陕北不同沟道土地盐碱化现状及影响因素

沟道土地是陕北黄土丘陵沟壑区重要的土地资源。然而,当前对黄土高原沟道土地的盐碱化问题关注不够,对盐碱化的现状、发生机制和防治措施也缺乏深入系统的认识,知识储备不能满足生产实际的需要。本文以陕北黄土丘陵沟壑区自然和人为形成的沟道土地为研究对象,分别是延安顾屯新造耕地(治沟造地)、延川马家湾淤地坝土地和子洲黄土洼天然古聚湫土地,在这些流域内沿沟道采集土壤样品,测定土壤的电导率(EC)、p H值、含水量及粒度,分析土壤盐碱化的现状和影响因子。结果表明:马家湾淤地坝土地盐碱化最为严重,流域中游至上游均出现不同程度的盐碱化;顾屯新造地上游出现盐碱化,盐碱化程度较马家湾轻,而黄土洼古聚湫全流域未出现盐碱化。地下水位较浅是沟道土地发生盐碱化的主要影响因素,因此陕北沟道土地盐碱化防治应着力控制地下水位,建设良好的排水系统,加强排水。     

黄土高原近30年植被变化特征及其气候驱动

The use of Normalized difference vegetation index (NDVI) data acquired with multiple satellite sensors has become a necessity in research fields such as agriculture, Land-Use and Land-Cover Change (LUCC) and changes in the natural environment. In this paper, vegetation 10-day composite (VGT-S10) NDVI data with a 1 km×1 km resolution, covering the period from April 1982 to December 2011 and Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) Global Inventory Modelling and Mapping Studies (GIMMS) NDVI data with a 8 km×8 km resolution, covering the period from April 1998 to December 2006 were used. The VGT NDVI covering the period from 2007 to 2011 was converted to the GIMMS NDVI for the same period. The vegetation trend during 1982 to 2011 was calculated using the extended NDVI data set. Climate change has a large impact on the vegetation dynamics. A series of statistical analyses were employed to demonstrate the relationship between NDVI and meteorological data during 1982 to 2005. A multiple correlation analysis was applied to validate the association between the two climatic factors and monthly maximum NDVI (MNDVI). The partial correlation coefficient of MNDVI and each climate factor were calculated respectively to describe the singular influence of each meteorological variable. The results indicated that temperature made a significant positive influence on vegetation growth in the whole Loess Plateau. Precipitation is the most important climatic factor that closely correlates with MNDVI, particularly in arid and semi-arid environments. However, in some wet regions, precipitation is not a limiting factor on vegetation growth.     

黄土高原沟道治理：几百年来与洪水和泥沙的斗争

黄土高原千沟万壑,沟道密集,长度大于500 m的沟道有666700多条。正是这些纵横交错的沟道,把黄土高原切割得支离破碎。在新中国成立前,黄土高原沟道治理的历史实际上是当地老百姓与洪水泥沙作斗争的苦难史。新中国成立后,为保障黄河的安澜,黄土高原水土流失治理纳入到国家议事日程,其中“治沟”一直是重头戏。在黄土高原沟道治理中,淤地坝起到了关键的作用。经过70年的努力,淤地坝建设不断总结经验,提高工程质量,扩大建设规模,为控制黄河泥沙做出了巨大的贡献。近年来,黄土高原沟道治理出现了新的模式——治沟造地工程。实际上,治沟造地是淤地坝建设的继承与发展,包括坝系建设、旧坝修复、盐碱地改造、荒沟闲置土地开发利用、生态建设等多个方面,是一种综合的沟道治理体系。当前,在黄河流域生态保护和高质量发展国家战略的驱动下,黄土高原沟道治理已不仅仅是一个科学技术问题,而是一个需要融合自然科学和经济社会科学的综合性发展问题。因此,未来黄土高原沟道治理,不仅需要与洪水和泥沙的斗争,还需要与贫穷和落后作斗争,将沟道治理与经济社会发展相结合,提高黄土高原农村地区的经济社会发展水平。     

电阻率成像法在董志塬固沟保塬水分场监测中的应用

近年来,电阻率成像法(Electrical Resistivity Tomography,ERT)在土壤水分场监测方面受到广泛关注。为解决ERT测量结果难以直接表达土壤含水量的问题,以董志塬固沟保塬工程相关的五个试验点为研究对象,对每个试验点进行了ERT测量和土壤水分实时点位观测,建立了ERT测量的土壤电阻率与电容式水分传感器测量的土壤体积含水量之间的单变量函数模型。结果表明:幂函数模型能够较好地描述土壤电阻率与体积含水量之间的相关关系。此外,研究发现土壤含水量的实测值与估算值之间表现出极显著的线性相关关系,指示估算的土壤含水量有较高的准确性;同时发现当土壤含水量低于22%时,估算的含水量大于实测含水量;高于22%时,估算的含水量小于实测含水量。利用ERT测量的土壤电阻率,进行幂函数转换后形成二维土壤含水量信息,在董志塬固沟保塬二维土壤水分场监测中具有适用性。     

走进新时代的黄土高原生态恢复与生态治理

黄土高原因生态脆弱、土壤侵蚀剧烈而闻名于世。因黄河泥沙的90%来自黄土高原，因此黄土高原的生态健康直接维系黄河的健康运行。新中国成立以来，党和政府高度重视黄土高原的生态治理工作，取得举世瞩目的成就。当前，多种证据表明，黄河水沙情势和黄土高原生态条件进入一个全新的时期，表现出四大特征：（1）黄河输沙量降低至历史低值水平；（2）黄土高原植被覆盖度急剧增加；（3）黄土高原水资源可持续利用趋近植被恢复的极限；（4）人类活动的贡献率达到前所未有的高度。以上四大特征和历史上任何一个时期都不相同。古人云：黄河清，圣人出。黄土高原生态恢复与生态治理，和新时代中国特色社会主义建设一起，步入一个全新的时期。为适应新时期的需求，中国科学院地球环境研究所在继承和发展黄土高原国土整治“28字”方略的基础上，提出了新时代黄土高原生态环境综合治理“26字”建议，为黄土高原生态文明建设和可持续发展做出新的贡献。     

黄土高原近60年生态治理分析及未来发展建议

黄土高原作为黄河中游独特的地理单元,维系黄河的健康运行和中华文明的传承。本文简要介绍了黄土高原的地理背景及水土流失问题,总结分析了近60年生态治理的历史,对未来发展提出了建议。根据主要治理措施的差异,黄土高原近60年生态治理历史可划分为5个阶段,即1950—1960s中期、1960s中期~1970s末期、1970s末期—1990s末期、2000—2010年、2010年至今。这5个不同时段,淤地坝、梯田等工程治理和植树造林、植被自然修复等生物治理交替出现,并逐步走向工程治理和生物治理全面结合的发展阶段。我们认为,在未来很长一段时间,退耕还林还草政策不能变;科学开展淤地坝建设和治沟造地工程,加快治理黄土高原水土污染,提高人民生活质量。     

延安治沟造地是黄土高原淤地坝建设的继承与发展

论文简要介绍了上世纪50年代以来黄土高原淤地坝建设的艰辛历史,以及近年来延安市治沟造地的进展;认为治沟造地在继承几十年来淤地坝建设的成功模式基础上,改坝库天然淤沙为人工填土,快速造地,变荒沟为良田,大方向是正确的;但要尊重科学,认真重视黄土的湿陷性问题。建议治沟造地不要急于求成,坝库填土湿陷稳定后,方可修建永久性排灌沟渠和硬化田间道路,之前可修建临时性土质沟渠和道路。     

降水产流同位素径流分割研究进展与展望

降水产流是陆地水循环中大气降水补给地表水的重要环节。氢氧稳定同位素的指纹效应能够有效示踪径流的补给来源、路径和地理区域。同位素径流分割模型已从二元分割逐渐发展到三元乃至多元分割模型,多学科交叉也逐渐丰富了径流分割研究的方法体系。本文对同位素径流分割在降水产流中的应用进展作了总结分析,介绍了环境同位素（²H和¹⁸O）在降水产流研究中的应用现状、存在的不确定性以及处理误差的方法和应用特点。最后对环境同位素在径流分割领域的应用前景进行了论述,提出环境同位素结合GIS、InSAR、ERT等地球物理方法,将进一步深化流域水文要素时空变化的研究。     

毛乌素沙地土地利用/覆被变化对草地土壤物理、化学和矿物学性质的影响

In arid and semiarid regions, cultivation and shrub invasion are two important factors to impact grassland. However, there are few studies to compare the effects of cultivation and shrub invasion on soil physical, chemical and mineralogical properties. In this study, three sampling sites, which respectively represent the native grassland, cultivated grassland (farmland), and shrub invasion of grassland (shrub land) in Mu Us sand land, were selected and soil samples were collected and measured for soil particle size distribution (PSD), soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN) and total phosphorous (TP) concentrations, and relative percentages of mineralogical components. Results showed that cultivation and shrub invasion significantly altered the soil PSD, soil C, N and P concentrations and pools, and the relative percentages of soil mineralogical components of the grassland ecosystems. Grassland cultivation and shrub invasion significantly decreased the contents of silt and clay. Moreover, the land cover change from grassland to farmland or shrubland significantly resulted in soil organic carbon, total nitrogen and soil carbonate loss. In this study, we found that grassland cultivation resulted in more sand accumulation and more soil C and N losses than shrub invasion, which indicated that grassland cultivation was stronger than shrub invasion to accelerate soil desertification in Mu Us sand land.     

黄土塬——千沟万壑之中的平坦之地

黄土塬是过去260万年由西北风携带的沙尘在古盆地或古湖盆上堆积而成的平坦土地,而现今新华字典对"塬"字的解译是有误的,需要更正。整个黄土高原地区,黄土塬的面积约为6.5万平方公里,占黄土高原总面积的10%左右,根据其面积大小和破碎程度,可分为大塬、台塬、墚塬和残塬四种不同类型。黄土塬是黄土高原最为宝贵的宜耕、宜农、宜居的土地资源,有比墚峁区更为优越的生产和生活条件。当前,黄土塬面临的最大问题是沟道侵蚀剧烈导致塬面破碎化和分解问题。以董志塬为例,由于自然因素和人类活动影响,过去1300多年间,董志塬被蚕食面积达90多万亩,年平均蚕食约690亩;洛川老县城也因沟道溯源侵蚀而在1768年搬迁到现今的位置。建国以来,国内从事水土保持工作的专家、学者和政府工作人员为黄土塬区的水土保持工作做出了巨大的贡献和努力。当前,甘肃庆阳的"固沟保塬"工作已走在黄土高原前列,并出台了《董志塬区"固沟保塬"综合治理规划》。近年来,中国科学院地球环境研究所研究人员高度重视"固沟保塬"工作,已在董志塬、洛川塬潜心开展研究,旨在为黄土塬的保护和长治久安做出贡献。