黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式

 黄土高原是中华农耕文化的发祥地,其主要地貌类型区之一的黄土高塬沟壑区,其农业发展有着比黄土高原其他地区优越的自然条件。但长期以来,由于自然和人为因素的双重作用,该区水土流失十分严重,塬面径流下沟导致沟头不断前进,塬面逐年萎缩。由于沟坡坡度大而导致重力侵蚀异常活跃,侵蚀强度逐渐加强。在特殊的自然环境、人口压力以及经济发展需求的条件下,探索黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式成为水土保持领域科技人员和当地政府急需解决的问题之一。在解析黄土高塬沟壑区自然地理特征、水土流失特点以及社会经济发展需求的基础上,通过对该区现有的水土流失综合治理模式进行梳理,结合范式的概念,提出黄土高塬沟壑区水土流失综合治理范式。     

黄土高塬沟壑区小流域暴雨侵蚀特征分析

基于黄河水利委员会西峰水土保持科学试验站历史实测降雨、径流、泥沙数据，分析水土保持治理对A、B两种暴雨(A类型以降雨时间不超过24 h的短历时强降雨形式出现，B类型以降雨时间超过24 h的连阴雨形式出现，下同)条件下小流域侵蚀特征的影响，结果表明：(1)研究区2005—2021年共出现暴雨事件13次，其中A类型暴雨占暴雨总次数的61.5%,B类型暴雨占暴雨总次数的38.5%,出现大暴雨2次，无特大暴雨出现；(2)在A、B两种类型暴雨条件下，水土保持治理小流域产流时间均值比非治理小流域延后17.97%和17.26%,涨水过程所用时间多109.72%和21.36%,非治理小流域退水过程所用时间均值分别比治理小流域多84.25%和1.21%,洪水总量均值为治理小流域的3.06倍和3.39倍，径流深分别为治理小流域的2.75倍和3.06倍，洪峰流量分别为治理小流域的1.95倍和2.09倍；(3)在A类型暴雨条件下，治理小流域产沙量峰值出现时间较非治理小流域滞后15.09 min,但输沙率峰值出现时间较非治理小流域提前10.33 min,在B类型暴雨条件下，治理小流域产沙量峰值出现时间及输沙率峰...     

黄土高塬沟壑区典型小流域土地利用变化及其对水土流失的影响

 基于水土保持学基本理论并结合RS、GIS技术,以黄土高塬沟壑区典型小流域一杨家沟小流域为主要研究对象,并与未治理的小流域——董庄沟小流域进行对比,以1954—2008年的降水、径流、泥沙以及土地利用变化为基础数据,以水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》为标准,研究杨家沟小流域50多年来的土地利用变化及其对水土流失的影响。结果表明：1)杨家沟小流域自50年代初开始采取水土保持治理措施以来,土地利用发生了较大的变化,林地面积大幅增加;2)杨家沟小流域水土流失状况得到了明显改善,年产流降雨量、年径流量、年输沙量、土壤密度都明显减小,侵蚀强度分级中强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积不断减少;3)杨家沟小流域水土流失状况虽然得到了有效控制,但还可以加大治理力度,调整土地利用类型和土地利用结构,部分坡度较大的耕地应严格退耕还林,进一步植树造林,提高未利用地利用率,更加有效地控制水土流失。     

甘肃黄土高塬沟壑区水土保持综合治理生态效益分析

利用甘肃省第一次水利普查水土保持成果和黄委西峰水保试验站多年效益观测资料,参照其他专家最新研究成果,确定了甘肃省黄土高塬沟壑区生态效益指标参数,按照新修订的《水土保持综合治理效益计算方法》(GB/T15774—2008)及森林生态系统服务功能评估规范,以1979年作为基准年,分析计算了甘肃省黄土高塬沟壑区2011年水土保持综合治理的生态效益。     

50年来黄土高塬沟壑区典型小流域土地利用动态变化及其驱动力分析

 以经过50多年水土流失综合治理的黄土高塬沟壑区西峰杨家沟小流域为研究对象,通过遥感影像解译并结合实地调查还原的6期土地利用图,根据土地利用面积变化及土地利用转移概率矩阵,对杨家沟小流域50多年来的土地利用动态变化进行分析。结果表明:1)杨家沟小流域1954—2008年土地利用变化总的趋势是林地面积大幅增加,未利用地面积大幅减少,牧草地、园地、居民点及工矿用地也有不同程度的增加;2)土地利用变化的主要方向为未利用地向林地转化,耕地、牧草地、居民点及工矿用地面积的增加也主要来自未利用地的开发利用,园地主要由耕地转化而来;3)政策变动、经济发展及人口增长在土地利用变化中起了重要的驱动作用。     

黄土高塬沟壑区黄花菜高效栽培模式

在黄土高塬沟壑区地埂、地界、地畔等栽植黄花菜,不仅可充分利用闲置地,有效增加当地农民的收入,其护埂保土效果还很好,可切实发挥生态保护功能。黄花菜国内外市场需求大,产业开发前景好,不仅可在传统种植区黄土高塬沟壑区种植,而且推广到东北漫川漫岗区种植的效果也很好,是适合三北地区种植的一种高效水土保持植物。黄土高塬沟壑区黄花菜的高效栽培技术主要包括适地适种、细致整地、种苗繁育、精心栽植和抚育管护等。     

黄土高塬沟壑区水土保持科研发展与对策

介绍了黄土高塬沟壑区水土保持科研的概况,总结了水土保持科研的成果,分析了存在的问题与差距,深入进行了需求分析,提出了该区域水土保持科研发展的总目标、总体布局和重点发展方向,以及该区域水土保持科研发展的对策和建议。     

黄土高塬沟壑区典型小流域水土保持措施蓄水保土效益分析

选择黄土高塬沟壑区杨家沟小流域（经过多年人工治理）和董庄沟小流域（未进行治理）两条典型对比流域,通过对比两条小流域的土壤容重、孔隙度、土壤肥力、土壤粒径组成、流域径流与输沙模数等指标,旨在揭示两条对比小流域水土保持措施的蓄水保土效益,为水土保持治理提供理论依据。结果表明：杨家沟小流域坡上、坡中、坡下等不同坡位0-20cm的土壤容重平均值分别是董庄沟小流域的89%,87%,96%;在径流模数一定的情况下,杨家沟小流域的输沙系数多年平均值为1 045t/km2,董庄沟多年平均输沙模数为4 333.1t/km2,杨家沟小流域输沙模数只相当于董庄沟小流域的40%左右;杨家沟小流域土壤的速效磷均值为2.05mg/kg,董庄沟小流域土壤的速效磷均值为1.25mg/kg;在浅层土壤（0-20cm）中,杨家沟小流域速效钾含量为399.6mg/kg,董庄沟小流域为303.2mg/kg,比杨家沟低32%,董庄沟小流域土壤全氮（0.65g/kg）、有机质（11.19g/kg）分别比杨家沟土壤全氮（1.05g/kg）、有机质（16.53g/kg）低38%,15%。     

黄土高塬沟壑区不同处理方法对土壤水分动态的影响

黄土高塬沟壑区,具有十年九旱的气候特征。为了实现雨水资源利用的最大化,选用几种常见的具有防渗作用的新材料对集水造林试验的集水区进行处理,并优选出了合适的处理方法。其中包括喷甲基硅酸钠,喷RG-100C1型高分子乳液,喷3F克渗王防水剂,掺3F克渗王防水剂,撒水泥并喷水等5种的集水效果的试验研究。通过对比研究,结果认为喷甲基硅酸钠在集水效果和资金投入上占有优势,具有推广价值。     

对黄土高塬沟壑区固沟保塬综合治理工作的回顾和思考

晋陕甘黄土高塬沟壑区是我国川滇—黄土高原生态屏障的重要组成部分,是我国农业发源地之一,是世界最佳苹果优生区,也是陕甘宁革命老区的重要组成部分。气候变化和人类活动对黄土塬区的侵蚀沟发育具有强烈的加速作用。当前,黄土塬面临的最大问题是不同程度的沟道侵蚀导致的沟头前进,沟底下切,沟壁崩塌、滑塌、泻溜,沟岸扩张,塬面逐步萎缩和破碎化。以甘肃庆阳董志塬为例,分析了黄土塬水土流失现状,从董志塬区固沟保塬、黄土高原塬面保护、高塬沟壑区固沟保塬综合治理三个层面回顾了固沟保塬综合治理工作的发展历程,总结了固沟保塬综合治理模式和措施配置,梳理了存在的问题并提出了建议,以期为筑牢黄土高原生态安全屏障,推进晋陕甘黄土高塬沟壑区生态优先、高效治理和高质量发展提供参考。     

1983－2009年西安市郊区耕地土壤有机质空间特征与变化

为充分了解关中农业区土壤肥力状况,该文以西安市郊区的长安区、户县和周至县为例,综合运用地统计学和GIS技术,分析西安市郊区耕层土壤有机质空间特征与变化。结果表明,当前研究区土壤有机质质量分数介于5.80～34.90g/kg,平均15.95g/kg,空间上呈西北低东南高格局。在约450m的采样尺度下,具有中等强度的空间相关性,空间变异性是由地形地貌、土壤质地等结构性因素和施肥、种植制度等人为因素共同作用的。2009年耕地中有机质质量分数6.42%适宜,93.46%偏低,0.12%缺乏,整体水平偏低。按西安市第二次土壤普查有机质分级标准,1983-2009年,81.75%的耕地有机质含量明显提升,2.20%出现不同程度的下降。农户老龄化、土壤性质、农艺措施等是影响当前耕层土壤有机质积累的主要因素。该文可为保养耕地和区域农业生产提供科学依据和实践指导。     

喀斯特地貌区耕地地力评价与分级

为了解喀斯特地貌区耕地地力详情并掌握土壤肥力演变规律,该文以广西壮族自治区德保县为研究区域,借助GPS（global positioning system）、RS（remote sensing）技术,通过野外调查采样、实验室化验等方法获得耕地地力评价相关信息,包括N、P、K、有机质、pH值、成土母质、排灌能力、障碍因素、耕层厚度、质地等74项基本信息。以GIS（geographic information system）技术为核心基础支撑,综合运用模糊评价、专家意见法、层次分析等方法和模型对耕地地力进行自动化、定量化评价。结果表明：德保县1～6级的耕地面积分别占总耕地面积的8.80%、13.84%、20.29%、39.63%、16.83%、0.61%。在量化分级的基础之上,将此次评价数据与1980年进行的土壤第二次土壤普查数据进行深入比较,比较发现：德保县的耕地地力总体水平上升;有机质、有效磷的含量水平明显上升;同时pH值趋于中性;速效钾呈下降趋势。该结果为喀斯特地貌区的个性化施肥、土壤改良、农业生产决策、绿色农产品的生产等提供了基础信息和科学依据。     

黄土高原沟壑区长武县2009年土地利用结构特征分析

 选取定量指标并结合G1S技术,基于土地利用结构内涵,对退耕还林背衆下黄土商原沟壑区长武县2009年土地利用结构特征进行定量分析。研究表明：目前全县土地利用多样化指数较高,集中化指数则较低,组合类型和洛伦兹曲线体现了全县土地利用较丰富的组合特征,集约化水平较低,各乡（镇）土地利用程度不高。空间分析定量化阐明了各乡（镇）地类区位意义、县域地类斑块空间分布状态。结构分析体现了北部塬面沟坡,南部残塬沟壑2大分区的县域特色。全县土地利用总体特征为：以林地+耕地为景观基质,林地+耕地+园地+未利用地为组合类型,以农用地为主,土地利用程度较低。黄土髙原沟壑区塬、坡、沟的地貌格局是土地利用空间格局的自然基础。人口密度与土地利用程度显著相关,居民工矿用地区位优势一定程度上体现了土地利用结构。黄土高原沟壑区土地利用没有直接反映经济水平,有待于进一步调整和优化土地利用现状。     

基于遥感的吉林省中西部耕地数量和质量空间格局变化分析

耕地数量和质量变化直接关系到国家粮食安全和社会稳定,研究粮食主产区耕地数量和质量变化具有重要的现实意义。该研究利用2000年、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感数据和2351个样点土壤实测数据,对吉林省中西部耕地分布的空间变化和由此引起的不同质量等级耕地的时空特征进行分析。结果表明:2000—2013年期间,吉林省中西部耕地总量稍有增加,面积由5.61×104 km2增加到5.64×104 km~2,其中旱田面积增加645 km2,水田面积减少350 km~2。研究区耕地分布表现出明显的西部增加、东部减少的趋势;新增耕地最主要来源于湿地(66.04%)和草地(21.12%),传统耕作区(主要为城市周边)耕地大面积减少,其中45.08%转化为人工表面,28.85%和22.61%转化为林地和湿地;水田与旱田之间的相互转化比较剧烈。2000—2013年期间,研究区耕地质量总体呈下降趋势,净减少的耕地为一、二等地,其中一等地净减少305 km~2,长春市占96%,净增加的耕地是三、四和五等地,分别为235、148和218 km~2,主要分布在白城市和松原市。城市化占用和耕地保护政策的实施是该区域耕地数量和质量变化的主要驱动因素,研究时段内吉林省中西部优质耕地流失严重,存在突出的占优补劣问题。     

基于遥感影像的黄土高原沟壑区生态效应评价

水土流失和生态退化是当今黄土高原面临的主要生态问题,已严重制约区域经济发展。该文基于Landsat TM和OLI数据,估算了黄土高原沟壑区的遥感生态指数(remote sensing ecological index, RSEI),定量分析了2002、2009、2017年甘肃、陕西、山西3个主要塬区的生态安全特征,并指出了需要重点治理的区域。研究结果表明:与2002年相比,2017年甘肃塬区的遥感生态指数呈微弱增长(增加0.04),陕西塬区总体呈现改善的趋势,遥感生态指数由0.45(2002)增加至0.56(2017),山西塬区遥感生态指数由0.54(2002)减少至0.46(2017)。与2002年相比,2017年甘肃塬区中生态条件差、较差区域减少,良好、优秀的区域增加;陕西塬区中生态条件差、较差区域减少,中等、良好的区域增加,优秀的区域保持稳定;山西塬区中生态条件差、较差和中等的区域增加,良好、优秀的区域减少。甘肃塬区的蒲河和洪河流域,陕西塬区的沮河、三水河、泔河和漆水河流域以及山西塬区的州川河和鄂河流域目前的生态环境仍呈现退化趋势。3个塬区中,甘肃、陕西塬区生态条件得到不同程度的改善,山西塬区生态条件虽有下降,但生态条件改善趋势已初现端倪,随着各项水土保持和生态恢复措施不断实施深入,3个塬区生态环境将会有效改善。该研究结果对黄土高原塬面地区生态恢复、水土流失综合治理具有重要指导意义。     

县级尺度土地利用结构特征定量分析

基于土地利用数量和空间结构内涵理解,选取相关定量指标组合并结合GIS技术,以安徽省含山县为例,利用其2002年土地变更数据和2000年1︰50000土地利用现状图,探讨县级尺度土地利用结构特征定量分析方法。研究表明：定量分析结果与县域实际相一致,所选取的定量指标能够充分发挥各自作用,尤其是在表征数量结构总体特征上,多样化指数、集中化指数、洛伦兹曲线和组合系数4个指标之间优势互补,相互验证,最为显著,这说明定量分析具有可行性,其关键在于合理地选取具有明确意义的定量指标组合,包括指标选取以及各指标之间的优化组合。全县土地利用结构总体特征可概括为：以耕地－林地－未利用地－水域为组合类型,以耕地和林地为景观基质,土地利用程度不高,以农用地为主,县域地形地貌格局是土地利用结构形成的自然基础,单位面积土地GDP、人口密度与土地利用程度、建设用地区位优势在一定程度上呈正相关。该研究可为县级,尤其是类似地区土地利用结构特征定量分析提供借鉴和参考。     

黄土高原流域土地利用/覆被动态演变及驱动力分析

该文采用土地资源数量变化模型和土地利用/覆被状态指数,研究了甘肃天水罗玉沟流域近20多年来土地利用/覆被的演变及驱动机制。研究结果表明：1986－2004年间,流域内坡耕地急剧减少、梯田迅速增加,林地和果园面积稳步提升。从土地利用类型转移变化看,梯田的转入速度略小于转出速度,为双向高速转换下的平衡状态;而灌木林转入速度小于转出速度,有规模减少的趋势。该地区土地利用类型在前期（1986－1995年）变化程度比后期（1995－2004年）更为剧烈。除特殊的地形地貌和气候因素外,政策、人口增长和经济发展等因素共同驱动土地利用类型的演变,特别实施天然林保护工程和退耕还林工程后,该地区土地利用状况有所好转。     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤含水率的影响

在干旱半干旱地区,土壤含水率是影响作物生长和植被恢复的重要因子。采用土钻法对黄土丘陵区典型流域不同土地利用方式下土壤含水率进行了比较。结果表明,农田土壤含水率显著较高,这与农田坡度较小及梯田建设有关,还与农作物蒸腾耗水相对较小有关。林地、灌木地和草地土壤含水率相对较低,且相互间无显著差别。黄土丘陵区土壤含水率主要受坡度和土壤稳定入渗速率的影响。但草地土壤含水率还与坡向及年生物量有关。土壤水分分布格局与该区土层深厚,地下水埋藏较深,土壤水分收入主要受降雨的补给有关。因此,该区农田建设应在坡度较小（＜10°）的地形上进行,并优先考虑梯田。坡度较大的地方应以天然灌木和草本群落的保育为主。人工乔灌林只适宜在沟道等水分条件较好的地方种植。     

黄土丘陵沟壑区煤矿沉陷耕地复垦

探索开发适宜黄土地貌和气候特点以及黄土丘陵采煤沉陷损伤规律的土地复垦模式,对于实现该区数量质量并重管理的耕地保护目标具有重要的现实意义。该文基于开采设计、沉降观测参数和MSAS软件,预测山西兴县斜沟煤矿一采区沉陷损毁土地面积为16.54 km2,损毁土地类型以耕地和草地为主,其中轻度破坏耕地面积3.70 km2,中度破坏耕地面积2.41 km2,重度破坏耕地面积0.17 km2。结合黄土丘陵沟壑低潜水位区土地损毁特征和区域生态保育和国土整治目标,拟对轻度破坏的1.65 km2耕地采用裂缝充填和土地平整复垦措施,按照集中连片的原则对轻度、中度和重度破坏的4.63 km2耕地采用坡改梯的土地复垦工程措施进行复垦,实现增加耕地面积0.40 km2,每年减少水土流失4.94万t,提高了耕地质量等级。研究认为,结合企业复垦资金和社会资金投入,按照集中连片的原则对采煤沉陷破坏的耕地采取坡改梯复垦是该区域损毁耕地复垦的有效模式。     

东北粮食主产区耕地资源时空变化及其对粮食生产能力的影响

为了揭示耕地资源时空变化对粮食生产能力的影响,该文以东北粮食主产区巴彦县为研究区,以1991年土地详查数据库、2006年土地利用变更数据库和2009年SPOT5影像为基本信息源,以粮食单产等统计数据为基本数据源,运用遥感及地理信息手段,采用土地综合指数评价法分析研究区耕地资源数量、质量时空变化及其对粮食生产能力的影响,结果表明:1991-2009年研究区耕地资源数量呈持续增加的趋势,耕地向非耕地的转换主要发生在林地和其他用地之间;1991-2006年研究区增加耕地资源中三等地耕地面积增加最多,一等地增加最少。减少的耕地资源中二等地和三等地耕地减少最多,而一等地减少最少;2006-2009年增加耕地中二等地耕地增加最多,一等地耕地增加最少;减少的耕地资源中,三等地耕地减少最多,一等地耕地减少最少;位于北部岗平原农牧区的二等地耕地是影响粮食生产能力最大的区域,三等地和四等地耕地面积虽占到总耕地面积的50%左右,但受到自然因素和土壤因素的制约,粮食生产能力也受到影响。