中国水土保持科学
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中国水土保持科学
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2010年 8卷 4期
刊出日期 2010-08-31
1
冉大川；李占斌；张志萍；李鹏；罗全华
大理河流域水土保持措施减沙效益与影响因素关系分析
利用大理河流域1960—2002年的系列水文资料和水土保持成因分析法计算结果,分析大理河流域减沙效益与措施保存面积、配置比例和汛期降雨量等影响因素的关系,以及大理河流域淤地坝措施减沙量与坡面措施减沙量的关系。结果表明:现状水土流失治理条件下,大理河流域仅靠坡面治理措施取得的减沙效益只有9%,取得最大减沙效益的水土保持措施梯田、林地、草地、坝地最优配置比例为18.6∶73.2∶4.6∶3.6,保持流域水土保持措施较高减沙效益的坝地配置比例为4%;大理河流域水土保持措施减沙量与汛期降雨量关系最为密切,二者呈正相关关系;流域水土保持措施减沙能力表现最充分的汛期降雨量值区间约为300～500mm;大理河流域治理期有21年坡面措施减沙量小于600万t/a,淤地坝措施减沙量均在3000万t/a以内变化。20世纪90年代以来,流域坡面措施减沙量与淤地坝措施减沙量关系比较密切,淤地坝措施减沙量的增幅小于坡面措施减沙量的增幅。
2010 Vol. 8 (4): 1-6 [
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7
许炯心；信忠保
从黄土高原植被指数数据中获取森林覆盖率信息
由于存在既包含农作物又包含森林植被的混合像元,以年平均归一化植被指数(NDVI)作为反映森林覆盖率的指标有很大的局限性。在黄土高原,森林植被的季节变化与农作物的季节变化有很大差异,基于这种差异,以不同月份NDVI的不同组合和考虑某种权系数后计算出来的加权平均NDVI与森林覆盖率相联系,筛选对于森林覆盖率有较好反映的NDVI指标。结果表明:6、10月2月森林覆盖率与NDVI的决定系数最高,故以6、10月平均NDVI(
I
NDVI,6+10
)作为反映森林覆盖率的指标;全年森林覆盖率与
I
NDVI,6+10
之间的决定系数为0.5384,比全年森林覆盖率与全年平均NDVI之间的决定系数0.4432提高21.48%;以各月的决定系数作为权系数求得的NDVI加权平均值(
I
NDVI,w
)与全年森林覆盖率之间的决定系数为0.5144,比森林覆盖率与年平均NDVI(
I
NDVI,m
)之间的决定系数0.4432提高16.07%,因此,推荐全年各月加权平均NDVI(
I
NDVI,w
)或6、10月平均NDVI(
I
NDVI,6+10
)作为反映黄土高原森林覆盖率的遥感植被指标。
2010 Vol. 8 (4): 7-12 [
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13
谢红霞；杨勤科；李锐；张晓萍；程琳；庞国伟
延河流域水土保持措施减蚀效应分析
利用延河流域35个雨量站50多年的日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图、水土保持措施调查数据,结合黄土高原的区域特征,运用CSLE,在ArcGIS的支持下分别计算研究区1986、1997和2006年土壤侵蚀量,以1986年的水土保持措施实施情况作为基期水平,模拟1997、2006年在水土保持基期水平情景下的土壤侵蚀量,对比分析水土保持措施变化对土壤侵蚀量的影响。结果表明:以1986年作为基期,新增水土保持措施在1997年减少土壤侵蚀量96万t,在2006年减少土壤侵蚀量628万t;考虑2006年降雨特征不同于研究区多年降雨特征,按照2006年降雨特征计算,则新增水土保持措施在2006年减少土壤侵蚀量140万t。研究结果可为延河流域水土保持效益评价、水土流失治理和生态建设提供参考。
2010 Vol. 8 (4): 13-19 [
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20
王延贵；胡春宏；史红玲
黄河流域泥沙配置状况及其资源化
通过分析黄河流域水沙运动过程和水沙分布特点,给出了流域泥沙配置单元,指出流域泥沙配置单元的配置量随着流域治理工程实施、径流条件等不断变化;1950—1999年,流域水土保持滞沙、水库拦沙、河道滞沙、两岸引沙用沙、河口淤积与入海泥沙等配置单元年均配置沙量占流域产沙量(17.63亿t)的14.24%、14.05%、12.19%、10.56%和50.77%;阐述了水库拦沙多、河道淤积严重是黄河流域泥沙配置现状不合理的主要原因,指出流域水沙资源优化配置和泥沙资源化是维护黄河健康的重要途径;结合黄河下游长期泥沙处理与利用的经验和教训,总结了黄河下游泥沙资源化的主要途径,包括淤临淤背、河道治理与河槽维护、引洪淤灌与土壤改良、灌区堆沙高地农田化、建筑材料转化、河口泥沙造地和疏浚泥沙利用、湿地塑造等。
2010 Vol. 8 (4): 20-26 [
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27
毕华兴；刘立斌；刘斌
黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式
黄土高原是中华农耕文化的发祥地,其主要地貌类型区之一的黄土高塬沟壑区,其农业发展有着比黄土高原其他地区优越的自然条件。但长期以来,由于自然和人为因素的双重作用,该区水土流失十分严重,塬面径流下沟导致沟头不断前进,塬面逐年萎缩。由于沟坡坡度大而导致重力侵蚀异常活跃,侵蚀强度逐渐加强。在特殊的自然环境、人口压力以及经济发展需求的条件下,探索黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式成为水土保持领域科技人员和当地政府急需解决的问题之一。在解析黄土高塬沟壑区自然地理特征、水土流失特点以及社会经济发展需求的基础上,通过对该区现有的水土流失综合治理模式进行梳理,结合范式的概念,提出黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式。
2010 Vol. 8 (4): 27-33 [
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34
董建志；曹龙熹；张科利
BP神经网络在道路土壤分离速率模拟中的应用
土壤分离是土壤侵蚀的重要过程,为坡面径流的搬运过程提供了物质基础,因而对土壤分离速率的准确模拟具有重要的理论和实践意义。采用变坡水槽实验,利用在较大的坡度(8.8%～46.6%)及较大的流量范围(1～5L/s)内测得的黄土高原道路土壤分离速率数据,分别使用BP神经网络模型及回归模型对土壤分离速率进行模拟,并对比上述2种模型的模拟效果。结果表明:BP神经网络模型可以利用实验中较容易测定的坡度、流量等数据对土壤分离速率进行较为准确的模拟(模型效率系数0.952);相对传统回归模型,BP神经网络模型对不同类型道路的土壤分离速率的模拟精度均有所提高;BP神经网络模型可以将道路类型、坡度、流量与土壤分离速率的关系统一为一个模型,可为道路土壤分离的模拟提供新的方法。
2010 Vol. 8 (4): 34-38 [
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39
张波；张建军；李轶涛；隋旭红；郑芳；芦倩
黄土区刺槐林地土壤水分剖面的垂直分层
为从蒸散耗水角度对黄土区刺槐林地土壤水分剖面进行垂直分层,在山西吉县蔡家川流域刺槐林地布设频域反射仪对0～150cm土层分层连续测定土壤水分,综合利用灰关联分析法和有序聚类法对各土层、不同时间蒸散耗水特性进行研究。结果表明:从蒸散耗水角度,黄土区刺槐林地土壤水分可垂直划分为地表植物蒸散耗水层(0～10cm)、林下灌木蒸散耗水层(10～40 cm)、刺槐蒸散耗水层(40～150cm);灰关联分析法和有序聚类法可以综合应用于土壤水分剖面垂直分层研究。分层方法数学理论基础较严密,取得的分层结果与现有相关研究结果基本一致,因此,有较高可信度,可为黄土区刺槐林地土壤水分研究提供参考。
2010 Vol. 8 (4): 39-44 [
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45
肖洋；陈丽华；余新晓
北京密云2种人工林氮磷钾的生物循环特征
为了探究北京密云2种典型人工林生态系统主要养分元素的生物循环特征,2006—2007年以北京密云水库库西试验区的油松人工林和麻栎-侧柏人工混交林为研究对象,采用标准样方定位观测的方法,对其主要元素N、P、K的降水输入、凋落物归还、积累量以及生物循环特征进行了观测和研究。结果表明:1)大气降水向油松林和混交林生态系统每年分别输入养分量为31.56和13.27kg/(hm
2
.a);2)油松林和混交林凋落物中N、P、K的归还总量分别为18.00和14.06kg/(hm
2
.a);3)油松林中乔木层N、P、K积累总量为612.37kg/hm
2
,各器官中N、P、K积累量大小排序是叶>枝>干>根,混交林中乔木层N、P、K积累量分别为153.87、18.28和100.13kg/hm
2
;4)油松林养分利用系数排序为N>K>P,混交林养分利用系数为K>N>P,油松林对N、P、K的吸收系数均高于混交林,而混交林N、P、K的循环系数均高于油松林。研究结论阐明,油松林和混交林通过降水归还的养分量占总归还量分别为63.7%和53.0%,通过凋落物归还的养分量占总归还量分别为36.3%和47%,2种人工林生态系统的降雨淋溶均为年养分归还量的主要部分;油松林和混交林生态系统从土壤中吸收N、P、K的总量分别为126.58和54.96kg/(hm
2
.a),其中有77.02和24.42 kg/(hm
2
.a)存留于林分中,有49.56和30.54 kg/(hm
2
.a)通过淋溶和凋落物归还土壤。
2010 Vol. 8 (4): 45-50 [
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51
胡兴波；韩磊；张东；贺康宁；陈静；刘静；秦景；于洋
黄土半干旱区白榆和侧柏夜间液流动态分析
利用TDP茎流计研究了黄土半干旱区白榆和侧柏夜间液流的特征,结果表明:与白天相比较,2树种夜间液流通量密度较小;夜间水分补充的时间段主要在前半夜;受干旱胁迫的影响,白榆的夜间水分补充量雨天要远大于晴天;白榆的夜间液流通量密度及其对日蒸腾量的贡献率对环境因子较为敏感,主要影响因素为降雨量;侧柏由于本身极强的保水能力和抗旱性,其夜间液流通量密度及其对日蒸腾量的贡献率受环境因子的影响不显著。在黄土半干旱区侧柏具有比白榆更强的适应能力。
2010 Vol. 8 (4): 51-56 [
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57
崔琰；李锐
库布齐沙漠土地荒漠化动态变化分析
荒漠化的动态变化分析是荒漠化防治工作的前提和基础,利用RS及GIS手段对对库布齐沙漠地区不同时期的遥感数据进行分析处理,提取各类土地荒漠化类型的时空分布特征信息,从荒漠化面积变化,等级转移、空间变化等方面进行动态变化分析。结果表明,1989年以来荒漠化总面积减少的趋势很明显,荒漠化面积占地比例最低为77.89%(2002年),最高为91.18%(1989年),2002年比1989年荒漠化的总面积减少了13.29%。黄河沿岸大部分地区,荒漠化得到了治理,而研究区人口较为稠密的东南部、海子周边以及南部沙漠地腹荒漠化的治理出现再次恶化,荒漠化面积上升到83.72%(2007年)。为了治理荒漠化、巩固治理成果,除了一般的工程、生物措施外,还需要消除不合理人类活动产生的根源,维持生态系统与人文环境的动态平衡,从根本上治理库布齐沙漠地区的荒漠化问题。
2010 Vol. 8 (4): 57-60 [
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61
王富；甄宝艳；董智；李红丽；贾志军
坝上地区退耕还林地土壤水文生态特征
为明确退耕林地不同植被类型土壤层的水文生态效应及其水源涵养功能,通过野外取样与室内测试的方法,以封育草地为对照,定量研究坝上地区典型区域张北县沙棘林、柠条林和榆树林等退耕林地的土壤颗粒粒径分布、水分物理性质和入渗性能等水文生态特征。结果表明:不同植被类型同一土层间土壤密度、孔隙度与持水性能差异显著,同一植被类型内不同土层间各指标差异不明显;与草地相比,林地能较好地改善土壤结构,土壤水文生态效应好于草地;4种植被类型的土壤颗粒粒径分布主要集中在1～0.05 mm范围内,约占64.08%～71.13%;林地土壤密度小于草地,榆树林、沙棘林和柠条林的土壤密度分别比草地的减小25.26%、24.98%、16.49%;土壤孔隙度以及土壤饱和持水量、有效持水量表现为沙棘林>榆树林>柠条林>草地;入渗速率与入渗时间遵从
f
=at
-b
的幂函数关系,柠条林、沙棘林和榆树林的稳渗速率分别为草地的4.96、3.18和2.88倍。研究结果可为坝上地区退耕林地生态效应的评价提供理论依据。
2010 Vol. 8 (4): 61-66 [
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67
王俊明；张兴昌
退耕草地演替过程中植被根系的动态变化及其垂直分布
研究根系在植被演替过程中的变化对揭示植被演替的一般规律有重要意义。采用以空间代替时间的方法,对黄土高原不同退耕年限的草地植被根系的动态变化及其垂直分布特征进行研究。结果表明:在根系样品采集方法上,挖掘法比根钻法更有利于真实反映深层根系的分布状况;根系在0～150cm土层的总生物量,随演替时间并不是线性增长,而是呈分阶段的阶梯式的上升趋势;从根系的垂直分布来看,根系生物量与根长密度均表现为随土层的加深而降低,不同土层中,又以表层0～15cm土壤中的根系生物量与根长密度数值最高;拟合不同演替年限的根系垂直分布特征系数后发现,演替初期,根系有向深层土壤分布的趋势,到演替的第10～22a,根系分布趋于向表层土壤集中,演替后期,根系再次趋于向深层土壤分布。
2010 Vol. 8 (4): 67-72 [
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郭伟玲；杨勤科；程琳；李俊；胡洁
区域土壤侵蚀定量评价中的坡长因子尺度变换方法
区域土壤侵蚀研究中,坡度、坡长只能基于中低分辨率DEM提取,但提取的坡度发生衰减,坡长发生扩张。以陕西省延安市及周边地区为研究区,利用国家测绘局生产的1∶25万数字地形图和研究区内典型地区1∶5万数字地形图,在ANUDEM软件支持下,建立了研究区50m分辨率和典型地区10 m分辨率的水文地貌关系正确DEM,利用直方图匹配原理对50m分辨率DEM上提取的坡度、坡长进行变换,并对变换前后坡度、坡长对土壤侵蚀强度的影响进行了评价分析。结果表明,经变换后的坡度整体变陡,坡长整体变短,变换后坡长平均值和累积频率曲线与高分辨率(10m)坡长均较接近,且其空间格局基本保持不变。利用中国土壤流失方程计算坡度坡长均不变换、只对坡度变换、只对坡长变换和坡度坡长均变换4种情况下的土壤侵蚀强度研究结果表明,只对坡长变换时土壤侵蚀强度有所减小,而只对坡度变换和坡度、坡长均变换时土壤侵蚀强度增大,且前者增大幅度较大。说明坡度衰减比坡长扩张对土壤侵蚀评价结果的影响更大,在实际应用中有必要对坡度和坡长都进行变换,以期为土壤侵蚀定量评价提供更加准确的数据支持。
2010 Vol. 8 (4): 73-78 [
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马良；左长清；尹忠东；邱国玉
山东省降雨侵蚀力多年变化特征分析
降雨侵蚀力变化特征分析是揭示土壤水蚀对降水变化响应的基础,为水土保持规划及管理提供依据。利用1951—2008年山东省22个气象站的降雨资料,采用Mann-Kendall非参数检验等方法,计算并分析了该省58年降雨侵蚀力变化的时间及空间特征。结果表明:山东省年降雨侵蚀力序列总体上未呈现显著增减趋势,这与占全年比例最高的夏季降雨侵蚀力未有明显变化相关;但通过季、月值的时间序列检验,春、冬季降雨侵蚀力有明显的升高趋势,特别2、5和12月升高显著。空间分布上,山东各地降雨侵蚀力变化趋势的差异明显,分布有国家级、省级水土流失重点治理区的鲁中南呈明显升高趋势,应作为未来防治重点区域。
2010 Vol. 8 (4): 79-85 [
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李志飞；赵雨森；辛颖；孔祥飞；武春彦
阿什河上游小流域不同森林类型土壤水分时空分布
在阿什河上游光明沟小流域内,选取樟子松、红松、兴安落叶松、水曲柳及杂木林5种森林类型,采用传统土壤水分研究方法,研究不同森林类型间土壤水分时空分布特征。结果表明:除水曲柳林外,其他4种森林类型土壤含水量随土层深度增加而降低,为降低型;兴安落叶松林0～40cm土层土壤含水量最大,为32.91%,其次为水曲柳林(28.79%)、杂木林(25.99%)、红松林(23.64%)和樟子松林(18.76%);各森林类型土壤含水量在生长季内大致上遵循高—低—高—低的规律,与降雨量间存在较一致的对应关系,森林对该小流域内土壤含水量起到了显著的调节作用。
2010 Vol. 8 (4): 86-89 [
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90
袁立敏；高永；虞毅；龚秋野；姜靖宇；邢铁鹏
PLA沙障对土壤硬度的影响
为了解新材料聚酯纤维(PLA)沙障对沙丘土壤硬度的影响,通过测定铺设PLA沙障沙丘表层的土壤硬度,并以铺设麦草沙障沙丘及裸沙丘为对照,对比研究各种规格、迎风坡、坡顶及背风坡土壤硬度的差异。结果表明:铺设PLA沙障沙丘表层土壤硬度显著高于麦草沙障沙丘(
P
<0.001),且2者土壤硬度均显著高于未铺设沙障的裸沙丘(
P
<0.001);2 m×2 m和1 m×1 m PLA沙障土壤硬度比较接近,均显著小于3 m×3m规格的(
P
<0.01),而麦草沙障3种规格的土壤硬度差异较小;2种沙障所在沙丘不同部位土壤硬度变化趋势相似,均是迎风坡的最大,坡顶次之,背风坡的最小;PLA沙障及麦草沙障单个障格内的土壤硬度分布都是不均匀的,并且二者的土壤硬度分布规律存在差异。
2010 Vol. 8 (4): 90-94 [
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95
许静；王玉玺；樊华
东北黑土区小流域综合治理措施及效益评价——以振祥小流域为例
在东北黑土区振祥小流域全面调查的基础上,采用坡面防护、沟道治理等工程措施,配置相应的林草措施,并辅之以适当的耕作措施,对振祥小流域进行了水土保持综合治理开发,并对治理后产生的效益进行初步评价。经过5a的实践,综合治理取得了良好的生态、经济和社会效益。2008年各项措施全部生效,每年拦蓄径流30.65万m3,保土总量1.71万t,水土流失区土壤侵蚀模数由治理前的2350 t/(km
2
.a)下降到416t/(km
2
.a),年增加经济收益29.39万元,林草覆盖率由治理前的9.0%增加到12.3%。证明该综合治理措施适用于黑土区,为黑土区小流域综合治理的全面开展提供参考。
2010 Vol. 8 (4): 95-100 [
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101
靳新红
北京滨河森林公园建设中的水土保持
滨河森林公园是改善居住生态环境的重要措施,也是一项水土保持工程;然而,在其建设过程中不可避免地会产生水土流失。在分析滨河森林公园建设过程中水土流失形式及其成因的基础上,以房山新城滨河森林公园为例,提出北京滨河森林公园建设中的水土保持措施布置原则以及工程设计步骤,旨在为类似工程提供参考借鉴。
2010 Vol. 8 (4): 101-104 [
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王静；常雪松
水电工程水土保持监理的实践与体会
水土保持监理制度在水电工程建设中所起到的作用不可或缺,然而,限于诸多因素制约,水土保持监理制度如何有效实施、监理工作如何顺利开展,目前并无成熟方案形成。通过水电工程水土保持监理实例,总结实施水土保持监理的一些体会,并提出相应建议。
2010 Vol. 8 (4): 105-107 [
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周萍；文安邦；张信宝；鲍玉海
坡耕地植物篱在水土保持中的应用
坡耕地植物篱种植模式是一种坡耕地可持续利用技术。结合已有研究成果,对坡耕地植物篱研究现状、效益等作了系统介绍。植物篱种植模式对改善土壤物理性质、提高土壤养分、减小坡耕地水土流失、防止土壤退化、促进农作物生长、增加作物产量、提供饲料、薪柴等方面具有良好的作用和效果,植物篱在坡耕地资源可持续利用中具有显著的生态效益和经济效益。对目前坡耕地植物篱认识上的问题及需要深入开展的工作进行了讨论,以促进我国植物篱技术和坡耕地整治的研究与发展。
2010 Vol. 8 (4): 108-113 [
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聂斌斌；蔡强国；綦俊谕；崔普伟；陈晓安
水土保持生态自然修复适宜性研究综述
根据我国的地域特点和水土保持生态建设的实施情况,进行适宜性研究至关重要。在介绍生态自然修复主要基础理论的基础上,分析了自然因素和人为因素对生态自然修复的影响作用。从区域定性、定量分析,地带性分区到GIS技术应用,以及适宜人为促进修复的作用和措施等方面探讨了水土保持生态自然修复适宜性研究的方法和内容。生态自然修复适宜性研究正向前迈进,在地理空间分析技术的引领下,生态自然修复适宜性评价在方法上会有新的发展。
2010 Vol. 8 (4): 114-120 [
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