试论退耕还林中对坡度标准的界定

全国现有坡耕地 35 13万hm2 ,>2 5°的坡耕地 5 2 0万hm2 占耕地的 14 .5 % ,这些坡耕地水土流失严重 ,是土壤侵蚀和江河泥沙的主要策源地。坡度对土壤侵蚀有很大的影响。在其它条件相同的情况下 ,不同的坡度会产生不同的土壤侵蚀量。目前 ,国家正加大力度推行退耕还林还草政策 ,这一政策中明确规定了禁止开垦 2 5°以上陡坡地。针对这一标准的提出 ,从坡面侵蚀的机理、坡度与坡面侵蚀的关系及对临界坡度的分析等几方面入手讨论 ,力争得到对退耕上限坡度界定这一问题有更全面和深刻的认识。     

穆棱市生态修复实施“七有一必须”

自2000年穆棱市被确定为国家退耕还林试点县(市)以来,始终把坡耕地的水土流失治理作为生态环境建设的主体来抓,坚持走"生态优先,全面规划,综合治理,持续发展"之路,按照全省"三年绿化龙江大地"的总体部署,实施了"穆棱大地绿化工程"。针对不同坡面的水土流失情况,采取15°以上超坡耕地退耕还林、3°~15°坡面修筑水保工程、植被覆盖率较低的荒山荒地进行生态修复等一系列水保措施,做到"七有一必须"。充分发挥小流域坡耕地水土保持工程拦洪效能,实施水土保持工程整地造林措施,保证了造林成活率,且实现了农业可持续发展。     

小流域水土流失坡面治理设计

针对坑下山坑小流域水土流失问题,依据《水土保持工程初步设计报告编制暂行规定》,提出离村庄较近,坡度<25°的土层较厚的坡耕地采用坡改梯治理措施,对坡面荒草地、疏林地和火烧迹地等采用营造水土保持林的治理措施,离村庄较近,坡度<25°产粮区和树下裸露经果林区等采用坡面水系工程进行治理,建议下阶段需加强对沟道的治理。同时,对治理效果进行初步估算,旨在为科学治理小流域提供参考。     

黄河流域退耕还林途径研究

首先分析了黄河流域坡耕地现状及其危害,认为坡耕地是该区最主要的水土流失源地之一,是生态环境恶化、人民生活贫困的主要原因之一,急需改造治理;其次,退耕还林应该在粮食需求分析的基础上,以基本农田建设、保证粮食自给为前提,逐步实施.近期重点实施25°以上陡坡耕地、中远期实施25°以下缓坡耕地;再次,退耕还林要作到因地制宜,要与其他水土保持措施、区域经济发展相结合.     

本溪县水土流失重点治理区土壤侵蚀评价

以本溪县水土流失重点治理工程万利项目区为例,采用2009—2019年土地利用数据、土壤类型数据、DEM数据、水文站月降雨量等数据率定CSLE方程的相关参数,运用ArcGIS技术计算万利项目区土壤侵蚀强度,进一步分析土壤侵蚀与坡度、土地利用变化间的关系。结果表明:土壤侵蚀强度在不同坡度带上存在较大差异,土壤侵蚀敏感区以15°～25°坡耕地为主;草地、耕地和林地为项目区主要土地类型,具有草地与林地面积逐渐增大、耕地面积不断减少的变化特征;小流域退耕还林措施的实施,可在一定程度上降低土壤侵蚀强度和面积;土壤侵蚀强度与土地利用变化之间的关系密切,草地和林地土壤侵蚀强度较弱、耕地土壤侵蚀相对较强。耕地的减少、林地和草地面积的增大能够明显减弱侵蚀;坡度和土地利用方式为制约土壤侵蚀空间分布的主要因素,15°～25°坡耕地为今后水土保持的重点治理区。     

再论土壤侵蚀的坡度界限

通过理论推导了坡面径流能量方程,实测雨滴击溅坡面土粒的最大向下迁移量、溅蚀总量等均发生在30°以下;又通过对不同坡度坡面土壤结构的测定分析,发现随坡度变化,土壤的粗颗粒含量、紧实度以及水分入渗速率及土壤团聚体的团聚结构、团聚度、分散度均发生较明显变化,这些因素均可使坡面侵蚀量发生变化.据此分析得出,土壤侵蚀的临界坡度不是一个定值,是以上各因子相互作用的结果,在黄土高原其值介于21.4～45°之间,黄绵土的临界坡度约为28°.     

退耕还林还牧与保障食物安全的协调发展问题

坡耕地水土流失是现代土壤侵蚀最突出的问题 ,人口增长是坡耕地扩展的主要原因。坡耕地水土流失的治理与大江大河的治理紧密相联系 ,又是保证农业可持续发展及食物安全的关键。应大力推进坡改梯基本农田建设 ,促进退耕还林还草。在粮食生产一定程度上还必须依靠坡耕地的情况下 ,推行坡耕地水土保持耕作法 ,发展农林 (果 )、农牧复合式水土保持型坡地生态农业是解决粮食生产与退耕还林还草矛盾的有效措施     

坡面退耕还林还草和沟道淤地坝建设同步性的思考

坡面与沟谷的水土流失是相互促进和相互制约的关系,坡面退耕还林还草和沟谷淤地坝治理措施的正确选择与配置对黄河下游防洪减灾和保障区域经济社会的可持续发展具有重要作用。但是从总体上看,退耕还林还草和淤地坝系建设无论是在基础理论还是关键技术研究方面仍相对薄弱。基于此,在对坡沟水土保持治理措施已有建设成果分析的基础上,对退耕还林还草的适宜性、淤地坝高效持续利用、坡面退耕还林还草与淤地坝建设的关系、退耕还林还草与淤地坝工程的配置研究和坡面沟道耦合的侵蚀产沙关系等需要进一步研究的科学技术问题进行了探讨。     

黑龙江省耕地暗棕壤理化特性及抗冲抗蚀性能初探

据对黑龙江省宾县英杰乡吉兴村耕地暗棕壤进行的试验研究，土地开垦种植后，地力明显下降，土壤抗冲抗蚀性能降低，重度侵蚀土壤年侵蚀模数达７９８０ｔ／ｋｍ２，已不利于作物生长。暗棕壤是珍贵的森林土壤，它不适宜开垦为农田，已开垦的１５°以下的坡耕地应采取水土保持措施，大于１５°的坡耕地应退耕还林还草。     

基于WEPP模型的水土保持措施因子与侵蚀量关系研究

水土保持措施能够有效减少水土流失,是土壤侵蚀过程中的一个重要影响因子。以北京市延庆县水土保持科技示范园的径流小区观测数据为基础,利用WEPP模型模拟了坡面不同水土保持措施下的侵蚀量,结果表明:(1)植被盖度与侵蚀量呈负相关关系,植被盖度越高侵蚀量越少,当盖度50%时侵蚀量会显著减少,且植被有效盖度的阈值为70%;(2)梯田的土壤侵蚀过程主要发生在田坎处,水平田面几乎没有水土流失,侵蚀量与田坎高成正比,与田面宽成反比。在北方土石山区,水平梯田田坎高度不宜超过2.5 m,田面宽不宜小于5 m;(3)粮—草间作能有效减少土壤侵蚀量,且草带所占比例越大减蚀效益越好。在水土保持为主的坡耕地上适合推广粮:草比为2:4的间作配置模式。研究结果对于北方土石山区的土壤侵蚀研究以及水土保持措施的配置具有一定参考意义。     

喀斯特高原山地土壤抗冲性与土壤物理性质的关系

为探究喀斯特高原山地不同土地利用类型土壤抗冲性及其与土壤物理性质的关系,以马尾松人工林地(PMP)、桂花人工林地(OFP)、天然乔灌混交林地(ASL)、天然草地(NGL)、撂荒地(AL)、农地(CL)为研究对象,采用原状土水槽冲刷试验法,根据研究区地形及气候特点,设置3个坡度(5°,15°,25°),3个冲刷流量(3.2,4.8,6.4 L/min),冲刷时间均为15 min,结合土壤物理性质(容重、孔隙度、水稳性团聚体、机械组成等),定量分析不同土地利用类型下土壤抗冲性及其与土壤物理性质的关系。结果表明:(1)在原状土冲刷试验过程中,各地类初始径流含沙量较高,但随着冲刷时间的延长,径流含沙量呈先降低后趋于稳定趋势,且随着坡度和冲刷流量的增大,径流含沙量趋于稳定的时间有所提前;(2)土壤抗冲系数随坡度和冲刷流量的增大而减小,且坡度对土壤抗冲性的影响比冲刷流量更明显。在同等条件下,各地类土壤抗冲系数依次为NGL＞PMP＞ASL＞AL＞OFP＞CL,土壤抗冲系数分别为13.44~87.84,[JP]8.14~93.15,2.93~45.36,1.21~10.01,1.25~5.48,0.17~1.27(L·min)/g;(3)土壤抗冲性与土壤容重、砂粒含量、水稳性团聚体含量呈极显著正相关(P＜0.01),与总孔隙度、黏粒含量呈显著负相关(P＜0.05),其关系均可用幂函数表示(R²＞0.78)。研究结果可为喀斯特区土壤侵蚀研究和水土保持防治提供科学依据。     

The relative efficiency of four representative cropland conversions in reducing water erosion: evidence from long‐term plots in the Loess hilly area,China

Large areas of traditional slope cropland were recently converted to other land‐use types in the semiarid Loess Plateau of China. In this study, we selected four representative conversion options of slope croplands, i.e., pastureland rotated with cropland (cultivated with Medicago sativa L. and rotated with Triticum aestivum L.), shrubland and woodland (afforested with Hippophae rhamnoides L. and Pinus tabulaeformis), and grassland (native herbage Stipa breviflora) to study the effect of land‐use conversion by comparing with traditional cropland. Compared with slope cropland, the relative effects of different conversion options on surface runoff and soil erosion were assessed over a 14‐year measurement period. Observations showed that distinct features and consequences of vegetation succession were found among the conversion options. Plots of shrubland had the highest vegetation coverage with dense undergrowth; natural herbaceous and subshrub species gradually spread into plots of grassland resulting in higher vegetation cover. Neither bushes nor herbs colonized the plots of Pinus tabulaeformis, which resulted in a higher percentage of bare soil. Significant differences in runoff generation, sediment yield and conservation efficiencies among the selected conversion options were detected through an analyses of variance (ANOVA). Compared with cropland, total runoff and sediment decreased by 65 per cent and 95 per cent in shrubland, 41 per cent and 92·5 per cent in grassland, 18 per cent and 77 per cent in woodland, and 12 per cent and 58 per cent in pastureland, respectively. The ranking of soil and water conservation efficiencies was shrubland > grassland > woodland > pastureland > cropland. Based on the effectiveness of soil and water conservation, shrubland and grassland are highly recommended as promising options for cropland conversion projects. However, pastureland and woodland are not suggested as potential options for slope‐cropland conversion because of low soil and water conservation in the long term. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

溪洛渡库区典型坡面水土流失试验研究

选择水土流失严重的金沙江下游青冈坪地区,通过在典型工程区布设标准径流小区,研究了溪洛渡库区典型坡面水土流失与影响因子之间的关系。结果表明:在同样降雨条件下,荒草地产流最大,4次降雨平均产流10 244 cm3,其余地类按产流大小排序依次为坡耕地>疏林地>裸地;坡耕地产沙量最大,产沙均值为14.85 g,其余地类按产沙量大小排序依次为荒草地>裸地>疏林地;各地类产流产沙按含沙量大小排序依次为坡耕地>荒草地>裸地>疏林地。梯田具有很好的保持水土的效果,在观测期内其径流小区未产流产沙;坡耕地是坡面侵蚀产沙最为严重的地类,是研究区内水土流失治理的重点对象。     

黄土丘陵区植被类型和降雨对坡面侵蚀产沙的影响

基于定西市安家沟流域2014―2016年连续3年侵蚀性降雨产流产沙资料,研究了植被类型和降雨对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明,侵蚀性降雨可分为3类:A雨型(短历时、中高雨强)、B雨型(中雨量、小雨强)和C雨型(大雨量、小雨强),产流产沙频次为B雨型C雨型A雨型。径流系数油松林(6.915%～9.379%)、小麦地(5.838%～9.034%)和苜蓿地(6.610%～9.671%)分别是冰草地(2.724%～5.246%)的1.7～2.5倍,是沙棘林(2.296%～3.863%)的2～3倍。A雨型的径流系数大于B雨型和C雨型,B雨型和C雨型是产流的主要降雨类型。年均土壤流失量为小麦地(1.478～3.478 t/hm~2)苜蓿地(0.558～2.079 t/hm~2)油松林(0.459～0.887 t/hm~2)冰草地(0.097～0.253 t/hm~2)沙棘林(0.012～0.038 t/hm~2)。小麦地的土壤流失量分别是油松林的3～5倍,是冰草地的14倍,在坡度10°,15°,20°年均土壤流失量分别是沙棘林的123,130,92倍。C雨型对油松林产沙量的贡献率最大,B雨型次之,A雨型最小。A雨型对沙棘林产沙量的贡献率高达79%～86%,高强度、短历时降雨是沙棘林产沙的主要雨型。A雨型对小麦地和苜蓿地产沙量贡献率随着坡度的增大而增大,在坡度20°中、高雨强是小麦地和苜蓿地产沙量增加的主要雨型。小麦地、苜蓿地、油松林、冰草地的径流深与土壤流失量之间呈极显著线性正相关关系(P0.01),土壤流失量的增速为小麦地苜蓿地油松林冰草地,随着坡度的增大产沙速度加快。研究结果可为坡面侵蚀预报模型的建立提供重要的理论依据,同时对科学指导坡面水土保持措施配置有重要的实践意义。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

1983－2009年黄土高塬沟壑区耕地结构特征演变分析

为明确退耕还林前后黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构演变规律,以长武县为例,基于土地利用结构内涵,采用GIS技术和定量指标,对1983年、1993年和2009年黄土高塬沟壑区耕地数量和空间结构进行定量分析。结果表明:长武县3个时期的耕地数量分别为292.1、181.3和159.2km2,耕地减少主要位于0～2°,>15～25°和>25°坡度耕地,相对于1983年、1993年分别下降了29.6%、48.9%、60.1%和15.6%、15.7%、48.8%,耕地与其他地类的相互转化频繁。该区0～6°缓坡耕地主要转化为园地和居工地,>15°的陡坡耕地主要转化为林地和未利用地(荒草地)。结构分析表明耕地数量的坡度分布趋于合理,缓坡耕地空间结构上向均匀性、核心板块的团簇式发展,陡坡耕地主要以核心斑块的分散分布为主。耕地在过去30a是一个优化的过程,其结构演变有利于资源优化配置利用和农业集约化发展。1983-1993年期间的退耕为种植业效益驱动下农户自发性质的退耕或者弃荒,1993-2009年期间则是科学宏观退耕并对前期自发退耕地和弃荒地的整理利用。该文为区域土地利用管理和政策制订提供了借鉴和参考。     

基于CSLE模型的贵州省水土流失规律分析

应用第一次全国水利普查水土保持专项数据,分析了喀斯特地区实际土地利用单元地块空间统计特征及相应侵蚀规律。结果表明:喀斯特地区土地利用类型以林地、耕地为主,共占调查总面积的86.2%。由于地形破碎,地势陡峭,土地表现出破碎化特征,地块面积、坡长、坡度均值分别为3.45hm~2,45.3 m,21.7°。坡度对土壤侵蚀的影响大于坡长,陡坡耕作是导致耕地土壤侵蚀严重的主要原因,68.6%的耕地位于陡坡,其侵蚀量占总侵蚀量的65.6%。贵州省土壤侵蚀程度由西向东递减,以黔西南地区侵蚀最为严重。工程措施能够有效防治土壤侵蚀,减沙效益在75%以上,但随坡度增大而减小,林草地减沙效益优于工程措施。在区域水土保持规划时,应重点考虑土壤侵蚀强烈地区,减少陡坡耕作,推广还林还草。     

黄土退耕坡地工程治理与林草优化配置模式研究

为使黄土退耕坡地植被快速恢复，减少水土流失，根据不同植物的生性特点，结合坡地不同的工程治理措施，研究提出了以草为主，草、树间作的治理模式，解决了退耕坡地当年裸露地表水土流失严重的问题。指出对于15°～20°的坡地，以大台田＋艹律草＋经济林治理模式最好，当年植被盖度可达47.2％，4年后可达75.9％，土壤侵蚀量较对照下降34.30％；对于20°～25°坡地，以隔坡梯田+艹律草+乔木生态林的治理模式最好，当年植被盖度可达33.9％，4年后达49.4％，土壤侵蚀量比对照下降67.04％；对于25°以上坡地宜采用大鱼鳞坑+冰草+灌木组合治理模式，当年植被盖度可达28.7％，4年后达36.3％，土壤侵蚀量比对照下降68.17％。三种模式均能有效地减轻雨滴对疏松表土的溅蚀，提高了土壤含水率和植被覆盖度，利于形成林草和谐共生的稳定群落。     

模拟降雨条件下林木裸露根系分布方式对坡面土壤侵蚀的影响

为探究喀斯特地区林木根系分布方式对坡面土壤侵蚀的影响,采用人工模拟降雨方法,研究林木根系3类分布方式：根系横坡方向局部裸露（横向）、根系顺坡方向局部裸露（顺向）、根系垂直坡面（垂直）的土壤侵蚀特征。降雨强度为75 mm/h,降雨历时为90 min,坡度为25°。结果表明：（1）降雨过程中,横向和垂直生长根系影响土壤入渗,壤中流和地下径流产流时间表现为顺向>横向>垂直;顺向坡面地表径流初始产流时间比横向和垂直坡面略有提前,但差异不显著（p>0.05）;（2）横向、顺向及垂直坡面地表径流总量大小表现为顺向>垂直>横向,壤中流与地下径流产流速率在降雨过程中缓慢增加,降雨停止后急剧减小;（3）林木根系3类分布方式坡面间的地表减沙效益表现为横向>垂直>顺向。综上所述,顺向坡面的汇流作用促使地表产流产沙增加,垂直坡面增加土壤降雨入渗并减少侵蚀,横向坡面对坡面径流泥沙的拦蓄作用最为明显。研究结果对认识喀斯特石漠化坡地土壤侵蚀机理和水土流失防治措施提供了参考。     

丹江鹦鹉沟小流域土壤侵蚀和养分损失定量分析

小流域土壤侵蚀量和养分损失量的定量研究可为南水北调水源区的生态保护、水土保持和生态补偿提供重要的依据.该文在地理信息技术(geographic information system,GIS)的支持下,应用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)估算了丹江鹦鹉沟流域的土壤侵蚀量和养分损失量,并进行了土壤侵蚀强度分级.结果表明,流域的年均土壤侵蚀模数为3140 t/km2,侵蚀强度为中度.其中强度侵蚀以上的土地面积占流域总面积的24.1%,侵蚀量为4573.0 t,却占年侵蚀总量的84.8%,其主要是坡度较大的坡耕地,是流域需要重点治理的区域.不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大,林地、草地和农地的年均土壤侵蚀模数分别为509.7、1511.8和4606.5 t/km2.林草地年侵蚀量较小,农地土壤侵蚀量占流域总侵蚀量的95.3%.坡度每增加5°,不同土地利用的土壤侵蚀模数增加量比坡长每增加5 m的增加量要大1~2倍.研究区表土流失造成的全氮、全磷和有机质损失量分别为3.81、3.52和101.45 t,其中农地的养分损失量最为严重.流域泥沙中全氮、全磷和有机质的年均流失模数分别为1.01、0.75和38.43 t/(km2×a).该研究可为水源区水土流失和非点源污染治理以及清洁小流域建设提供科学依据.