中国水土保持科技发展战略思考

经过近百年的发展,具有中国特色的水土保持科学体系已经基本形成。进入21世纪,水土保持科学技术研究工作迎来了新的发展机遇,同时面临着许多严峻的挑战。在系统分析国内外现状与问题的基础上,提出了中国水土保持科学技术今后10～15年的发展战略、任务、目标,重点研究领域和关键措施。

区域水土流失研究的科学体系

区域水土流失研究是土壤侵蚀水土保持学科的重要组成部分。在综述国内外研究的基础上,从研究对象、研究目标和主要研究内容等方面,对区域水土流失研究的学科体系进行了讨论。最后提出了区域水土流失研究的重点问题,包括:区域水土流失及动态分析与趋势预测,水土保持的区域环境效应研究,区域水土保持政策与决策,区域水土保持的基础信息设施研究等四个方面。

我国水土保持与生态环境建设发展战略研究

针对我国目前水土保持综合治理和生态环境建设的现状，面向 21 世纪经济社会可持续发展，提出我国水土保持发展战略目标及 7 条具体建议，为政府治理水土流失、改善生态环境提供宏观决策依据，将有助于促进我国生态环境改善、经济发展和社会进步．

人工沙棘林水文水土保持作用机理研究

对黄土丘陵半干旱区人工沙棘林冠层、枯枝落叶层、根系土壤层的水文水保作用的研究结果表明:7～10龄沙棘林冠平均年截留率为8.5%;5～10龄沙棘林地枯枝落叶层单次可截留0.89mm的降水。和农地相比,沙棘成林、幼林分别可减小50cm、25cm土层深度的容重。沙棘枯枝落叶层自身和覆盖土壤具有增强土壤抗冲刷的能力,林地覆盖2cm以上厚度的枯枝落叶层可保护表层土壤免受降水侵蚀;沙棘林具有增强土壤抗冲刷和侵蚀的性能,其中:抗冲性能的强弱与同土层中毛根数量呈显著的幂相关,抗蚀性能的强弱与土层中腐殖质含量有关。

水土流失研究中尺度效应及其机理分析

空间尺度的大小对水土流失研究影响很大,尺度效应是地理分异规律和地理综合规律在时间和空间上的表现。随着尺度变大,研究对象内的综合性、概括性增强,研究对象之间的主导分异因子级别提高;随着尺度变小,研究对象内的分异性、多样性增强,研究对象之间的主导分异因子级别降低。在尺度变化的同时,水土流失规律、主要影响因子、评价方法等同时发生变化。水土流失研究的尺度效应,对水土流失与泥沙资料扩展应用,以及提高流域/区域等较大尺度水土流失量的评价与预测精度等尺度转换问题研究有重要意义。

化学物质对提高雨水利用率的应用研究进展

就化学物质作为土壤改良剂和集雨材料对降雨径流调控、提高雨水利用率及防止水土流失方面的应用现状进行了论述 。

中美水土保持成就对比

中国和美国都是世界上遭受土壤侵蚀最严重的国家,且两国在水土保持工作方面都取得令世人瞩目的成就。概述了两个国家土壤侵蚀现状,总结了两个国家的水土保持成就,并对中美水土保持科技合作领域提出了建议。

管道工程水土保持准入条件

输油输气管道工程线路较长,因此扰动的地貌类型和土地类型较多,造成的水土流失及其危害的差异性很大,工程穿跨越河流、道路等敏感区域的次数也较多,易产生直接影响和危害。管道工程工期短,对土地的占用多为临时占用,因此较其他项目影响程度小、影响时间短。结合管道项目施工建设及水土流失的特点,通过对照法律、法规、标准、规划等相关资料,提出了管道工程项目的水土保持准入条件3条,水土保持方案准入的基本条件49条、需修正完善主体设计的条件8条、需修改完善水土保持方案的条件3条,并提出了水土保持优先审批、暂缓审批的13条建议。

中国用水结构发展态势与节水对策分析

在分析中国用水结构与发展态势的基础上 ,进一步剖析了中国用水现状与节水工作中存在的主要问题 ,据此提出了在中国必须实施综合节水的战略构思 ,并就如何实施综合节水提出了若干对策与建议。得出如下主要结论 :1近期我国年供水量将基本维持在 5 60 0亿 m3,不会有过大的增长 ;我国农业年用水量将基本控制在 40 0 0亿 m3左右 ,但必须满足 16亿人口的食物安全需要。 2农业、工业、生活用水比重在近期内将基本维持在 7∶ 2∶ 1的水平 ,其发展态势为农业用水的比重逐渐降低 ,而工业、生活用水比重逐渐增加 ,2 0 3 0年农业用水比重有可能降低到 60 %。 3农业、工业、生活节水并重 ,实施综合节水战略 ;农业节水属战略性节水 ,国家应给予一定扶持 ,不必过分追求经济效益 ,但需建立符合国情的节水农业技术体系和配套的政策体系 ;工业节水、生活节水属效益节水 ,应以降低万元产值用水量 ,提高水的重复利用率为目标 ,依靠现代科学技术 ,水价政策调控与法律法规手段强制实施 ,并努力赶超国际先进水平。 4科技节水、产业节水、政策节水实质性溶合 ,以科技节水为引导和支撑 ,以产业节水为主要内容 ,以政策节水作为保障条件 ,建立节水型社会。

黄土丘陵半干旱区天然草地土壤水分调控研究

以黄土丘陵半干旱区天然草地土壤水分为重点,研究封育和未封草地土壤水分的消耗与恢复过程。结果表明:平水年封育草地鲜草产量达5860.7kg/hm2,未封草地鲜草产量仅785.4kg/hm2,植物生长期降水补充量封育草地39.4mm,未封草地29.2mm;在丰水年干物质生产2.65kg/(hm2·mm);平水年1.94kg/(hm2·mm);枯水年仅0.64kg/(hm2·mm)。在未封草地上采用工程整地措施修筑蓄水带和蓄水沟,13年0～500cm土壤含水量为11.3%～13.5%,比对照提高3.0～5.2个百分点,鲜草产量提高5～8倍。采用调控措施集蓄土壤水分是促进植物生长和提高草地生产力的关键。

土壤侵蚀预报模型研究进展

介绍了国内外土壤侵蚀预报模型的主要研究成果。所介绍的国外土壤侵蚀预报模型除众所周知的USL E/ RUSL E,WEPP,L ISEM和 EUROSEM外 ,还有浅沟侵蚀预报模型 (EGEM)和切沟侵蚀预报模型。国内的侵蚀预报模型主要有在 GIS支持下的陡坡地包括浅沟侵蚀的坡面侵蚀预报模型、有一定物理成因的坡面侵蚀预报模型和流域预报模型。在总结和评价国内外土壤侵蚀预报模型的基础上 ,提出了中国今后土壤侵蚀预报模型研究的设想。

辽东栎(Quercus liaotungensis)幼苗对土壤干旱的生理生态适应性研究

用盆栽方法人工模拟土壤干旱条件,研究辽东栎天然萌生幼苗对土壤干旱的生理生态反应。结果表明:随土壤含水量的减少,辽东栎幼苗的耗水量明显下降,耗水高峰期提前,在重度干旱下耗水峰形由单峰变为双峰。在干旱胁迫前期辽东栎叶水势变化较平缓,后期则急剧下降,尤其在严重干旱下,水势变化趋势呈“M”形,叶片含水量较稳定,对土壤水分含量变化不敏感。在中度干旱下辽东栎叶片的持水力有所增加。辽东栎属低蒸腾速率树种,平均仅为2.98μg·cm-2·s-1。不同生长季节蒸腾速率日进程不同,8月份的蒸腾速率日进程在适宜水分下是双峰曲线,在中度干旱下是单峰曲线,重度干旱下蒸腾速率一直维持在较低水平,呈波状起伏;9月份的蒸腾速率下降近50%,仍有明显的单峰(适宜水分下)和双峰(中度干旱下)。对蒸腾速率与环境因子的简单相关分析表明:在适宜水分和中度干旱下,光照强度对辽东栎幼苗蒸腾速率影响最大,在重度干旱下,大气温度对辽东栎的蒸腾速率影响较大。随土壤含水量减少,辽东栎幼苗的蒸腾速率在中度干旱时上升,重度干旱时急剧下降,光合速率、瞬时水分利用效率、羧化效率均下降;地上部生长受抑,根冠比加大,WUE1下降,而WUE2在中度干旱下升高,在重度干旱下下降。其幼苗不耐高温强光,高温强光对其光合和蒸腾有抑制作用,特别是在土壤严重干旱下表现更明显。

黄土丘陵区不同立地条件下植物种群生态位研究

运用改进的Levins生态位宽度指数和Pianka生态位重叠指数,通过对不同立地条件下样带的比较,分析了主要植物种群在不同立地条件下的生态位变化以及种间关系、群落结构对立地条件的响应。结果表明,草地群落建群种本氏针茅的生态位宽度在4种立地条件下都表现为最大值,非建群种的生态位宽度随环境条件的改变呈较大的波动性。生态位重叠指数表明,生态位较宽的物种与其它物种间存在较大的生态位重叠,但在一定的立地条件下,生态位较窄的物种之间也存在着较大的生态位重叠,这种现象是种群对有限环境资源激烈竞争的体现;不同种间生态位重叠随立地条件的变化格局存在较大差异,这种差异是由植物种间生物生态学特性和需求差异造成的;但同一种对在不同立地条件下生态位重叠的变化是立地条件对种间关系影响的结果。总体来说,在黄土丘陵沟壑区,由于环境条件的影响,物种生态位重叠相对较低。

区域土壤侵蚀定量研究的国内外进展

由于水土保持宏观决策的需要、土壤侵蚀学科自身的进步和全球变化研究的促进,过去的10多年来,国内外研究者对区域尺度土壤侵蚀研究给予了高度重视。已经开展的主要研究包括:全球和区域(包括国家尺度)土壤侵蚀调查、区域土壤侵蚀过程和尺度效应、区域土壤侵蚀因子和区域土壤侵蚀模型等。将区域土壤侵蚀作为现代陆地地表过程的一部分,充分考虑全球变化的影响,集成土壤侵蚀研究成果与遥感和GIS技术,开发分布式区域土壤侵蚀模型,成为区域土壤侵蚀定量评价研究的基本趋势。在对国内外区域土壤侵蚀定量评价研究评述的基础上,提出我国近期在区域土壤侵蚀方面研究的重点问题为:区域土壤侵蚀过程及其尺度效应的量化描述、区域土壤侵蚀模型开发、区域土壤侵蚀动态模拟与趋势预测、区域土壤侵蚀与全球变化关系研究和区域土壤侵蚀数据处理与管理方法。

高分子聚合物对土壤物理性质的影响研究

高分子聚合物具有改善土壤结构,增加降雨入渗,调控坡面径流的作用。为探索适合于黄土区应用的高效低廉降雨径流调控新材料,选择聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种高分子聚合物,以不同浓度施入土壤,研究其对土壤物理性质的影响。实验表明:(1)土壤经3种高分子聚合物处理后平均水稳性团粒含量增加17.27%,渗透性能提高41.81%,容重减少11.18%,土壤持水能力较对照提高2.8倍。这说明此3种高分子聚合物均是较好的土壤结构改良剂,尤其是聚丙烯酸效果最为显著。(2)根据3种聚合物不同浓度处理后的综合效果,确定了聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂的适宜浓度分别为4.8%～6.0%,1.6%,10.0%。

黄土高原旱地轮作与施肥长期定位试验研究 Ⅱ.土壤酶活性与土壤肥力

本文分析了长期试验土壤酶活性与土壤有机C、全N、有效P含量、主要微生物类群之间的关系。相关分析表明,土壤脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性随土壤有机C含量的增加而增加,蔗糖酶、过氧化氢酶活性与有机C之间的关系因施肥种类及种植方式的不同而不同;微生物数量仅真菌与脲酶、蛋白酶活性之间的相关性达到显著水平。除过氧化氢酶外,其它4种酶的活性均与当年种植冬小麦处理的产量存在显著相关关系。利用主成分分析与通径分析揭示了土壤酶活性与养分之间的内在关系及酶活性对土壤养分的影响。根据主成分分析结果,旱地土壤肥力状况用脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性作为综合评价指标优于过氧化氢酶与蔗糖酶。

黄土丘陵区植被恢复重建模式与演替过程研究

在黄土丘陵区,采用封育与重建相结合的方法,按不同坡位建立植被类型配置模式,即坡上部为山桃(Prunus davidiana)或柠条(Caragana korshinskii)+本氏针茅(Stipa bungeana)+芨芨草(Achanatcherum splendens);坡中部为柠条或沙棘(Hippophae rhamnoides)+本氏针茅+芨芨草;坡下部为沙棘或柠条+芨芨草.20多年的定位观测研究表明:人工灌木林、人工草地和天然草地的植物群落结构及种群类型变化差异显著;封育天然草地本氏针茅种群通过种子和根蘖繁殖已占据优势,其演替过程一般分为4个阶段,即荒山荒坡草地(1年)→杂草群聚生长(2～3年)→本氏针茅种群大量出现,杂草和有毒有害植物大幅度消减,(4～5年)→本氏针茅种群稳定阶段(6～8年).

黄土丘陵区纸坊沟流域60年来土地利用格局变化研究

以黄土丘陵区纸坊沟流域为研究区,对其60年来的土地利用格局变化进行系统的分析研究,结果表明,土地利用格局变化与人类活动密切相关。农业用地的扩张,是导致林草植被破坏和土地利用格局变化的重要原因。从1938～1958年,坡耕地在土地利用格局中的优势度由低到高,而林草植被的优势度则降至最低点。之后,林草植被随着坡耕地的变化经历了缓慢变化期(1958～1973年)和较快增长期(1973年后)。其中1958年和1995年,是土地利用格局的质变点,也是生态环境变化的重要转折点。而景观形状复杂性变化的转折与景观基质基本一致;景观多样性指数1938年和1958年基本相近,1975年以后,多样性指数逐渐增大,至1995年达到最大值,之后有所降低;由一个利用类型支配(1938年和1958年)的土地利用格局逐渐演变为多个利用类型共同支配的土地利用格局。

黄土高原沟壑区生态系统适度生产力与生态环境协调发展研究

以黄土高原沟壑区的典型代表地区长武王东沟小流域为研究对象,分析提高黄土高原沟壑区生态系统生产力途径及对生态环境的影响,建立保证生态安全、食物安全的生物保护技术体系,建立黄土高原沟壑区高效、安全和可持续农业生态系统,为黄土高原地区提供农村生态经济系统发展模式,解决黄土高原沟壑区经济发展中人口—资源—环境协调发展问题,为国家对生态环境安全及生态环境建设决策提供科学依据。

黄土丘陵区铁杆蒿群落植被特性及土壤养分特征研究

对黄土丘陵区森林草原带铁杆蒿种群演替变化中不同恢复年限的群落植被特征和土壤养分进行分析，结果表明，随着植被恢复年限增加，群落物种组成不断变化，群落总盖度、地上与地下生物量逐渐增加，群落多样性指数先增加后减小再趋于稳定，丰富度指数缓慢升高但变幅不大，而均匀度指数与多样性、丰富度指数变化趋势相反；土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾增加且上层土壤养分恢复较下层块。群落植被因子与表层土壤养分相关分析表明，植物群落总盖度、铁杆蒿盖度、群落物种多样性指数、群落地上与地下生物量与表层土壤（0～20cm）养分间均呈现正相关关系，铁杆蒿盖度与群落总盖度、表层土壤有机碳、碱解氮间呈显著正相关，与群落地下生物量和丰富度指数（Ma）间的相关性达到极显著水平。群落地上与地下生物量、有机碳和碱解氮间存在显著正相关。群落地下生物量与Ma间存在显著正相关，与土壤有机质、碱解氮达到极显著水平。这说明群落生物量可以在土壤养分因素的作用下得以显著恢复，土地生产力的提高又促进演替的进行。