黄土高原水土保持高质量发展研究重点

黄土高原水土保持是黄河流域生态保护和高质量发展的重要内容和基础保障之一。经过几十年长期治理,黄土高原水土保持工作取得了很大成效,但目前水土流失面积依然很大,而且存在分布上相对零散、重力侵蚀和坡面侵蚀并重、极端降雨事件后果严重等问题,在治理理论、技术和途径方面提出了新的问题和挑战;同时,水土保持已经在土壤保护、山区发展和江河治理等传统功能的基础上,发展成为推动生态文明建设、乡村振兴和黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略实施的重要举措。系统分析了不同层面水土保持的任务和问题,从水土保持基础理论与技术研究、黄土高原水土保持与水沙调控、水土保持数字化与智慧化和黄土高原水土保持与社会服务等四个方面,提出了需要加强研究的重点问题,供水土保持研究和管理同仁讨论和参考。

面向高质量发展的黄土高原水土保持研究重点初探

经济高质量发展是我国新时代历史使命,区域经济布局优化和以城市为核心的发展是高质量发展的任务。黄河流域高质量发展区域经济布局受资源、环境和经济影响复杂。讨论了黄河流域发展目标和黄河流域高质量发展目标、高质量发展的区域经济布局、高质量发展6个方面定位,以及区域生态保护和高质量发展协同等4个核心问题,并针对高质量发展提出了目前急需开展的水土保持对黄河流域功能、区域优势、资源配置的影响与潜力,水土保持对流域水资源的影响与趋势预测,水土保持减灾技术与方法,生态用地选择和保护策略,水土保持在黄河流域文明演进中的作用,数字水土保持研究和基础设施建设,发展生态保护产业和加强城乡水土保持工作等8个需要重点研究的科学问题,以期促进水土保持更好地服务黄河流域生态保护和高质量发展国家战略。

丹江口库区及上游水土保持工程实施效果评估指标体系研究

丹江口库区及上游水土保持工程是南水北调中线工程水质保护的重要措施。工程实施效果对保障南水北调中线工程水质安全,促进该区域经济社会可持续发展,实现全面建成小康社会目标具有重要意义,而构建科学的评价指标体系对工程实施的综合效果进行评估是目前迫切需要的。运用文献分析法深入分析了CNKI数据库中近十年有关水土保持工程效益评价及效果评估指标体系的成果报道,从筛选的120篇文献中,归纳总结、聚类分析出已有重点工程实施效果评估14项常用指标及水土保持工程效益评价常用指标9项。基于此,针对丹江口库区及上游水土保持工程“多拦沙、多输水、输好水”的特点,结合同行专家咨询意见,构建了工程实施效果评估指标体系,包括计划任务完成率、调蓄水能力变化、基本农田粮食增产、人居环境改善等指标,可为今后同类工程的效果评价提供一定借鉴。

水土保持工程措施生态服务功能的物质量化分析

在中国土壤侵蚀严重的情况下,运用生态服务功能的相关理论可以正确评价水土保持措施的作用,并为合理的生态建设规划提供依据。文章在梳理国内外水土保持工程措施生态服务功能物质量研究进展的基础上,运用经济外部性理论、公共产品理论、生态环境价值、土壤学、土壤地理学、水土保持学、生态经济学的理论等基本理论为依据,根据《水土保持综合治理规划通则(GBT—15772—1995)》和《水土保持综合治理效益计算方法(GB/T—15774—1995)》,借鉴蓄水拦沙指标体系经济参数,对梯田(淤地坝)蓄水与保土量、梯田(淤地坝)减洪与减沙量的生态服务功能物质量进行计算,提出符合实际的解决办法,以期实现水土保持工作的良性发展,为我国水土保持决策部门提供科学的数据支撑。

持续提高黄土高原植被水土保持功能的配套技术(I)森林保持水土的条件

阐述了森林保持水土的条件 ,即良好的林分结构、必要的面积比例和一定的林龄 ,揭示了成林过程中水土保持功能的动态变化 。

我国水土保持科技近期进展与展望

"十一五"以来,我国水土保持科技工作紧紧围绕水土保持生态建设实践需求,着力加强水土保持规划、科学考察、基础理论研究、技术开发、平台建设,取得了显著成效,水土保持科技发展迅速,科技支撑作用明显。系统总结了"十一五"以来我国水土保持科技工作取得的进展,认真梳理和分析了水土保持领域的最新研究成果,明确了10项基本理论进展成果和8项关键技术进展成果,提出了未来水土保持重大基础理论研究与关键技术研发的重点方向。

持续提高黄土高原植被水土保持功能的配套技术(Ⅱ)造林与经营配套技术

阐明了能使防护林体系水土保持功能达到持续和稳定提高的造林和经营配套技术

我国水土保持投资运行机制评价

总结了新中国成立后我国水土保持投资运行机制的演进,从动力激励、管理协调、反馈监督等3方面评价了我国现行水土保持投资运行机制,分析了存在的问题并提出了改进意见,对完善现行投资机制,进一步提高水土保持投资效率,促进水土保持生态建设有重要参考价值。

云南土石山区输变电线路工程水土流失特征研究

云南土石山区生态环境脆弱,输变电线路工程穿越山丘区,对周边区域的水土资源产生不利影响。选取云南省土石山区6个典型输变电线路工程,划分7个防治分区,分析输变电线路工程水土流失特点,探讨水土流失的影响因素。结果表明:①输变电线路工程施工期的土壤侵蚀模数大于自然恢复期;②输变电线路工程中站区和塔基区的水土流失量最高,站区的土壤侵蚀模数高于其他项目分区,侵蚀级别达到极强烈,站区、塔基区、施工便道区和弃渣场区是输变电线路工程水土流失的重点区域;③地形地貌、气候、土壤、植被等因素对输变电工程线路的水土流失产生影响。依据云南土石山区的自然环境特征和输变电线路工程的水土流失特点,分析云南土石山输变电线路工程水土流失防治重点,为构建科学实用、合理有效的水土保持措施体系提供参考。

黄土高原不同类型土壤团聚体中氮库分布的研究

【目的】研究黄土高原主要土壤不同团聚体中氮库的分布特征。【方法】根据不同植被类型和土壤类型,分别从黄土高原不同地域分层(0～20、20～40和40～60 cm)采集22个土壤剖面样品。【结果】无论哪种团聚体,从表层向下,有机氮、矿质氮、铵态氮、硝态氮含量皆呈递减趋势。不同土壤团聚体,其有机氮含量明显不同,>5 mm、2～5 mm、1～2 mm、0.25～1 mm粒级团聚体有机氮含量依次递增趋势,而0.25～1 mm、<0.25 mm粒级团聚体的有机氮含量依次呈下降趋势,以0.25～1 mm团聚体有机氮含量最大;不同团聚体中铵态氮、硝态氮和矿质氮含量分布没有明显的规律性。由于不同大小团聚体所占比例不同,因此无论是土壤有机氮,还是矿物态氮,其贮量在土壤团聚体中的分布与含量并不完全一致:>5 mm、2～5 mm、1～2 mm粒级结构体中贮量依次呈递减趋势,而1～2 mm、0.25～1 mm、<0.25 mm依次呈递增趋势,以1～2 mm结构体贮量最低。【结论】在黄土高原地区,土壤中各级团聚体含氮量分布随纬度增加而降低,土垫旱耕人为土各级团聚体含氮量最高,干润砂质新成土各级团聚体含氮量最低。植被对团聚体中的氮素分布也存在一定影响,有机氮和矿质氮大体上均呈自然林地>新垦农田>人工林>农地。

培肥复垦宅基地土壤酶和微生物特征研究

【目的】研究不同培肥措施对废弃宅基地土壤化学性质、酶、微生物特性的影响,为农村闲置废弃宅地基的复垦利用、开发提供理论依据。【方法】采用田间试验,以不施肥为对照,采用多种培肥模式(化肥、有机复合肥、有机复合肥+菌肥、有机肥、有机肥+菌肥)对宅基地复垦土壤进行处理,分析培肥后土壤化学性质、酶活性及微生物区系的变化特征,利用酶总体活性指标(Tatal enzymatic activity index,TEI)对不同施肥措施下土壤肥力水平的变化进行评价。【结果】复垦培肥后,有机肥、有机肥+菌肥处理显著增加了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量,其中有机质含量分别增加了25.22%和25.27%;土壤转化酶、脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶活性均显著或极显著提高;土壤三大菌群中的放线菌数量极显著增加,分别为试验前的2.64和2.77倍;土壤酶总体活性指标(TEI)值为5.04～11.09,除与全磷、碱解氮、过氧化氢酶、细菌和真菌总数的相关性不显著外,与其他指标之间均呈显著或极显著相关。【结论】施用有机肥或有机肥+菌肥是研究区宅基地土壤较适宜的改良措施,同时TEI可以很好地评价不同施肥措施的优劣。

基于分形的中低分辨率坡度降尺度变换方法研究

【目的】针对中低分辨率数字高程模型(DEM)提取坡度的尺度效应问题,建立一种能够对中低分辨率坡度进行降尺度变换的方法。【方法】利用地形分形特性和半变异函数理论,可知坡度是分辨率和分维数的函数,从而对县南沟流域设立的建模区和检验区的坡度进行降尺度变换,并对变换结果进行精度评价。【结果】在0.2～1.0倍的原始分辨率坡度范围内,100,50和25m分辨率坡度分形变换后,与目标较高分辨率坡度在统计意义上相似,并且空间分布格局基本一致,其中0.2～0.25倍的原始分辨率坡度为最佳变换范围。【结论】分形变换可以为坡度的降尺度变换问题提供理论支持,对坡度变换方法的完善有重要意义。

黄土高原地区水土流失的特点、危害及治理

黄土高原地处黄河中上游和海河上游。黄河流域自古就是人类文明的发祥地,为世界上面积最大的黄土分布区。但由于黄土高原地区自然环境固有的脆弱,长期以来,因土地的不合理利用,水土流失严重,资源被破坏,生态环境日益恶化,使黄土高原的生态环境在近两三千年内发生了深刻的变化。黄土高原水土流失问题,成为区域经济发展的重要制约因素。文章总结了黄土高原地区水土流失的特点,分析了黄土高原水土流失造成恶化生态环境、引发黄河水患、影响水资源合理和有效利用、危害农业生产、导致贫穷落后的危害。

模拟降雨条件下覆沙坡面产流产沙过程研究

【目的】分析不同覆沙条件下坡面降雨的产流产沙过程,为揭示黄土高原水蚀风蚀交错区风水复合侵蚀机制奠定基础。【方法】采用3个雨强（0.5,1.0,1.5mm/min）和3种覆沙方式（全坡、半坡、无覆沙）在室内进行模拟降雨试验,分析不同雨强和覆沙条件下坡面的产流产沙特征。【结果】坡面覆沙与无沙坡面（裸坡）相比延长了降雨初始产流时间1~30min;坡面覆沙后使得坡面的产流产沙过程复杂化,出现多峰多谷现象;坡面的累计径流量和累计产沙量均与降雨历时呈显著线性相关,相关系数在0.9以上;累计径流量与累计产沙量之间呈函数相关性,相关系数在0.90以上。【结论】坡面覆沙在一定程度上加剧了侵蚀的发生。

膜下滴灌土壤水盐运移研究进展

在国内外学者研究基础上,从土壤质地、管理措施、水质条件及植被条件等膜下滴灌土壤水盐运移的影响因素和土壤水盐运移研究方法进展二大方面,概括了土壤水盐运移的研究现状。并进一步探讨了膜下滴灌水盐运移研究存在的不足,如水盐调控尺度不够大,土壤中"水-根-盐"耦合问题亟待解决,缺乏长久监测土壤水盐动态变化网络以及对模型的适用性的研究还有待提高。

土壤斥水性与有机质质量分数的变化关系研究

土壤有机质质量分数是影响土壤斥水性的最主要因素之一,为研究二者之间的关系,选用以色列3类不同质地斥水性土壤为对象,分别在田间和实验室测定土壤斥水性和有机质质量分数,并绘制土壤斥水性和有机质质量分数的等值线图和关系图。结果表明,对于粘性土壤和沙质土壤,土壤斥水性随有机质质量分数成幂指数关系,但对于壤土,二者之间没有非常明显的线性关系。研究结果可为分析不同土壤的斥水性影响因素和土壤改良提供理论依据。

基于Le Bissonnais法的东北黑土区土壤团聚体稳定性研究

土壤团聚体的组成和稳定性是衡量土壤结构和质量的重要指标,应用Le Bissonnais法对我国东北农田黑土团聚体的数量和稳定性进行了分析.团聚体粒级分布受快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和预湿后扰动(WS)处理的影响,FW使大团聚体多破碎为微团聚体;团聚体的平均重量直径(MWD)表现为FW<SW<WS,表明黑土团聚体破碎的主要机制是消散和黏粒膨胀,而低强度的机械扰动破坏最小.黑土团聚体稳定性指标(MWDFW、MWDSW)与有机质含量呈显著正相关,与黏粒含量呈显著负相关,表明有机质对黑土团聚体的形成和稳定有促进作用,黏粒含量影响团聚体的稳定性.

降水头垂直入渗Green-Ampt模型显式近似解研究

在分析降水头入渗过程的基础上,应用Green-Ampt入渗模型,并假定降水头垂直一维入渗也适用于Philip入渗模型的前提下,通过二模型参数间的转换关系建立了适用于降水头垂直一维入渗的累积入渗量的显式函数,并利用3种不同土壤进行了检验。结果表明,降水头垂直一维入渗的累积入渗量可适用于Philip入渗模型,所建立的降水头垂直一维累积入渗量显函数的整体相对误差分别为1.89%、0.02%、0.10%;均方根误差分别为0.13、0.07、0.08,模型的模拟精度较高,能有效地模拟连续降水头条件下的入渗过程。

中国水蚀区土壤可蚀性K值计算与宏观分布

本研究收集、整理了全国31个省（市、区）1：50万的土壤类型图，经过扫描和数字化处理构建了全国1：50万土壤类型图形数据库，并基于全国第二次土壤普查数据整理出与之相对应的16493个土壤样品理化数据，同时结合实地采样、共享和查阅文献等途径，获取了最新的1065个样点的土壤理化性质数据。采用水力侵蚀区中K值的计算方法获取土种的K值。按土种的面积进行加权归并到土属的K值，再将土属K值链接到分省土壤类型图上，接边处理后形成全国水蚀区土壤可蚀性K值分布图。研究表明：全国水蚀区K值变化范围为0．0004—0．0828t·hm^2·h／（hm^2·MJ·mm），变异系数大，平均K值为0．033t·hm^2·h／（hm2·MJ·mm），呈现出由北向南逐渐减小的趋势。黄土区K值最大，紫色土和红壤区北部的K值居中，最小的分布在青藏高原北侧。该研究成果为我国土壤侵蚀预测与生态环境评价提供了基础数据。

时间序列自回归模型在土壤水分预测中的应用研究

在黄土丘陵半干旱区,多年生柠条林地土壤旱化严重,为了实现土壤水资源可持续利用,需要依据土壤水分状况,调控柠条生长与土壤水关系,而监测和预报土壤水分是防旱抗旱、调控柠条生长与土壤水关系的基础。为此选取黄土丘陵半干旱地区柠条林地2011年4月至2013年2月的土壤含水量时间序列作为研究对象,将各土层土壤含水量变异系数分为3个变化范围,并从3个范围内各选取一个代表土层,建立自回归模型,运用AIC准则及最大似然估计法求解模型中的参数,卡方检验的结果认为建立的模型较好。经过实例验证,实测值与预测值的相关误差均小于10%,说明时间序列自回归模型能够很好地预测黄土丘陵半干旱地区柠条林地的土壤含水量。