中国水土保持科学
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2013年 11卷 3期
刊出日期 2013-06-30
1
陈俊杰, 孙莉英, 刘俊体, 蔡强国
坡度对坡面细沟侵蚀的影响———基于三维激光扫描技术
采用室内人工模拟降雨试验,降雨用水为纯净水,试验坡度为10°、15°、20°、25°,降雨强度为1.5 和2.0 mm/min,试验土槽分别为5 和10 m,同时采用三维激光扫描仪对降雨前后坡面进行监测,分析不同坡度对细沟侵蚀的影响。结果表明:1)坡度对坡面产沙量影响显著,二者的关系可以采用二次项式拟合,坡面产沙量随着坡度的变陡先增加后减少;2)三维激光扫描技术能够准确地计算坡面细沟发育形态数据和细沟侵蚀量,不同坡度条件下细沟发育不同,细沟宽深比随着坡度的变陡而逐渐变小;3)细沟密度、细沟侵蚀量与坡度呈正相关关系,细沟发育程度随坡度的变陡而加剧。
2013 Vol. 11 (3): 1-5 [
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成婧, 吴光艳, 云峰, 王健, 吴发启
渭北旱塬侵蚀退化土壤生产力的恢复与评价
土壤侵蚀会降低生产力,威胁农业生产,因此,对土壤生产力进行恢复和评价具有重要意义。通过人工剥离熟土层,模拟研究不同侵蚀程度下的土壤生产力,选取施肥和覆盖表土2 种恢复措施,对其土壤生产力的恢复情况展开研究并进行评价。结果表明:1)土壤侵蚀能够使土壤的理化性状恶化,施肥和覆土均能很好地改善土壤密度和孔隙度等,并能够增加土壤有机质及其他养分的质量分数。2)土壤侵蚀会降低作物产量,在不施肥下,每侵蚀1cm 熟土层,玉米产量平均下降1.27%,施肥下每侵蚀1 cm 熟土层,玉米产量比对照平均增加0.87%;而每覆盖1cm 熟土层,玉米产量平均增加0.91%,但并不能完全补偿侵蚀造成的产量损失。3)利用土壤生产力指数模型(PI模型)计算出了不同措施下的生产力指数,发现:无肥下侵蚀的生产力指数最低,平均每侵蚀1 cm 熟土层,生产力指数下降2.17%,施肥下平均每侵蚀1 cm 熟土层,生产力指数比无肥增加1.09%,而平均每覆盖1 cm 熟土,生产力指数增加1.29%;表明覆土较施肥更易提高土壤生产力。4)对产量和生产力指数进行相关性分析,得出二者具有很好的正相关关系,说明用生产力指数来衡量土壤生产力的高低是可行的。
2013 Vol. 11 (3): 6-11 [
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许晓鸿, 隋媛媛, 张瑜, 王永丰, 刘明义, 刘艳军
黑土区不同耕作措施的水土保持效益
为了探求黑土区坡耕地水土流失的有效防治措施,以吉林省伊通县毯子房小流域为典型试验研究区,采用野外观测与室内实验相结合的方法,对留茬、轮作和秸秆还田3 种不同耕作措施下黑土区坡耕地的水土保持效益进行研究与分析。结果表明:1)对照处理产生径流量和泥沙量最大,秸秆还田产生侵蚀量最小,留茬、轮作和秸秆还田比对照处理径流量减少36.4% ~66.7%,泥沙量减少75.2% ~ 86.4%;2)与对照相比,留茬、轮作和秸秆还田3种不同措施下冲刷泥沙中土壤有机质质量分数分别减少56.6%,62.8% 和81.4%,全氮质量分数分别减少53.3%,60.0%和80.0%,全磷质量分数减少38.5%,61.5%和84.6%,且不同处理下3 种土壤养分流失总量均比对照减少85%以上。
2013 Vol. 11 (3): 12-16 [
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徐志强, 张光灿, 刘霞, 王冰, 赵瑜, 李欢, 吴迪
淮河流域伏牛山区水土保持生态自然修复适宜性评价与分区
伏牛山区水土流失危害严重,实施水土保持生态修复是加快区域水土流失防治步伐的有效措施。针对大区域生态修复工程建设亟待解决的适宜性区划问题,采用主导因子分级组合及其专题图叠加分析法,对伏牛山区生态自然修复的适宜性进行评价与分区。1)提出地貌类型、土地覆被类型和地面坡度3 个主导因子作为生态自然修复适宜性评价与分区指标,并对其进行分级(分类)和分区;2)按照实施封禁保育(促进生态自然修复)措施的适宜程度,提出“适宜冶、“暂不适宜冶和“不适宜冶3 个生态自然修复适宜性等级,并确定其区域分布格局;3)将伏牛山区的生态自然修复适宜性划分为2 个大区(一级区)、4 个亚区(二级区)和15 个类型区(三级区)。研究结果可为伏牛山区水土保持生态自然修复工程的规划布局提供技术支撑。
2013 Vol. 11 (3): 17-23 [
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程富东, 张曦, 戴全厚, 喻理飞, 粟海军, 梁家伟
石漠化治理区社会经济效益定量评价———以贵州省六枝特区为例
为了解决我国西南地区石漠化治理过程中,社会经济效益难以量化的现状,以六枝特区为例,从土地利用、产业结构、总产值增长率、产值结构、消费结构、人均纯收入增长率6 方面,选取16 个因素作为评价指标,构建石漠化治理区社会经济效益定量评价体系。借助层次分析法确定权重,运用递阶多层次综合评价法建立评价模型,对研究区社会经济效益进行定量评价。结果表明:土地利用、产业结构、总产值增长率、产值结构、消费结构、人均纯收入增长率等指标的评价指数均随时间呈上升趋势,土地利用指标指数从0.807 4 上升到0.862 3;产业结构指标指数从0.470 8 上升到0.598 6;总产值增长率指数从0.568 4 上升到0.804 8;产值结构指数从0.625 6 上升到0.599 9;消费结构指数从0.666 1 上升到0.770 7;人均纯收入增长率指数从0.380 9 上升到0.733 2。六枝特区治理工程带来的社会经济效益评价指数呈逐年上升趋势,从2008 年的0.533 3 上升到2013 年的0.672 0,石漠化治理工程已见成效。
2013 Vol. 11 (3): 24-28 [
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李冰
我国平原林业净化空气与固碳释氧价值核算
运用机会成本法、影子价格法对2001 和2005 年我国平原林业净化空气和固碳释氧价值进行核算。结果表明:1)2001 和2005 年我国平原林业净化空气和固碳释氧的总价值分别为14 609.23 亿和18 739.27 亿元。2005年,东北区、华北区、华东区、中南区、西南区和西北区平原林业的净化空气价值分别为2 574.96 亿、2 975.93 亿、5 285.94 亿、3 172.19 亿、316.43 亿和1 238.33 亿元,固碳释氧价值分别为906.30 亿、426.35 亿、838.49 亿、665.25亿、52.04 亿和287.06 亿元;2)平原林业净化空气和固碳释氧总价值排序为华东区> 中南区> 东北区> 华北区>西北区> 西南区。平原林业在净化空气和固碳释氧方面的生态服务功能价值相当可观,应该大力推进平原地区林业生态工程的建设步伐和管理水平,对改善我国平原地区空气质量,增加林业碳汇功能具有重要意义。
2013 Vol. 11 (3): 29-34 [
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张成梁, 孙龙, 张洪江, 程金花, 陆晓宇
不同配比的煤矸石与垃圾筛分土抗剪试验
以自制的土壤剪切仪作为剪切强度测定的仪器,对不同煤矸石与垃圾筛分土的混合体进行抗剪试验,并采用模拟降雨方法研究降雨强度对混合体稳定性的影响。结果表明:煤矸石与垃圾筛分土的混合比在30% ~70% 区间内,随着煤矸石体积分数的增加,抗剪强度增加;煤矸石体积分数小于30% 或大于70%,煤矸石的体积分数与抗剪强度相关性不大。混合体中土壤含水率与抗剪强度成反比,降雨因为会降低混合体的抗剪强度,从而会降低坡面的稳定性。从坡体稳定,有利植物生长角度考虑,煤矸石与垃圾筛分土体积比以50%左右为宜。
2013 Vol. 11 (3): 35-39 [
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李艳, 于澎涛, 王彦辉, 李志勇, 刘革非, 潘帅, 李振华, 徐丽宏, 熊伟, 左海军
柔远川小流域土地利用强度变化对径流的影响
我国西北地区水资源短缺,近年来河川径流又大幅减少。气候变化和土地利用类型的变化都不是主因,推测可能是土地利用强度和植被结构发生改变引起的。为此,基于柔远川小流域2009 年QuickBird 遥感影像,结合流域DEM 和坡位图,分析流域土地利用强度变化对径流的影响。结果表明: 1)柔远川小流域土地利用以草地和农田为主,各占流域面积的69.8%和21.7%,森林仅占3.4%;2)森林主要为疏林,郁闭度、密度和冠幅平均为0.1、260 株/ hm2 和3.4 m;3)草地除受自然因素的影响外还受人为活动的干扰,人为活动可分为苜蓿种植地、水平沟草地和鱼鳞坑草地,分别占流域面积的6.2%、4%和1.8%,但依然以天然草地为主,占流域面积的57.8%,草地以中覆盖度(20% ~50%)草地为主,占流域面积的44.2%,高覆盖度( >50%)草地仅占流域面积的2.8%,且全部为苜蓿种植地;4)对坡耕地进行大规模的梯田改造,坡式梯田与水平梯田各占流域面积的6.5% 和4.6%,而坡耕地占流域面积的9.3%。研究可知,在泾河流域,以农田梯田化和种植人工草地为主要特征的土地利用强度正在加大,这会对流域径流产生强烈的影响。
2013 Vol. 11 (3): 40-46 [
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李永垚, 熊康宁, 罗娅
喀斯特石漠化治理区农业发展驱动因子研究———基于索洛速度增长方程
选取贵州关岭—贞丰花江示范区为研究区,采用索洛速度增长方程,测算研究区农业科技进步、劳动力、资金、土地等因子对于农业经济增长的贡献率,分析当前农业发展的推动因素和阻碍因素,同时结合当前石漠化山区几个典型的农业综合开发模式以及国内外现代农业中可持续农业、生态农业、低碳农业、精准农业、自然农业、集约农业发展的理念、特点、关键技术和模式,提出生态恢复重建与农业综合开发并重、农业生产结构调整与农业生态产业化并举、强化科技支撑和提高农业科技进步贡献率等3 大策略构想,以促进石漠化综合治理区生态环境改善和农业可持续发展。
2013 Vol. 11 (3): 47-54 [
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贾剑波, 余新晓, 李轶涛, 王贺年
北京山区油松的耗水规律
为了探究北京山区常绿树的耗水规律,利用大型称重式蒸渗仪于2010 年对北京西山地区油松蒸腾进行连续高精度的观测,分析油松蒸腾的动态变化,同时结合气象因子的观测数据,分析蒸腾强度与气象因子的相关性,从而定量得到各因子对蒸腾的影响程度。结果表明:油松晴天蒸腾日变化呈单峰曲线趋势,在中午时刻出现最大值,与太阳辐射和气温变化趋势保持一致;阴雨天表现为多峰曲线趋势。在各气象因子中,蒸腾强度(Ti )与大气温度(Ta)、大气相对湿度(RH )、冠层净辐射(Rn )和饱和水汽压差(VPD )的相关性较好,其相关方程为Ti = 2.228 -0.07Ta -0.032RH -0.002Rn +1.108VPD。
2013 Vol. 11 (3): 55-58 [
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李星辰, 杨吉华, 于连家, 马胜国, 张国庆, 艾钊, 胡建朋
石灰岩山地不同整地方式对侧柏林土壤蓄水保土功能的影响
以新泰市汶南镇石灰岩山地洞山小流域上部采取水平阶整地、鱼鳞坑整地和穴状整地3 种不同整地方式营造的6 年生侧柏林为研究对象,以2012 年10 月采用样收获法测定枯落物蓄积量和灌草生物量,环刀浸水法测定土壤物理性状和土壤蓄水性能,单环定量加水法测定土壤入渗速率,标尺法测定土壤侵蚀量,研究不同整地方式对侧柏林土壤蓄水保土功能的影响。结果表明: 1)水平阶整地的侧柏林土壤物理性状最好,土壤养分质量分数最高,鱼鳞坑整地次之,穴状整地最差,水平阶整地的土壤渗透速率最快,穴状整地最慢;2)水平阶整地的侧柏林林木生长量和枯落物层蓄积量均最大,穴状整地的最小;3)3 种整地方式侧柏林的林下灌草生物量大小顺序依次为对照>穴状整地> 鱼鳞坑整地> 水平阶整地;4)与对照相比,水平阶整地侧柏林增加的土壤饱和贮水量最大,为117.69m3 / hm2 ,其次为鱼鳞坑整地,为97.04 m3 / hm2 ,穴状整地最小,为78.90 m3 / hm2 ;5)与对照相比,水平阶整地减少的土壤侵蚀量最大,为39.161 t/ (hm2·a),穴状整地的最小,为34.569 t/ (hm2·a)。该研究为石灰岩退化山地山坡上部营造水土保持林选择整地方式提供了科学依据。
2013 Vol. 11 (3): 59-65 [
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朱海玲, 杨晓晖, 张学培, 魏天兴, 林田苗
基于DEM 的密云水库上游流域特征提取与分析
以北京市密云水库上游流域的等高线为基础数据,利用软件ArcGIS 生成DEM,提取研究区的坡度、坡向和河网水系等,并进行河网分级和子流域划分,对子流域特征进行系统的统计分析。结果表明:研究区高程范围为130 ~1 695 m,500 ~1 000 m 的高程区间占总面积的55.93%;有68.53%的区域坡度在25毅以上,存在潜在强烈侵蚀风险;流域阴向坡与阳向坡比例接近1颐1;流域河网可分为9 级,流域可划分为16 个子流域。在河网密度、形状系数、河道弯曲系数、河道比降等流域特征参数分析的基础上,获得各子流域的土壤侵蚀强度和汇流调蓄能力。研究结果可为小流域规划和水文模型建立提供参考。
2013 Vol. 11 (3): 66-72 [
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周宁, 满秀玲, 李超
黑龙江省黑土区拉林河流域土壤侵蚀强度评价方法比较
为了保护水土资源、改善生态环境,进行区域土壤侵蚀强度评价,以黑龙江省黑土区拉林河流域为研究区,选取坡度、坡向、土壤类型、土地利用状况和标准化植被指数等5 项评价指标,分别采用逻辑回归和广义回归神经网络模型,在ArcGIS 平台上进行土壤侵蚀强度评价。应用受试者工作特征曲线对2 种方法的评价结果进行对比。结果表明:逻辑回归模型和广义回归神经网络模型的受试者工作特征曲线下面积值分别为0.857 和0.881,与实际的土壤侵蚀强度情况基本吻合;2 种模型的评价结果可以相互校验,广义回归神经网络模型评价结果的精度较高。
2013 Vol. 11 (3): 73-77 [
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赵玉明, 刘宝元, 朱少波, 刘素红, 谢云
西安1980 坐标转换为WGS1984 坐标的3 参数近似估算方法
在第一次全国水利普查的土壤侵蚀调查过程中,野外填图用到的地形图、遥感影像和GPS 定位设备的大地坐标系不同,为野外调查工作带来了不便。为方便调查,需要将西安1980 坐标转换为WGS1984 坐标。利用coord软件和ESRI 公司的Arcmap 软件,在全国选取10 个省(自治区)14 个片区的61 个样点,估算各片区西安1980 坐标转换为WGS1984 坐标的3 参数,并分析利用分区3 参数和全国统一3 参数进行坐标转换后的精度。结果表明:采用分区3 参数进行坐标转换时,平均经向和纬向误差均小于10 m,采用全国统一3 参数进行坐标转换时,平均经向和纬向误差均小于15 m,无论采用分区3 参数还是全国统一3 参数进行坐标转换,均符合本次土壤侵蚀调查的精度要求,并可为国家或地区的其他类似调查提供方便。
2013 Vol. 11 (3): 78-83 [
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王芳, 刘宁, 王暾, 冯强
控制光照强度条件下1 年生连翘幼苗的生理生态响应
为了调查连翘在发育早期对于不同光照强度条件的生理生态响应和适应性,提高苗期管理质量和出苗率,以1 年生连翘幼苗为材料,在人工控制大田环境中设置100%、50%、25%和12.5% 4 个光照强度水平,通过测量1 个生长季后连翘幼苗的存活率、光合生理、地上地下形态、生物量积累和分配等生理生态指标,研究控制光照强度条件下1 年生连翘幼苗的生理生态响应。结果表明:1)1 年生连翘幼苗在50% 光照强度条件下的最大净光合速率、光饱和点和叶绿素b 含量显著下降,苗高、地径、总根长、根表面积以及各器官的生物量积累增加显著,根质量比减小,茎质量比和冠根质量比增大;2)在25%光照强度条件下,幼苗的存活率、最大净光合速率、苗高、地径、总根长、根表面积以及各器官的生物量积累增加显著且达到最大值,茎质量比增大;3)在12.5%光照强度条件下,仅最大净光合速率、地径和根系形态指标显著增加,但增幅小于50%和25%光照强度,叶质量比减小。1 年生连翘幼苗在光合生理特性上对于遮荫处理表现出不一致的响应,形态和生物量积累在中等光照强度下响应积极一致,且能够通过增加对地上结构生物量的分配比例而适应中等光照强度条件,建议在今后的苗圃培育和管理中应当重视连翘在发育早期的光环境要求。
2013 Vol. 11 (3): 84-90 [
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91
孙增富, 孔令刚, 韩新英
农林复合杨树土壤养分的根际效应
用对比试验的方法,研究农林复合中杨树+ 留兰香、杨树+ 小麦、杨树+ 红薯和杨树纯林4 种林地的杨树生长量、林地土壤物理性状和土壤养分以及杨树和间作物养分的根际效应。结果表明:1)杨树+ 留兰香林地的杨树生长量明显小于对照,显著小于杨树+ 小麦和红薯林地;2)间作林地的土壤物理性状、土壤pH 值、非根际土壤养分不是影响杨树生长的关键因素,而根际土壤养分及根际效应的变化对杨树生长有直接影响;3)在杨树根际土壤中，杨树+ 小麦和红薯林地杨树根际土壤养分质量分数均高于对照;杨树+ 留兰香林地的杨树根际土壤有机质和速效磷质量分数高于对照,速效钾和速效氮质量分数则低于对照,而留兰香的根际养分质量分数除速效氮外均高于小麦和红薯;4)从养分的根际效应来看,杨树+ 留兰香林地杨树的养分根际效应值除有机质外小于对照并小于留兰香,杨树+ 小麦林地杨树的养分根际效应值除速效磷外均大于对照并大于小麦,杨树+ 红薯林地杨树的养分根际效应值除速效磷外均小于对照,除速效氮外均大于红薯。
2013 Vol. 11 (3): 91-95 [
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张蕊, 于健, 耿桂俊, 李晶晶, 白岗栓
PAM 施用方式对土壤水热及玉米生长的影响
为了探寻PAM 在玉米生产中的最佳施用方式,在河套灌区玉米播种时,以不施PAM 为对照,研究PAM 沟施、混施、撒施、穴施对土壤水分、土壤温度和玉米生长的影响。结果表明:1)在玉米生长的不同时期,PAM 都可提高土壤水分,特别是在干旱的玉米抽雄吐丝期、灌浆期具有显著作用;2)PAM 可延缓玉米幼苗期、三叶期的土壤温度回升,抑制玉米幼苗生长;3)从玉米拔节期开始,PAM 可促进玉米生长,在玉米抽雄吐丝期、灌浆期效果最为显著;4)PAM 沟施、混施、撒施、穴施的玉米产量分别较对照提高30.6%、39.3%、40.2% 和31.7%,水分利用效率分别提高18.97%、25.43%、29.69%和20.46%,水分产出率分别提高31.36%、40.71%、42.15% 和32.32%;5)在河套灌区,PAM 撒施是玉米播种时相对适宜的施用方法。
2013 Vol. 11 (3): 96-103 [
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张信宝
黔西北麻窝山岩溶盆地沉积的新资料
给出麻窝山岩溶盆地环境近期变化的调查结果和沉积剖面137 Cs 深度分布的新资料,以回复吴攀先生的《论黔西北麻窝山岩溶盆地土壤堆积记录———兼答张信宝先生》一文(简称“吴文冶)。新资料表明:1)麻窝山岩溶盆地20 世纪70 年代前不是长期的湖泊环境。1958 年落水洞阻塞,盆地下部低洼地段积水成湖,1973 年泄流洞打通后,湖泊消失,复为农田。2)吴文和本文的盆地沉积物137 Cs 深度分布空间格局基本一致,其差异主要是:吴文的盆地下部3 个孔,除剖面中下部部分层位含137 Cs,且137 Cs 含量多高于2 Bq/ kg 外,其他大部分层位不含137 C;本文的盆地下部3 个孔,除剖面中下部个别层位不含137 Cs 外,其他大部分层位含137 Cs,且活度多低于2 Bq/ kg。因吴文未给出有关137 Cs 量测精度的探头类型和型号、检测限值、样品测量、量测时间和测试误差等技术参数,本文没有讨论吴文和我们的剖面土层137 Cs 活度存在差异的原因。
2013 Vol. 11 (3): 104-108 [
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唐强, 贺秀斌, 鲍玉海, 龙翼, 张信宝
泥沙来源“ 指纹冶示踪技术研究综述
泥沙来源“指纹冶示踪技术是综合研究流域土壤侵蚀和泥沙输移的新方法。泥沙来源“指纹冶示踪技术基于流域侵蚀产沙过程划分潜在物源类型,根据物源特性筛选具有诊断能力的“指纹冶性质,通过定量转换模型建立流域出口泥沙与内部潜在物源间的“指纹冶联系,定量描述各潜在物源对流域出口产沙的相对贡献;结合悬移质或沉积泥沙通量监测,定量分析各潜在物源对流域产沙的绝对贡献量及流域侵蚀产沙时、空变化特征。通过综述泥沙来源“指纹冶示踪技术的理论基础及实施框架,流域尺度潜在物源类型,泥沙“指纹冶因子类别、分布特点及诊断能力,泥沙来源复合“指纹冶示踪技术的研究进展,指出泥沙来源“指纹冶示踪技术的局限性,并对泥沙来源“指纹冶示踪技术进行展望。
2013 Vol. 11 (3): 109-117 [
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118
吕钊, 王冬梅, 徐志友, 王文静
生产建设项目弃渣( 土) 场水土流失特征与防治措施
生产建设项目弃渣场种类繁多,弃渣成分、结构复杂,各类弃渣场的侵蚀形式、机制不尽相同,不易实施适宜的水土保持措施,致使弃渣场水土流失十分严重。通过介绍弃渣场存在的各类土壤侵蚀型式、归纳土壤侵蚀类型、分析岩土侵蚀特点,指出影响弃渣场土壤侵蚀的主要因素有排弃方式、组成物质、坡面以及堆积时间等。结合保证弃渣场安全稳定、恢复土地生产力的弃渣场水土流失防治目标,分析现有水土保持措施特点,提出健全弃渣场水土流失防治措施体系的建议,为弃渣场的水土流失防治提供科学依据。
2013 Vol. 11 (3): 118-126 [
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