北方土石山区坡面水土流失特征研究

[目的]揭示北方土石山区坡面水土流失规律,为山区土壤侵蚀防治和生态建设提供科学依据。[方法]利用1988—1991年坡面径流小区观测数据,运用统计和相关分析等方法,对不同下垫面条件下坡面水土流失特征进行了分析,并探讨了坡面径流深度、土壤侵蚀模数、土壤入渗率与有效降雨量、平均降雨强度、降雨历时、降雨等级的关系。[结果](1)在5°08′~24°08′坡度范围内,坡面径流深度随坡度增加逐渐减小,土壤侵蚀模数和土壤入渗率随坡度增加逐渐增大;(2)在2.18~33.19 m坡长范围内,坡面径流深度随坡长增加逐渐减小,土壤侵蚀模数和土壤入渗率随坡长增加呈现先增后减的变化趋势,存在临界坡长;(3)随着植被覆盖度增加,坡面径流深度、土壤侵蚀模数迅速减小,土壤入渗率逐渐增加;裸地的坡面径流深度和土壤侵蚀模数显著高于30%植被覆盖度坡面,但植被覆盖度由30%增加到60%,90%时,坡面水土流失过程的影响差异并不明显,说明在水土流失治理中存在临界植被覆盖度;(4)坡面径流深度、土壤侵蚀模数主要受到有效降雨量和平均降雨强度影响,且均呈显著正相关;而土壤入渗率主要受到平均降雨强度和降雨历时影响,与平均降雨强度呈显著正相关,与降雨历时呈显著负相关;随降雨等级的增加,坡面径流深度和土壤侵蚀模数呈增加趋势而土壤入渗率呈先增加后减少的趋势。[结论]下垫面条件和降雨因素对北方土石山区坡面水土流失过程产生了重要影响。未来应结合室内试验和模型模拟,进一步加强该区域不同自然因素和人类活动对坡面水土流失过程和影响机制的研究。

北方土石山区水土流失现状与综合治理对策

北方土石山区现有轻度以上水土流失面积13.49万km2,其中水蚀面积约占95%,水蚀区虽以轻度侵蚀为主,但水土流失仍然是该区主要的生态环境问题,不仅制约山区经济的发展,而且严重影响下游经济发达地区的水资源安全和生态安全,加强区域水土保持已成为区域发展的迫切要求。北方土石山区的水土保持,在新的时代背景下,应更加关注坡耕地改造、"坡林地"水土保持、"节水型"措施和生态"清洁型"小流域建设。依据自然地带性规律、区域经济发展和社会需求,北方土石山区可分为8个水土流失综合治理区,各区应当结合实际情况采取有针对性的综合治理对策。

北方土石山区土壤侵蚀对土壤质量的影响

沂蒙山区是我国北方典型的土石山区,当地土壤由片麻岩、砂岩发育而来,质地疏松易流失,目前缺乏对土壤侵蚀监测的长期观测数据。以山东省沂蒙山区某一小流域为研究对象,利用137Cs示踪技术与杨氏土壤侵蚀等模型,对该流域坡耕地与非耕地的土壤侵蚀速率进行了初步估算,坡耕地土壤侵蚀速率5 961.6 t/km2.a,坡地非耕地侵蚀速率2 530.5 t/km2.a,并探讨了土壤侵蚀对土壤质量的影响。研究结果表明:整个研究流域土壤侵蚀严重,土壤侵蚀量大的区域,土壤有机质、全氮等含量相对较低,而土壤全磷含量变化和缓,总体上土壤质量状况较差。该研究对我国北方土石山区土地资源的合理开发利用和生态环境保护具有积极的意义。

北方土石山区典型树种耗水特征及环境影响因子

研究北方土石山区植物耗水特征和环境影响因子对于构建稳定的植被生态系统具有重要意义,能够为当地植被恢复策略提供科学指导。在北京林业大学西山试验林场于2016年7月至10月利用热扩散探针的方法,结合同步观测的土壤含水率和气象因子,对刺槐和油松人工混交林进行蒸腾观测和分析。结果表明:(1)尽管刺槐和油松蒸腾的日变化规律相近,但二者蒸腾的季节变化规律不同;(2)两个树种蒸腾与VPD(饱和水汽压差)成顺时针时滞。刺槐蒸腾与太阳辐射成顺时针时滞,油松则成逆时针时滞;(3)二者与大气环境的耦合程度均较高(Ω<0.1),其气孔活动能够有效地控制蒸腾;(4)影响植物蒸腾的主要环境因子为太阳辐射(P<0.01)、VPD(P<0.01)和风速(P<0.01),其中由VPD引起的蒸腾量高于太阳辐射;(5)浅层土壤(0—50cm)的水分条件可能并不是影响植物蒸腾的重要因素。研究表明,在实际管理中可以采取调控气孔导度的手段来减少刺槐和油松人工林的耗水量,来降低水分这一人工林成活的限制因子,从而提高造林成活率。

北方土石山区水土保持的主要经验与治理模式

通过对北方土石山区的水土流失与生态安全进行科学考察,总结归纳了该区20多年来水土保持的主要经验,提炼了适用于区内不同生态地理类型区的小流域治理模式,分析了这些模式的设计思路和技术要点。根据本区的战略地位、水土流失现状及新形势的要求,提出了下一步水保工作应注意的问题。

北方土石山区不同模式下的小流域综合治理效益

以北方土石山区不同水土流失类型区内的30条典型小流域综合治理资料为基础,根据小流域内梯田坝地、水保林、经济林这三类具有不同功能的水土保持措施面积所占比例的大小,将其治理模式分为生态型、农业型、生态—农业—经济型和生态—经济型四大类,并分析了不同治理模式下小流域综合治理的生态效益、经济效益和社会效益。

北方土石山区的土地压力及其缓解途径

以北方土石山区27个小流域样本数据为基础,针对流域粮食生产、经济发展和生态保护对土地的需求,构建了土地压力定量评估方法,评估了各流域的土地压力,并将其与实际土地生产力进行了比较,进而从各小流域的经验事实中提取出使两者平衡的有效途径。结果表明,土地压力在空间上具有非均衡性,但相对于土地生产力的相对土地压力则存在空间均衡化的趋势。2000年前后,只有76%的样本小流域能够支撑人均300 kg/a的粮食生产压力,只有约20%的样本小流域能够支撑其经济发展压力,但这些小流域的土地压力最终都得到了有效缓解。劳动力转移、发展经济林果和特色产业等是缓解上述压力的主要途径。

北方土石山区水土保持生态经济型治理模式——以科尔沁地区牛固图小流域为例

以内蒙古科尔沁地区牛固图小流域为例,阐述了该流域水土保持生态经济型综合治理模式建立的整体规划及具体布设,并分析了其效益。结果表明,通过对流域进行水土保持生态经济型综合模式治理,将流域治理,区域特色,市场推动有机结合起来,不仅使区域生态环境得到了进一步改善,水土流失得到了有效控制,而且带动了区域经济发展,为我国北方土石山区水土保持生态经济型综合治理模式探索提供了技术支持。

东北黑土区和北方土石山区部分地区水土保持三级区划及其水土流失防治措施

按照全国水土保持规划任务分工,松辽委承担东北黑土区(Ⅰ)和北方土石山区(Ⅲ)中辽宁环渤海山地丘陵区(Ⅲ-1)的规划工作。综合分析后提出了水土保持三级区划原则和方法,在全国水土保持一、二级区划的基础上,将东北黑土区和北方土石山区部分地区划分为12个三级区,即大兴安岭山地水源涵养生态维护区、小兴安岭山地丘陵生态维护保土区、三江平原-兴凯湖生态维护农田防护区、长白山山地水源涵养减灾区、长白山山地丘陵水质维护保土区、东北漫川漫岗土壤保持区、松辽平原防沙农田防护区、大兴安岭东南低山丘陵土壤保持区、呼伦贝尔丘陵平原防沙生态维护区、辽河平原人居环境维护农田防护区、辽宁西部丘陵保土拦沙区、辽东半岛人居环境维护减灾区,并提出了各区的水土流失防治途径。

浅谈北方土石山区坡地生态农业模式

本文从我国北方土石山区的自然地理特征出发,系统介绍了北方土石山区6种典型的生态农业模式,并做评价;提出了北方土石山区生态农业未来的发展趋势。

北方土石山区坡林地水土流失防治对策

坡林地是北方土石山区水土流失的主要策源地之一,坡林地水土流失治理也是当前北方土石山区水土保持工作的薄弱环节。在分析坡林地水土流失危害和总结水土流失防治面临问题的基础上,提出了5种技术对策和3项管理对策,为今后坡林地水土流失防治提供参考。

降雨类型对北方土石山区坡面土壤侵蚀的影响

该文基于北京市房山区蒲洼径流小区2013-2015年观测的105场自然降雨,采用实测水文数据与WEPP模型模拟降雨侵蚀过程相结合的方法,对比了北方土石山区不同雨型下的坡面土壤侵蚀差异。结果表明:1)自然降雨中,单场降雨的侵蚀能力表现为B型雨(低频率、短历时、中雨量、大雨强)>A型雨(中频率、长历时、大雨量、中雨强)>C型雨(高频率、中历时、小雨量、小雨强),其中,侵蚀性降雨中A型雨降雨频率最高、对研究区土壤侵蚀的累计贡献率最大;而C型雨几乎不会引发土壤侵蚀。2)诱发北方土石山区棕壤坡面土壤侵蚀的临界雨量为8 mm、临界雨强为9.5 mm/h。3)利用WEPP模型通过设置最大30 min雨强I30出现的不同时间将3类雨型进一步划分为4个子雨型,结果表明同一雨强出现的降雨时序差异会影响土壤侵蚀的发生程度,且子雨型下土壤侵蚀量整体表现为递增型>峰值型>递减型>均值型,其中A型雨4个子雨型下侵蚀量差异最显著。研究结果可为北方土石山区棕壤坡面土壤侵蚀预报模型的建立及土壤侵蚀防治提供参考依据。

中国北方土石山区植被恢复及其生态效应研究进展

植树造林是建设美丽中国、推进生态文明建设、改善民生福祉的具体行动,是实现绿水青山就是金山银山的具体措施。北方土石山区植被稀少、土壤贫瘠、气候干旱、灾害频发,加之人类不合理的生产活动,使得区域内植被破坏严重,导致一系列生态与环境问题,形成大片岩石裸露地,水土流失严重,植被恢复是此区域生态恢复的关键。本文就目前北方土石山区植被恢复的研究现状及当前研究存在的问题进行了总结与评述,包括植被恢复中植被配置模式及造林技术的选择、影响植被恢复的环境因子、植被恢复的生态效应。讨论了不同树种配置及造林技术对造林成活率的影响,指出树种多样化、合理调控树种水分利用是土石山区植被恢复成功与否的关键。通过对土壤肥力、水分、地形及地带性差异对植被恢复的影响,以及植被恢复的水文、水土保持、土壤环境和生物多样性效应的讨论,发现土石山区植被恢复过程中,植被与环境之间相互影响、相互促进,加快了区域生态系统结构与功能的恢复与提升。同时发现土石山区内植被变化的地形效应研究相对缺乏,土壤养分对植被恢复的影响机制也还未明确。最后针对土石山区植被恢复过程中存在的树种选择不合理、研究时间尺度较短及数据资料有限、植被恢复经济效益研究不足等问题,提出筛选优良乡土树种搭配种植、建立植被演替长期定位监测网络、进行植被恢复综合效益监测与评价、明确植被对极端气候的响应机制,是下一步土石山区植被恢复工作中应重视和解决的重要问题。

北方土石山区水蚀及水保措施对土壤有机碳的影响

土壤侵蚀是土壤有机碳退化的主要因素。为探究水蚀对土壤有机碳的影响及寻求有效的水土保持措施对土壤有机碳进行保护,在北京周边选取4处典型样地,进行土壤有机碳调查及野外人工模拟降雨实验,分析了水蚀及水土保持措施对土壤有机碳的影响。结果表明:①不同样地土壤有机碳质量分数大小顺序为:土壤堆积区、轻微溅蚀区、细沟侵蚀区、强烈冲刷侵蚀区。水蚀对浅层土壤有机碳质量分数影响较大,程度剧烈的侵蚀,会造成深层土壤有机碳流失;②土壤平均有机碳质量分数随降雨历时的增加(土壤侵蚀量增长)呈减少趋势,并且减少趋势随降雨历时增加(土壤侵蚀量增长)逐渐变缓而趋于稳定;③不同鱼鳞坑配置对土壤有机碳的累积规律为:乔木枯枝落叶覆盖(32.7g·kg^-1)>乔木低矮植被覆盖(27.9g·kg^-1)>乔木种植(23.5g·kg^-1)>无措施(21.9g·kg^-1)>灌木(21.5g·kg^-1)。其中地表覆盖(枯枝落叶及低矮植被)能有效增加土壤有机碳;④不同植被措施对土壤有机碳恢复作用从大到小依次为人工林、苗圃、果园和农田,因此要选取适合的水土保持措施进行土壤有机碳的保护。

北方土石山区不同土地利用方式下土壤质量综合评价

为了确定不同土地方式对土壤质量的影响,以北方土石山区不同土地利用方式(人工林地、封山育林、坡改梯、谷坊、撂荒地)土壤为研究对象,采用室内土壤理化性质分析等手段研究土壤蓄水能力、土壤养分特征差异性,采用层次分析法对各样地土壤质量进行综合评价。结果表明:各个样地土壤容重在1.24~1.37g·cm^(-3)之间,撂荒地最大,人工林地最小;土壤容重随着土层深度的增加而呈现增大的趋势;不同土地利用方式下土壤毛管孔隙度依次为人工林地>坡改梯>谷坊>封山育林>撂荒地,土壤有效含水率依次为人工林地>坡改梯>封山育林>谷坊>撂荒地。土壤总库容和土壤最大有效库容均以人工林地最好,其数值分别为1459.29t·hm^(-2)和1339.5t·hm^(-2);土壤死库容表现为封山育林(134.03t·hm^(-2))>谷坊(126.14t·hm^(-2))>人工林地(119.79t·hm^(-2))>坡改梯(102.52t·hm^(-2))>撂荒地(100.44t·hm^(-2)),撂荒地的土壤水分利用效率低;土壤兴利库容和滞洪库容在1127.06~1241.78t·hm^(-2)和58.28~167.21t·hm^(-2)之间。封山育林、人工林地、坡改梯、谷坊土壤有机质相比于撂荒地(9.39g·kg^(-1))分别提高59.42%、49.09%、36.74%、24.07%;不同土地利用方式条件下土壤全氮、有效磷和速效钾含量有所不同,表现为封山育林>人工林地>坡改梯>谷坊>撂荒地,说明通过采取水土保持措施能够有效地提高土壤养分含量。人工林地、封山育林、坡改梯、谷坊土壤质量综合指数比撂荒地(0.421)分别提高31.83%、31.59%、17.58%、17.34%;采取水土保持措施后能提高土壤质量,以人工林地和封山育林效果最佳。

北方土石山区不同草本植物的径流小区水土流失规律研究

对北方土石山区不同草本植物的径流小区进行径流量和侵蚀量的观测,分别在不同降雨条件下和相同降雨条件下分析三种草本植物径流小区所产生的径流量和侵蚀量的变化规律。结果表明:在汛期不同降雨条件下,三种草本植物的径流小区所产生的径流量和侵蚀量随降雨量增大而增大,径流量和侵蚀量的增加幅度大小依次为:自然草地、沙打旺和草木樨;在汛期相同降雨条件下,三种草本植物的径流小区所产生的平均径流量和侵蚀量的大小顺序为:自然草地(沙打旺(草木樨,三种草本植物对侵蚀量的影响大于对径流量的影响,三种草本植物的径流小区所产生的径流量和侵蚀量呈良好的Y=AX+B线性关系,侵蚀量随径流量的增加而增加。随着径流量的增加,侵蚀量增长率的大小依次为自然草地、沙打旺和草木樨。

北方土石山区不同坡长径流小区水土流失规律研究

对北方土石山区不同坡长的径流小区进行径流量和侵蚀量的观测,分别在不同坡长条件下分析径流小区降雨量所产生的径流量和侵蚀量的变化规律。结果表明:不同坡长下,日降雨量与径流量呈w=ah+b和侵蚀量呈Ms=ah+b的线性关系,同一坡长条件下,径流量和侵蚀量随着降雨量的增加而增加,不同坡长条件下,随坡长的增加,径流量和侵蚀量逐渐增加。不同坡长下,I30与径流量呈w=aI30b和侵蚀量呈Ms=aI30b幂函数关系,同一坡长条件下,径流量和侵蚀量随着I30的增加而增加,不同坡长条件下,随坡长的增加,径流量和侵蚀量逐渐增加。

北方土石山区坡改梯工程建设技术标准与示范

坡改梯工程建设应包含梯田工程、水源及灌溉工程、防洪和排水工程、田间道路工程、防护林网工程、地力建设等内容。依据河北省开展坡耕地水土流失综合治理的实践,科学总结了北方土石山区坡改梯工程建设技术标准,并对典型地区的水土保持措施综合配置模式及水土流失治理效果进行了研究。各典型地区在实施坡耕地水土流失综合治理后生态效益明显,保土效益达到50%以上,蓄水效益达到45%以上,对水土流失的调控能力明显增强。

北方土石山区小流域不同时段治理效果的流域输沙量变化规律研究

对北方土石山区临朐县辛庄小流域不同时段治理效果的流域径流量和流域输沙量的观测,分别在不同时段治理效果条件下分析小流域的年降雨量、年径流量和输沙量的变化规律。结果表明:降雨量与输沙量的增减变化趋势基本一致,随着流域综合治理程度的提高输沙量呈下降趋势;径流量和输沙量总体上呈下降趋势,依据降雨量的大小变化,径流量和输沙量也有小幅度的起伏变化;在流域不同综合治理效果下,降雨量和径流量与输沙量呈极显著性相关,年降雨量和径流量与输沙量呈良好的Y=a+bX1+cX2线性关系。

北方土石山区水土保持科技示范园区建设模式探析

为了提高北方土石山区水土保持生态治理工作的建设步伐和治理技术水平,发挥水土保持典型工程的带动和示范辐射作用,普及水土保持科技成果,兴城市水利局于2011年开始了兴城市头道沟科技示范园区的建设工作。在保障基本农田的前提下,增加林果业用地比例,合理布设水土保持工程措施、植物措施,将各项措施按照作用的不同,进行模块化布局,取得了显著的社会、生态、经济效益,为同类型区开展水土流失综合治理与产业开发提供了可借鉴的经验。