中国水土保持科学
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中国水土保持科学
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2012年 10卷 5期
刊出日期 2012-10-31
1
王玺婧, 吴秀芹, 张宇清, 吴斌, 马青, 刘博
我国荒漠生态系统生物多样性生态地理分区
为了更好地服务于生物多样性监测及价值评估研究,采用自上而下逐级划分、专家集成和GIS 模型定量结合的方法,依据国际上普遍遵循的生态地理区划原则,将过去研究中各区划方案和相关图件作为分区过程的辅助材料及校正材料,利用各种生态地理因子指标,包括气候指标月平均气温、年均温,与需热性有关的植物生长季积温,水分指标湿润指数及干燥度,植被指标如植被类型、植被区划类型、植物区系类型、动物区系类型等,土壤指标土壤类型、土壤有机质等,地形和地貌特征,进行了中国荒漠生态系统生物多样性生态地理分区。根据相应区划原则和指标体系,荒漠生态系统采用干湿区、自然区和类型区3 级区划制。分区过程中遵循综合分析和主导因素相结合的原则,主要体现对生物多样性保育的服务,将荒漠生态系统划分为67 个类型区。
2012 Vol. 10 (5): 1-8 [
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9
夏江宝, 顾祝军, 周峰, 刘京涛, 彭绍云
红壤丘陵区不同植被类型土壤颗粒分形与水分物理特征
为探明红壤丘陵区不同植被对土壤分形结构及水分物理特征的改良作用与机制,运用土壤分形学和水文物理学原理与方法,以南方红壤丘陵区福建省长汀县为例,研究经济林、针阔混交林、乔灌混交林及针叶林4 种植被类型土壤颗粒组成、分形维数、水分物理参数及其相关性。结果表明:1)红壤丘陵区不同植被类型土壤中以粗砂粒质量含量最高,细砂粒和石砾质量含量次之,粉黏粒质量含量较低,与裸地相比,不同植被类型具有显著提高土壤细砂砾和粉黏粒质量含量的作用,并且混交林作用程度高于纯林;2)红壤丘陵区不同植被类型具有降低土壤密度、增加土壤孔隙度的功能,针阔混交林、乔灌混交林、针叶林、经济林土壤的饱和蓄水量分别是裸地的1郾20、1郾16、1郾14 和1郾10 倍,表土层(0 ~20 cm)贮水能力好于表下土层(20 ~40 cm);3)土壤颗粒分形维数与土壤粉黏粒、总孔隙度、饱和蓄水量、孔隙比呈极显著正相关,与石砾质量含量、土壤密度呈极显著负相关,红壤丘陵区4 种植被类型土壤均为不均匀性良好的土壤,以混交林土壤粒径分布结构较好,尤其是以针阔混交林的最好,其次是纯林的,针叶林好于经济林,表土层(0 ~20 cm)大于20 ~40 cm 土层。
2012 Vol. 10 (5): 9-15 [
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黄明, 张建军, 茹豪, 郭宝妮, 李民义, 王春香, 王丹丹, 梁伟
晋西黄土区不同植被覆盖小流域的产流输沙特性
为了进行不同植被覆盖小流域的产流输沙研究,以山西省吉县蔡家川流域内部嵌套的3 个典型小流域为研究对象,采用对比分析的方法,探索降雨特性和植被覆盖条件对流域产流输沙的影响。结果表明:小流域产生的径流量和输沙量均随着降雨量的增大而增大,但并不成一定比例;小流域的径流量和输沙量也随降雨强度的增大而增大,泥沙量的增长幅度大于径流量;在黄土区,短历时的暴雨易产生严重水土流失,应该作为水土流失预防的重点;在不同植被覆盖条件下,以封禁植被为主的小流域产生的径流量和输沙量最小,人工植被为主的小流域次之,水平梯田为主的小流域最大;在封禁条件下自然恢复植被为主的小流域对黄土区典型暴雨的水土流失预防效果最佳。因此,如何在水土流失严重的黄土高原地区仿拟自然进行植被恢复,是有效控制水土流失的关键。
2012 Vol. 10 (5): 16-23 [
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单楠, 杨晓晖, 时忠杰, 闫峰
基于MODIS 的中国陆地气溶胶光学厚度时空分布特征
利用MODIS 08_C5 气溶胶产品2000—2008 年月均值资料,通过线性回归和相关分析方法,探讨中国大陆地区550 nm 气溶胶光学厚度的时空分布特征和变化趋势。结果表明:南疆盆地、长江中下游地区以及四川盆地常年处于气溶胶光学厚度高值区;全国各地气溶胶光学厚度季节变化有明显差异,大部分地区年内呈先增大后减小趋势,4 月达到其年内最高值,且多年光学厚度月均值与全国每月发生沙尘总次数呈显著相关关系;沙尘月发生10 次以上地区,沙尘月发生次数与光学厚度月均值之间呈显著线性相关关系,而沙尘月发生10 次以下地区,沙尘月发生次数与光学厚度月均值之间没有明显的关系。
2012 Vol. 10 (5): 24-30 [
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31
李阳芳, 宋维峰, 彭永刚, 李健
元阳梯田不同土地利用类型表层土壤的抗冲性
为了研究云南省元阳县梯田核心区土壤的侵蚀特性和保水机制,采用原状土冲刷槽法和实地放水冲刷试验法,结合有林地、灌木林地、荒草地和坡耕地的物理性质等,对元阳梯田核心区上述4 种土地利用类型表层土壤抗冲性及其主要影响因素进行研究。结果表明:研究区表层土壤抗冲性由强到弱表现为荒草地>灌木林地>有林地>坡耕地;含沙量随着坡度(15毅、30毅和45毅)和冲刷流量(1.5、2.5 和3.0 L/ min)的增加而增加,坡耕地具有较弱的抗冲性;土壤中的须根能够增强土壤的抗冲能力,特别是直径<1.0 mm 的须根具有较强的固结性;土壤的水稳性团聚体越多土壤的抗冲性也就越好,荒草地和灌木林地表层土壤直径>3 mm 的土粒,其结构水稳度为93.33%。
2012 Vol. 10 (5): 31-35 [
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蔡先立, 周运超, 刘晓云, 马礼平, 田箫
不同行数植物篱对红枫湖坡耕地养分的拦截效应
为选出控制红枫湖坡耕地水土流失效果较好的植物篱带宽,对比了由香根草和灰毛豆混合建设(1 颐1行间混交,>2 行为行间交互混交)的不同行数的植物篱(每个处理小区种植3 带植物篱,分别设每带2 行,每带4 行,每带6 行,自上而下每带分别2、4、6 行4 个植物篱处理及对照共5 个处理)对地表径流量、泥沙量及地表径流中水溶解态全氮、全磷、全钾、铵态氮和泥沙中的固体态的全磷、全钾的影响。结果表明:各植物篱处理的各项指标都小于对照处理;方差分析结果及F 测验证明,处理间存在显著差异(P<0.05)。多重比较结果表明:1)除每带2 行植物篱外,其他植物篱处理都相对于对照对养分元素具有显著的拦截作用。2)每带4 行处理和自上而下各带分别2、4、6行植物篱处理与每带2 行处理无显著差异;每带6 行处理显著小于每带2 行植物篱处理。3)除泥沙所含的磷、钾元素外,每带6 行与自上而下分别2、4、6 行植物篱无显著差异,每带6 行的各个指标都与每带4 行无显著差异。综合试验结果和实际应用要求得出,每带4 行是本试验所涉及的植物篱行数中的最佳行数,其次自上而下每带分别2、4、6 行的种植方式也较好。
2012 Vol. 10 (5): 36-42 [
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汤崇军, 杨洁, 陈晓安, 涂安国, 汪邦稳
狗牙根护坡不同实施处理方式下堤坝产流产沙特征
研究狗牙根护坡实施处理方式对堤坝水土流失过程的影响,对于科学指导堤坝生物护坡与控制水土流失具有重要的意义。采用人工模拟降雨方法,对淮河大堤狗牙根护坡成坪处理、栽植处理、茎植处理和种植处理4 种不同实施处理方式的径流、泥沙在不同降雨条件下的水土流失特征进行研究。结果表明:不同实施处理方式下的堤坝径流和泥沙流失差异明显;不同降雨强度条件下,栽植处理产流量小,但产沙量明显高于茎植处理和成坪处理,茎植处理产流量大,产沙量小,具有减沙不减流的特点,种植处理产流产沙量大,且随着降雨强度的增强而明显增大。研究结果可为选择狗牙根堤坝护坡实施处理方式提供参考。
2012 Vol. 10 (5): 43-48 [
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49
黄鹏飞, 刘敏, 王文龙, 罗婷
神府煤田建设中扰动地面水沙过程模拟研究
(通过野外放水冲刷模拟试验,以神府煤田为例,对比分析煤田建设中扰动地面和原始地面的水沙动态过程,探讨煤田建设中人为扰动地面的产流产沙规律。结果表明:1)土壤入渗率、径流含沙量、土壤剥蚀率均随放水流量和坡度的增大而增大;2)放水流量在5 ~25 L/ min 时,扰动地面的平均土壤入渗率(0.14 ~ 0.51 mm/ min)、径流含沙量(62.16 ~118.66 g/ L)和土壤剥蚀率(19.38 ~202.58 g/ (m2·s))分别是原始地面(0.31 ~0.61 mm/ min、1.61 ~12.05 g/ L 和0.24 ~21.75 g/ (m2·s))的0.44 ~0.73 倍、10 ~39 倍和9 ~79 倍;3)坡度在5毅~18毅时,扰动地面的平均径流含沙量(36.19 ~155.96 g/ L)和土壤剥蚀率(0.79 ~2.70 g/ (m2·s))分别是原始地面(3.27 ~9.62 g/ L、0.05 ~0.19 g/ (m2·s))的11 ~23 倍和14 ~22 倍;4)原始地面与扰动地面的土壤剥蚀率与放水流量和坡度呈显著的幂函数关系。研究结果对矿区生态环境恢复和重建及水土流失测算具有重要的指导意义。
2012 Vol. 10 (5): 49-55 [
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蒋冲, 王飞, 穆兴民, 李锐
气候变化对秦岭南北植被净初级生产力的影响(Ⅰ)——近52 年秦岭南北气候时空变化特征分析
根据秦岭南北54 个气象站1960—2011 年逐日数据,利用FAO Penman-Monteith 公式计算各站的潜在蒸散量和湿润指数;采用样条曲线插值法(Spline)、气候倾向率、相关分析等方法对该区气温、降水、潜在蒸散和湿润指数的时空变化特征以及影响其变化的气象要素进行分析。结果表明:1)秦岭南北多年平均气温由北向南逐步上升,1993 年是气温变化的转折点,1993 年以前秦岭以南地区降温更明显,1994 年起绝大部分站点气温显著(
P
<0.01)上升,秦岭南北无明显差异;2)多年平均降水量由南向北递减,1995 年以前各区降水量均表现出下降趋势,秦岭以北地区降水量下降更明显,1995 年以后70%以上站点降水量增多,秦岭以北地区有变干趋势,秦岭南坡微弱变湿,其余地区整体升降趋势不明显;3)潜在蒸散量呈东高西低的分布格局,各子区蒸散量呈现较为一致的下降趋势(
P
<0.05),但无明显转折点,秦岭以南的广大地区相对于秦岭以北蒸散量下降更明显;4)湿润指数由南向北递减,秦岭以北地区以暖干化为主,而秦岭以南以暖湿化为主,季节尺度上,4 个子区表现出的变化规律较为一致,春季和秋季绝大部分站点的湿润指数呈下降趋势,而夏季和冬季则以上升趋势为主;5)湿润指数与日照时数、最高气温、平均气温和蒸散量呈显著水平(
P
<0.01)的负相关关系,与最低气温和风速相关关系不显著,降水量和空气湿度的增加会对湿润状况的改善起到正向作用。
2012 Vol. 10 (5): 56-63 [
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64
师阳阳, 张光辉, 陈云明, 王兵
黄土丘陵区不同退耕模式林下草本变化特征
通过对黄土丘陵区纸坊沟流域退耕37a 不同退耕模式的油松+紫穗槐混交林(PA)、油松林(PT)、刺槐林(RP)、柠条林(CKK)及对照样地撂荒地(CK) 草本植被进行调查与采样,研究物种多样性、草本盖度、枯落物量、地上及根系生物量、根冠比、根长密度等植被的变化特征。结果表明:1)物种多样性撂荒地最高,柠条林最低,顺序为CK>PA>PT>
RP
>CKK;2)草本盖度、地上生物量均为撂荒地最高,油松林最低,大小顺序分别为CK>CKK>RP>PA>PT 和CK>RP>CKK>PA>PT,方差分析结果显示,植被盖度差异不显著,地上生物量差异极显著(
P
<0.01);3)样地枯落物量、草本根系生物量均为油松+紫穗槐混交林最高,刺槐林最低,大小顺序分别为PA>CKK>PT>CK>RP 和PA>CKK>CK>PT>RP,方差分析结果表明,枯落物量未达显著差异,根系生物量差异显著(
P
<0.05);4)草本根冠比、根长密度均为油松+紫穗槐混交林最高,撂荒地最低,大小顺序分别为PA>PT>CKK>RP>CK 和PA>CKK>RP>PT>CK,且均达显著性差异水平(
P
<0.05);5)土壤分层地下生物量与植被地上各指标达极显著相关(
P
<0.01),且呈y =xa幂指数关系。
2012 Vol. 10 (5): 64-70 [
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郭红艳, 周金星
石漠化地区水土地下漏失治理
岩溶区的水土流失具有特殊性,地上与地下流失并存,而且水土的地下漏失常被忽视。本文从自然因素和人为影响两个方面简述了石漠化产生的原因。在此基础上,重点分析了石漠化地区水土地下漏失的危害、水土地下漏失的作用机制,并通过综述土壤地下漏失研究方法,提出了石漠化地区水土地下漏失防治措施建议。研究旨为岩溶石漠化水、土地下侵蚀控制提供依据和参考。
2012 Vol. 10 (5): 71-76 [
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刘宝军, 赵晓光, 党小虎, 王国梁, 袁子成
陕北黄土丘陵区退耕地植物群落演替特征
为了解黄土丘陵区侵蚀地貌退耕地植物群落演替模式及其基本特征,以陕北安塞纸坊沟流域的20 块不同年限退耕地和荒坡为研究对象,采用空间代替时间序列的方法进行植物群落的调查和演替特征的分析。结果表明:退耕地植物群落大致经历了茵陈蒿群落—杂类草—狗尾草群落—长芒草群落—铁杆蒿群落—茭蒿群落的演替过程。植物群落的Shannon-Wiener 指数、Simpson 多样性指数、Margalef 丰富度指数和Pielou 均匀度指数均表现出随演替进行而上升的变化规律,但上升的速率各异;演替前期和中期的群落基本上属于对数级数分布,说明该阶段的物种组成主要是生态位预占模式起作用,演替后期的群落属于对数正态分布,可能是生态位预占、周围繁殖体的侵入压力、种间竞争和其他因素共同作用的结果;群落盖度变化与演替时间符合二次函数变化规律。
2012 Vol. 10 (5): 77-83 [
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徐洪雨, 王英宇, 宋桂龙
高速公路边坡滑坡原因分析及防治对策——以京承三期高速公路(北京沙峪沟—市界段)为例
以京承三期高速公路(北京沙峪沟—市界段)为例,通过对滑坡边坡的形式、原因、特征进行调查与分析,提出相应的防治对策。结果表明:1)岩石边坡和土石边坡2 种类型边坡滑坡的主要形式均表现为坡体失稳、合体下滑和间接滑坡3 种形式,岩石边坡和土石边坡都以坡体失稳形式为主;2)排水工程问题是坡体失稳的主要原因,土石边坡主要表现为排水设施不完善,岩石边坡则表现为排水设计形式不合理;3)挂网锚固工程问题是合体下滑的主要原因,岩石边坡表现为刚性锚杆锚固效应不够、生物锚杆锚固效应有限,土石边坡则表现为刚性锚杆锚固效应有限、生物锚杆锚固效应不够;4)间接滑坡是边坡上坡位滑坡导致的。根据滑坡边坡存在的问题,从排水工程、加固工程等6 方面对京承三期高速公路(北京沙峪沟市界段)边坡防滑坡工作提出防治对策。
2012 Vol. 10 (5): 84-89 [
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李军, 王永明, 陈波, 赵心苗, 杨新兵
华北落叶松人工林短周期间伐与林分生产力的关系
为了研究短期间伐对华北落叶松人工林林分生长和生产力的影响,设置不同保留密度(450、600、750、900株/ hm2 )的间伐样地以及相应的对照样地,对间伐前后林分的树高、胸径、单株材积、蓄积量、生物量和生产力进行测量与计算。结果表明:不同保留密度下,各间伐样地胸径、树高和单株材积的生长量均大于对照样地;由于保留密度的减小,各间伐样地蓄积量和生物量小于对照样地,各间伐样地生产力均小于对照样地(7 969 kg/ (hm2·a));但是其生长率大于对照样地。抚育间伐改变了林分的空间结构和生长环境,明显促进了林木的生长,增加了林地的经济效益。
2012 Vol. 10 (5): 90-93 [
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王笛, 马风云, 姚秀粉, 辛贺, 宋雪, 张钟心
黄河三角洲退化湿地土壤养分、微生物与土壤酶特性及其关系分析
为了揭示黄河三角洲湿地退化与土壤的关系,为湿地生态修复和有效利用湿地资源提供理论依据,对黄河三角洲退化湿地不同演替阶段的土壤酶活性、土壤养分和土壤微生物特性及土壤酶与养分和微生物的关系进行分析。结果表明:随着湿地由白茅群落到光板地的逆向演替,土壤脲酶、蛋白酶活性呈逐渐下降趋势,碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性变化规律与其相似;不同演替阶段土壤酶活性表现出差异性,各种酶之间蛋白酶活性最高;土壤养分质量含量基本都随着湿地逆向演替的进行而递减,不同演替阶段土壤养分质量分数差异显著;退化湿地土壤中各种微生物数量存在明显差异性,在土壤微生物群落中,细菌数量所占比例最大,在各类微生物中占绝对优势,其次为放线菌,真菌数量最少;白茅群落阶段细菌和真菌数量最多,柽柳群落阶段放线菌数量最多;土壤酶与土壤养分、土壤微生物存在密切正相关关系;细菌与脲酶和过氧化氢酶有密切关系,真菌与脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶都具有显著的相关性。
2012 Vol. 10 (5): 94-98 [
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99
毕华兴, 余新晓, 史常青
《水土保持学》( 第3 版) 修编思路及内容变化分析
《水土保持学》与《水土保持学》(第2 版)分别于1995 年和2005 年出版,累计印数超过2 万册,得到了广大使用单位及读者的大力支持与肯定,已成为全国高等院校水土保持及相关课程的教科书、重要参考书,水土保持与荒漠化防治专业的工具书及考研必备教材。《水土保持学》(第3 版)是根据“十二五冶全国重点教材编写计划以及水土保持工作范畴的不断扩大和新需求的不断出现,在第2 版的基础上修编的新教材。以第2 版为基础,通过分析第3 版的编写思路、内容变化及其特点,使读者能够快速了解第3 版的新内容和编排思路。
2012 Vol. 10 (5): 99-103 [
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104
史东梅, 江东
水土保持与荒漠化防治学科硕士生培养模式
通过分析水土保持与荒漠化防治学科硕士生培养环境和培养阶段,认为:水土保持与荒漠化防治学科硕士生创新型培养模式应坚持创新型、多元化培养理念和产学研三位一体的培养途径,坚持科学研究型、工程技术型分类培养的理念,分别从研究型课程设置、教学过程、科研活动、职业发展素质培养等方面,进行高素质的创新型科学研究人才、工程技术人才、行业管理人才培养,最终实现水土保持与荒漠化防治学科研究生培养目标,满足社会发展的需要。
2012 Vol. 10 (5): 104-108 [
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薛沛沛, 王兵, 牛香, 李峰卿
森林生态系统健康评估方法的现状与前景
森林是林业的主体,作为森林可持续经营的组成部分和重要措施,森林健康问题引起了国内外许多学者的关注,成为当前林业研究的重要领域之一。从森林健康的发展历程和内涵入手,对森林健康评估指标体系法、生态指示者法和健康距离法3 种主要方法进行综述,并分析各种方法的优缺点。快速诊断和评估将是森林健康研究的重要方向,需要加强以下几方面:1)界定森林生态系统健康内涵;2)形成森林生态系统健康快速诊断和评估的简化指标体系;3)建立森林健康快速诊断和评估方法;4)森林健康快速诊断和评估的应用技术;5)森林健康快速诊断和评估多技术、多方法、多尺度的研究。
2012 Vol. 10 (5): 109-115 [
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刘凤婵, 李红丽, 董智, 张昊
封育对退化草原植被恢复及土壤理化性质影响的研究进展
封育是退化草原生态系统恢复的有效措施之一。在梳理现有封育研究成果的基础上,归纳封育对植物多样性、生物量、植被演替、土壤物理与化学性状的影响效应,发现:受地理区域、气候条件及封育前退化程度等本底条件的影响,封育条件下植被多样性呈现出显著增加、基本稳定和明显下降3 种结果,生物量则表现为围封初期增加,围封时间过长不利于维持较高生物量的变化趋势;封育使得种群拓殖能力与群落资源冗余,土壤种子库结构改善、密度增长,退化草原呈正向演替,并可能出现3 种演替模式。封育消除了土壤紧实层,改善了土壤结构与性状,但对土壤养分的影响效应不一致。基于研究现状,提出今后应深入研究的6 个内容与方向,对丰富封育条件下退化草原恢复效应具有指导意义。
2012 Vol. 10 (5): 116-122 [
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