠化防治相关的资源环境类、生态类、地学类、农学类等专业教学计划中的一门专业课程。面对水土保持相关专业学生水土保持相关基础知识的不足和缺陷,如何将繁重的"水土保持学"教学内容在有限的教学学时内给学生一个比较全面并重点突出的讲解,是值得探讨的问题。笔者结合多年从事"水土保持学"教学的实践经验,对"水土保持学"教学内容的组织与安排、教学手段与方法进行了探讨。
2008 Vol. 6 (4): 105-108 [
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王继军
黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济安全评价
以近70年纸坊沟流域农业生态经济系统演变过程为基础,利用国家"九五"科技攻关项目中所提出的评价指标体系,对纸坊沟流域不同发展阶段标志年份的农业生态经济安全状况进行了评价,得出:农业生态经济系统在1938、2000、2005年处于亚安全状态,1958、1975年处于极端不安全状态,1985、19901、995年处于不安全状态。通过对农业生态经济安全变化驱动力的分析,预测了纸坊沟流域农业生态经济安全的发展趋势,提出了黄土丘陵区实现农业生态经济安全的策略:以培育主导产业为中心,完善农业系统循环链网,调整产业结构,实现农业资源的有效、永续利用。
2008 Vol. 6 (4): 109-113 [
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孙中峰； 蔡建勤； 尚桢
甘肃省徽县生态经济系统健康评价
区域生态经济系统健康由多因素决定,通过评价县域生态经济系统健康状况,为县域生态环境的规划、管理和保护以及综合治理提供决策依据。从生态系统、社会经济系统、人类健康和政策4方面评价县域生态经济系统的健康程度,以"生态环境、自然资源、社会经济和可持续性"评价体系为基础,选择森林覆盖率、水土流失率、水环境指数、径流深、耕地坡度状况等29个评价指标,利用层次分析法和熵技术对徽县的3个水土保持功能分区进行生态系统健康评价。结果表明,该县3个水土保持功能区的生态经济系统基本处于健康或亚健康状态,但是Ⅰ区及Ⅱ区的社会经济发展和可持续性方面存在问题,应作相应调整。
2008 Vol. 6 (4): 114-120 [
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饶良懿； 崔建国
河岸植被缓冲带生态水文功能研究进展
河岸植被缓冲带是河岸生态系统的重要组成部分,对河岸生态系统的生态及水文过程具有重要的影响。世界上许多国家已将河岸植被缓冲带列为河岸生态系统管理的一个重要内容,并在一些国家被作为控制农业流域非点源污染的最佳管理措施。河岸植被缓冲带的生态水文功能体现在控制河岸侵蚀、截留地表径流泥沙和养分、保护河溪水质、调节水温、为水陆动植物提供生境、维护河溪生物多样性和生态系统完整性以及提高河岸景观质量等多个方面。本文综述河岸植被缓冲带生态水文功能方面的研究进展,总结了一些研究中提出的不同河岸植被缓冲带功能发挥所需要的宽度,同时指出由于河岸生态系统保护的目标,侧重的功能,研究区域土壤、地形、植被、排水特征等因素各异,河岸植被缓冲带生态水文功能发挥所要求的实际宽度也有所不同。
2008 Vol. 6 (4): 121-128 [
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