《区域水土流失监测与评价》

<正>《区域水土流失监测与评价》一书由黄河水利出版社于2015年1月出版。本书的基本内容来自于黄河水利委员会水土保持基金项目"黄土高原水土流失监测指标体系与遥感监测关键技术研究",同时也整合了相关项目的研究成果,包括"区域水土流失快速调查与评价研究"(中国科学院项目,KZ-952-S1-234)和"用于区域土壤侵蚀评价的中低分辨率坡度变换方法研究"(国家自然科学基金项目,40971173)等。     

黄土高原水土保持政策演变

水土保持政策是指导和促进水土保持开展的主要社会驱动力之一。新中国成立以来,黄土高原水土保持经过探索治理、重点治理、全民治理、小流域综合治理和预防为主、依法防治等5个阶段。在不同阶段,水土保持目标和任务、治理主体、政策的针对性和治理主导措施侧重等均有变化。在分析政策演变的基础上,提出了针对新时期水土保持特点的政策建议。     

70多年来纸坊沟小流域土壤侵蚀演变过程

为了系统研究黄土高原丘陵沟壑区土壤侵蚀演变过程及其规律,以黄土高原纸坊沟流域为例,在GIS的支持下,运用RUSLE估算了该流域1938-2010年间18个年份的年侵蚀量和侵蚀强度,分析了70多年来流域土壤侵蚀时空演变过程.结果表明:1)纸坊沟流域的土壤侵蚀随时间呈四次抛物线变化,侵蚀模数由1938年的7 584.39t/(km2·a)猛增到1958年的4万6 392.56 t/( km2 ·a),随后总体呈递减趋势,到2010年侵蚀模数降至5 150.80t/( km2·a).2)1938年中度以下侵蚀面积占流域总面积的52.99％;1958-1978年以剧烈侵蚀为主,占流域总面积的67.05％,其中1958年高达78.61％;1978-1998年侵蚀强度有所下降,微度侵蚀面积占流域总面积比例达到29.27％;1999年以来,微度侵蚀面积达到3.85 km2,剧烈侵蚀面积仅占流域总面积的8.96％.经过30多年的综合治理,该流域生态环境明显改善,但沟谷陡荒坡侵蚀依然严重,是今后水土流失治理的重点区域.     

基于ASTRE和SRTM高程数据的坡度和坡长提取与分析

为了使SRTM和ASTER高程数据得到科学利用,选择东北漫岗丘陵区和黄土丘陵区,基于网络下载的SRTM和ASTER高程数据,利用数字地形分析的标准方法进行了数据处理。提取了坡度和坡长两个地形指标并与Hc-DEM(水文地貌关系正确的数字高程模型)及其提取的地形参数进行了对比,结果表明:(1)无论是高程、坡度还是坡长,均是Hc-DEM系列的数据表现最好,SRTM次之,ASTER表现较差;(2)在地形平坦地区,ASTER表面因明显的空值和洼地,使高程及其基础上提取的地形参数不具实用价值,但在地形比较陡的地区则可用;(3)基于SRTM和Hc-DEM提取的两组坡度和坡长具有相同的格局,但基于SRTM的坡度有衰减,坡长有扩展,实际应用前需进行尺度变换。     

黄土高原丘陵区水土流失综合治理生态环境效应评价

生态环境的层次性、复杂性和多变性,决定了对其质量进行评价的难度。确立构建一套合理、科学,在解决同一类问题中具有代表性的指标体系和评价方法,是众多学者长久以来关注的关键问题。该文以延安水土保持与生态环境建设试验示范区为实证对象,选取灰色关联度法、综合评价法和驱动力-压力-状态-影响-响应多方案综合决策支持系统(driving force pressure state impact response framework-multiple decision support system,DPSIR-mDSS)对研究区域1999-2009年水土流失综合治理生态恢复环境效应进行了评家,结果表明:DPSIR-mDSS模型在构建水土流失综合治理生态恢复环境效应评价指标体系时将人类社会行为和经济行为与环境系统间复杂的相互关系简化为一对一因果链,评价过程得以分解、简化,且评价结果与研究区域生态恢复环境效应实际变化情况一致,能较好的解释研究区域水土流失综合治理生态恢复环境效应随时间的变化情况,为生态恢复环境效应评价提供了一种新的评价思路和方法。总体而言,退耕还林(草)工程的实施极大的促进了研究区生态环境状况,但一些新的问题诸如耕地压力、生态需水亏缺等接踵而至,应在今后予以重视。     

陕北黄土高原月降雨理论分布的初步研究

利用陕北两个典型气象站点多年降雨强度数据,使用数学方法描述月雨强分布的形状,从而满足水文模型、土壤侵蚀模型等对降雨强度数据的需求。通过探讨小时雨强在月时间尺度上应符合的理论分布函数,并采用统计学参数估计方法进行参数拟合,来选择合适的数学方法对月雨强分布进行描述。使用最大似然法对常见的7种理论分布函数进行拟合的结果表明,LOGN、GAMA、WBL等理论分布函数都可以较好地再现月降雨强度分布,90%以上的月份COE值大于0.7,一半以上的月份COE值大于0.9。另外,WBL分布对降雨强度峰值亦有良好的表现能力,因此推荐在陕北黄土高原降雨分布的模拟过程中使用。     

陕北安塞县马家沟流域近20 a来土地利用变化分析

汶川地震触发了大量次生山地灾害,震后山地灾害活动风险对灾区的发展规划决策有着重要的参考价值。通过对四川境内震后灾区基础资料的分析和研究,分别对灾区的44个县(市)进行了山地灾害危险性、易损性和风险评价,并以震后灾害点密度对危险性评价结果进行了验证,结果发现二者之间具有线性函数关系。评价结果表明,高度危险区集中于龙门山断裂附近,并且呈现明显的带状分布,面积比例为39.8%;极高易损和高度易损区则主要分布于成都、绵阳、德阳、雅安等大城市周边地区,面积比例为13.1%;高度风险区则主要位于龙门山腹地向山前平原的过渡带,属于高度危险和高度易损的结合部位,面积比例为11.0%。高风险区是今后恢复重建和发展规划中需要重点关注的地区;中度风险区由于灾后恢复重建的推进,其承灾体的易损性将会上升,容易导致其向高度风险转化,也要给予重视。     

青藏高原退化草甸土壤微生物量、酶化学计量学特征及其影响因素

探明草地退化过程中土壤微生物量和酶的变化趋势及其化学计量学特征,对理解草地的退化机理有重要意义。本研究以青藏高原高寒草甸4种不同退化程度（未退化、轻度退化、中度退化、重度退化）草甸为研究对象,分析了土壤微生物量和酶化学计量学特征及其影响因素。结果表明,随草甸退化程度的加剧,土壤有机碳（Soil organic carbon,SOC）、全氮（Total nitrogen,TN）、速效钾（Available potassium,AK）、微生物量碳（Microbial biomass carbon,MBC）和微生物量氮（Microbial biomass nitrogen,MBN）含量显著降低;未退化草甸β-1,4-葡萄糖苷酶（β-1,4-Glucosidase,BG）和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（β-N-Acetylglucosaminidase,NAG）活性显著低于轻度、中度和重度退化;重度退化草甸土壤氮/磷、MBN/MBP显著低于未退化,ln（NAG+LAP）/lnALP取值范围为0.77~0.83,高于全球均值0.44,说明退化引起了该地区的土壤氮限制;相关分析表明微生物量和酶的化学计量比受有机碳和全氮的影响显著。综上,微生物量和酶的化学计量学特征对土壤养分变化响应敏感且能反映土壤养分限制情况。     

施肥处理对黄土丘陵区农田土壤酶活性和水溶性有机碳、氮的影响

为了评估长期施肥处理对黄土丘陵区川地农田土壤酶活性以及水溶性碳、氮的影响,以黄土高原安塞站川地农田定位试验样地为研究对象,分析了以土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的酶活性和单位有机碳酶活性作为评价微生物活性新途径的可行性,以及土壤水溶性有机碳、总氮和水溶性碳氮比的变化特征.试验共设九个处理,分别为N(氮肥)、P(磷肥)、M(有机肥,羊粪)、N+P、N+M、P+M、N+P+M,另加空白对照CK(不施肥)和裸地BL(无作物,不施肥).试验结果表明,除了过氧化氢酶,其他三种土壤酶活性都是表层高于下层,而且有机肥参与的处理土壤酶活性要显著高于化肥处理.初步分析发现有机质含量越高,单位有机碳酶活性值越低.长期施用有机肥,可显著提高土壤中水溶性有机碳和水溶性氮的含量,WSOC/WSTN对于不同施肥处理的响应要比C/N更为敏感.相关分析表明,水溶性有机碳、水溶性氮和有机质、全氮、碱解氮与脲酶、蔗糖酶、磷酸酶三种酶都达到极显著相关关系,与过氧化氢酶未达到显著相关.总体研究发现,施化肥并不能显著影响土壤酶活性,但有机肥能显著提高土壤酶活性及水溶性碳、氮含量,施肥方式的差异影响着土壤酶活性;单位有机碳酶活性的响应规律和传统酶活性的规律并不一致,其机理还需进一步研究.     

砾石含量对土壤可蚀性因子估算的影响研究

砾石（>2 mm）是土壤组成部分之一,其含量对侵蚀产沙有重要影响。在土壤可蚀性因子（K）计算中充分考虑砾石含量的影响,计算所得土壤可蚀性因子会更加准确。利用30弧秒分辨率土壤砾石含量和土壤质地等级等数据,利用文献报道的砾石含量与土壤渗透性和土壤侵蚀关系估算方法,在全球范围内分析估算砾石含量对土壤可蚀性因子的影响。结果表明,（1）土壤剖面中砾石的存在,通过降低土壤入渗速率（土壤渗透性等级增加5.68%）、增加地表径流而使土壤侵蚀增加,进而使全球土壤可蚀性因子增加4.43%;砾石覆盖通过保护土壤免遭雨滴打击和径流冲刷减少侵蚀,在山地、荒漠（沙漠和戈壁）地区,这一影响会使土壤可蚀性值减小约18.7%。考虑土壤剖面砾石含量和表面砾石覆盖综合影响时,土壤可蚀性因子降低5.52%。（2）以砾石影响为主的地区,占全球62.7%,土壤可蚀性因子可降低0.0091( t?hm2?h)?( hm-2?MJ-1?mm-1);以剖面砾石影响为主的地区,占全球的31.1%,土壤可蚀性因子增加0.0019( t?hm2?h)?( hm-2?MJ-1?mm-1)。（3）剖面和表面砾石共同作用使6个样区土壤流失速率减少约11.8%。因此,剖面砾石的存在会增加土壤可蚀性,而表面砾石覆盖会减少土壤可蚀性,综合影响使土壤侵蚀降低。在区域土壤可蚀性制图研究中,应考虑这两个方面的影响,进而提高土壤可蚀性因子的制图精度。