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。     

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。     

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。     

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。     

固沟保塬综合治理规划基础研究

严重的水土流失是黄土高塬沟壑区经济社会发展和生态屏障建设的突出制约因素,对该区黄土塬及其侵蚀沟进行基本情况调查,从社会经济、土地利用及水土流失等方面进行现状分析,并以此为基础综合分析其治理需求、讨论面临的形势与存在的问题,为"黄土高塬沟壑区‘固沟保塬’综合治理规划"提供了详实可靠的基础资料。     

黄土高塬沟壑区董志塬沟头溯源侵蚀特征及其防治途径

黄土高塬沟壑区沟头溯源侵蚀非常普遍,已经对塬面地区的土地、农田、村庄民居、道路和工厂造成了严重的威胁.通过对董志塬的调查发现,影响溯源侵蚀的因素为自然和人为因素两类.自然因素主要包括降雨径流、地形地貌和土质.总结出溯源侵蚀的发生类型为水力冲刷型、陷穴诱发型、裂缝诱发型和人为诱发型.溯源侵蚀的过程从时间顺序上可分为3个阶段,主要分为水力冲刷阶段、水力和重力共同作用阶段、重力侵蚀阶段.最后,根据不同类型的沟头侵蚀与活动特点,提出了沟头的主要防护措施.     

黄土高塬沟壑区苹果林冠截留特征

以黄土高塬沟壑区的典型代表长武塬为研究区,基于对45场降雨的实测数据,分析了苹果林的林冠截留特征,量化了林冠对降雨的分配比例.结果表明,17年生苹果林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量分别占大气降雨量的75％～97％,0.2％～1.6％,2％～25％.穿透雨量与降雨量呈凹形抛物线关系,树干径流量与降雨量的关系可近似用直线方程表达,由三次多项式表达的林冠截留量与降雨量关系与实测值的拟合程度最高.     

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...     

黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀临界水动力学试验研究

道路侵蚀是黄土高塬重要的侵蚀方式,通过野外放水冲刷试验研究了黄土高塬沟壑区沟坡道路侵蚀水力学及产沙特性。结果表明,平均输沙率随坡度和流量的增加而增大,输沙率与坡度之间呈对数关系。水流剪切力在3°～12°的坡度变化中呈增大趋势,在9°～12°其增大趋势变缓。进一步的分析结果表明,道路侵蚀的发生具有一定临界条件。土壤剥蚀率与径流剪切力、水流功率和单宽能耗之间均呈线性关系,其中临界剪切力为2.443N/(m2.min),临界水流功率为0.369N/(m.s),临界单宽能耗为1.993J/(min.cm);对比分析知,土壤剥蚀率与水流功率相关系数最高。     

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。     

黄土高塬沟壑区良种沙棘嫩枝扦插技术试验

为给黄土高塬沟壑区大规模良种沙棘繁育及工业原料林建设提供技术和材料支撑,西峰站2016—2017年在南小河沟试验场开展了良种沙棘嫩枝扦插技术试验。试验于每年7月上旬对11个引种的大果沙棘品种和4个杂交沙棘品种进行嫩枝扦插,采用室外露天沙盘,安装全光照喷雾扦插育苗设备,剪取生长健壮的沙棘母树当年生长的直径0.2~0.4 cm的半木质化枝条,经制穗、消毒、激素处理后扦插,并进行水分管理、喷药等。对扦插苗实施的当年移植和留圃对比试验表明,免去移植环节,越冬前挖出苗木假植,来年春季直接定植大田,省时省力效果好。     

乡宁县东廒塬固沟保塬水土流失治理典型设计

通过对乡宁县黄土残垣区塬面侵蚀情况进行调研,发现塬面部分沟道两侧沟头（岸）无任何防护措施,雨后汇流对沟头（岸）不断冲蚀,导致沟岸不断扩张,沟床继续下切,沟头向前推进,塬面面积持续下降,水土流失较为严重。为有效控制辖区内黄土残垣区塬面水土流失,保护塬面土地资源,提高农业生产能力,巩固脱贫攻坚成果,对乡宁县东廒塬进行固沟保塬水土流失治理典型设计,为全县乃至全省黄土残垣区塬面保护提供参考。     

黄土高塬沟壑区两种乔木林土壤水分平衡的模拟

为了了解黄土高塬沟壑区不同乔木林的耗水规律,利用长期定位试验资料和Hydrus-1D模型详细研究了两种乔木林(侧柏林,刺槐林)的土壤水分动态变化及水量平衡各要素的差异。结果表明:结合优化的水力参数,Hydrus-1D模型能准确地模拟两种乔木林地土壤水分动态,模拟值与实测值均方根误差在0.018~0.029cm3/cm3之间,相对平均绝对误差在9.8%~12.5%之间;水分平衡各要素受气候和植物类型影响,蒸散量是水平衡中的主要支出项,侧柏林蒸散量占同期降水量的83.4%~108.4%,刺槐林蒸散量占同期降水量的75.9%~96.2%,生长季内刺槐林土壤储水量始终大于侧柏林。     

西峰水保站黄土高塬沟壑区水土流失规律试验观测

西峰站的黄土高塬沟壑区水土流失规律试验观测工作已开展了60余年,初步摸清了黄土高塬沟壑区水土流失基本规律,提出了黄土高塬沟壑区水土流失综合治理模式,对推动黄土高原地区乃至全国的水土流失治理、发展当地农业生产、减少入黄泥沙做出了重要贡献。未来,西峰站黄土高塬沟壑区水土流失观测将以数字化、信息化发展为目标,努力提高观测成果的科学性和准确性,为黄土高塬沟壑区乃至整个黄土高原的水土流失治理和黄河治理提供决策支持。     

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。     

黄土高塬沟壑区农田土壤重金属及矿质元素变化分析

针对黄土高塬沟壑区旱作农田土壤重金属的分布特征及矿质元素含量变化展开研究,旨在评估该区域农田土壤的健康状况及土壤性状发育情况。试验监测区包括黑垆土和黄绵土两种土壤类型,黑垆土属于塬面地形,根据施肥管理分别布设不施肥监测区(CK)、化肥监测区(HF)、化肥有机肥监测区(NPM)和农民地监测区(NM);黄绵土属于梯田,该监测区(LS)的施肥管理同化肥监测区(HF)一致。研究结果表明,对于黑垆土,CK监测区Cd元素在剖面表层和中部的含量较底层分布高,Pb、Cr、Ni、As元素随着土层深度的加深而增大;HF监测区Pb、Cr、Ni元素均出现深层累积现象;NPM监测区Cd元素在土壤垂直剖面上出现降低,Pb、Cr、Ni、As元素则出现深层累积;NM监测区Cd、Cr元素底层含量较高,Ni、Hg元素表层含量较高。对于黄绵土监测区,Cd元素在表层和中部含量较其他土层偏高;Pb元素表层含量高;Cr、Ni、Hg、As在土壤垂直剖面上的变化率不大;该类土壤的重金属含量整体低于黑垆土。黑垆土各施肥监测区0~100 cm土层内Cd、Pb、Cr、Hg元素含量均未超出土壤环境质量一级标准值;CK监测区和HF监测区60~100 cm土层,NPM监测区10~20、60~100 cm土层As元素含量超出土壤环境一级标准值。NM监测区除了Cd元素含量略微高于其他施肥监测区,其余重金属元素含量均相对较低,该研究区域农民地目前的施肥习惯没有造成土壤重金属污染,土壤健康状况较为良好。黄绵土各类重金属在土壤垂直剖面上的分布均小于土壤环境一级标准值,土壤健康状况良好。本研究监测区域土壤矿质元素总体上呈现出SiO_2Al_2O_3CaO≈Fe_2O_3K_2O≈MgONa_2OTiO_2P_2O_5MnO,土壤风化指标表明该区域农田土壤发育较为成熟,耕性良好。     

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。     

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。