土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用及其评价趋势展望

土壤侵蚀是导致坡耕地耕层质量退化和土壤生产力不稳定的关键驱动因素。该文从水蚀区坡耕地侵蚀控制和生产功能角度,在解析地块尺度土壤侵蚀、水土保持、农业活动对坡耕地耕层生态过程作用特征的基础上,系统分析了土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用、影响效应及作用途径。认为:1)坡耕地耕层质量变化由降雨侵蚀、耕作活动交互作用的生态过程决定,2种作用的时间、空间尺度不同;耕层土壤参数在坡耕地农业生产中作用分为保水、保土、保肥和增产潜力,由地块尺度农作物-耕层耦合效应决定土壤生产能力、坡耕地水土流失特征及耕层侵蚀性退化方向及程度。2)土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用表现为土壤性质恶化、土壤质量劣化、土地生产力衰退3个方面,耕层土壤物理性质变异程度大于化学性质变异,径流作用导致的土地生产力衰退大于土壤流失作用。3)坡耕地耕层质量评价指标体系应兼顾侵蚀下降、产量提升2个目标,地块尺度诊断指标有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性可作为合理耕层评价最小数据集;坡耕地合理耕层适宜性分为5级,其诊断指标分级标准宜与土壤侵蚀分级和耕地地力分级衔接。4)坡耕地合理耕层评价未来应密切关注耕层质量诊断指标最小数据集、坡耕地合理耕层阈值/适宜值分级标准、坡耕地水土流失阻控标准拟定3个主要方向。研究可为深入认识坡耕地侵蚀性退化机制,辨识坡耕地合理耕层调控途径以及坡耕地合理耕层构建技术参数提供依据。     

浅谈烧荒及其解决措施

采用宏观调查和微观实验相结合,测试分析和定位观测相结合的方法,对黄土丘陵区坡耕地主要由水土流失造成的土地退化进行了研究。结果显示,黄土丘陵区坡耕地的水土流失不仅造成表层耕作土壤变薄和地表径流损失,还造成表土养分流失、土壤物理性能变差、土壤水分入渗能力下降。土地退化的最终结果是土地生产力的下降,干旱年份水土流失造成不同坡度坡耕地不同农作物的粮食减产幅度达21.9%～80.0%。     

半干旱黄土丘陵区坡耕地径流损失对土地生产力影响研究

采用表土人工堆积小区试验方法 ,研究了半干旱黄土丘陵区西吉县的坡耕地径流损失对土地生产力的影响。结果表明 ,干旱、半干旱黄土丘陵区由径流损失造成的坡耕地土地生产力下降不可忽视 ,坡耕地平均每年每损失 1mm径流会导致供试作物春小麦减产 9.7% ,马铃薯减产 5 .0 % ,春小麦产量受径流损失的影响是马铃薯的 2倍 ;不同坡度坡耕地春小麦每年因径流损失减产 41.7%～ 6 4.0 % ,马铃薯减产2 1.5 %～ 33.0 % ,每年由此所造成的粮食减产分别是坡耕地和农业用地粮食总产量的 73 .3%和 16 .3 %。     

半干旱黄土丘陵区坡耕地土壤容许流失量研究

在理论分析、试验观测、外业调查的基础上,从黄土成土速度、坡耕地表土养分平衡、保持坡耕地土地生产力基本稳定、黄河河道的容许来沙量、当地经济的不断发展及土壤培肥和施肥能力的巨大潜力等角度综合分析,确定2.00t/(hm~2·a)作为半干旱黄土丘陵区坡耕地的土壤容许流失量,在较长时期内是比较合理的。     

黄土丘陵区小流域生态恢复对土壤有机碳和全氮的影响

生态恢复工程是防治黄土高原土壤侵蚀和恢复土壤肥力的重要措施,研究退耕还林还草和梯田等生态恢复措施对有机碳(SOC)、全氮(TN)的影响,对准确评估土壤固碳固氮能力和土壤碳氮循环具有重要意义。选取黄土丘陵区典型小流域5种不同生态恢复0—100cm土层为研究对象,探讨了生态恢复措施条件下,坡耕地转变为林地、草地、灌木地及梯田过程中,不同土层深度土壤SOC与TN的含量及其储量变化规律。结果表明:生态恢复措施、土壤深度对流域土壤SOC与TN有极显著的影响(P0.01)。林地与灌木地SOC与TN在土壤0—20cm土层出现富集,草地SOC与TN则在0—40cm土层出现富集,梯田的0—20cm土层SOC富集比较明显,而TN未出现富集现象。坡耕地SOC与TN未出现富集现象。坡耕地在经过不同的生态恢复措施后,土壤SOC与TN含量及储量均会有所增加。从SOC与TN之间的相关性看,林地、草地表现为极强,灌木表现为强,而坡耕地与梯田为中等。研究为提高黄土丘陵区土壤碳氮含量的评估提供科学依据,促进区域生态恢复合理规划。     

小流域不同土地利用方式土壤侵蚀分异的^137Cs示踪研究

应用137Cs示踪技术研究了黄土丘陵区典型流域土壤侵蚀强度分异规律,并对其原因进行了分析。结果表明,传统作业的果园地土壤侵蚀较坡耕地、生态林地严重;直接还林地土壤侵蚀较撂荒地严重;峁坡阳面人工林地土壤侵蚀较谷坡阴面人工林地严重;退耕时间短的地块土壤侵蚀较退耕时间长的地块严重。改善土地管理方式、因地制宜进行退耕地的植被建设是有效遏制土壤流失的关键点。     

小流域不同土地利用方式土壤侵蚀分异的137Cs示踪研究

应用137Cs示踪技术研究了黄土丘陵区典型流域土壤侵蚀强度分异规律,并对其原因进行了分析.结果表明,传统作业的果园地土壤侵蚀较坡耕地、生态林地严重;直接还林地土壤侵蚀较撂荒地严重;峁坡阳面人工林地土壤侵蚀较谷坡阴面人工林地严重;退耕时间短的地块土壤侵蚀较退耕时间长的地块严重.改善土地管理方式、因地制宜进行退耕地的植被建设是有效遏制土壤流失的关键点.     

基于137Cs示踪的南方红壤丘陵区不同土地利用管理方式的侵蚀效应

南方红壤丘陵区因土壤侵蚀严重而成为生态脆弱地带.通过137Cs示踪技术,采用相关土壤侵蚀定量模型,对南方典型红壤丘陵区不同土地利用与管理方式下不同地貌部位的土壤侵蚀及其导致的侵蚀效应进行了研究.结果表明:研究区的137Cs的背景值为(1 920±125.6) Bq/m2;137Cs含量在不同土地利用管理方式和地貌部位存在明显的分异;侵蚀强度总的变化趋势表现为:荒山＞本地松林、水保林＞桔园＞桔园改苗圃地＞苗圃,因侵蚀而导致的土壤有机质和其他理化性状也表现出大致相同的变化特征;而不同地貌部位的侵蚀模数则表现为坡顶相对较小,坡中和坡底则相对较大.     

辽宁坡耕地土壤侵蚀的定量研究

在辽宁东部山区和西部丘陵区选择了5个有代表性的县区，进行降雨、坡度、雨前土壤含水量和作物覆盖4因子影响下的坡耕地土壤侵蚀模拟试验，并建立了辽东山区和辽西丘陵区坡耕地的土壤侵蚀方程。辽东山区坡耕地的土壤侵蚀方程为：y=0．63R 6．600 1000．92W-282．61C 0．05Rθ 6．16RW-42．19；辽西丘陵区坡耕地土壤侵蚀方程为：y=8．01R 51．82θ 3468．31W-948．20C-258．52。方程式的建立为辽宁各地土壤侵蚀量的确定和预测预报提供了可靠而实用的方法。     

基于RUSLE模型的紫色丘陵区坡耕地水土保持研究

坡耕地是紫色丘陵区水土流失最为严重的土地利用类型,本文基于RUSLE模型对四川盆地紫色土坡耕地水土流失影响因素进行分类和评价,提出紫色丘陵区坡耕地水土保持的RUSLE工程,可为坡耕地水土流失防治提供理论框架。研究认为:(1)降雨侵蚀力因子(R)、土壤可蚀性因子(K)存在明显的空间变化、季节变化和年际变化特点,R因子变化主要由当地降雨条件的时空变化引起的;坡耕地耕作土壤的土壤可蚀性K因子空间变化从本质上是由于土壤类型空间分布所决定的,时间变化从本质上是由于各种自然因素或人为因素引起的土壤理化性质变化所造成的;作物覆盖因子(C)存在明显的时间变化特点,不同的坡耕地利用模式其覆盖度的年内变化差异很大,由降雨侵蚀力和作物覆盖因子在时间上的配合组合情况决定了当地坡耕地的实际水土流失量;紫色土丘陵区坡耕地表现为"短坡长、陡坡地"特点,坡耕地水土保持措施应以不同频率水文年条件下当地常规种植模式的持续稳定生产力获得为最终目标。(2)紫色丘陵区坡耕地水土保持RUSLE工程为以自然年降雨条件(分配)与作物年地表覆盖度的配合状况为依据,通过农业种植模式选择以增大地表覆盖度主动避让年内降雨侵蚀力最大的5,6,7月;以降低土壤可蚀性为目标改良土壤理化性质和耕作性质,保持一定厚度的耕作土层以降低土壤侵蚀危险性;以"保土排水"为目标实施可改善坡耕地微观地形的聚土免耕、植物篱技术,减少坡面土壤流失量并降低坡耕地季节性干旱危险性,保持稳定的土地生产力。     

元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因

元谋干热河谷冲沟极为发育,发达的冲沟网络不但蚕食耕地,还产生大量泥沙,并加剧面蚀的发育发展,加速土地退化进程.在干热河谷开展冲沟侵蚀研究对于该区经济的可持续发展及江河泥沙的控制意义深远.采用野外实地调查、文献资料综合分析的方法,对元谋干热河谷冲沟形态特征及其成因进行了研究.结果表明:1)元谋干热河谷冲沟具有“沟壁陡立、沟谷深壑、活跃沟头常呈上凸下凹状”等形态特征;2)岩层结构、气候降雨、土壤属性是导致该区冲沟发育的主要原因.在此基础上指出,未来干热河谷冲沟侵蚀研究重点应集中于冲沟形态监测方法、冲沟发育过程及机制、冲沟产沙效应及人类活动对冲沟发育的影响等方面.     

137Cs在黄土高原地区土壤侵蚀示踪中的应用研究

利用137Cs示踪法详细研究了黄土高原地区南沟小流域的土壤侵蚀状况。结果表明: 黄土高原地区不同利用方式下的土壤侵蚀速率都较大,耕作土壤与非耕作土壤相比由于大部分是坡地种植而具有较高的侵蚀速率。土壤侵蚀速率的空间变异较大且较为复杂。通过对土壤侵蚀类型分类可知,研究区域大部分属于极强度侵蚀。     

渭北西部丘陵区小流域土地生态规划与设计

改善和优化土地利用方式是综合治理黄土高原水土流失的关键,以黄土高原小流域的恢复生态、提高土地生产力、实现经济可持续发展为目的,以渭北西部丘陵沟壑区的典型流域为例,对陕西千阳县冉家沟小流域进行生态规划与设计。主要包括小流域土地利用现状分析、土地生态类型的评价、土地利用系统的结构优化及土地利用的生态设计与规划等。     

Land use effects on the dynamics of soil C, N and microbes in the water-wind erosion crisscross region of the northern Loess Plateau, China

The water-wind erosion crisscross region of the northern Loess Plateau in China is under constant pressure from severe erosion due to its windy and dry climate and intensive human activities. Identifying sustainable land use patterns is key to maintaining ecosystem sustainability in the area. Our aim was to appraise the impacts of different land use regimes on the dynamics of soil total organic C(TOC), total N(TN), and microbes in a typical watershed in the northern Loess Plateau to identify sui...     

陇东黄土高原苜蓿草地土壤水分消耗及水分生态效应（英）

黄土高原地区土壤干化导致林草植被大面积衰退,研究苜蓿草地土壤水分消耗规律对该区农业持续发展及生态环境恢复具有重要的理论意义。该文研究了黄土高原地区不同生长年限苜蓿草地1 000 cm土层土壤水分的变化特征及其对土壤水分生态环境的影响。结果表明：在0～1 000 cm土层,4年、6年生苜蓿草地土壤水分条件最好;12年、18年、26年生苜蓿草地土壤水分条件最差。在黄土高原地区,苜蓿地土壤干层出现的区域及发生的程度不同。4年、6年、8年生苜蓿草地,对土壤水分生态环境不会产生不利影响;12年、18年、26年生苜蓿草地,对土壤水分生态环境产生深刻负面影响。研究表明在陇东黄土高原地区苜蓿生长6 a后,应实施粮草轮作,以恢复土壤水分,持续提高土地生产力水平。     

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。     

Integrating biophysical and socio‐economic aspects of soil conservation on the Loess Plateau,China. Part I. Design and calibration of a model

A principal challenge in erosion control is the integration of the many technical and non‐technical issues that affect the acceptance of soil conservation measures by land users. This first paper in a three‐part series considers the main criteria at farm level: biophysical efficiency; productivity and sustainability; and socio‐economic acceptability. A model is developed to integrate these various components into a decision‐making framework for soil conservation at the farm level. With the particular conditions of the Loess Plateau in China, land degradation comprises a number of key biophysical and socio‐economic variables. The model components therefore include available water storage capacity of the soil as an index of productivity, the organic matter and mineral soil balance to reflect the major changes to the soil when eroded, and cost‐benefit analysis to determine the economic wisdom of devoting household resources to land improvement. The model is calibrated using data from the Nihegou Catchment near Chunhua in the southern part of the Loess Plateau. Through simulation runs, this model enables a better understanding of erosion–productivity–time relationships. Although relatively simple, the model successfully encompasses the processes of greatest significance to agricultural development in this part of China. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土高原矿业城区生态环境的退化与修复——以甘肃省白银市区为例

黄土高原是我国水土流失最为严重、生态环境极为脆弱的地区之一，生态环境建设对区域的发展极为重要。白银市区位于甘肃省中部，属典型的黄土高原矿农交错区。恶劣的自然环境和以工业为主体的强烈的人类经济社会活动共同作用，使白银市区产生了诸如水土流失日趋严重、土地退化面积不断扩大、水资源进一步短缺和天然植被遭到人为破坏等生态环境问题。通过对白银市区生态退化的现状及原因的分析，根据恢复生态学、可持续发展原理和生态经济学理论，根据白银市区实际情况，提出了白银市区生态恢复的原则和对策。     

Evolution of soil and water conservation in rain-fed areas of China

Rain-fed (dryland) farming is an ancient agricultural production system in China. It occurs widely across almost the whole country, especially in the Northwest and North China. The semi-arid Loess Plateau is the most important region of rain-fed farming in China, but unfortunately, soil erosion on the Loess Plateau area is the highest in China, and indeed amongst the highest in the world. This highlights the necessity for developing practices that can reduce soil and water erosion, improve soil water use efficiency, improve crop productivity, and reduce rural poverty in the region. Many techniques of soil and water conservation are being used in rain-fed areas of China, including such systems as mulch, ridge and furrow systems. The Appendix describes a unique system of soil and water conservation, called Shatian.Modern research on conservation tillage (No Till), although essential for reducing erosion, increasing crop productivity, and ameliorating poverty, is just beginning in China. Modern conservation tillage research started in the1990s' with support from Australia and other countries. The procedures, however, were modified to be in accord with local conditions and prevailing farmer experiences. With 10 years of experimentation, results show that the most successful conservation practice on the Western Loess Plateau is no till with stubble retention. This technique helps to conserve soil water, increases soil organic carbon, improves soil structure and water infiltration, reduces soil and water erosion, and improves crop productivity and sustainability of rain-fed farming systems. However, its adoption rate remains low due to barriers such as traditional attitude, insufficient rural extension, and so forth.     

计算机模拟模型在黄土丘陵区土地可持续利用中的实证研究

针对黄土丘陵区的土地可持续利用问题，引入目前国际上较先进的水土流失与土地利用规划模型APEX和AV-SWAT，利用GIS技术及陕北安塞县纸坊沟小流域定位站多年的连续观测资料，对模型在黄土丘陵区的适用性进行了初步验证。通过对该类型地区的水土流失量、作物产量、植被生物量等方面的测算，结果表明模型模拟计算的水土流失量与实际观测量的误差小于10%，5年加权平均的作物模拟产量与实测值的差异不显著。从而为该类型区土地可持续利用方法论提供了新的计算工具，也使得更大尺度上的土地可持续利用设计成为可能。