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1、2.侵蚀形式多样，类型复杂3.土壤流失严重水土保持与水土流失水土保持（soil and water conversation）: 是防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发展水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境的事业。 黄土高原水土流失形成的千沟万壑水土保持学的分支（branches） 水土保持（在国外主要指土壤侵蚀 soil erosion ） 1958年，关君蔚（院士） 创办了中国高等林业院校 第一个水土保持专业。 关先生早年留日，其导师 是日本治山技术研究方面的 泰斗。1. 荒漠化防治（desertification combat

2、ing） 内蒙古林学院刘复初从苏联留学归来，于1960年创办沙漠治理系，为亚洲最早的沙漠治理系，号称“亚洲第一系”。2.林业生态工程（forestry ecological engineering） 北林的王斌瑞老先生使之形成体系。3.流域管理（watershed management） 北林的王礼先老先生1981年从奥地利学成归来创办。他把德语的Wild Bache译为“荒溪”，引入中国。荒漠化与荒漠化防治工程荒漠化（desertification）：指包括气候变化和人类活动在内的多种因素造成的干旱、半干旱及亚湿润干旱区的土地退化。荒漠化防治工程：指在干旱、半干旱和亚湿润干旱区，为治理和预防

3、土地荒漠化所采取的各种工程的、生物的、农业的和综合的技术措施与手段。大漠孤烟直沙漠之美林业生态工程（forestry ecological engineering）：根据生态学、林学及生态控制论原理，设计、建造与调控以木本植物为主体的人工复合生态系统的工程技术，其目的在于保护、改善与持续利用自然资源与环境。德国的滑坡（醉林） 西吉梯田地坎林 流域管理流域（watershed, catchment）： 指某一封闭的地形单元，该单元内有溪流（沟道）或河川排泄某一断面以上全部面积的径流。流域管理（watershed management） （又称流域治理） ： 是为了充分发挥水土资源及其它自然资源的

4、生态效益、经济效益、社会效益，以流域为单元，在全面规划的基础上，合理安排农、林、牧、副各业用地，因地制宜地布设综合治理措施，对水土及其它自然资源进行保护、改良与合理利用。北京转河与小月河三、国内水土保持的产生、发展和研究现状1.古代 西汉 山区已出现梯田雏形。 明代 黄土高原打淤地坝。（1）起始阶段（19231949） 1923年 南京金陵大学 任承统 用现代科学方法 在山西、山东 开展水土流失状况的调查研究。 1940年 黄河水利委员会林垦设计委员会、金陵大学农学院和四川大学农学院 在成都召开防止土壤侵蚀的科学研究会， “水土保持”首次提出。 1940年 8月 林垦设计委员会改称水土保持委员

5、会， “水土保持”开始成为专业术语。 1945年 重庆 中国水土保持协会 在全国各地设立水土保持试验站 科研开始。（2）试验推广阶段（1950-1978）（3）普及发展阶段（1979年后）1980年 水利部提出以小流域为单元，统一规划， 综合治理水土流失。1980年以来，全国开展综合治理的小流域有20 000多个。下图为北京林业大学治理宁夏固原的滑坡灾害。密云的水源涵养林中国：植被措施（或林草措施） 如沙坡头铁路防沙（麦草方格 ）第二章 水土保持学的理论基础王敏（东北农业大学 水利与建筑学院）第一节 生态学（Ecology）原理 一、生态环境脆弱带原理 二、恢复生态学原理 三、景观生态学理论第

6、二节 生态经济学原理第三节 系统科学原理第四节 可持续发展原理第一节 生态学（Ecology）原理概念：生态学（Ecology）：研究生物及环境间相互关系的科学。植物生态学：研究植物及环境间相互关系的科学。植物生态学可分为四个方面：植物个体与环境的生态关系植物种群与环境的生态关系植物群落与环境的生态关系在生态系统中植物的作用 （在物质能量转化、循环、再生产过程中）环境（environment）:指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。生态因子（ecological factors）: 指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接

7、影响的环境要素，如温度、水、大气、土壤等。种群（population）：在一定空间中同种个体的组合。如：一片草坪上的蚂蚁种群。群落（community）：在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成及其与环境之间彼此影响、相互作用，具有一定的外貌及结构（包括形态结构与营养结构），并具有特定功能的生物集合体。如：森林群落。生态系统（eco-system）：在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。 如：河流生态系统。景观（landscape）：在一个相当大的区域内，由许多不同生态系统类型所组成的整体。荒漠景观。生物圈（bio

8、sphere） ：地球上存在生命的部分。由大气圈的下层、水圈和岩石圈的上层组成。个体种群群落生态系统景观生物圈植物分类的分类等级：界门纲目科属种例如：植物界种子植物门松杉纲松杉目松科松属油松一、生态环境脆弱带原理生态环境脆弱带（ecotone）：指在生态系统中，处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、结构体系、功能体系之间所形成的界面，以及围绕该界面向外延伸的空间过渡带。如山地平原过渡带、农牧交错带、沙漠边缘带等。 主要特点： 可被代替的概率大，竞争的程度高 抗干扰能力弱，可恢复原状的机会小 变化速度快，空间移动能力强 是突变的产生区，生物多样性的出现区干扰（disturbance）：破坏生态

9、系统、群落或种群结构，并改变资源、机质的可利用性，或物理环境的任何在时间上相对不连续的事件。 如火灾、人类活动、外来物种入侵等。演替（succession）：一个群落被另一个群落所取代的过程。如:由于过度放牧,以羊草为主的草原群落被以针茅为主的草原群落所取代。 生态演替在人为干预下可能加速、延缓、改变方向以至向相反方向进行。二、恢复生态学原理生态恢复（ecological restoration）：将受害生态系统从远离初始状态的方向推移回到初始状态。生态重建（ecological enhancement）：将受害生态系统的现有状态进行改善，改善的结果是增加人类所期望的“人造”特点，压低人类不希

10、望的自然特点，使生态系统进一步远离它的初始状态。生态改建（ecological rehabilitation）：将恢复和重建措施有机地结合起来，使非恶化状态得到改造。 初始状态 恢复改建重建现状态进一步恶化三、景观生态学理论1.景观格局 （landscape pattern）景观格局:指景观的空间分布,即不同斑块在景观空间上的排列。点格局：如交通图中的城市线格局：如河道网格局：如交通线路及城市平面格局：如不同土地利用类型分布立体格局：如热带雨林的物种分布 .景观异质性理论景观异质性（landscape heterogeneity）：指景观由不相关或不相似的组分构成的。一般指构成景观的不同的生态

11、系统（引自林业生态工程） .干扰（disturbance）理论干扰是造成景观异质性和改变景观格局的重要原因。景观对干扰有一定抗性。.尺度（scale）包括时间尺度和空间尺度。尺度不同，空间格局和异质性也不同。香山红叶 生态经济学（science of eco-economy）是研究生态系统与经济系统的复合系统生态经济系统的矛盾运动发展规律及其应用的经济学分支。生态经济学兴起于20世纪50年代末和60年代。在中国兴起的时间是20世纪70年代至80年代初。一、生态经济系统的组成二、组成要素的结合1.组成要素结合的动力人类需求是生态经济系统要素结合的内在动力。人类的要求大体经历了3个阶段： 单纯生存

12、需求阶段：贫穷 poor 物质享受阶段：小康 well-off 全面需求阶段（包括优美环境）：富裕 rich 2.组成要素结合的渠道：投入产出渠道生态系统：食物链经济系统：投入产出链（如桑基鱼塘）3.组成要素结合的手段：科学技术科技人化是主导力量提高人口素质。自然、经济和人口再生产的统一。三、生态经济系统的结构 有序性：开放系统与外界不断进行物质、能量、信息交换 网络：如食物网 立体：如林地植被、农村的养殖业及农产品加工四、生态经济系统的功能 物质循环 能量流动 价值增殖：转化层次越多，价值越大 信息传递：信息机会命运生态经济平衡模式有三种（以内蒙古赤峰为例） 稳定的生态经济平衡模式：勉强维持

13、平衡自控的生态经济平衡模式：有自我调节机能优化的生态经济平衡模式：还能不断完善系统论（System Theory） 系统论是20世纪20年代奥地利学者L. V. 贝塔朗菲在研究理论生物学时首先提出来的。系统论的基本原理（啤酒的故事） 1.整体性原理：各要素是一个整体 2.系统的结构质变原理：结构决定功能 3.系统的反馈调节原理：正反馈和负反馈 4.系统的层次性原理：系统具有不同的等级和层次 5.系统的发展和演化原理：随时间不断发展演化，渐趋稳定 6.系统的动态性原理：系统的状态和组成要素随时间变化可持续发展（Sustainable Development）： 满足当代的发展需求，应以不损害、不

14、掠夺后代的发展需求为前提。 决定可持续发展水平的5个基本要素: （以牧区为例） 1.资源的承载能力 2.区域的生产能力 3.环境的缓冲能力 4.进程的稳定能力 5.管理的调节能力Basic Theory of Soil Erosion Concepts土壤侵蚀（soil erosion） ：在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，土壤、土壤母质被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。流域产沙量（watershed sediment yield）：在特定时段内，通过小流域出口某一观测断面的泥沙总量。土壤侵蚀分类最常见的是: 按土壤侵蚀发生的时间、速度或外营力种类不同来划分。.按时间分类 古代侵蚀（人

15、类出现）现代侵蚀 .按土壤侵蚀的速度分类正常侵蚀（normal erosion）：在自然状态没有人类活动干预的情况下，纯粹由自然因素引起的地表侵蚀过程，其侵蚀速度非常缓慢，称为正常侵蚀，也称自然侵蚀（ natural erosion ）。加速侵蚀（accelerated erosion）：随着人类的出现，人类的活动逐渐破坏了陆地的自然状态，加快和扩大了某些自然因素作用所引起的地表土壤破坏和移动过程，直接或间接地造成了土壤侵蚀速度的加剧，使侵蚀速度大于土壤形成速度，导致土壤肥力下降，理化性质变劣，甚至使土壤遭到严重破坏，这种侵蚀过程称为加速侵蚀。古代侵蚀（人类出现）现代侵蚀正常侵蚀 加速侵蚀.按

16、土壤侵蚀的外营力分类土壤侵蚀的内营力有地壳运动、岩浆活动和地震等。土壤侵蚀的外营力有水力、风力、重力等。土壤侵蚀按外营力不同，分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀、冰川侵蚀、混合侵蚀和植物侵蚀。江泽民与黄河云南东川泥石流土壤侵蚀程度（degree of soil erosion）：是指任何一种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和一定环境条件影响下，自其发生开始，截至到目前为止的发展状况。土壤侵蚀强度（intensity of soil erosion）：是指某种土壤侵蚀形式在特定外营力种类作用和其所处环境条件不变的情况下，该种土壤侵蚀形式发生发展可能性的大小。 问题: 土壤侵蚀程度高，侵蚀

17、强度是不是也大？二者成正比吗？相关吗？土壤侵蚀量（amount of soil erosion） ：指土壤、母质及地表散松物质在外营力的破坏、剥蚀作用下产生分离和位移的物质量。 是土壤侵蚀作用的数量结果。土壤侵蚀模数（土壤侵蚀速率速度） （soil erosion rate）：单位时间单位面积内产生的土壤侵蚀量。水流挟沙力：在一定的水流条件下，能够挟运泥沙的数量。三、水力侵蚀.溅蚀（splash erosion）：裸露的坡地受到雨滴击溅而引起的土壤侵蚀现象。雨滴特性：雨滴形状、大小及分布： 形状：圆形、纺锤形、扁平形 大小：小雨滴：D0.25mm 稳定雨滴：0.25mm 5.5mm时，雨滴形状

18、很不稳定，极易破裂或变形 雨滴分布： D50 ：不同直径雨滴所占比例曲线，累计体积为50%所对应的雨滴直径。一般雨强越大， D50越大。 雨滴速度与能量：雨滴终点速度越大，对地表的冲击力越大。 雨滴侵蚀力：是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力。其大小完全取决于降雨性质，即雨量、雨强、雨滴大小等。溅蚀分为个阶段：干土溅散阶段：降雨初期，先溅起干土湿土溅散阶段：降雨历时长，溅起湿土泥浆溅散阶段：土壤团粒结构被破坏，泥浆阻塞土壤孔隙，影响水分下渗，促使地表径流产生。地表板结：土壤表层结构破坏，降雨后板结。影响溅蚀的因素？气候因素：雨强、雨型、风力短阵雨大面积普通降雨：雨滴直径大，来势猛。降雨期间保持固定方向

19、的大风地形因素：坡度土壤因素：土壤种类（团粒结构、粘土含量）植被因素：植被及枯枝落叶层能防治溅蚀截留降雨，防止雨滴直接打击土壤表面；防止了不利于水分下渗的土壤板结；渗透水分增加，减少径流。.面蚀（surface erosion）：由于分散的地表径流冲走坡面表层土粒的一种侵蚀现象。面蚀是土壤侵蚀最常见的一种形式，主要发生在没有植被覆盖或植被稀少的土地上，对农业生产危害很大。两阶段：蓄渗阶段（植被截留和下渗）坡面漫流阶段全面漫流 面蚀分为层状面蚀、鳞片状面蚀、沙砾化面蚀和细沟状面蚀种。（1）层状面蚀层状面蚀：均质土坡面上（农耕地），降雨形成薄层分散的地表径流，把土壤可溶性物质及比较细小的土粒带走，

20、使土层变薄，肥力下降。（2）鳞片状面蚀鳞片状面蚀：（在非均质土坡面上）非农耕地的坡面，植被遭到破坏，在有植被处和无植被处受冲蚀的程度不同，局部面蚀呈鱼鳞状斑点分布。（3）沙砾化面蚀沙砾化面蚀：即在土石山区农耕地上发生的层状面蚀，土壤表层细粒被冲蚀后，土壤质地明显变粗，表土中沙砾含量过高。命运弃耕！（4）细沟状面蚀细沟状面蚀： 在较陡的坡耕地上，暴雨过后，坡面被分散的小股径流冲成许多细密小沟。耕作能平复。细沟状面蚀坡面侵蚀的影响因素雨强、前期降雨 为什么降雨量大而强度小的降雨对面蚀影响不大？坡度、坡长、坡形、坡面粗糙度有利于雨水汇集。抗蚀性和抗冲性质地、结构、水稳性、土壤孔隙、剖面构造、土层厚度

21、、湿度、土地利用类型蓄水、渗透植被残体进入土壤，提高土壤有机质含量；植物毛根固结网络，也可以提高土壤抗蚀性。人为因素：土地利用不合理以东北漫岗丘陵区为例在我国，以水蚀为主的类型区中，东北低山丘陵和漫岗丘陵区主要分为：大兴安岭区、小兴安岭区、低山丘陵区和漫岗丘陵区。其中东北黑土侵蚀的代表性类型为东北漫岗丘陵区。哈尔滨市所在的东北漫岗丘陵区具有较缓的波状起伏地形。这一带原来是繁茂的草甸草原，近六七十年来进行开垦，垦殖指数达70以上。东北漫岗丘陵区土壤侵蚀严重的原因？（1）东北漫岗丘陵的坡度多小于2-4度，但坡面较长，汇水面积很大，使流量和流速增大，从而增强了径流的冲刷能力。（2）黑土在多年旧耕作方

22、法影响下，在固定的耕层以下形成一个厚为56厘米的犁底层，异常坚实，且心土层及母质层多为深厚的黄土性粘土，透水缓慢，表土含水量接近饱和时，就容易发生面蚀和沟蚀。（3）冬季长而寒冷，有保持半年的冻土层，深2米左右，在土层中形成隔水层，春季积雪的融冻及夏季的大量雨水，一时来不及下渗，就往往在坡面上造成较大的地表径流，从而引起土壤流失。（4）降水多集中在夏季，且多暴雨，这种降雨特性也助长了黑土地区的土壤侵蚀。（5）黑土含有较多的有机质，耕垦以后表土比较疏松，特别是冬季干旱和冰冻后，表土更为细碎，春季干旱多风，常引起严重的风蚀。（6）生态环境的破坏，也致使土壤的水蚀、风蚀强烈发生。钙积层：在土壤剖面的某

23、一层位上碳酸钙、碳酸氢钙淀积，形成有特殊结构和特征的土壤层。钙积层在我国华北、西北地区土壤中广泛存在。枯枝落叶层腐殖质层 耕作层 表土层犁底层古熟化层底土层心土层粘化层钙积层母质层母质层（森林土） （西北娄土）钙积层 .沟蚀（gully erosion）由汇集在一起的地表径流冲刷、破坏土壤及母质，形成切入地表以下沟壑的土壤侵蚀形式。 耕作不能平复。分为浅沟侵蚀、切沟侵蚀和冲沟侵蚀种。浅沟侵蚀：细沟状面蚀浅沟冲刷表土，下切底土，沟道的横断面为宽浅槽形，一般宽深。耕作不能平复，但未形成明显的沟头跌水。内蒙古兴安盟境内的侵蚀沟切沟侵蚀：浅沟切沟，冲刷力，下切力， 切入母质。有一定高度的沟头跌水。横断

24、面“”字形。侵蚀强度大，破坏耕地，是最难治理的阶段。发展方式包括沟头前进、沟底下切和沟岸扩张。在黄土高原发展迅速？ 黄土丘陵土壤质地疏松，透水性好，具有垂直节理。溯源侵蚀：流水经沟顶形成跌水进入沟道，它是侵蚀沟发展最为活跃的部分，其发展方向与径流方向相反，因此称为溯源侵蚀。侵蚀基准面：侵蚀沟所能达到的最低水平面。在沟口与河流交汇处。侵蚀沟内的水道荒溪（Wildbache）.山洪侵蚀（torrent erosion） 山区河流洪水对沟道堤岸的冲淘、对河床的冲刷或淤积过程。特点：流速快 冲刷力大 暴涨暴落山洪破坏力大，能搬运和沉积泥沙石块，冲毁建筑物和交通设施、掩埋农田和房屋。山洪2008年6月1

25、0日，江西省婺源县沱川村，洪水漫过村中石桥。据气象部门监测，6月8日8时到10日10时，婺源县沱川乡降水量达327.3mm。湖南山洪暴发死亡22人山洪按成因分类：暴雨引起的山洪：是主要类型融雪引起的山洪：高纬度或高山积雪区水库坝体溃决引起的山洪：决堤，流量极大，来势迅猛，危害极大山洪形成的影响因素：暴雨地形：）坡度）流域形状 圆形、扇形、辐射形流域，支沟多，汇流快植被：消减洪峰流量，增加枯水流量人类活动：森林砍伐、城市化、溃坝山洪侵蚀特征：山洪具有强大的动能，可将沿途的土沙物质侵蚀、搬运到下游，并在沟口开阔部位沉积下来。上游：径流量小，沟道两侧坡面陡，汇流速度快，沟底纵比降大，流速更大，所以径

26、流以冲力为主，下切侵蚀最明显。中游：汇水面积大，有较多支流的径流汇集于沟道，流量增加，因支沟汇流与主沟径流流向不一致，使主沟径流向彼岸流去，形成偏态流动，产生侧蚀，冲淘河岸。下游：坡降缓，但流量更集中，因下游支流汇入主沟道中，同样影响主沟道径流流向，存在侵蚀作用。在冲淘两岸时，由于曲流和侧蚀作用，形成凹岸和凸岸，河流蛇形前进。山洪沉积物特征：包括流路中的沉积和山口的沉积。（1）流路中的沉积：山洪行进到中下游，河道受曲流和侧蚀，出现凹岸和凸岸，泥沙在凸岸沉积下来。（2）山口的沉积：山洪行进到山口地带，地势突然变得开阔，流速很快降下来，所带土沙石块沉积下来，在山前出现了洪积扇。分选较明显，在近沟口处组成物质粗，远则细。洪积扇Ba