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《“全国水土流失与江河泥沙灾害及其防治对策”学术研讨会会议文摘》2003年
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黄土高原区域水土流失环境演变与调控对策

李占斌  李鹏  鲁克新  
【摘要】:1.黄土高原水土流失环境演变过程及其与现代侵蚀关系1)历史时期侵蚀环境演变根据黄土高原中—南部河湖系列及阶地系列实测数据和综合分析,并根据我们实测的年龄和前人的数据以及运用“古土壤断代法”,初步确定了各级河流阶地以及侵蚀面的年代间隔,计算了第四纪不同侵蚀阶段沟谷侵蚀强度与速率变化。研究结果表明:1)侵蚀作用的总体趋势是,从更新世早期至全新世河面逐渐变窄,侵蚀速率逐渐加快,下蚀逐渐加剧,侧蚀速率和侵蚀强度比呈波动性增强;全新世早期侵蚀加剧,到了距今700-150年之间猛增,其侵蚀速率为更新世的10-100倍,侵蚀强度比也达到2倍,然而,近150年来侵蚀又有所减弱,甚至侵蚀强度比还小于更新世时期。2)46.5~10万年强度比的大幅度增加应与构造强烈隆升有关;10~0.7万年侵蚀速率加大、下蚀速率减弱,主要与降水量增大和海平面变化引起的侧蚀加剧有关;0.7~0.03万年侵蚀速率突然加大,这很可能是人类活动加剧的原因;0.07~0.015万年下蚀加剧的原因可能是受小冰期叠加作用的影响;0.015万年以来侵蚀强度明显减弱,可能与气候变暖有关。3)年降水量加大会造成输沙量增大,加剧土壤的天然侵蚀量,同时造成草本植物的减少。输沙量较大的时期在距今10000~7000年和700~300年之间,当时降雨量应较大,且木本植物和阔叶植物含量相对较高,但断面径流量并不大,沉积物粒度较细,可能反映了一种较为温湿的气候,地面较平坦,而侵蚀作用以面蚀为主,虽然植被较好,但仍未能有效地防止土壤侵蚀。输沙量较小的时期在距今2000~700年和300~150年左右,当时降雨量较小,且草本植物含量相对较高,植被较差,但断面径流量较大,沉积物粒度较粗,这可能反映了一种较为冷干的气候,且地面坡度和高差加大,而侵蚀作用以沟蚀和下蚀为主。4)距今700~800年间(公元1250年左右)和距今250年(公元1750年左右)的人类社会的战争或人口剧增,可能是引起水土流失加剧的重要原因之一。近150年来,沟谷侵蚀速率明显弱于前期(150~300年前),但相反的是输沙量增加、草本植物含量增加、断面径流量减少,这说明自然因素造成的侵蚀作用减弱,而人类作用造成了植被变化和侵蚀加剧、河床淤积和水量缺乏,甚至是气候变暖。2)近50年区域水土流失环境演变通过黄土高原典型治理纸坊沟流域1938-1995年土地利用变化资料及1938-1999年土壤侵蚀模数变化过程,研究了过度垦殖对植被的破坏是黄土高原丘陵沟壑区水土流失加剧的直接原因;植被恢复和水土保持对可以改变流域降雨径流、侵蚀产沙情势,土地结构的调整、植被恢复可以遏止水土流失的发展。2.水土保持的生态环境效应1)区域水土保持导致地表径流明显减少,枯季径流增加,洪峰流量减少。在黄河中游多沙粗沙区和丘陵沟壑区分别选择典型流域进行分析研究,重点回答退耕还林还草对地表径流、土壤水分变化以及土地生产力的影响。研究表明:区域水土保持引起引起径流量减少,也使河川地下径流量有所减少。以黄土高原水土保持重点治理区的佳芦河、秃尾河、偏关河和湫水河等四条流域为背景,采用秩相关和极差分割等定量评价方法,揭示了四条支流径流量年际变化趋势、变化原因及发生明显变化的临界年份。结果表明:各河流径流量均出现随年序的增大而减少的趋势,其中水土保持是引起径流量减少的主要因素之一。水土保持使流域地表径流产流量减少,径流年际波动幅度降低。四条河流年径流量减少26.8%~69.0%,径流系数减小20%~56%,变差系数降低17%~76%。水土保持也使河川地下径流量有所减小,但降低程度较地表径流量小。2)区域水土保持的土壤水文效应不合理的人工植被建造可能导致深层土壤干燥化,形成土壤干层。土壤干层是黄土高原一种特殊的生态水文现象,黄土高原人工林尚不能达到涵养水源之功能。揭示了植被生长与土壤水资源间的相互作用规律,提出了以植被生产力为基础的土壤干层诊断指标。黄土高原深层土壤干燥化程度是植被稳定性的重要指标。在黄土高原半干旱气候背景下,人工林植被的耗水主要使黄土区中北部地区3~8m土层土壤含水量降低到长期接近或低于凋萎湿度,人工林草大量耗水形成难以恢复的土壤干层是黄土高原特殊的生态水文现象,是目前区域人工植被生态系统不稳定性的体现。3)土地生产力变化与土地利用变化密切相关,不合理的土地利用导致坡地水土流失加剧,土壤生产力退化;科学的土地利用方式可以大大改善土地生产力。土地利用类型的差异决定了土壤养分和土壤水分状况的差异,正是由于不同土地利用类型下土壤理化特性的差异性,导致土地生产力也具有显著的差异性。坝地的土地生产力明显高于其他三种地类。而不同作物在不同地类的适宜性指数分析也表明,坝地的适宜性指数均大于1,平均在1.60左右,而对于沟坡来讲,则七种作物的适宜性指数大多小于0.5;生产力指数的分析却表明,坝地的生产力指数小于其它几种地类。以上研究表明,坝地作为黄土高原地区最为重要的基本农田,其土地生产力远大于其他几种耕地,应该大力发展并积极加以利用。耕作措施和土地生产力关系的研究结果表明:施肥、地膜覆盖以及梯田改造均可以有效的提高土地生产力80%以上;土地当量比的研究表明:间作也是提高土地利用率和土地生产力的有效耕作措施,但是间作作物的不同配比对于提高土地

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