基于地形分析的黄土侵蚀沟综合治理模式

黄土侵蚀沟水土流失严重,采取何种综合治理模式直接影响黄土侵蚀沟的可持续发展。本文基于复杂开放系统观点,采用地形分析的制图方法,以山西省寿阳县三眼井小流域的两条典型黄土侵蚀沟为例,探索风化层雨洪调蓄规律,依此提出黄土侵蚀沟生态治理模式。实验表明,黄土侵蚀沟的蓄水场所主要是在风化层,治理黄土侵蚀沟的核心是将生境层和风化层有机结合;采用高分辨率影像叠加大比例尺地形图进行地形分析的方法,可以准确识别由不同尺度的蓄水盆地-岬组成的最小生态单元;依此风化层蓄水规律,通过合理配置植物材料,可以有效改善地表生境,从根本上治理黄土侵蚀沟。这一途径符合自然生态规律,从而实现生态健康的黄土侵蚀沟复合生态系统。     

黄土高原丘陵沟壑区典型小流域水土流失治理模式

黄土高原是我国水土流失最为严重的区域,几十年的水土流失治理工作成果显著。当前生态文明建设已是我国国家战略之一,对黄土高原水土流失治理模式现状进行系统总结十分必要。对水土流失治理措施体系和流域土地利用情况系统分析,整理和总结了黄土高原6个典型流域的治理模式,包括治沟造地、防蚀固沙、生态农业发展、三大体系、梯田开发和水资源高效利用等6种模式。对比各治理模式发现,小流域综合治理模式是以环境治理为手段,从而达到改善人类生存和发展空间的终极目的,措施技术体系构建上体现了从坡面到沟道、工程措施植物措施相结合的特征;但不同的生态环境现状和社会经济条件下,治理模式有不同的表现形式。基于小流域水土流失治理模式的相似性和差异性,从自然地理条件和社会经济发展需求两方面探讨了流域水土流失治理模式,提出黄土高原水土流失治理模式形成机制框架,以期对当前黄土高原水土流失治理、黄河流域生态保护与高质量发展提供参考。     

黄土高原水土流失治理现状、问题及对策

黄土高原位于黄河中游地区,是世界上水土流失最为严重的区域之一;黄土高原水土流失治理问题历来受到国家高度关注,涌现了种类多样的水土流失治理模式,目前还缺乏对黄土高原区域尺度水土流失治理模式的总结和整理。本文总结和整理了建国以来黄土高原主要的四类水土流失治理模式,生物措施模式主要由退耕还林、荒山造林和封山育林工程组成,工程措施模式包括修建梯田和淤地坝,以及近期涌现的治沟造地工程;小流域综合治理模式主要体现在坡面、沟道系统整治,生物和工程措施相结合的特点,区域综合整理模式则强调对生态系统进行整体保护、系统修复和综合治理,达到生态、社会、经济可持续发展。基于黄土高原水土流失治理模式存在的问题,提出了黄土高原水土流失治理模式调整和优化建议,以期对黄土高原生态恢复建设和水土流失科学治理提供科学依据。     

土壤生物工程在河道坡岸生态修复中应用与效果

土壤生物工程是一项采用存活植物构筑边坡结构,稳定河道（流）坡岸和生态修复的工程技术.本文简要讨论了土壤生物工程的原理和活枝扦插、柴笼、灌丛垫以及复合工程等基本种植技术;介绍了我国第一个采用土壤生物工程修复河道坡岸的示范工程,对比了工程实施后河道坡岸10个月来的坡岸土壤剪切力、生境条件和生物多样性变化.研究和示范工程表明,采用土壤生物工程方法可以稳定坡岸、改善坡岸的栖息地质量、修复河道的生态环境.土壤生物工程方法可以在我国各类岸（边）坡的生态修复中广泛运用.     

基于 G I S 的粤西坡耕地区小流域水土流失研究

基于 TM 遥感影像和 GIS 技术, 以粤西地区大方小流域为研究样区, 采用通用土壤流失方程(USLE)研究大方小流域内水土流失现状, 分析小流域内坡耕地土壤侵蚀的空间分布规律。研究结果表明 , 流域内水土流失空间分布不均匀, 流域内坡度较大的坡耕地及陡坡开荒区水土流失现象较为严重。影响流域土壤侵蚀分布的关键因子是地形和土地利用因子, 流域内坡耕地尤其是陡坡荒地开发等人工活动干扰, 是造成流域内局部水土流失严重的主要原因。提出流域内坡耕地水土流失治理对策, 为坡耕地区小流域水土流失治理提供参考。     

京津水源区小流域土壤侵蚀空间模拟

针对京津水源区生态环境脆弱、水土流失空间分异大、突发性强等问题,以河北省平泉县东北沟典型小流域为例,采用GIS技术与CSLE模型对其土壤侵蚀进行二维空间模拟及侵蚀规律研究,并对模型模拟精度进行验证.结果表明:模型确定性系数>0.85,模拟结果可信度高;小流域侵蚀模数为2359.24t·km-2·a-1,属于轻度侵蚀,侵蚀主要源于15°以上坡面,占侵蚀总量的92.1%;土壤侵蚀模数随坡度先逐渐增加,当坡度>45°时,土壤侵蚀模数有减小的趋势;土壤侵蚀模数空间异质性显著,坡耕地侵蚀模数最大,为6112.90tkm-2·a-1;荒草地占总面积33.2%,侵蚀量却达总量的74.9% ;59.3%的侵蚀来自阳坡和半阳坡,而阴坡半阴坡仅占流域侵蚀量的16.2%.研究为利用CSLE模型对小流域土壤侵蚀进行空间模拟提供技术范例,为京津水源区土壤侵蚀规律研究及水土保持生态建设提供科学参考.     

榆神府矿区典型小流域侵蚀产沙对退耕还林(草)及煤矿开采的响应

在脆弱的自然环境和强烈的煤矿开采活动共同影响下,黄土高原以榆神府矿区为核心的生态脆弱带土壤侵蚀极其严重。虽然退耕还林(草)工程的持续实施有效缓解甚至遏制了土壤侵蚀,煤矿开采却引发了新的问题,改变了小流域侵蚀产沙特征。本研究在该区域选择代表性坝控小流域——老爷满小流域,运用复合指纹识别法判别淤地坝沉积泥沙来源,旨在揭示退耕还林(草)和煤矿开采对榆神府矿区典型小流域侵蚀产沙特征的影响;从已建立的坝地运行期间的沉积旋回时间序列中选取退耕还林(草)之前10年(1990—1999年)和之后10年(2000—2010年),对比分析源地对坝地沉积泥沙的贡献差异及其变化特征。结果表明: 2000—2010年沉积旋回的年均厚度由1990—1999年的(42.7±29.9) cm减小到(16.6±13.7) cm,坝地采样点单位面积年均沉积量由579.9 kg·m^-2减少到245.8 kg·m^-2。研究期间小流域首要泥沙源地均为沟壁(平均贡献为79.2%±10.1%),但与1990—1999年相比,2000—2010年间受退耕还林(草)工程影响较大的坡面对坝地沉积泥沙的贡献率呈现增加趋势,年均贡献增加7.4%。结合区域的降雨和煤矿开采情况,上述现象表明在退耕还林(草)和降雨侵蚀力减小的共同影响下,流域的侵蚀产沙强度总体明显减弱;煤矿开采对坡面侵蚀产沙有重要的影响,导致退耕还林(草)对坡面水土流失的防治效果受到明显的影响。由此可见,煤矿开采增加了坡面的侵蚀产沙风险,受煤矿开采影响的区域是坡面水土流失治理的重点区域。     

黄丘区特色治理开发小流域土壤侵蚀变化对景观格局演变的响应

研究土壤侵蚀与景观格局变化的关系对小流域的治理开发具有重要的指导意义。本研究以实施退耕还林草、生态农业、生态旅游及科技示范的黄土高原安塞南沟特色治理小流域为研究对象,基于GIS平台和通用土壤流失方程,分析小流域1981—2018年景观格局和土壤侵蚀量的时空演化特征,并利用主成分回归法,从斑块类型水平和景观水平两个尺度分析土壤侵蚀模数与3类9个景观格局指标的关系。结果表明: 研究期间,在5种景观类型中,耕地和林地面积的时空变化主导了南沟小流域景观格局的演化,并且影响整个小流域的聚集分散程度;南沟小流域的土壤侵蚀量逐年减少,1981—2018年土壤侵蚀面积减少29.7%,侵蚀模数减少61.2%,且有73.4%的区域土壤侵蚀强度减轻;耕地和林地面积的变化决定了整个小流域土壤侵蚀模数的变化,其景观格局指数的变化方向与该景观类型土壤侵蚀的变化方向一致;退耕还林草工程是流域景观格局变化、土壤侵蚀减轻的主要原因,特色开发治理可以减弱局部地区土壤侵蚀强度。景观类型的合理化配置能有效地防治小流域土壤侵蚀,将其与特色治理开发相结合有助于实现小流域可持续高质量发展。     

聚丙烯酰胺防治水土流失的效果

辽宁省是水土流失比较严重的省份之一。全省共有坡耕地 1 758× 10 6 ｈａ ,1 2 91× 10 6 ｈａ存在着不同程度的水土流失 ,占坡耕地面积的 73 5%。其中中度侵蚀面积约 5 2 33× 10 5ｈａ ,强度侵蚀面积约1 193× 10 5ｈａ[1] 。水土流失带走了大量的表土和水分养分 ,降低了耕地质量 ,破坏了生态环境 ,致使作物产量低而不稳。情况严重的可造成切沟断垄 ,被迫弃耕 ,特别是遇到丰水年 ,沟壁不断扩张 ,沟壑越来越深 ,面积越来越大 ,致使大部分坡耕地遭到严重破坏 ,制约了山区经济的发展。工程措施、生物措施、农业措施等治理水土流失的传统方法…     

水土流失治理新范式:基于流域过程模拟和情景分析的方法

随着土壤侵蚀问题的日益突出,水土流失治理逐渐成为实现区域可持续发展的当务之急.通过在试验小流域实施治理措施并评价其效益是水土流失治理的传统范式,但这种范式存在试验周期长、可重复性差、资金和人工技术投入大、推广性差等局限性,已不能适应当前水土流失治理的需要.近年来兴起的基于流域过程模拟的情景分析方法在定量模拟流域过程对地理变量响应的基础上,通过评价不同治理措施的环境、生态和经济效益,探索能够协调经济发展与环境保护关系的水土流失治理措施.该方法能够在无需大范围工程实施和实地观测的情况下对各种治理措施的效益进行评价,花费少,灵活性强,在水土流失治理措施的决策制定中具有较大优势.本文详细阐述以情景分析方式作为水土流失治理新范式的基本思路,通过实例分析,演示新范式在治理流域水土流失中的应用,并展望新范式在流域治理中的未来发展趋势.     

黄土高原典型区水土保持技术评估与需求分析——以安塞为例

黄土高原是我国乃至全球水土流失治理的重点地区,经过40多年的治理,积累了种类多样的水土保持技术,对遏制和缓解水土流失和生态退化起到了良好作用。目前由于缺乏对具体治理需求的考量,从而影响水土保持技术效果的发挥,故技术评估和需求分析是选择适宜可行生态治理技术的重要环节。选择安塞纸坊沟流域和南沟流域的4个自然村为研究区,通过实地调研、利益相关者问卷调查和地理空间分析,旨在辨识并评估现有水土保持技术,识别技术需求,构建指标体系分析其立地适宜性和社会-经济可行性。研究结果表明,农户主要应用3类12项技术,工程类和生物类技术应用居多,生物类中地埂植物带和农业类技术应用较少;目前应用的水土保持技术整体效果较好,专家认为12项技术中工程类的梯田和淤地坝、生物类的地埂植物带综合表现最好,农户对梯田和水平沟、鱼鳞坑整地等坡面治理技术的效果评分高于专家,对淤地坝、谷坊等沟道治理技术以及集雨水窖和保护性耕作技术的效果评分低于专家,农户更关注技术的经济效益;技术存在的问题表现在梯田和治沟造地配套措施不完善,淤地坝、谷坊和水窖缺少修缮维护;识别出的技术需求分为3类,即新技术、改良技术和配套技术;纸坊沟流域的两个村立地条件更适宜人工造林种草,南沟流域的两个村更适宜天然封育,由社会-经济可行性分析可知,峙崾崄农户需要更多梯田种植果树及其配套技术,纸坊沟需要更多梯田种植作物或大棚蔬菜瓜果,大南沟需要造地后的配套技术,杏树窑需要造地种植作物及道路等配套基础设施。该研究是对黄土高原水土保持技术进行评估和需求分析的重要尝试,为生态治理决策提供参考。     

黄土丘陵区软埂梯田复式配置技术

坡地改建为梯田地是山区水土保持的主要技术之一,传统梯田技术田埂陡峭,难以利用,其引发的重力侵蚀是田埂崩塌、梯田毁坏的主要原因.1997～2001年间,在陕西黄土丘陵沟壑区延安市下砭沟小流域设计软埂梯田工程技术和地埂坡面种草植树复式配置技术,对坡改梯进行了技术改进.在工程方面,按照”接近自然”的理论思想,设计采用接近黄土自然休止角(35°)的45°为梯田埂坡设计坡度,试图从根本上消除地埂重力侵蚀危害.在生物方面,按照“生物多样性”理论和“景观生态学”原理,把树木和牧草种植在梯田的埂坡外侧面,达到梯田林网化和稳定地埂的目的.结果表明,软埂梯田可完全消除重力侵蚀引发的田埂崩塌危害,筑埂费用和维护费用仅为传统技术的24.9%和55.5%;地埂坡面土壤营养成分富集,为植物提供了良好的生存环境,可栽种多种耐旱植物.软埂坡面植树种草,改变了传统梯田地埂坡面的裸露状况,地埂树木镶嵌在坡地梯田中,丰富了坡地梯田景观生态结构.     

川中紫色土区林地型小流域不同用地类型的土壤侵蚀特征

为了研究川中紫色土区水土流失特点, 选取“长治”五期工程前后变化最为显著的林地型小流域作为研究对象, 利用多元线性回归分析法建立了不同农地、林地、荒草地和其他用地占地率的小流域土壤侵蚀量与土壤流失面积、土壤流失强度间的回归模型, 利用聚类分析法对不同土地利用类型比例的流域进行分类, 分析林地型小流域土地利用比例与土壤侵蚀的关系。结果表明: (1)林地型小流域年平均侵蚀模数为1766.8 t×km^–2×a^–1, 总体属于轻度侵蚀, 相比于该区域农作型小流域, 流域侵蚀强度平均减幅为677.2 t×km^–2×a^–1 (2)不同土地类型平均土壤侵蚀模数都属于强度侵蚀以下, 农地、林地、荒草地和其他用地类型的平均土壤侵蚀模数分别为2601.0 t×km^–2×a^–1、610.6 t×km^–2×a^–1、5295.4 t×km^–2×a^–1、–834.9 t×km^–2×a^–1, 其土壤侵蚀比分别为23.0%、19.5%、59.6%、–2.1%(3)农地占地比例在15%-25%范围、荒草地占地比例低于20%时, 林地占地比例高于55%时, 水土保持效果最好。(4)该地区林地型小流域无明显侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀、强度以上侵蚀模数分别为102.9 t×km^–2×a^–1、536.0 t×km^–2×a^–1、2549.7 t×km^–2×a^–1、6264.8 t×km^–2×a^–1、11563.6 t×km^–2×a^–1。(5)治理时应把荒草地作为重点, 同时应考虑把强度以上侵蚀地段治理到轻度侵蚀程度, 把中度侵蚀地段治理到无明显侵蚀程度。     

山水林田湖草生态保护修复试点工程布局及技术策略

习近平总书记提出的山水林田湖草生命共同体理念对我国新时代生态保护修复工作具有重要的指导意义,开展山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理是解决我国生态环境问题的重要途径,也是推进生态文明建设的必然要求。2016以来,财政部、原国土资源部、原环境保护部在全国24个省（自治区、直辖市）共安排25个山水林田湖草生态保护修复工程试点,对现有试点工程布局和技术策略进行全面剖析,能够为全面推进生态保护修复工作提供依据。在介绍山水林田湖草生态保护修复工程概念和主要任务的基础上,揭示试点工程布局特征,总结生态保护修复技术策略,同时探讨试点目前已经取得的效益、工程实施所存在的问题,并提出相关的建议。研究表明,25个试点大多分布于我国生态安全战略格局骨架区域,并且基本都属于国家重点生态功能区,对维护国家生态安全、提升区域生态功能具有重要意义;总结25个试点实施措施可以发现,工程技术策略主要包含了重要生态系统保护修复、生物多样性保护、流域水环境保护治理、污染与退化土地修复治理、矿山生态修复、土地综合整治等内容。试点工程的实施,开始取得生态、社会和经济等多重效益,但也存在工程宏观布局不尽完善、生态系统理念没能贯彻、自然恢复策略有待实施、监测评价管理缺乏科学、区域全面发展尚需提升等问题。未来应从完善国家宏观生态战略格局保障体系、加强区域生态系统状况和恢复力调查评价、优化工程项目实施规模和时序、研究和实践自然恢复标准与技术、开展长期跟踪监测与进行适应性管理等方面构建山水林田湖草生态保护修复工程技术和制度体系。     

黄土高原生态分区及概况

黄土高原地域广阔,水土流失区域差异显著。为了有效治理水土流失,评估水土流失治理技术和模式及生态恢复建设工程的成效性,需要对黄土高原进行区域划分。依据自然条件、水土流失治理技术和模式的区域性特征及差异,基于国家基础地理信息系统数据的县级行政界,对其进行合并,进行生态分区的划分,并分别统计其气候、地形地貌、植被特征及水土流失现状,以期为黄土高原水土流失治理技术和模式的改良优化提供依据。主要结论如下:(1)黄土高原分为黄土高塬沟壑区,黄土丘陵沟壑区,沙地和农灌区,土石山区及河谷平原区。其中黄土高塬沟壑区和黄土丘陵沟壑区分别划分为两个副区。(2)黄土高原的气候、植被、水土流失具有明显的分区差异。降水和植被覆盖度自东南向西北递减,二者在空间分布上具有很好的一致性,降水量大的分区,植被覆盖度也高。在年际变化方面,丘陵沟壑区B2副区降水量呈增加趋势,其他分区呈减小趋势,变化均不显著。80年代以来,黄土高原和各生态分区的植被覆盖度均逐渐增加,黄土丘陵沟壑区的增加量最大。各分区的面平均气温均呈非显著增加趋势,90年代以来增温明显。(3)1970年以来,黄土高原侵蚀产沙强度减弱趋势显著,至2002—2015年,多年平均输沙模数在0.13—3924 t km~(-2) a~(-1)之间,侵蚀强度最大为中度侵蚀(2500—5000 t km~(-2) a~(-1)),但面积较小,主要分布于第二高塬沟壑区的泾河流域。     

水土流失治理措施对小流域土壤有机碳和全氮的影响

明确综合治理条件下小流域土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和全氮(Total nitrogen,TN)的空间分布特征及其影响因素,对科学评价水土流失区土壤固碳潜力具有重要意义。以黄土高原丘陵沟壑区典型小流域(砖窑沟流域)为对象,基于流域内3种典型地貌类型(梁峁坡、沟坡、沟谷)和3种典型水土流失治理措施(水平梯田、林地和草地措施,坡耕地为对照),采集土壤样品737个,研究地貌类型和水土流失治理措施对小流域SOC和TN变化的影响。结果表明,同一地貌类型上,水平梯田、林地和草地措施的SOC和TN(0—10 cm土层)含量均显著高于坡耕地(P<0.1)。梁峁坡上,水平梯田、林地和草地措施条件下的SOC和TN含量较坡耕地依次提高了18%和24%、70%和59%、25%和21%;沟坡上,林地和草地措施的SOC和TN较坡耕地依次提高了76%和54%、25%和27%。同一治理措施在不同地貌类型间对0—10 cm土层SOC和TN的影响存在显著差异(P<0.1)。水平梯田条件下,沟谷的SOC和TN含量比峁坡提高了46%和43%;林地措施条件下,沟坡的SOC和TN含量比峁坡提高了18%和6%;草地措施条件下,沟坡的SOC和TN含量比峁坡提高了14%和18%。0—100 cm土层的SOC或TN在不同地貌类型或不同治理措施间的差异与土壤水分含量(Soil moisture,SM)的变化趋势基本一致,并且SOC或TN与SM呈指数关系y=aebx(y为SOC或TN,x为SM)。     

侵蚀环境小流域生态经济系统健康定量评价

生态经济系统健康是黄土丘陵区侵蚀环境下水土保持与生态建设的目标.在分析侵蚀环境下生态系统健康特征和诊断指标筛选原则的基础上,从资源环境支持、社会经济人文影响和生态综合功能3个方面,选择17个因素作为参评因子,建立了一套适合于侵蚀环境小流域生态经济系统健康诊断的指标体系.以均方差决策法确定各指标的权重,运用递阶多层次综合法、线性加权函数法分别建立二级层次和综合指标健康诊断模型——健康指数.分析研究侵蚀环境小流域生态经济系统健康动态,结果表明,该环境系统健康状况相对稳定,健康指数呈逐年波动式上升趋势（由1985年的0.370增大到2003年的0.573）,具有较强的可持续发展能力.同时,以现实生态经济最佳水平为目标,引入障碍度、优势度等概念,运用通经分析对该环境小流域系统健康进行障碍和优势诊断,并据此提出了建设对策和建议,为该环境小流域生态环境建设提供科学依据.     

河道生态护坡关键技术及其生态功能

在上海4个生态河道示范区,开展了以生态修复和河岸侵蚀控制为目标的河道生态护坡技术研究。在不同河段分别采用了土壤生物工程护坡、全系列生态护坡以及复合式生物稳定等三类生态护坡技术。护坡工程完成后,以浦东新区机场镇生态河道示范区为重点,对主要护坡工程进行持续3a（2004~2006年）的生态监测,从坡岸的结构稳定性和生态稳定性两方面对护坡工程进行生态功能研究。3a来,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。     

采石场石壁生态恢复研究进展

目前,我国的众多采石场正面临着十分严重的生态环境退化问题。环境恶化、水土流失、生物多样性锐减等向采石场生态恢复的理论与技术提出了严峻挑战。因此,采石场石壁生态复绿工程是一项艰巨的任务。在分析了采石场特征及危害隐患的基础上,介绍了国内外采石场石壁生态恢复的先进经验与技术,总结了各种方法的优点与不足,同时对改善采石场的治理现状提出了一些看法和建议。以期为探寻更为合理、经济快速的技术措施提供借鉴和帮助。     

侵蚀地区植被生态动力学模型

研究侵蚀地区的植被在水力侵蚀和各种生态应力以及人类活动影响下的演变规律 ,建立了植被生态动力学模型。将作用于植被的各种生态应力分成长期、短期和瞬时应力 ,给出了它们的定量表达式 ,并且统一在植被生态动力学方程中 ;同时进一步得出了动力学耦合方程组的理论解。该模型应用于金沙江支流小江流域 ,结果较好地描述了流域的植被生态演变过程与侵蚀过程的关系 ,说明了治理强度和控制侵蚀对植被发育的重要性。