中国水土保持科学
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2019年 17卷 1期
刊出日期 2019-02-28
1
郭雒敏, 李晓丽, 王文, 张赢, 常平
坡度对紫红色砒砂岩击溅侵蚀的影响
分析击溅侵蚀机理对建立砒砂岩降雨侵蚀模型具有重要意义。为研究鄂尔多斯准格尔旗裸露砒砂岩溅蚀机理，采用人工模拟降雨进行溅蚀试验，研究在不同降雨动能（7.15、9.14、10.21、14.24、16.22 J/（m
2
·mm））和不同坡度（5°~30°）条件下，上、下坡溅蚀量以及总溅蚀量、净溅蚀量随坡度的变化规律，结合力学、几何学理论分析坡度对溅蚀量产生影响的原因。结果表明：1）上坡方位溅蚀量与坡度之间变化呈负相关，下坡方位溅蚀量随坡度增大呈现先增大后减小的变化规律，并在25°附近存在下坡方位溅蚀量临界坡度；2）上、下坡方位溅蚀量随降雨动能均呈指数函数变化，且该函数的系数项是关于坡度的三角函数；3）坡度的变化会导致不同方向迁移颗粒的最大迁移距离发生改变；4）降雨动能沿垂直、平行坡面2个方向的能量分量随坡度的变化是引起临界坡度产生的重要原因；5）总溅蚀量随坡度的变化未呈现明显的规律性，净溅蚀量随坡度的变化与下坡方位溅蚀量随坡度变化规律相似。该研究结果为进一步研究砒砂岩水力侵蚀机制提供了理论依据。
2019 Vol. 17 (1): 1-9 [
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10
柴亚凡, 周波, 吕文强, 吴玉锋
人工模拟降雨条件下泻溜红土坡积体的侵蚀过程和入渗特征
为了探究泻溜红土坡积体的侵蚀过程和入渗特征，采用人工模拟降雨方法，设定16.1、29.3、40.5和51.3 mm/h共4种降雨强度，测定分析4种降雨强度下产流产沙量和入渗速率。4种降雨强度产生的产流总量分别为2 250、5 174、10 036和17 612 cm
3
；产沙总量从小到大依次为290 g（16.1 mm/h） < 620 g（29.3 mm/h） < 780 g（40.5 mm/h） < 810 g（51.3 mm/h）；产沙量达到峰值所需时间分别是26、20、18和16 min，径流所携带的泥沙趋于稳定所需时间分别是34、32、30和26 min；平均入渗速率分别为0.22、0.37、0.44和0.45 mm/min，稳渗速率分别为0.19、0.32、0.38和0.39 mm/min。随着降雨强度的增加，产流量、产沙量、入渗速率逐渐增加，但稳渗速率增加的趋势不明显，稳定产流产沙所需时间逐渐缩短。本研究结果可为红土泻溜侵蚀的防治和泻溜红土坡积体的改良利用提供指导。
2019 Vol. 17 (1): 10-15 [
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16
杨维鸽, 代茹, 张雁, 李美兰, 龚伟
2000-2015年长江干流水沙变化及成因分析
河流水沙关系对于揭示河流泥沙来源和时空变化规律具有重要作用。为了掌握长江流域水沙关系，基于长江干流7个主要水文站的实测水沙资料，采用径流量-输沙量双累积曲线方法，分析长江干流2000-2015年的水沙变化及其成因。结果表明：2000-2015年长江干流各站点的径流量和输沙量都呈减小趋势，径流量减少不明显，减少率均<8%，输沙量减少幅度大，减少率均>47%；除屏山站外，其余6站径流量与输沙量相关性较差；径流量-输沙量双累积曲线表明长江上游2012年后输沙量减少幅度大；长江中下游2005年后输沙量已经得到一定的控制；长江干流各水文站输沙量减少的主要原因是水库拦沙和水土保持措施控蚀减沙。
2019 Vol. 17 (1): 16-23 [
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24
孛胜男, 王云琦, 马超, 李亚光
基于试验与模型的构树根系固土效果量化的研究
为研究根系对土壤的加固作用并对其进行量化，以鹫峰构树为研究对象，测量构树根系的抗拉和抗拔强度，利用应变直剪仪测量素土和含根土抗剪强度，并与Wu模型计算值进行对比，分析直径和含根数量对抗剪强度增量的影响大小。结果表明：构树根系的抗拉和抗拔强度都随着直径的增大而减小，当直径<1.3 mm时，根系抗拔强度大于抗拉强度；当根系>1.3 mm时，根系的抗拉强度要高于抗拔强度。直剪试验测量结果显示，垂直压力较大时，相同含根数量的根土复合体的抗剪强度最大值向着平均根系直径较小的径级迁移。在一定范围内的根截面积比条件下，较小直径根系对抗剪强度增量的影响比含根数量更为明显，且根系对抗剪强度增量的影响存在最优含根量。Wu模型高估了构树根系的固土效果，针对鹫峰土壤和构树根系，将Wu模型的修正模型的修正系数
k
'取值为0.45。
2019 Vol. 17 (1): 24-30 [
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31
张丽娜, 许丽, 秦儒, 史芮嘉, 杨宇平
基于模糊物元模型的3种灌木林水源涵养能力评价——以内蒙古黑岱沟露天煤矿排土场为例
林地枯落物层和土壤层的持水能力是其水土保持功能中水源涵养能力大小的重要指征。关于黑岱沟矿区典型灌木林水源涵养功能的文献未见报道，近年来，基于模糊物元模型的水源涵养能力评价被认为是一种简单、直接、科学的方法。作者以黑岱沟煤矿排土场人工建植的15年生柠条锦鸡儿、沙地柏、山杏3种灌木林下的枯落物和土壤为研究对象，运用浸水法、烘干法和环刀法测定枯落物蓄积量、土壤物理性质及其持水特征，选取影响枯落物和土壤持水能力的15个指标建立其水源涵养能力评价指标体系，运用欧式贴近度模糊物元模型进行其水源涵养能力评价。结果表明：3种灌木林枯落物层水源涵养能力的大小顺序为沙地柏 > 柠条锦鸡儿 > 山杏；土壤层水源涵养能力强弱顺序为沙地柏 > 山杏 > 柠条锦鸡儿；欧式贴近度排序为
R
沙地柏
>
R
山杏
>
R
柠条锦鸡儿
，即沙地柏林的水源涵养能力最强，山杏次之，柠条锦鸡儿较差。
2019 Vol. 17 (1): 31-38 [
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39
尹晓爱, 周运超, 叶立鹏
马尾松苗木根系生长的养分-密度耦合效应
旨在研究根系对种植密度、土壤养分及两者耦合的响应。采用盆栽试验，对比6种种植密度（1~6株/盆）和6种土壤养分条件下马尾松苗木根系生长特性。根系形态指标（根表面积、根长、根体积和根量）在种植密度或土壤养分单一条件下的生长规律与前人研究结果相似，表现为土壤养分高、种植密度小更宜根系生长。而在二者耦合条件下，在种植3株/盆以上密度时，高养分对部分指标反而有抑制作用。根系竞争强度表现为：中养分 > 高养分 > 低养分。根总量与土壤养分间的回归方程中以幂函数的相关系数最大（
R
2
=0.945）。在土壤养分-种植密度耦合效应中，种植密度对根系生长的影响力度更大，二者与根系指标间存在二元一次函数关系，土壤养分表现为正效应，种植密度为负效应。中等以上密度条件下，中等土壤养分更适宜马尾松根系生长。土壤养分增大能减弱根系间的竞争作用，种植密度增大能增强根系间的竞争作用，邻株根系间存在竞争以外的其它相互作用，将其假说为抑制效应-根系抑制邻株根系生长的结果。可用二元一次函数讨论适宜马尾松根系生长的种植密度和养分条件。
2019 Vol. 17 (1): 39-47 [
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48
孙于卜, 毕华兴, 段航旗, 彭瑞东, 王晶晶
苹果-花生间作系统细根形态变异及地下竞争
苹果-花生间作系统是晋西黄土区主要的农林复合系统之一，目前一些粗放的经营方式导致苹果和花生之间对地下资源竞争激烈，降低了间作系统的经济效益。为缓解苹果-花生间作系统的种间地下竞争，提出科学的管理实践策略，采用分层挖掘法对苹果-花生间作系统、苹果单作系统和花生单作系统进行根系取样，其中苹果树树龄为7年，苹果树和花生的种植密度分别为500和8万3 333株/hm
2
。定量研究间作苹果和间作花生细根的形态变异和种间地下竞争状况。结果表明：1）苹果细根主要分布在距苹果树行1.7 m范围内，随着距苹果树行距离的增加，间作苹果细根生物量密度逐渐减小，而间作花生细根生物量密度逐渐增大，两者的细根生物量密度均在树行南侧大于北侧，且均小于相应的单作；2）苹果细根主要集中在0~60 cm土壤深度，在20~40 cm土壤深度分布最多，而花生细根集中分布在0~20 cm土壤深度，且间作苹果和间作花生的细根生物量密度在各土层均小于相应单作；3）和单作相比，间作苹果的细根移动到更深的土壤中，而间作花生的细根移动到更浅的土壤中，且两者的细根垂直重心均随着距苹果树行距离的增加向深层土壤移动；4）间作苹果和间作花生在整个间作区域对地下资源产生竞争，且在苹果树行南侧的种间地下竞争大于北侧，距苹果树行0.5~1.7 m区域的苹果-花生间作系统种间地下竞争指数大于0.53，为种间地下竞争的主要区域。为了有效的缓解苹果和花生之间对地下资源的竞争，花生可以种植在距苹果树行1.7 m外的区域，并加强间作区域0~20 cm表层土壤的水分和肥料投入，距苹果树行越近，灌溉和施肥可以适当增加，且苹果树行南侧的投入可适当多于北侧。
2019 Vol. 17 (1): 48-56 [
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57
王珊, 单立山, 张正中, 苏铭, 李毅, 白蕾
降水变化对红砂种子萌发和出苗的影响
研究红砂（
Reaumuria soongarica
）种子萌发和出苗对降水变化的响应特征，可为进一步研究全球气候变化背景下典型荒漠植物的响应特征提供科学依据。在人工控制条件下，设置2个吸水梯度、4个干旱时间梯度、5个降水量梯度和6个降水频率进行模拟试验，研究种子萌发和出苗对水分变化的响应。结果表明：1）红砂种子萌发受干旱持续时间的影响显著（
P
<0.01），相比对照，吸水（1 d或2 d）的红砂种子通过短期干旱（1 d、2 d和4 d）处理后发芽率显著升高，而长期干旱（8 d）处理后发芽率降低；2）红砂种子出苗受降水量、降水频率的影响显著（
P
<0.01）。出苗率随降水频率的增加而增大，降水量为100 mm，降水频率为30次/月时出苗率最大；3）干旱前胚根长度和干旱持续时间对复水后幼苗恢复生长能力有显著影响（
P
<0.01），复水后幼苗恢复生长的能力随干旱前胚根长度的增加而减弱，相同胚根长度下，延长干旱时间会减弱复水后幼苗恢复生长的能力。红砂幼苗出苗最适年总降水量为100 mm、降水频率为30次/月，气候变化引起的降水量和降水频率变化会显著影响红砂幼苗的更新。
2019 Vol. 17 (1): 57-63 [
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64
江颂, 蒙吉军, 陈奕云
黑河中游土地利用与景观格局的水文效应分析
区域土地利用与景观格局对水文效应具有重要影响。作者以地处西北内陆干旱区的黑河中游为研究区，基于土地利用数据（2000、2010和2014年）、气候数据（1999-2015年）及基础地理信息数据，采用InVEST模型、最小二乘回归、空间回归及地理加权回归等方法，揭示土地利用与景观格局对产水的影响。结果表明：1）黑河中游产水量东南多、西北少，且有逐年减少趋势，这与当地土地利用与景观格局的变化有直接关系。2）在土地利用尺度上，林地、水体、耕地等用地类型有助于促进产水，建设用地和未利用地则抑制产水；在景观尺度上，景观类型越丰富、斑块分布越均匀，越有利于产水，反之则抑制产水。3）空间回归模型消除回归残差的空间负相关性，地理加权回归提升了模型性能。该研究结果可为区域生态系统管理提供参考。
2019 Vol. 17 (1): 64-73 [
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74
李智广, 许永利, 王永胜
水土保持目标责任的内容及其考核方法
为给地方各级政府建立水土保持目标责任和考核奖惩制度提供参考，保障全面、有效地促进水土保持工作，基于《中华人民共和国水土保持法》的基本规定，遵循依法依规管理、健全考评体系，突出业绩导向、兼顾社会效益，注重动态评价、鼓励主动作为，指标可被检验、结果可被统计的原则，厘清并构建由领导组织、制度建设实施、规划制定、水土流失预防组织实施、水土流失治理组织实施、监督执法和监测评价等7个指标类及48个指标构成的水土保持目标责任指标体系；建立目标责任综合评价模型（水土保持履责指数LZZS）和"串联型""并联型"的模型应用流程；分析提出目标责任指标体系、评价方法以及评价结果应用的建议。
2019 Vol. 17 (1): 74-81 [
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82
李远航, 贺康宁, 张潭, 张震中, 尹宝丝, 林莎, 王莉
盐胁迫对黑果枸杞光合生理指标的影响
为了研究黑果枸杞对盐渍环境的适应机制和耐盐机理，选用1年生黑果枸杞幼苗，在柴达木盆地东南缘的诺木洪农场进行盆栽盐胁迫对比试验。通过称重法控制盆内土壤含水量（（17.2±0.3）%），各盆栽组逐次加入NaCl溶液形成浓度为0、50、100、200和400 mmol/L土壤来模拟盐胁迫条件，测定各NaCl浓度下黑果枸杞的生长指标和光合生理参数的变化趋势。结果表明：1）高浓度（100~400 mmol/L）盐胁迫会显著降低植株的株高增量、叶绿素含量和最大荧光产量（
F
m
），低盐浓度（0~50 mmol/L）时影响不显著；2）盐浓度超过100 mmol/L时，植株的净光合速率（
P
n
）、气孔导度（
G
s
）、蒸腾速率（
T
r
）和最大光化学效率（
F
v
/
F
m
）明显降低，当盐浓度为50 mmol/L时，这些指标均升高，其结果不显著；3）当盐浓度为400 mmol/L时，植株的初始荧光产量（
F
o
）显著下降；4）盐浓度为50~100 mmol/L时，胞间CO
2
浓度（
Ci
）降低，当盐浓度超过200 mmol/L时，
C
i
显著上升。研究发现：在高盐胁迫作用下，黑果枸杞幼苗的叶绿素含量、光合生理指标均显著降低，最终导致植株生长受到抑制，此时非气孔限制和光化学活性失活是影响光合作用的主要因素；而在低浓度盐胁迫下，黑果枸杞生长生理指标变化不明显，表现出一定的耐盐性。
2019 Vol. 17 (1): 82-88 [
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89
黄同丽, 唐丽霞, 陈龙, 张乔艳
喀斯特区3种灌木根系构型及其生态适应策略
为探究喀斯特地区灌木植物的根系构型及适应策略，采用逐步挖掘法分析黔中喀斯特区3种灌木的根系拓扑指数、根系连接长度、根系分支率，并探讨根系水平分布特征及根系弯曲特点。结果表明：1）对3种灌木喀斯特有限生存空间采取相似的适应策略，拓扑指数TI均接近于1，即均趋近于鱼尾形分支结构。2）3种灌木总根系连接长度均较长，具体表现为双荚决明（597.17 cm） > 多花木蓝（589.23 cm） > 火棘（567.53 cm），但树种之间差异不显著（
P
>0.05）；此外，除三、四级根系连接长度之间无显著差异（
P
>0.05）外，其余各级根系连接长度之间均有极显著差异（
P
<0.01）。3）总根系分支率表现为火棘（2.314） > 多花木蓝（1.747） > 双荚决明（1.541），即火棘的根系分支能力最强。4）3种灌木根系在水平方向上分布不均，且存在不确定性。此外，灌木根系为寻求生长空间还表现出独特的缠绕弯曲形态。
2019 Vol. 17 (1): 89-94 [
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95
刘新春, 赵勇钢, 刘小芳, 朱兴菲, 高冉, 栗文玉
晋西黄土区典型人工植被生长季深层土壤储水量与细根生物量分布特征
为研究黄土区人工植被建设对深层土壤水分亏缺的影响，以晋西黄土区4种典型人工植被类型（苜蓿、刺槐、侧柏和核桃）和农地（对照）为研究对象，分析深剖面（70~500 cm）土壤储水量和细根生物量的变化规律及其相互关系。结果表明：1）深层土壤含水量的分布可划分为降水入渗层（70~160 cm）、过渡层（160~280 cm）和相对稳定层（280~500 cm）；2）不同人工植被类型土壤储水量在深层有显著性差异（
P
<0.05），与农地相比，其他4种人工植被深层（>70 cm）土壤储水量的总亏缺量为161.94~448.25 mm，并且苜蓿和侧柏水分亏缺深度达到3 m以上，刺槐和核桃则达到5 m以上；3）深层（>160 cm）细根生物量与土壤储水量具有显著的负相关关系（
P
<0.05），刺槐和核桃深层细根生物量比例高于侧柏和苜蓿。研究区不同人工植被类型已产生明显的深层土壤水分亏缺问题，这与植被细根生物量剖面分布有紧密关系，该区域未来人工植被建设中应重点考虑刺槐和核桃根系特性与水分条件的适应性。
2019 Vol. 17 (1): 95-101 [
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102
王贺年, 张曼胤, 崔丽娟, 余新晓
气候变化与人类活动对海河山区流域径流的影响
海河流域是我国缺水最为严重和突出的地区，研究气候变化与人类活动对海河流域山区径流的影响对流域水资源管理具有重要意义。以海河流域山区为研究区域，应用基于Budyko假设的概念模型和双累积曲线法分析气候变化和人类活动对研究区径流变化的影响。结果表明：1）研究区降水、径流及潜在蒸散发均存在明显的下降趋势，气温存在明显的上升趋势，区域水文过程及气候变化明显；流域径流突变分析结果表明，其在1980年发生突变。2）研究区变化期（1980-2000）流域径流相比基准期（1957-1979）减少45.18 mm，其中气候变化的影响量为10.89 mm，其贡献率为24.11%。3）人类活动对研究区径流变化的影响量为33.87 mm，其贡献率为74.97%。认为研究区海河流域山区部分径流在1957-2000年间的变化过程中，人类活动是主要的影响因素。
2019 Vol. 17 (1): 102-108 [
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109
郭巧玲, 马志华, 苏宁, 杨云松, 韩振英
神府-东胜采煤塌陷区裂缝对土壤含水量的影响
为揭示采煤塌陷区裂缝对土壤含水量的影响，以神府-东胜煤田石圪台采煤塌陷区为研究对象，采用数理统计法对塌陷区不同宽度（8、4、3、2和1 cm）的裂缝和非裂缝区土壤含水量进行对比分析，并利用地统计方法、Surfer 11.0对采煤塌陷区土壤含水量空间变异性进行分析。结果表明：对于同一深度的土层，裂缝区土壤含水量明显小于非裂缝区，且随着裂缝宽度的增加，土壤含水量减小幅度不断增大。垂向分布上，裂缝宽度≤ 3 cm的测点，土壤含水量随土层深度的增加而增大，说明宽度较小的裂缝对较深的土层含水量影响较小；而在裂缝宽度>3 cm的测点，地面以下30 cm至60 cm的土层含水量明显偏小，说明宽度较大的裂缝对相对较深的土层含水量影响较大。对于土壤含水量的平面变化，各土层土壤含水量低值区均位于裂缝区的裂缝发育带，高值区位于非裂缝区的植被覆盖区。以上结果说明采煤塌陷区裂缝在一定程度上破坏土体结构，造成土壤含水量减少，影响土壤水空间分布，造成土壤水分流失，导致生态退化。
2019 Vol. 17 (1): 109-116 [
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117
杨楚烨, 王立, 苏芳莉, 李海福
辽河口湿地翅碱蓬群落及其交错区土壤盐分特征
滨海湿地植被类型及分布受土壤盐分影响显著，但其作用效果及机制尚不明确。以辽宁辽河口湿地盐生植物翅碱蓬为研究对象，对其分布的湿地区域分层采集土壤样品并测定盐基离子含量，利用相关分析和主成分分析方法研究不同植被类型区土壤盐分特征。结果表明：翅碱蓬群落及其交错区盐基离子阳离子主要为Na
+
、K
+
、Ca
2+
和Mg
2+
，阴离子主要有Cl
-
、SO
4
2-
和HCO
3
-
，各层土壤盐分阴离子均以Cl
-
为主，在0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm的土壤盐基离子中分别占18.55%、17.3%和23.95%，阳离子均以Na
+
离子为主，从上到下3层土壤中分别占43.2%、42.2%和35.8%。相关性分析结果表明：土壤总盐分和HCO
3
-
，与其他盐基离子为正相关，与总盐分相关性最强的阴离子为Cl
-
，相关系数为0.966，相关性最强的阳离子为Ca
2+
和Na
+
，相关系数达到了0.956和0.912。土壤pH值与HCO
3
-
离子为不显著正相关，与其他盐基离子为负相关，翅碱蓬与芦苇交错区和纯翅碱蓬生长区的pH值要更高于裸滩与翅碱蓬交错区，并且随着土层的深入，pH值普遍上升。主成分分析结果表明：在辽河口湿地翅碱蓬分布及其交错区0~30 cm深度的土壤中，Na
+
、Ca
2+
、Cl
-
和SO
4
2-
4种离子占全部盐基离子的85%以上。分析计算得到的翅碱蓬分布及其交错区盐分离子指标综合得分模型可以快速计算出土样点的综合得分从而较准确地对翅碱蓬分布区域的土壤盐度进行评价，通过所得数据可以得到翅碱蓬在辽河口湿地的适生环境为9.54~18.46 cmol/kg。该研究成果可为深入认识辽河口湿地翅碱蓬群落及其交错区的土壤盐分特征提供参考。
2019 Vol. 17 (1): 117-123 [
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124
罗志东, 刘二佳, 齐实, 赵院
基于系统工程学的土壤侵蚀高分遥感监测与评价工程化模式
高分遥感技术是开展土壤侵蚀监测与评价的重要手段，但目前应用的整体效能和水平不高。本研究基于系统工程学原理和方法，主要从工程化知识库构建、工程化遥感信息提取算法、工程化综合集成3个关键要素方面，提出了一种土壤侵蚀高分遥感监测与评价工程化模式，并选取陕西省横山县进行了示范应用实践。结果表明：高分遥感工程化自动总体分类精度87.58%，经过工程化修正模式修正，分类精度达到95%，基于工程化应用系统平台与基础集成数据，整体监测与评价工作效率提升了2~3倍。该模式实现了土壤侵蚀高分遥感监测与评价过程环节的系统化和协同化，有效提升了监测与评价工作的稳定性和可靠性，为全覆盖、多频次推进土壤侵蚀监测与评价工作提供有效的技术模式参考。
2019 Vol. 17 (1): 124-130 [
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131
赵永军, 袁普金, 刘宪春
关于水土保持方案审批正负面清单的有关思考
为了做好行政审批"放管服"改革，水利部探索制定水土保持方案审批正负面清单。笔者总结分析了产业准入、项目准入、政务公开、行政许可准入等领域的正负面清单的实践情况，梳理了行业内的有关研究。在此基础上，提出水土保持方案审批正面和负面清单的基本原则和总体思路。从项目选址、工程建设方案、施工组织与进度安排、弃渣处置、防治责任范围、防治目标、水土保持措施、水土保持措施施工组织及进度安排、监测、投资等方面提出正负面清单的主要内容。水土保持方案审批实行正面和负面清单管理，是减少行政部门自由裁量权、还公众知情权的有力措施。一般情况下，纳入正面清单的，可以简化或者加快方案审批的相关程序；纳入负面清单的，不得办理方案审批手续。
2019 Vol. 17 (1): 131-136 [
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