Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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生态问题的经济社会根源与治理对策 ———以美国“黑风暴”事件为例
No full text我国经济社会发展与生态环境的矛盾愈显突出，而对生态问题产生的经济社会根源认识不足导致无法提出针对性的治理
方案，造成生态治理成果的反复，生态事件时有发生。为解决此类问题，以美国“黑风暴”事件为研究案例，深入探讨了生态问
题产生的驱动要素，系统地总结了生态治理的有效途径。结果表明: 生态问题是经济社会系统内部矛盾的外在表现形式; 生态
问题本质是人类不当的逐利行为导致经济社会发展不可持续的后果; 政府调控手段滞后于经济社会和生态问题的发展是生态
环境恶化的客观条件; 生态治理技术无法满足经济社会发展对生态治理的需求为生态问题爆发和蔓延提供有利条件。因此，对
于生态问题的有效治理，应以缓解经济社会系统矛盾为主线，通过法律、法规手段约束人的不当行为并遏制生态问题的扩大; 应
采取政策及法律手段保障利益相关者的生存和发展权益; 要以政策的引导与支持促进治理技术的研发、应用和推广，推动经济
转型，实现经济模式的高效化、绿色化。</div
西北干旱区土壤水力参数空间变异与模拟
No full text为探明西北干旱区土壤水力参数的空间分布特征，在新疆地区布设 107 个样点，获取表层( 0 ～ 5 cm) Ks
( 土壤饱和导水率) 、FC( 田间持水量) 和 PWP( 永久萎蔫系数) 数据，采用经典统计学和地统计学分析土壤水力参
数的空间变异特征，并利用逐步回归和传递函数方程对 Ks、FC 和 PWP 进行模拟。结果表明: 新疆地区 Ks、FC 和
PWP 平均值分别为 10． 999 mm·h － 1、0． 162 g·g － 1和 0． 077 g·g － 1，变异系数为 39． 88% ～ 96． 07% ，均表现为中等
程度变异。在区域尺度上 Ks、FC 和 PWP 具有强空间依赖性，变程为 97 ～ 291 km。与经自变量数据转换构建的传
递函数方程相比，多元逐步回归方程预测土壤水力参数精度更高，且方程使用更便利。基于土地利用、容重、土壤
质地、有机碳含量和坡向的多元逐步回归方程，预测 Ks、FC 和 PWP 的决定系数 Ｒ2 分别为 0． 290、0． 494 和 0． 491，
均方根误差( ＲMSE) 分别为 2． 540 mm·h － 1，0． 039 g·g － 1和 0． 023 g·g － 1。这些方程的建立，有利于西北干旱区
土壤水力参数的快速估算，同时可为该地区的农业灌溉和生态水文模型提供关键参数。</div
黄土地区不积雨条件下降雨入渗及其 湿润锋移动规律
No full text目前，黄土地区降雨入渗规律研究已较为深入，但对不积雨持续降雨入渗及其湿润锋移动规律研究较
少。对此设计并制作了一套模拟不积雨降雨条件下黄土土柱垂直入渗模型试验装置系统，共模拟了３组非饱
和重塑黄土表面不积雨降雨强度下的土柱垂直入渗试验，得到了３组不同干密度黄土垂直土柱试验各相应深
度监测点土体体积含水率与降雨历时曲线，以及各试验组土柱渗流湿润锋和渗流稳定区到达不同深度的 降
雨时间。基于 Ｇｒｅｅｎ－Ａｍｐｔ入渗模型的假设，建立了黄土地区不积雨降雨垂直土柱湿润锋渗流模型，并 结 合
试验结果，验证了假设及模型的正确性，求出不积雨持续降雨条件下黄土土柱渗流湿润锋形状参数 ｍ 接近于
３，并进一步揭示了不积雨降雨条件下黄土地区降雨入渗湿润锋深度与渗流稳定区深度之间的关系。</div
The Thresholds of Sediment-Generating Rainfall from Hillslope to Watershed Scales in the Loess Plateau, China
No full text黄土高原小流域产沙性降雨标准分析
No full text为确定黄土高原小流域的产沙性降雨标准，提高小流域尺度降雨侵蚀力计算和侵蚀产沙预报精度，采用降雨
量与产沙累积比例拟合的方法，拟定黄土高原20 个小流域的产沙性降雨雨量标准，并探讨其对小流域下垫面特征
的响应。结果表明: 1) 研究小流域产沙性降雨雨量标准变化范围为7. 48 ～ 33. 51 mm; 2) 黄土丘陵沟壑区非治理、
黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区治理以及黄土高塬沟壑区林区小流域的产沙性降雨标准分别为7. 5 ～ 14. 0，
14. 0 ～ 16. 8 以及33. 5 mm; 3) 治理小流域的产沙性降雨标准均大于与其对比的非治理小流域; 4) 小流域的产沙性
降雨标准随着下垫面特征的改变发生动态变化，治理程度越高，产沙性降雨标准越大。黄土高原不同小流域产沙
性降雨标准差异较大，小流域水土流失治理是影响产沙性降雨标准的主要因素。本研究可以为小流域降雨侵蚀力
计算和侵蚀产沙预报提供参考，并为小流域水土保持效益评价提供依据。</p
Discrepancy in tree transpiration of Salix matsudana, Populus simonii under distinct soil, topography conditions in an ecological rehabilitation area on the Northern Loess Plateau
No full textComplex naturally carved topography and large-scale artificial landforms significantly perturb hydrologic cycles and cause heterogeneity of water availability. Afforested trees exhibit distinct growth and survival strategies on distinct habitats on the Northern Loess Plateau in China. The objective of this study was to quantify tree transpiration discrepancies of two tree species aged >30 years on different soil and topography conditions, and to explore the interactions with the atmosphere, hydrology, soil and topography, through long-term (up to seven years) observations of sap flow, meteorological factors and soil water contents (SWC). Results showed that mean whole-tree transpiration (T) of Salix matsudana and Populus simonii in the growing season were 46.7 and 175.2 kg d−1, respectively, in a dam field, and were 5.6-fold and 4.2-fold the magnitude of that on a sloping field, respectively. Daily T was positively correlated (P < 0.001) with meteorological factors (i.e., reference evapotranspiration, ET0; solar radiation, Rn; vapor- pressure deficit, VPD). Daytime ET0 explained 37% of S. matsudana variation in T on the sloping field, up to 77% of the variation on a dam field, and 80% of the variation in T from P. simonii on both fields. The T of S. matsudana was significantly positively correlated with SWC from topsoil to 200 cm depth, and the correlation increased (partial R up to 0.55 at 200 cm depth) as depth increased on sloping field. However, no consistent correlations between T and shallow depth SWC existed on S. matsudana and P. simonii on dam fields and P. simonii on sloping field. Annual rainfall soil-water recharge depth reached up to 600 cm in wet years, but only 120 cm in dry years on sloping field with aeolian sandy soil, and was 200 cm even in wet years in dam field with loessial soil. Trees on the dam field absorbed water mainly from shallow groundwater. Tree fine roots gathered in the subsurface soil on the sloping field but not in the dam field indicated a root distribution adaption to precipitation patterns and water-use strategy. Soil water deficit formed in the 0–600 cm soil layer on the S. matsudana sloping field in normal and dry years, and soil water was replenished during wet years. Neither species is suitable for extensive revegetation implementation in this area due to their negative impacts on water resource sustainability.
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晋陕蒙矿区新构土体土壤质量恢复 及其微生物特性变化的研究
No full text 我国经济的快速发展与煤炭消费有着密切的联系，煤炭消费随着经济和工业的扩张而不断增长。然而，煤炭开采会打破当地的生态环境平衡，引发一系列生态环境问题。采矿活动导致土壤质量退化，破坏区域生态系统，减少生物多样性和土地生产力。人为引起的土壤质量及其生物特性的变化对生态系统的健康发展，特别是干旱和半干旱生态脆弱地区的生态系统的健康发展有着深远的影响。如何提高矿区新构土体土壤养分，改良土壤结构性，最终提高土壤质量是矿区新构土体土壤生态恢复的关键环节。土壤微生物在调节多种生态功能方面发挥着重要作用，微生物从土壤中获取养分和栖息地，并对土壤质量产生影响。鉴于微生物在能量迁移、营养循环和植被恢复中的综合作用，探索不同植被恢复条件与土壤微生物群落之间的关系，可以为生态恢复提供重要信息。
因此，本研究针对煤矿开发对土壤和植被状况的影响，研究矿区复垦区不同植被配置模式下新构土壤理化及生物性质，通过对土壤质量进行综合评价探讨其演变规律并确定不同土壤质量评价方法的适用性，同时运用高通量测序技术对研究矿区复垦区典型植被下微生物多样性变化特征和影响因子进行研究，作为矿区新构土体土壤质量恢复效果的评价依据。主要结论如下：
（1）植被恢复有利于改善新构土体土壤的物理、化学和生物学性质。不同样地土壤容重、pH、电导率和钠吸附比随土层深度的增加而增大，土壤颗粒组成随土层深度的增加变化规律不明显，其余土壤化学性质和生物学性质随土层深度的增加而减少，且差异显著。不同土层中以表层土壤性质改善较为明显。0-20cm表层土壤中，容重在自然恢复地和复垦地灌木+草本中均为最低，为1.28 g·cm-3，在未复垦地最高，为1.35 g·cm-3；pH在自然恢复地最低，为8.40，在未复垦地最高，为8.74；电导率在自然恢复地最低，为87.45 mS·m-1，在复垦地乔木+草地中最高，为100.31 mS·m-1；有机质含量在自然恢复地最高，为22.08 g·kg-1，在未复垦地最低，仅为9.3 g·kg-1；全氮含量在自然恢复地最高，为0.63 g·kg-1，速效氮含量在复垦地灌木中最高，为13.13 mg·kg-1，全氮和速效氮均在未复垦地中最低，分别为0.13 g·kg-1和4.59 mg·kg-1；全磷含量在复垦地乔木+草本中最高，为0.57 g·kg-1，在未复垦地最低，为0.42 g·kg-1；速效磷含量在复垦地草本中最高，为12.48 mg·kg-1，在复垦地灌木中最低，为3.69 mg·kg-1；全钾含量在复垦地乔木+草本中最高，为18.70 g·kg-1，速效钾含量在复垦地灌木中最高，为162.50 mg·kg-1，全钾和速效钾均在未复垦地中最低，分别为5.79 g·kg-1和39.04 mg·kg-1；阳离子交换量在复垦地灌木中最高，为18.51 cmol×kg-1，在未复垦地中最低，为15.43 cmol×kg-1；钠吸附比在复垦地灌木+草本中最低，为0.43，在未复垦地中最高，为0.86；过氧化氢酶和脲酶均在复垦地灌木中最高，分别为6.53 mg·(g·24h)-1和2.01 mg·(g·24h)-1，在未复垦地中最低，分别为2.85 mg·(g·24h)-1和0.04 mg·(g·24h)-1；碱性磷酸酶在复垦地灌木中最高，为0.86 mg·(g·24h)-1，在复垦地乔木中最低，为0.47 mg·(g·24h)-1；蔗糖酶在自然恢复地中最高，为14.26 mg·(g·24h)-1，在未复垦地中最低，为1.51 mg·(g·24h)-1；微生物碳含量在自然恢复地中最高，为378.97 mg×kg-1，微生物氮含量在复垦地灌木中最高，为83.39 mg×kg-1，微生物碳和微生物氮含量均在未复垦地中最低，分别为5.98 mg×kg-1和15.22 mg×kg-1。在该区域选择种植灌木植被类型是新构土体土壤物理、化学和生物学性质快速恢复的主要手段，尽管该区域经过20年左右的植被恢复，但大多数植被恢复类型下新构土体土壤物理、化学和生物学性质仍未达到原自然土壤水平。可见，矿区新构土体土壤恢复是一个漫长的过程。
（2）采用四种土壤质量评价方法（非线性土壤质量指数法、线性土壤质量指数法、非线性内梅罗指数法和线性内梅罗指数法）评价了新构土体土壤质量状况，基于最小数据集的非线性土壤质量指数评价具有较高的精度。筛选出了该研究区域土壤质量评价指标最小数据集，分别为砂粒、碱性磷酸酶、钠吸附比和微生物碳。土壤质量的主要限制因素为砂粒含量、磷的有效性、盐渍化以及碳的活性程度。植被恢复有利于提高新构土体土壤质量，种植灌木效果最好，甚至超过了自然植被土壤质量。
（3）植被恢复可显著改善新构土体土壤OTUs、细菌群落丰富度、多样性指数以及部分土壤生化性质。然而，尽管经过近20年的植被恢复，土壤细菌群落结构并没有发生明显的变化。冗余分析（RDA）和Pearson相关系数结果表明，细菌群落对生化性质的响应不明显，优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）。由于灌木土壤具有较好的生物化学特性、细菌丰富度和多样性，被认为是该地区的最佳植被恢复类型。土壤生化性质中对土壤细菌群落多样性的主要影响因素为：有机质，速效氮，过氧化氢酶和蔗糖酶。
（4）不同植被类型下，与单一指标相比，土壤质量综合评价指数与微生物α多样性指标之间具有更显著的相关关系。说明土壤质量综合评价指数能够较好地反映出微生物α多样性的变化情况，可将土壤质量指数作为评价土壤微生物多样性的指示性因子。相反，微生物α多样性优劣状况也能影响土壤质量的高低。而植被恢复能够对土壤质量产生明显影响，因此也间接地反映了植被恢复对土壤微生物多样性具有影响作用。</p
极端降水条件下大理河流域水沙特征对比分析
No full text为了研究极端降雨条件下流域径流泥沙对不同水土保持措施的响应，揭示水土保持对暴雨洪沙的作用，为极端降雨引发的洪灾和防治土壤侵蚀提供理论支撑。采用 Mann-Kendall 和线性回归方法对大理河流域绥德水文站1964—2017 年实测水沙数据进行趋势分析，并采用时间对比分析法，对比分析 1964 年 7 月、1977 年 8 月和 2017 年7 月 3 个月份暴雨的水沙变化特征。结果表明:大理河流域在区域降水量未出现明显变化趋势的条件下，流域控站绥德水文站 1964—2017 年径流量和输沙量呈显著减少趋势。3 个月份暴雨场次降雨量基本相同，2017 年 7 月和1977 年 8 月径流相较于 1964 年 7 月，分别高 308%和 120%;输沙量分别高 66% 和 131%。但与 1977 年 8 月暴相比，2017 年 7 月径流高 85%，输沙低 39%。2017 年 7 月洪峰流量、洪量显著增大，输沙量随径流的增大而明显减少。1964 年 7 月和 1977 年 8 月洪水表现为陡涨陡落、洪水历时短;2017 年 7 月洪水表现为陡涨缓落，洪峰历时明显延长。大理河流域水土保持措施有效地改变了下垫面情况，减流减沙作用明显;但遭遇极端降雨情况，水土保持工程措施难以发挥良好的水土保持效益，未来若发生大范围强降雨，仍可能产生大水大沙的现象。</p
黄土丘陵区草地植被群落优势种叶片功能性状对氮磷添加的响应
No full text以黄土丘陵区草地植被群落3种优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为对象，采用裂区试验设计，设置0、50和100 kg N·hm-2·a-13个氮处理和0、40和80 kg P2O5·hm-2·a-13个磷处理，于生长旺盛期测定了各植物的叶长、叶宽、比叶面积、叶片干物质含量、叶片氮、磷含量和氮磷比等指标，分析不同优势种叶片功能性状对氮磷添加的响应差异。结果表明：与未施肥相比，50和100 kg N·hm-2·a-1处理下白羊草叶长和叶宽分别显著增加35.3%和64.4%，而长芒草仅有叶长显著增加58.8%，达乌里胡枝子仅有叶宽显著增加33.9%，但三者叶片干物质含量分别显著降低10.7%、15.3%和11.2%，白羊草和长芒草叶片氮含量分别显著增加23.0%和99.2%，氮磷比分别显著增加45.8%和96.9%；40和80 kg P2O5·hm-2·a-1处理下达乌里胡枝子叶长、叶宽和比叶面积分别显著增加56.9%、41.4%和19.6%，叶片干物质含量显著下降14.9%，三者叶片磷含量分别显著增加96.7%、110.9%和238.4%，氮磷比分别显著降低45.8%、42.8%和53.7%。50 kg N·hm-2·a-1处理下，与未施磷相比，40和80 kg P2O5·hm-2·a-1处理后仅达乌里胡枝子叶长和叶宽显著增大，3种植物叶片磷含量显著增加，白羊草和长芒草叶片氮含量显著降低；100 kg N·hm-2·a-1处理下，施磷后白羊草和长芒草叶长，达乌里胡枝子叶宽显著增大，三者叶片磷含量显著增加，白羊草叶片氮含量显著降低。综上表明，3个优势种植物叶片功能性状对短期氮磷添加响应存在明显差异，这些差异与物种属性和施肥水平有关，不同优势种对氮磷添加响应的差异对维持草地群落多样性和稳定性具有重要作用。</p
