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。     

黄土高塬沟壑区典型流域水土流失监测发展历程及对策

通过对甘肃省庆阳市境内的南小河沟小流域和砚瓦川中流域历史时期水土流失观测内容和观测方法的系统总结,综合介绍研究流域实施水土流失监测和应用研究等方面取得的主要成果。同时,分析研究流域在水土流失监测站(网)建设、现有观测仪器设备性能及已获资料系列完整性等方面存在的问题,并提出对策,对建立数字流域型水土保持监测资料共享平台具有参考价值。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

黑核桃在黄土高塬沟壑区的引种栽培及发展前景

对从美国引进的黑核桃在黄土高塬沟壑区进行栽培适应性和繁育试验,1998—2008年的试验观察表明:美国黑核桃在黄土高塬沟壑区引种栽培后适应性强,生长速度快,可通过种子育苗、嫁接等繁育方法扩大栽培面积,是黄土高原地区较为理想的一种引进林木,有望成为黄土高原地区农用林业的主要硬阔树种之一,在园林绿化、退耕还林、水土保持等方面具有广阔的发展前景。     

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%。     

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。     

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。     

长武黄土高塬沟壑区降水及侵蚀性降雨特征

利用长武县气象局1957—2006年的日降水量资料,分析该地区降水的年内、年际变化、概率分布特征等。结果表明：该区降水量季节分布不均,主要集中在7—9月;降水量的年际变化幅度较大,多年变化呈明显的丰水、平水、枯水年交替发生现象;降水量的年际变化大于年降水时间的年际变化。对侵蚀性降雨研究发现,其主要发生在7、8月,以降雨量小于30 mm的降雨次数较多;降雨强度随降雨量增加而减小;同时,以短历时降雨为主,历时在30min以内的降雨次数较多,其他时段相对较少。     

黄土高塬沟壑区综合治理试验示范成果评述与高质量发展研究展望——以陕西省长武县王东沟小流域30 a多治理实践为例

[目的]研究黄土高塬沟壑区典型小流域综合治理的成效以及生态文明建设时期面临的问题,旨在为该区域高质量发展提供理论支持和实践经验。[方法]以陕西省长武县王东沟小流域综合治理试验示范研究实践为例,基于1986年以来的监测和研究资料,总结分析了该流域30 a多来不同时段在生态环境、土地生产力和农民经济收入等方面的变化。[结果]王东沟小流域综合治理过程存在明显的阶段性。①综合治理阶段(1986—1995)。以提高土地生产力为突破口,重点提高粮食产量和人均经济收入。同时从塬面到沟道综合整治水土流失,合理开发利用土地。②生态保护阶段(1996—2005)。更新与升级粮果管理措施,保护和改善生态环境,进一步稳定和提高了土地生产力。③高质量发展试验示范研究阶段(2006—2019)。以王东沟小流域为试点,从发展绿色高效技术的角度进行研究和示范,探索适合小流域内涵式高质量绿色发展的技术体系,为黄土高塬沟壑区的高质量发展奠定基础。[结论]为实现黄土高塬沟壑区的高质量发展,必须在生态文明理念指引下,重点研究流域生态管理和技术创新体制和机制建设,在总体控制水土流失基础上,保障人居环境的生态性,社会经济系统发展的可持续性以及流域生态系统结构和功能的和谐与完整性。     

退耕还林(草)背景下黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力及安全分析

鉴于黄土高塬沟壑区退耕还林(草)工程和林果业迅速发展所带来的粮食-人口-资源矛盾问题,收集农业气象、耕地等数据,基于GIS技术,采用机制法分析了退耕还林(草)工程实施前后的1993年和2009年黄土高塬沟壑区长武县粮食潜力和安全问题,明确了气候要素限制下长武县各层次粮食生产潜力及开发程度。长武县1993年到2009年可实现粮食潜力总量下降了7.8%,而实际粮食生产总量增产了4.0%,潜力实现率由61.58%增至68.59%。17a间,主要粮食作物播种面积减少了27.8%,单产平均提高44.1%,而人口增长了12.5%,人均播种面积下降了35.9%,人均粮食产量由320.1kg减少至296.0kg,下降了7.5%。温度和土地有效系数的提高是促进可实现粮食潜力增加的主要因素,耕地减少是限制粮食增幅的直接原因,单产提高是促进增产的主要因素。耕地减少、人口增加是该区粮食安全的核心问题,粮食单产的提高是维持该区粮食安全稳定的保障。针对该区粮食安全问题的严峻性,提出必须以全面提高粮食单产为目标,科学增加辅助能量投入,推进基本农田建设,大力推广耕地保育技术和持续高效现代农业。     

陇东黄土高塬沟壑区欧李引种栽植花期冻害调查研究

以引种栽植的3年生欧李为试材,对引种1年后首次开花就遭受极端寒潮低温天气的欧李植株的坐果率、坐果特性,以及不同栽植条件下植株生长状况、抗寒性的调查分析发现,在当地桃、李、杏、核桃、花椒等地方乡土经济树种绝收的情况下,欧李植株仍有较高的坐果率,显示出了极强的抗寒性能,且种植时采取覆膜和平茬措施有利于欧李的开花结果。调查结果同时表明,欧李植株受冻害程度与微地形、微气象和栽植条件有关。     

黄土高塬沟壑区退耕地土壤抗冲性及其与影响因素的关系

为了评价退耕地土壤抗冲性的变化,该文以黄土高塬沟壑区自然退耕农地为研究对象,通过径流小区冲刷法对不同覆盖度塬面退耕地(TAL,table-land abandoned land)和沟头退耕地(GAL,gully-head abandoned land)土壤抗冲性进行了研究。结果表明,1)与对照(Ⅰ)相比,TAL和GAL处理水稳性团聚体、根系密度和根系生物量均显著增加(P0.05),覆盖度大于0时,崩解速率显著减小44.87%~79.16%和33.79%~70.65%,有机质显著增加70.12%~222.70%和59.20%~194.88%,覆盖度最大时,土壤容重和渗透系数才显著减小和增大。2)TAL处理0覆盖度小区抗冲系数(AS,anti-scouribility)较对照无差异,其余覆盖度则显著增大2.31~7.57倍,GAL处理AS较对照显著增大0.99~7.12倍,覆盖度越大,根系提高土壤抗冲性能的效果越显著。3)TAL和GAL处理AS分别与容重、崩解速率、水稳性团聚体含量、渗透系数均呈极显著指数函数关系,与有机质含量、根系生物量及根系密度均呈极显著线性函数关系。水稳性团聚体是影响塬面和沟头退耕地土壤抗冲性的关键因子。结果可为研究区退耕还林还草工程生态功能评价及水土流失治理提供理论依据。     

山西省黄土残塬沟壑区“固沟保塬”综合治理规划研究

山西省的黄土残塬沟壑区,主要分布在临汾市西部山区的隰县、大宁、蒲县、汾西、吉县、乡宁等6个县,总土地面积8 566.79 km^2,其中水土流失面积6 674.00 km^2,占到77.9%。该区域塬大沟深,塬面主要为农耕地,水土流失严重,属全省的重点治理区和扶贫攻坚区。为了固沟保塬,保障粮食安全,开展综合治理十分必要。在分析基本区情和水土保持现状的基础上,编制了综合治理规划,可为水土保持提供宏观指导。     

西峰水保站科学试验研究工作回顾与展望

简要回顾了西峰水保站建站55年来在黄土高原沟壑区水土流失规律和小流域综合治理方针、治理模式、措施配置体系、单项防治措施技术、黄河水沙变化、集雨节水灌溉等方面所取得的研究成果,结合目前的情况,提出了今后西峰水保站进一步发展的设想。