中国水土保持科学
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2007年 5卷 4期
刊出日期 2007-08-31
1
杨勤科；师维娟；TimR.McVicar；TomG.VanNiel；LingtaoLi
水文地貌关系正确DEM的建立方法
水文地貌关系正确DEM(hydrologically correct DEMs,Hc-DEM),是指符合水文地貌学基本原理,正确反映水文要素(水流方向、水流路径、水系网络、流域界线等)与地貌特征发生和位置关系的DEM。区域尺度水文和土壤侵蚀等研究中,地形因子参数只能利用DEM来提取,为了准确反映地面形态,有效提取地貌和水文特征因子,建立Hc-DEM是必需的。笔者对Hc-DEM的概念、建立方法进行了讨论和介绍;以黄土高原为例,提出了利用多种比例尺数字地形图和ANUDEM软件建立DEM的关键参数;通过与TIN方法建立的DEM的比较,对所建立的DEM进行了简要评价。研究表明,利用我国已有的数字地形图和ANUDEM软件,可以建立Hc-DEM,为流域水文和区域尺度水土流失定量分析模拟、区域尺度植被适宜性评价等研究提供更加直接的数据支持。
2007 Vol. 5 (4): 1-6 [
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7
王树力；杨振；袁伟斌
镜泊湖区主要森林类型的土壤水文特性
通过实地调查与试验分析方法,研究镜泊湖区原始红松林、杨桦林、蒙古栎林和人工红松林地的土壤水文特性。结果表明:1)枯落物总储量变化范围在22.32～34.15t.hm
-2
之间,依次为原始红松林>人工红松林>蒙古栎林>杨桦林;全部枯落物最大持水率、最大持水量与有效拦蓄量均为原始红松林>人工红松林>杨桦林>蒙古栎林。2)原始红松林枯落物吸水速度最快,杨桦林和蒙古栎林次之,人工红松林最慢。3)在同一土层,土壤密度从小到大,土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水量和田间持水量由大到小的顺序基本为杨桦林、原始红松林、蒙古栎林和人工红松林。4)相同土层的初渗速度、稳渗速度和渗透系数依次为杨桦林>原始红松林>蒙古栎林>人工红松林;到达稳渗的时间是杨桦林最短,其次为原始红松林,再次为蒙古栎林,人工红松林最长。5)综合枯落物持水能力、吸水速度、土壤持水能力和渗透性能评价镜泊湖区4种森林类型的水文特性,原始红松林和杨桦林最佳,其次为蒙古栎林,人工红松林最差。
2007 Vol. 5 (4): 7-12 [
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13
姚志宏；杨勤科；吴喆；崔琰
区域尺度侵蚀产沙估算方法研究
区域土壤侵蚀模型是大区域土壤侵蚀普查和水土保持宏观决策的支持工具,土壤侵蚀模型的研发是土壤侵蚀学科的前沿领域。基于DEM将区域划分为规则网格,设计产流、产沙过程的单元模型,包括植被截留、入渗、填洼、流速、携沙能力、径流剥蚀量、泥沙沉积等算法。将月降水当作1次降雨事件,并划分若干时段进行迭代计算,利用GIS空间分析功能完成水沙汇集运算,并在ArcGIS支持下进行计算机程序设计,有效地完成了区域侵蚀产沙量的计算。将模型应用于延河流域得到:1995年7月份平均径流深为35.6mm,径流系数为0.237,流域出口径流量为2.72亿m
3
,流域出口输沙量为0.38亿t,流域平均侵蚀模数为4575t/(km
2
.月);输出图形空间格局和结构符合实际情况,初步模拟结果令人较满意。
2007 Vol. 5 (4): 13-17 [
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杨进怀；吴敬东；祁生林；叶芝菡
北京市生态清洁小流域建设技术措施研究
小流域治理是北京市生态环境治理的重要手段,是北京市保护水源、控制水土流失、实现人水和谐的重要途径。基于北京市小流域治理的多年实践经验与现代治理要求,对近年来北京市政府提出的小流域治理理念——建设生态清洁小流域进行了其内涵的界定和建设技术体系的探讨,并以密云水库上游蛇鱼川小流域的综合治理为例,介绍北京地区生态清洁小流域的建设实践。
2007 Vol. 5 (4): 18-21 [
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22
方向京；李贵祥；孟广涛；柴勇；和丽萍；张正海；李宁云
珠江源头区占马地小流域不同用地水土保持作用研究
对珠江源头区占马地小流域灌木林地、疏林地、耕地及荒草地4类不同用地的土壤含水量、理化性状、土壤侵蚀特性等进行测定分析,结果表明:1)在土层60 cm深度范围内,随着土层的加深,灌木林地和疏林地的土壤水分含量呈下降趋势,而耕地和荒草地则呈上升趋势。2)土壤在持水能力、通透性能等方面排列顺序是灌木林地>荒草地>疏林地>耕地;土壤有机质含量以荒草地最高,为2.34%,分别是灌木林地、疏林地和耕地的1.08、1.89和3.46倍;全氮含量顺序是荒草地>灌木林地>疏林地>耕地;全磷和全钾含量顺序是疏林地>荒草地>灌木林地>耕地。3)不同用地的初渗速率、稳渗速率与渗透系数均为灌木林地最大,荒草地最小,灌木林地的稳渗速率、渗透系数分别是耕地、疏林地、荒草地的1.142、.06和2.7倍。4)不同用地的土壤最大持水量,在020cm土层,排列顺序为耕地>灌木林地>疏林地>荒草地;在2060cm土层,则为疏林地>灌木林地>荒草地>耕地。5)在坡度相同的情况下,不同用地的降雨产流时间为荒草地>疏林地>灌木林地>耕地;地表径流量为荒草地>疏林地>灌木林地>耕地;土壤侵蚀量以耕地最大,分别是灌木林地、疏林地和荒草地的2.51、2.26和1.32倍。研究结果可为珠江源头区土地合理利用提供理论依据。
2007 Vol. 5 (4): 22-26 [
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汪邦稳；杨勤科；刘志红；孟庆香
延河流域退耕前后土壤侵蚀强度的变化
根据修正通用土壤流失方程,在ArcGIS软件平台下,以黄土高原延河流域为例,在合理选用和计算修正通用土壤流失方程中各因子参数的基础上,计算并分析陕北黄土高原延河流域退耕前后土壤侵蚀量的变化及其动态分布。结果表明:1)延河流域退耕后,土壤侵蚀明显减少,与1986—1997年相比,退耕后至2000年土壤侵蚀量平均减少34%;2)坡耕地对土壤侵蚀影响明显,尤其是陡坡耕地退耕至关重要;3)在修正通用土壤流失方程各因子中,短期内影响土壤侵蚀动态变化的主控因子是植被覆盖管理因子,所以调整土地利用结构是减少土壤侵蚀的有效方法。
2007 Vol. 5 (4): 27-33 [
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柴成武；徐先英；王方琳
石羊河下游民勤绿洲荒漠化影响因素趋势预测
从荒漠化治理的实践出发,用Hurst指数对内陆河下游民勤绿洲荒漠化影响因素进行预测分析,对体现民勤绿洲荒漠化主要影响因子的农村人口、耕地面积、农村用电量、机井眼数和沙尘暴时间5个指标进行预测。结果表明:未来10年内,农村人口Hurst指数为0.381,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年耕地面积Hurst指数为0.578 3,与1989—2003年时的上升趋势一致,但持续性不强;农村用电量Hurst指数为0.3324,与1989—2003年的上升趋势相反,具有下降趋势;年机井眼数Hurst指数为0.2618,与1989—2003年的上升趋势具有较强的长期相关性,但为相反趋势;年沙尘暴时间Hurst指数为0.4043,呈与1953—1998年的下降趋势相反的弱持续相关性。通过预测认为:应该加强对耕地面积的宏观调控,抑制土地利用所引起荒漠化的发展,控制开荒,提高现有耕地的利用效率;同时要继续宏观调控农村人口、农村用电量、机井数量变化向良性方向发展。
2007 Vol. 5 (4): 34-38 [
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贾燕锋；焦菊英；张振国；王宁
黄土丘陵沟壑区沟沿线边缘植被特征初步研究
通过对黄土丘陵沟壑区安塞纸坊沟沟沿线边缘植被特征的调查,共发现隶属26科的66个物种,其中豆科、禾本科和菊科物种分别占19.70%1、5.15%和13.64%;物种中出现最多的是多年生草本,其次依次是1年生草本、灌木、小灌木、乔木、藤本和小乔木,其中灌乔物种多为主要物种且多为当地优势灌木虎榛子和酸枣等,指示着研究区植被恢复的方向;调查植物种基本包含了陕北黄土高原森林草原带次生演替各个阶段的主要植物种,是研究区次生演替的一个缩影;从沟沿线边缘植被的分布看,灌木远多于草本,其中以灌木为主的沟沿线区段植被的宽度、盖度均比以草本为主的沟沿线区段大,沟沿线防蚀效益较好。
2007 Vol. 5 (4): 39-43 [
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44
毛军；贾绍凤；张克斌
FEFLOW软件在地下水数值模拟中的应用——以柴达木盆地香日德绿洲为例
作为我国内陆高寒干旱地区绿洲代表的青海柴达木盆地香日德绿洲,近年来由于大规模引水灌溉,使得下游局部地区生态环境恶化。为了定量分析灌溉引水对下游生态系统的影响,利用FEFLOW软件对研究区的地下水流进行数值模拟。结果表明:现状条件下潜水排泄量为3.93亿m
3
;区内用于绿洲灌溉合理可行的水资源量为1亿～1.5亿m
3
。所建立的模型合理可行,能够进行该地区地下水位动态预报,可为研究区水资源的合理开发提供科学依据。
2007 Vol. 5 (4): 44-48 [
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49
陈联光；游繁结；陈建元；王俞婷；林圣琪；林又青；李卓伦
石门水库集水区重大土砂灾害探讨
由于2004年艾利台风及2005年马莎台风作用,石门水库高浊度之泥砂造成北台湾多日严重的供水中断,并造成重大经济损失。针对2次台风对于石门水库集水区崩塌地分布与地文、水文及人为开发等因素之间的关系,透过地理信息系统分析,探讨土砂的来源分布与致灾原因。结果显示:2005年马莎台风后水库集水区总崩塌地面积约为703hm
2
,占整个集水区面积的0.92%;石门水库集水区坡度陡峭,地质破碎,加上超大豪雨与降雨集中等为造成水库严重土砂灾害之主要原因;根据崩塌量与历年水库淤积量之关系,台风豪雨所造成的重大崩塌事件,对于水库淤积量所造成之影响至少会延续5～10a。
2007 Vol. 5 (4): 49-55 [
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李建刚；王继和；蒋志荣
庄浪县林农和林草间作模式经济效益评价
采用静态和动态评价方法,对平凉地区庄浪县周边乡镇处于不同生长周期的林农、林草间作模式与单纯种植农作物模式的经济效益进行对比分析和评价。结果表明:各林农、林草间作模式的总利润和年均利润都在单纯种植农作物的2.5倍以上,其中油松间作苜蓿模式的总利润最高,达到26万3097元/hm
2
,为单纯种植农作物的5.16倍;各间作模式单位面积的年均利润现值均大于单纯种植农作物的年均利润现值4800.9元/hm
2
。因此,林农、林草间作模式先期投入虽然大,但有长期的经济效益,而且较单农种植明显适宜于在黄土丘陵沟壑区发展。
2007 Vol. 5 (4): 56-61 [
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62
陈宏荣；岳辉；彭绍云；廖洪海
侵蚀地劣质马尾松林改造效果分析
以长汀生态园和三洲乡2个试验点为例,采用挖穴施肥和条沟草带施肥法改造侵蚀地退化劣质马尾松林,并对劣质马尾松林的年抽梢生长、材积、覆盖度和地表草灌多样性进行分析。结果表明:经过3年改造,生态园挖穴施肥的马尾松林抽梢总长1.8m,条沟草带施肥2.41 m,比对照分别增长0.9和1.51 m,三洲乡分别增长0.65和1.1 m;生态园挖穴施肥的材积增长20.5m
3
/hm
2
,条沟草带施肥23 m
3
/hm
2
,比对照分别增长16.7和19.2 m
3
/hm
2
,三洲乡分别增长12.7和4.7m
3
/hm
2
;生态园挖穴施肥的覆盖度为67%,条沟草带施肥78%,比对照分别增加19%和27%,三洲乡分别增长24%和32%;样地植物种数均增加10种以上,取得了明显的效果。说明通过改造,可以改变劣质马尾松林木生长,提高地表覆盖,同时促进植物多样性。
2007 Vol. 5 (4): 62-65 [
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韦杰；贺秀斌；汪涌；花利忠
基于DPSIR概念框架的区域水土保持效益评价新思路
定量评价区域水土保持效益并得到综合质量指数,便于区域水土保持效益的纵向或横向比较,进而为水土保持技术的提升和区域生态环境建设的科学决策服务。DPSIR(driving force-pressure-state-impact-response)概念框架有助于全面分析水土保持的"驱动力"、"压力"、"状态"、"影响"和"响应",有助于理解水土保持社会、经济和环境各因素的作用过程以及彼此之间的因果关系。在介绍DPSIR概念框架的基础上,根据区域水土保持效益评价指标体系构建的主导原则,初步提出水土保持效益评价的DPSIR框架,进而提出水土保持效益评价从基础数据到综合指数集成的新思路。
2007 Vol. 5 (4): 66-69 [
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李怒云；支玲；王国胜；李鸿军；洪家宜
“三北”地区林木生物质能源资源现状及产业发展研究
在论述我国"三北"地区林木生物质能源资源总量和类型的基础上,分析了该地区林木生物质能源的利用现状和潜力,探讨和研究了今后发展林木生物质能源的潜力和面临的问题,提出了促进"三北"地区林木生物质能源原料林基地建设与产业发展相结合的政策建议。
2007 Vol. 5 (4): 70-74 [
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彭彪；盖新敏
宁德市基于生态足迹的可持续发展评价
可持续发展的定量测度研究是当前国际上关于生态经济研究的前沿问题之一。生态足迹分析法是近年来发展的用于研究和判断一个国家或地区可持续发展状况的新方法。通过比较支持特定区域人类社会所有消费活动所需要的土地(生态足迹)与该区域可提供的生物生产性土地(生态承载力)可判断区域发展的可持续性。该文在介绍生态足迹概念和计算方法的基础上,以福建省宁德市2002年统计年鉴数据为依据,计算分析得到宁德市2002年人均生态足迹为0.7697hm
2
,人均生态承载力为0.6210 hm
2
,人均生态足迹赤字为0.1487hm
2
。反映出该市人类的生产、生活强度超过了生态系统的承载能力,区域生态系统处于人类的过度开发利用状态下。造成该市生态足迹赤字的主要影响因子是资源过度消耗、人口增长和耕地减少等
2007 Vol. 5 (4): 75-80 [
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81
孟新华；祁有祥
关于生物措施治理黄土高原水土流失的思考
为加速黄土高原水土流失治理的健康发展,在深入分析黄土高原水土流失治理存在的主要问题,以及生物措施治理黄土高原水土流失作用的基础上,按照黄土高原河谷平原区、黄土丘陵沟壑区、黄土高原沟壑区、鄂尔多斯高原区和土石山区5个类型区,提出以植被建设和保护为核心的生态建设思路和治理对策,同时指出了采取生物措施治理水土流失时需注意的若干问题。
2007 Vol. 5 (4): 81-84 [
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85
党维勤
黄土高原小流域可持续综合治理探讨
遵循可持续发展战略,研究小流域综合治理内涵的基础上,提出了建设生产能力高、天蓝、水清、地绿、景美小流域的方法;介绍发展小流域循环经济、节约资源、保护环境的多种循环经济模式;分析黄土高原小流域现有治理状况,总结出8种生产发展、生活富裕、生态良好的小流域综合治理模式。认为可持续的小流域综合治理应该促成工农兵学商全社会参与,以形成国家、集体、个人、外资等多元化、多渠道投资的小流域综合治理的新格局。
2007 Vol. 5 (4): 85-89 [
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90
余新晓
我国水土保持高等教育发展现状与对策
针对当前国内外水土保持高等教育发展的现状和我国水土保持高等教育面临的问题,提出建立"水利部水土保持教育培训中心"、建立农学门类下的国家一级学科、注重师资队伍建设、建立长期稳定的教学、科研、生产相结合的基地(园区、户外教室)、加强水土保持职业技术教育等对策,以加速我国水土保持高等教育的发展。
2007 Vol. 5 (4): 90-93 [
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94
张晓萍；高照良；张橹；李锐
不同时间尺度径流对植被变化的响应
植被覆盖对陆地生态系统的水分循环起着重要作用。径流对植被变化在不同时间尺度的响应研究,对区域生态环境建设及水资源管理具有重要的参考价值。该文介绍基于对比流域法,在多年平均、年际、季节等不同时间尺度径流对植被变化响应的研究结果。多年平均尺度上,由植被类型更替引起的径流绝对变化量,湿润区较干旱区大,其相对变化量在干旱区严重;年际尺度上,因植被变化,径流从一种平衡状态到另一种平衡状态的响应时间因抚育措施和地区不同而不同,造林情况下,湿润地区一般需要15～20a,干旱地区约需25a甚至更长,森林自然恢复情况下则需要上百年;季节尺度上,径流对植被变化的响应在季风影响区较四季湿润地区强烈。流量历时曲线研究表明,干旱地区造林,其基流无论在量或发生概率的变化上均较湿润区强烈。
2007 Vol. 5 (4): 94-100 [
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101
宋子刚
森林生态水文功能与林业发展决策
从森林的作用层面和生态水文过程的角度总结分析了森林的水文调节、土壤保持和削减洪峰等生态服务功能,并讨论了当前国内外学术界共同关心的增加森林植被会减少径流的问题,认为应综合地评价造林活动和森林植被恢复的影响,但同时应加强森林生态水文基础性研究,强化林业发展和森林管理决策的科技基础,以提高森林植被建设和水资源管理及林业发展综合决策的能力。
2007 Vol. 5 (4): 101-107 [
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108
许晓静；张凯；刘波；兰长春；徐小牛
森林凋落物分解研究进展
森林凋落物分解是森林生态系统养分生物循环的重要环节,而分解过程中所释放的CO
2
是全球碳素收支的重要组分,开展森林凋落物分解研究是充分认识森林生态系统结构和功能的基础。研究认为:凋落物分解的预测指标可分为3类,即环境指标(如实际蒸散量)、凋落物物理质量(如叶抗张强度)和化学质量指标(如C/N比、木质素/N比和C/P比等);凋落物分解过程中养分释放机制极其复杂,养分动态模式主要有淋溶—释放、淋溶—富集—释放和富集—释放3种,并因凋落物种类、分解阶段和元素本身性质的不同而异;凋落物混合分解并非单一树种分解的简单叠加,因树种组成和比例不同,基质的化学组成会发生变化,从而影响分解者的多样性、丰富度和生理活性,进而直接和间接地影响其分解速率;凋落物混合分解中可能存在无效应、促进效应和抑制效应;现有的研究结果显示,凋落物混合分解的适宜比例应与群落中不同树种的种群比例相一致;CO
2
浓度升高不仅影响凋落物的化学性质,而且与分解环境中土壤的生物活性密切相关,但CO
2
浓度升高并不改变凋落物质量与分解速率之间的关系;越来越多的研究显示,CO
2
浓度升高的环境下,植物群落的物种组成会产生变化,这种变化对养分循环速率的影响远大于单纯大气CO
2
浓度变化的影响。
2007 Vol. 5 (4): 108-114 [
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