等高灌木带的规划与设计

等高灌木带的规划与设计王正秋（陕西省水土保持局，西安７１０００４）采用等高灌木带治理坡耕地，治理速度快，经济效益好。近几年，陕北无定河流域在等高灌木带的推广方面有了突破性进展。据１９９２年底统计，共营造等高灌木带１．１３万ｈｍ２多，保护坡耕地５．３万...     

试论等高灌木带在陕北丘陵区生态环境建设中的作用

陕北黄土丘陵区的水土流失问题举世瞩目 ,而坡耕地的水土流失尤为严重。资料表明 ,配置合理的等高灌木带具有较强的保持水土效益 ,其径流削减率在 3 0 %以上 ,泥沙削减率在 5 0 %以上 ,可增加坡耕地植被覆盖度 15 %～2 0 %,在峁坡上能很快形成林网 ,大大改观坡耕地长期植被稀疏、生态环境恶化状况。因此 ,大面积推广等高灌木带措施 ,对加快坡耕地治理速度 ,控制坡耕地水土流失 ,有效增加坡耕地植被 ,具有一定现实意义。     

天然降雨条件下等高反坡台阶整地对坡耕地氮磷输移的影响

[目的] 揭示等高反坡阶整地措施对于坡耕地产流产沙及面源污染物输出的规律,为源头控制坡耕地水土流失和农业面源污染提供科学依据和技术支撑。[方法] 以滇中昆明市松华坝迤者流域试验区内已布设等高反坡台阶措施的坡耕地(15°和22°)径流小区样地为对象,基于2019—2021年降雨、径流及水质数据,采用对比分析的方法,研究样地内的产流、产沙、面源污染物氮素、磷素输出的特征。[结果] 相同雨型下,研究区样地布设等高反坡阶之后坡度为22°的坡耕地比坡度为15°的坡耕地有更显著的减少坡面产流产沙以及面源污染物氮、磷输出的作用。[结论] 等高反坡阶对坡耕地的产流产沙及面源污染物的输出等有显著的控制效果,布设等高反坡阶能够有效地增加坡耕地尤其是坡度较大的坡耕地的保水保土能力。     

加快坡耕地治理的技术措施——等高灌木带

无定河流域的靖边、定边等河源地区,人均坡耕地10亩以上,治理任务很大。为加速坡耕地治理,除近村缓坡修梯田作为基本农田之外,对大面积坡耕地采取每隔20～40米等高修筑一条宽2.5～3米的倒坡条带,条带上栽植2～3行沙柳、紫穗槐、沙棘等灌木,通过灌木带防风固沙和坡地每年耕种向下翻土,使埂坎逐渐增高,以控制和减少水土流失。平茬的灌木枝条可作烧柴或编织原料,增加收入。这种办法,治理速度快,且有较好保土增产效果,不失为地广人稀地区治理坡耕地的一项好措施。     

GIS支持下对不同水保措施的评估与比较

在地理信息系统的支持下,对三峡库区王家桥小流域的侵蚀产沙状况进行模拟,结果表明坡耕地对全流域侵蚀产沙量贡献最大;然后针对治理坡耕地的坡地改梯田和种植植物篱这2种水保措施进行了10年的模拟评估比较,发现坡耕地改为梯田在侵蚀产沙控制方面效果较好,然而种植植物篱措施在保持土壤养分、投资回收等方面的作用却优于坡改梯的措施.总体而言,种植植物篱措施更符合科学治理水土流失战略.     

等高植物篱模式下土壤物理性质变化与水土保持效果研究进展

等高植物篱模式就是在坡耕地上每隔4~8m的距离沿等高线将植物篱与作物种植带相间分布的一种农林复合经营模式,用于坡耕地的水土保持。已有的研究结果表明,等高植物篱技术用于坡耕地可有效地改善土壤物理性质和土壤水分状况,防治坡耕地水土流失效果显著,土壤水分的季节性再分配也有利于农作物的生长。但是该系统内植物篱和农作物相互之间的水分和养分关系有待深入研究。     

黄河中游粗泥沙集中来源区现有治理措施拦沙能力分析

黄河中游粗泥沙集中来源区现状治理措施年拦沙能力为1.03亿t,占区域年泥沙流失量4.08亿t的25.2%。其中:淤地坝(系)年拦沙能力为2757万t,占现状措施年拦沙能力的26.8%;水库年拦沙能力为2688万t,占现有措施年拦沙量的26.1%;治坡措施年拦沙能力为4842万t,占现状措施年拦沙量的47.0%。     

浅议坡耕地水土流失防治措施

低山区坡耕地水土流失日益加剧,已严重影响农村经济的发展。对20°~25°的荒坡或耕地,一律退耕还林还草还果,贯彻适地适树适草的原则,草灌先行,乔灌草结合,在水平沟内或台地之上,种植阔叶乔木与灌木混交林,在坡面上,优先种植灌木带和草带,两者相间混交,带宽1 m左右。对于条件较好的地段宜果栽果,并改修果树梯田;对15°~20°坡耕地必须进行坡改梯。对坡度较小的坡耕地采取修等高地埂和紫穗槐串带等方法。缓坡地以农业耕作措施为主,主要采取等高耕作,提高抗冲能力增加保水效果。对于凹地采取多种形式治理,如地埂、植物串带、小谷坊等。并建议合理控制过度开发利用,采取有力措施,封山育林,增加林草植被,缓解燃料缺失,控制乱砍滥伐现象的发生。增加投入渠道,加大宣传力度,加强监督与执法力度,有效遏制人为造成新的水土流失。     

不同治理措施在红壤坡耕地的水土保持效益

在云南省抚仙湖流域澄江尖山河小流域坡耕地建立了野外标准径流小区,并布设了1.2m宽等高反坡阶和2.0m宽草带两种坡耕地水土保持措施,观测次降雨的地表径流量和土壤流失量,并与原状坡耕地进行对比,分析两种措施的水土保持效益。结果表明:(1)两种措施之间的地表径流量和土壤流失量差异性均显著。修筑等高反坡阶的地表径流深为113.64mm,比原状坡耕地减少了61.9%,土壤流失量为714.7t/km2,比原状坡耕地减少了77.4%;布设草带的地表径流深为82.76mm,比原状坡耕地减少了72.2%,土壤流失量为370.1t/km2,比原状坡耕地减少了88.3%。(2)两种措施之间的减流和减沙效益差异性均显著,等高反坡阶的减流和减沙效益指数平均分别达0.57和0.97,草带的减流和减沙效益指数平均分别达0.79和0.76。(3)两种措施均大幅削减了地表径流和泥沙的氮、磷养分输出总量,发挥了较好的保肥作用。与原状坡耕地相比,等高反坡阶对总氮削减率为81.9%,对总磷削减率为44.3%;草带对总氮削减率为74.7%,对总磷削减率为83.7%。     

坡耕地开发利用和保护模式研究

坡耕地严重的水土流失对山区农业的可持续发展构成了极大的威胁。由于坡耕地之间的条件差异不同 ,针对其特点 ,合理地开发利用并采取适宜的保护模式 ,是防治坡耕地水土流失、实现山区农业可持续发展的关键。对于坡度小于 10°的坡耕地 ,只要采取横坡耕作和覆盖耕作相结合的方式 ,就可以防治水土流失 ;对于 10°～ 2 5°的坡耕地 ,采取修梯田的方式可以防治水土流失 ,但从生态环境建设的角度来看 ,等高植物篱农作系统的效果更好一些 ,如果能够把坡改梯和等高植物篱农作系统结合起来 ,效果更为显著 ;对于大于 2 5°的坡耕地 ,可采取垄沟格网式农作和秸秆覆盖的保土措施 ,逐步实施退耕还林。只有根据坡耕地的实际情况 ,研究坡耕地开发利用和保护模式 ,把合理的耕作模式、适宜的种植模式和有效的防护体系有机地结合起来 ,辅之以先进的农业技术措施 ,才能建立高产高效的坡耕地生态农业模式。     

试论黄河中游粗泥沙集中来源区拦沙工程体系布局

通过对粗泥沙集中来源区拦沙工程建设成就与问题的分析,结合粗泥沙集中来源区沟道特征,提出了粗泥沙集中来源区拦沙工程体系的构成、布局思路、建设原则,提出了“先大后小”、“先下后上”和“分段实施”的拦沙工程建设时序,并针对当前工作实际,提出了亟待解决的几个问题:加快大型拦泥库前期工作步伐、尽快制定大型拦泥库标准、重视各类工程实施进度以及正确理解和执行规范、充分发挥骨干坝的作用等。     

定西黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型水土流失研究

以坡耕地作为对照,通过自然降水条件下径流小区连续14年的观测资料,分析了人工乔、灌、草植被和自然草地的水土流失差异,揭示了不同土地利用类型小区的减水减沙效果:不同土地利用类型小区具有不同的产流、产沙量,年产流值具有显著性差异,坡耕地、牧草地和乔木林地间年产流没有显著性差异,自然草地与灌木林地间年产流也没有显著性差异;各类径流小区年产沙量具有显著性差异,牧草地与乔木林地、自然草地与灌木林地间的产沙量无显著性差异,坡耕地、牧草地和乔木林地的产沙量明显大于自然草地和灌木林地;乔木林地比自然草地、灌木林地有更高的土壤侵蚀强度及频率。在定西黄土丘陵沟壑区,控制水土流失的基本措施是保护好现有的自然植被,实行坡耕地退耕还林还草,建设人工植被应实行"灌木为主,草灌优先,草灌乔相结合"。     

乌江流域坡耕地水保防护林体系建设技术研究

乌江流域坡耕地是水土流失的主要来源，以单行烯疏地埂树为主的传统坡耕地农林复合植被类型，除能起到一定的固坡护埂作用外，对坡面径流影响甚微，不能有效的控制水土流失，为此，提出了分带营造坡耕地水保防林的方法，在坡面配置上引入临界坡长的概念，采用临界坡长作为配置防护林带的间距，根据林带间耕地的产流携沙量确定林带宽度，考虑到林带间距较密，遮荫胁地影响突出，因此以林带充分发挥的防护功能，在不改进耕作方式的情况下，营建土地单位的粮食总产量不减为前提，确定林带高度的上限值，从而在山区混交农林的研究上第一次找到求算不同耕地类型（基岩特性，坡度，土层厚度等）营造防护林带的带距，带宽和带高上限值，并以此为依据进行合理树种选择和搭配的有效办法。     

保护性耕作与等高草篱防治坡耕地水土及氮磷流失研究

坡耕地是水土流失和农业面源污染物的重要来源,同时也是当前治理的薄弱环节。本文以北京地区坡耕地为研究对象,采用人工模拟降雨方法,研究了保护性耕作和等高草篱措施在不同坡度条件下对水土及氮磷流失的防治效果。结果表明:保护性耕作和等高草篱措施均能有效降低坡耕地水土及氮磷养分流失,4种处理的降低效果由大到小依次为:保护性耕作+草篱>传统耕作+草篱>保护性耕作+无草篱>传统耕作+无草篱。与传统耕作+无草篱相比,传统耕作+草篱、保护性耕作+无草篱、保护性耕作+草篱分别减少56%、44%和68%的径流流失,66%、49%和82%的土壤流失,以及56%、43%和66%的总氮流失和54%、40%和70%的总磷流失。同时,等高草篱和保护性耕作措施的防治效果与坡度呈负相关关系,即随着坡度增加其作用效果逐渐减弱。回归分析结果表明,保护性耕作和等高草篱措施是控制坡耕地水土及氮磷流失的最关键因素。     

等高固氮植物篱控制坡耕地地表径流的效果

在金沙江干旱河谷坡耕地上进行等高固氮植物篱试验结果表明 ,种植植物篱后 ,坡耕地上不论是　　　　单次降雨产生的径流还是累积地表径流量均显著降低 ,幅度为 2 6 %～ 6 0 %。同时 ,植物篱对控制暴雨产生的地表径流尤其有效 ,这对防治山区坡耕地由于暴雨产生水土流失很有意义。坡耕地径流的季节分布表明 ,在干旱河谷区 ,坡耕地径流主要产生于雨季中后期 ,与土壤侵蚀主要发生在雨季前期有所不同。     

和田地区绿洲外围农田防护林带的防护效益

在和田地区新垦农地外围的流动沙地种植新疆杨乔木+沙拐枣灌木复合防护林,通过布设风速风向观测仪、沙尘通量梯度仪、温湿度和辐射等测定仪于林带前后,研究防护林网的防护效益,为营建绿洲外围防护林和合理开发利用荒漠区的土地资源提供理论依据。结果表明,防护林带的防风效能随着高度的增加而减弱,大于起沙风速(6m/s)时,新疆杨林带、沙拐枣林带在0.5m处的防风效能分别为67.2%和94.5%,在3m处的防风效能分别为31.3%和33.7%。随着风速的增大,沙拐枣林带和新疆杨林带的防风效能均减弱,新疆杨林带的减弱更为明显。防护林带有效地降低了地表风速,减轻地表风蚀。林带内的输沙量仅为外围的10%左右。此外,林带内的太阳辐射强度下降,温度降低,湿度显著增加。由此可见,防护林可以有效地起到防风固沙,改善区域小气候的作用。     

敦煌莫高窟顶风沙综合防护体系固沙效应的数值模拟

结合中尺度大气模式MM5和Shao的风蚀起沙方案,对敦煌莫高窟顶灌木林带和草方格沙障的固沙效应进行数值模拟研究。结果表明:灌木林带的建立,使其地表风蚀起沙的临界摩擦速度(ut)达到1.15m/s,是林带建立前的4.1倍,地表的顺风向沙粒通量(Q)和垂直尘粒通量(F)均减小为0,完全抑制了地表风蚀起沙;草方格沙障的设置,使ut达到0.53m/s,为设置前的1.9倍,Q和F分别减少约3/5和7/8,固沙效果非常明显。一般情况下,ut不会大于1.0m/s,充分说明灌木林带比草方格具有更强的固沙效果。MM5模拟的摩擦速度和观测的摩擦速度在变化趋势上呈较好的线性相关,相关系数达0.8以上,说明MM5对该区域摩擦速度的模拟结果可靠。     

基于Van Genuchten模型的等高反坡阶下土壤水分特征

为了阐明等高反坡阶处理对土壤持水性的改善作用,选取滇中昆明市北郊松华坝迤者小流域为研究区,研究等高反坡阶对坡耕地0—100 cm土层土壤水分特征曲线的影响,使用vanFit软件拟合获得Van Genuchten模型参数,阐明各土层土壤持水性及其与影响因子的关系。结果表明:（1）等高反坡阶对坡上部影响不显著（p>0.05）,对坡中部影响显著（p<0.05）,对坡下部影响极显著（p<0.01）;（2）与土壤水分特征曲线参数的关系中,容重和砂粒含量呈负相关,总孔隙度、毛管孔隙度和粉粒含量呈正相关;（3）模型拟合土壤水分特征曲线的决定系数R²均高于0.85,可靠性较高;原状坡耕地（1.719 6）和等高反坡阶处理坡耕地（1.773 5）的n值均在10—20 cm土层最大,土壤在10—20 cm土层的土壤含水率变化较大,等高反坡阶处理坡耕地的土壤含水率变化大于原状坡耕地;（4）原状坡耕地和等高反坡阶处理坡耕地均在10—20 cm土层供水性好,等高反坡阶处理坡耕地在40—60 cm土层持水能力强,而原状坡耕地在20—40 cm土层持水能力强。综上,等高反坡阶处理对坡耕地土壤的保水性能具有明显的提高作用,对坡耕地地表径流拦蓄、增加水分入渗和减少土壤流失起到了明显的改善作用。     

介绍24种用工少收效快的水土保持措施

在5-25度的坡地上,每隔5-10米种植一条宽1.5-4米的等高苜蓿带,不但能增产以及防冲拦泥的效果也很显着外,而且经过暴雨冲刷和逐年耕作向下翻土,使坡地逐步变成水平梯田。     

无人机在拦沙工程设计中的应用——以2021年神木市拦沙工程为例

在黄河中游粗泥沙集中来源区进行高标准拦沙工程建设，能有效拦截小流域内的泥沙，调蓄和利用洪水。2021年神木市计划建设100余座拦沙工程，目前已经完成建设任务。在神木市拦沙工程设计中，利用无人机航拍，提供了直观、清晰的三维实景影像及模型，为拦沙工程的科学布局、精准落地提供了基础数据支撑，使初步设计深度达到了施工要求，确保了整个工程的建设地点、目标任务和建设时序的合理性。无人机在神木市拦沙工程设计中的实践应用，形成了一套成熟、完整的技术路线，可为黄河中游粗泥沙集中来源区的拦沙工程设计提供借鉴。