曹文洪，劉國(guó)彬，魯勝力，王昭艷

(1.水利部水土保持生態(tài)工程技術(shù)研究中心，北京 100048;2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100048;3.中國(guó)科學(xué)院/水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100;4.水利部 水土保持司，北京 100053)

我國(guó)是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國(guó)家，在長(zhǎng)期治理水土流失的實(shí)踐過(guò)程中，科學(xué)技術(shù)發(fā)揮了重要的支撐作用，不斷提升了水土流失防治水平。尤其是“十一五”以來(lái)，在廣大水土保持科技工作者的努力下，開(kāi)展了大量的科學(xué)研究和科技示范推廣工作，取得了一系列科技成果，為我國(guó)水土保持事業(yè)的發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)。當(dāng)前，我國(guó)進(jìn)入了全面建成小康社會(huì)，大力推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，系統(tǒng)總結(jié)近期水土保持科技工作進(jìn)展和科學(xué)研究取得的成果，明確近期水土保持重大基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)，對(duì)于加強(qiáng)科技創(chuàng)新，提高水土保持科技貢獻(xiàn)率，全面推進(jìn)新時(shí)期水土保持事業(yè)發(fā)展，大力推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)具有重大意義。

1 水土保持科技工作進(jìn)展

1.1 編制印發(fā)了《全國(guó)水土保持科技發(fā)展規(guī)劃綱要》

2008 年，水利部印發(fā)了《全國(guó)水土保持科技發(fā)展規(guī)劃綱要》(2008—2020年)，明確提出經(jīng)過(guò)5～10年的努力，構(gòu)建水土保持科技示范與推廣、監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)兩大體系和國(guó)家基礎(chǔ)理論研究、水土保持科技協(xié)作和國(guó)家水土保持科學(xué)決策與工程設(shè)計(jì)支撐三大平臺(tái)，在水土保持重大基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用等方面取得突破的水土保持科技發(fā)展目標(biāo)。根據(jù)中國(guó)水土保持生態(tài)建設(shè)的實(shí)際情況和發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)水土保持科技要遵循“面向?qū)嶋H，理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合;重點(diǎn)突破，長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)和近期目標(biāo)相結(jié)合;兼收并蓄，集成創(chuàng)新與引進(jìn)吸收相結(jié)合;注重成效，實(shí)用技術(shù)開(kāi)發(fā)與高新技術(shù)應(yīng)用并舉”等四項(xiàng)基本原則。

1.2 水利部、中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院聯(lián)合開(kāi)展了中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察

2005—2008 年，水利部、中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院聯(lián)合開(kāi)展了新中國(guó)成立以來(lái)水土保持領(lǐng)域影響最大的一次綜合性科學(xué)考察——“中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察”工作，摸清了我國(guó)水土流失現(xiàn)狀，全面總結(jié)了我國(guó)水土流失防治的成績(jī)與經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)揭示了我國(guó)水土流失防治工作中存在的問(wèn)題，提出了水土流失防治對(duì)策及建議?？瓶汲晒哿吮姸嘣菏?、專(zhuān)家和廣大科技工作者的辛勤勞動(dòng)，促進(jìn)了我國(guó)水土保持科技創(chuàng)新，為防治水土流失、加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。

1.3 國(guó)家“973”、科技支撐項(xiàng)目等一系列國(guó)家級(jí)重大研究項(xiàng)目相繼開(kāi)展

“十一五”以來(lái)，在“中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察”基礎(chǔ)上，緊緊圍繞黃河中游、長(zhǎng)江上游、東北黑土地保護(hù)、石漠化治理、南方崩崗治理等國(guó)家重點(diǎn)工程和大型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失治理中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，相繼開(kāi)展了“中國(guó)主要水蝕區(qū)土壤侵蝕過(guò)程與調(diào)控研究”、“西南喀斯特山地石漠化與適應(yīng)性生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控”、“黃河上游沙漠寬谷段風(fēng)沙水沙過(guò)程與調(diào)控機(jī)理”等國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目，“黃土高原水土流失綜合治理關(guān)鍵技術(shù)”、“長(zhǎng)江上游坡耕地整治與高效生態(tài)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)試驗(yàn)示范”、“紅壤退化的阻控和定向修復(fù)與高效優(yōu)質(zhì)生態(tài)農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與試驗(yàn)示范”、“松嫩－三江平原糧食核心產(chǎn)區(qū)農(nóng)田水土調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”、“農(nóng)田水土保持關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”等國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，“水蝕地區(qū)坡面水土流失阻控技術(shù)研究”、“生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失測(cè)算共性技術(shù)研究”、“汶川地震區(qū)新生水土流失環(huán)境效應(yīng)分析研究”等水利部公益性專(zhuān)項(xiàng)，“三峽庫(kù)區(qū)水土流失與面源污染控制試驗(yàn)示范”和“西南喀斯特生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)制與適應(yīng)性修復(fù)試驗(yàn)示范研究”等中科院西部行動(dòng)計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目“流域水循環(huán)模擬與調(diào)控”、中科院重大方向性項(xiàng)目“水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)水土保持與受損生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與示范”以及教育部科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“黃土高原流域生態(tài)系統(tǒng)中水土遷移機(jī)制及其調(diào)控原理”等一系列國(guó)家級(jí)重大研究項(xiàng)目。項(xiàng)目研究區(qū)涉及我國(guó)水土保持工作的七大片區(qū)，水土保持科學(xué)研究工作呈現(xiàn)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大、項(xiàng)目不斷增加的良好局面。

1.4 水土保持科學(xué)研究基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)

初步建成了由1個(gè)部級(jí)中心、7個(gè)流域中心站、31個(gè)省級(jí)總站、175個(gè)地級(jí)分站和750多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成、基本覆蓋各類(lèi)水土流失類(lèi)型區(qū)的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)。建立了一批水土保持科學(xué)試驗(yàn)站、國(guó)家級(jí)水土保持試驗(yàn)區(qū)和土壤侵蝕國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。命名了84個(gè)國(guó)家水土保持科技示范園區(qū)和24個(gè)全國(guó)中小學(xué)水土保持教育社會(huì)實(shí)踐基地。在全國(guó)范圍內(nèi)全面啟動(dòng)了國(guó)家水土保持生態(tài)文明工程建設(shè)，建成了一批國(guó)家水土保持生態(tài)文明縣、生態(tài)文明市、生態(tài)文明工程，起到了很好的帶動(dòng)作用。中國(guó)水土保持學(xué)會(huì)科技協(xié)作工作委員會(huì)自2008年成立以來(lái)，學(xué)術(shù)交流活躍，渠道暢通，為全國(guó)產(chǎn)學(xué)研單位提供了溝通平臺(tái)。

1.5 科技成果轉(zhuǎn)化力度明顯增強(qiáng)

黃土高原地區(qū)的機(jī)修梯田、淤地壩設(shè)計(jì)與建設(shè)、雨水利用等技術(shù)發(fā)展良好。北方土石山區(qū)的旱作保墑，以及南方丘陵山區(qū)的崩崗防治等技術(shù)受到當(dāng)?shù)厝罕姷钠毡闅g迎。坡耕地水土保持微地形改造、土壤改良培育、坡面徑流調(diào)控與節(jié)水抗旱等技術(shù)在長(zhǎng)江中上游地區(qū)得到全面的推廣應(yīng)用。生態(tài)修復(fù)、植物籬、水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等技術(shù)進(jìn)一步推廣。清潔小流域建設(shè)、面源污染防治等技術(shù)從試驗(yàn)示范開(kāi)始到逐步推廣。

2 水土保持科學(xué)研究進(jìn)展

2.1 水土保持基礎(chǔ)理論研究進(jìn)展

2.1.1 主要水蝕區(qū)土壤侵蝕過(guò)程觀測(cè)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

新建野外觀測(cè)試驗(yàn)小區(qū)135個(gè)，修復(fù)野外觀測(cè)試驗(yàn)小區(qū)138個(gè)，建設(shè)野外觀測(cè)試驗(yàn)基地(流域)81處，完善了全國(guó)土壤侵蝕觀測(cè)試驗(yàn)體系;在全國(guó)選60個(gè)樣區(qū)，在4個(gè)水蝕區(qū)選典型縣進(jìn)行了496組次抽樣調(diào)查，采集土壤、植物等樣品4萬(wàn)多份，開(kāi)展室外原位模擬降雨試驗(yàn)2 000多場(chǎng)次、室內(nèi)模擬降雨試驗(yàn)3 000多場(chǎng)次，構(gòu)建了全國(guó)土壤侵蝕環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)框架和水土保持?jǐn)?shù)據(jù)共享平臺(tái)，編繪了《中國(guó)土壤侵蝕地圖集》。

2.1.2 坡面水沙二相流侵蝕動(dòng)力學(xué)過(guò)程

目前國(guó)內(nèi)外流域侵蝕動(dòng)力過(guò)程一直采用清水動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行描述，而坡面水流是水沙共存的渾水運(yùn)動(dòng)。為此，我國(guó)科學(xué)工作者將河流動(dòng)力學(xué)的水沙兩相流理論應(yīng)用于描述坡面水沙二相共存的渾水動(dòng)力學(xué)過(guò)程，初步建立了坡面水沙二相流侵蝕動(dòng)力學(xué)過(guò)程描述方程，進(jìn)行了方程的參數(shù)測(cè)定、敏感性分析，并利用實(shí)測(cè)資料對(duì)方程進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，坡面水沙二相流侵蝕動(dòng)力學(xué)方程能夠較好地模擬黃土區(qū)坡面侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程及侵蝕量。

2.1.3 多尺度土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型

構(gòu)建了適合我國(guó)坡面、流域、區(qū)域侵蝕特點(diǎn)的土壤侵蝕模型。在前人研究基礎(chǔ)上，依據(jù)分布在不同類(lèi)型區(qū)徑流小區(qū)長(zhǎng)期的觀測(cè)資料和大量人工降雨模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了適合我國(guó)的坡面土壤侵蝕模型(A=R·K·L·S·B·E·T)。在坡面模型研究基礎(chǔ)上，依據(jù)小流域定位觀測(cè)和模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，修訂了洪峰流量公式，構(gòu)建了適合中國(guó)的小流域分布式土壤侵蝕模型。結(jié)合坡面和小流域模型研究，在分析區(qū)域土壤侵蝕過(guò)程的基礎(chǔ)上，集成了產(chǎn)沙、匯沙研究成果，建立了基于GIS的區(qū)域土壤侵蝕模型。該模型在地形因子尺度轉(zhuǎn)換和多尺度模型集成方面取得了明顯突破，被主管部門(mén)指定用于國(guó)家水利普查。

2.1.4 黃河上游沙漠寬谷河道粗泥沙來(lái)源與傳輸機(jī)理

集成240根河道鉆孔近12萬(wàn)個(gè)粒度級(jí)配數(shù)據(jù)，確定黃河內(nèi)蒙古河段粗泥沙界限應(yīng)為＞0.08 mm，而不能采用黃河下游＞0.05 mm的標(biāo)準(zhǔn)，并將沙漠沙納入黃河粗泥沙范疇，為黃河寧蒙河段粗泥沙的源區(qū)治理提供了依據(jù)。風(fēng)沙入河量大，填淤河槽與灘地，迫使河道東移，典型沙丘3D高精度掃描表明:2010年5—6月份沿岸沙丘向河道方向推移的沙量為5.25萬(wàn)t/km，沙丘平均向前移動(dòng)3.94 m;通過(guò)風(fēng)沙－水沙－河道三位一體泥沙平衡計(jì)算方法得到烏蘭布和沙漠段入黃沙量為0.2 億 ～0.4 億 t。

2.1.5 沙漠泥流形成機(jī)理

十大孔兌是黃河內(nèi)蒙古河段粗泥沙重要源區(qū)，風(fēng)－洪互作形成以高頻沙暴與低頻泥流為特征的水土流失與粗沙入黃過(guò)程。風(fēng)水復(fù)合侵蝕是十大孔兌泥流形成的動(dòng)力機(jī)制，沙丘沙是沙漠泥流輸送的主要組分，十大孔兌小流域泥流風(fēng)－洪產(chǎn)沙比約為1∶1。對(duì)泥流入黃過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，給出了泥流入黃沙壩形成的臨界條件。

2.1.6 流域系統(tǒng)侵蝕產(chǎn)沙傳遞與壩控流域數(shù)值模擬

建立了基于能量理論的水沙模型及流域地貌形態(tài)與侵蝕產(chǎn)沙耦合水土流失預(yù)報(bào)模型，構(gòu)建了反映流域侵蝕產(chǎn)沙物理過(guò)程的分布式模型;基于復(fù)合核素示蹤技術(shù)，分析了土地利用變化對(duì)壩控流域土壤侵蝕產(chǎn)沙變化的影響，確定了壩地沉積泥沙來(lái)源;提出了基于土地利用變化下的流域土壤侵蝕模數(shù)確定方法;實(shí)現(xiàn)了黃土高原坡溝系統(tǒng)小流域重力侵蝕數(shù)值模擬，闡明了溝壑整治技術(shù)對(duì)土壤侵蝕的調(diào)控機(jī)理。

2.1.7 紅壤水土流失與阻控機(jī)理

實(shí)測(cè)資料表明:雨季紅壤儲(chǔ)蓄徑流能力有限，降雨和徑流壓實(shí)地表，產(chǎn)生結(jié)皮，促進(jìn)地表徑流;大團(tuán)聚體破碎后，小團(tuán)聚體容易流失，有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定大團(tuán)聚體;有結(jié)構(gòu)體的紅壤侵蝕量明顯減少，紅壤團(tuán)聚體破壞后產(chǎn)流產(chǎn)沙增加。因此，基于紅壤團(tuán)聚體破壞后產(chǎn)流產(chǎn)沙增加的特點(diǎn)，應(yīng)以減少雨滴和徑流的機(jī)械破壞為核心，保護(hù)紅壤團(tuán)聚體;基于雨季紅壤儲(chǔ)蓄徑流能力有限的特點(diǎn)，不強(qiáng)調(diào)攔蓄徑流，以減緩徑流為主;基于旱地坡度，采用不同的工程和生物措施配套，緩坡(5°～10°)只需減緩徑流措施，中坡(10°～15°)減緩徑流措施結(jié)合工程措施，中陡坡(20°～25°)采取工程措施。

2.1.8 巖溶石漠化區(qū)水土流失強(qiáng)度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

分析碳酸鹽巖成土的基本過(guò)程及影響因素，通過(guò)對(duì)典型點(diǎn)的碳酸鹽巖侵蝕速率及對(duì)應(yīng)的降水量、溫度、NPP(植被凈初級(jí)生產(chǎn)力)、SR(土壤呼吸速率)的調(diào)查分析，建立數(shù)學(xué)模型，估算碳酸鹽巖成土速率。在此基礎(chǔ)上，初步厘定了巖溶石漠化區(qū)水土流失強(qiáng)度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將西南巖溶區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)劃分為微度、輕度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度、劇烈，相應(yīng)土壤侵蝕模數(shù)分別為:＜30、30 ～100、100 ～200、200 ～500、500 ～1 000、≥1 000 t/(km2·a)。

2.1.9 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失測(cè)算方法

初步建立了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失分類(lèi)體系，確定了不同類(lèi)型的水土流失特征及其與原生地表水土流失的關(guān)鍵差異;確定了工程堆積體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及概化比尺模型;構(gòu)建了針對(duì)一般擾動(dòng)地表、工程開(kāi)挖面和工程堆積體水土流失量以及建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)力侵蝕量的測(cè)算模型及其參數(shù)體系;設(shè)計(jì)了基于三維激光掃描與數(shù)字高程模型對(duì)比的工程開(kāi)挖面侵蝕量測(cè)算，基于超長(zhǎng)坡擾動(dòng)小區(qū)人工降雨觀測(cè)的農(nóng)林開(kāi)發(fā)地表侵蝕量測(cè)算，基于便攜式風(fēng)洞野外觀測(cè)的工程擾動(dòng)地表風(fēng)蝕特征參數(shù)測(cè)定等應(yīng)用于生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失測(cè)算研究的試驗(yàn)方法和技術(shù)。

2.1.10 水蝕區(qū)坡面水土流失阻控理論

基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS技術(shù)，繪制了近60年全國(guó)降雨侵蝕力及其變化斜率的等值線分布，解析了全國(guó)及不同水蝕類(lèi)型區(qū)的降雨侵蝕力時(shí)空演變與分布特征;在新建降雨侵蝕力簡(jiǎn)易算法、修訂土壤可蝕性算式的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了適用于南方紅壤坡地的通用土壤流失方程模型;針對(duì)超滲產(chǎn)流特征，建立了南方紅壤坡地的次降雨產(chǎn)流物理模型;搭建了可觀測(cè)地表徑流、輸沙和不同深度壤中流的坡面水分滲移觀測(cè)小區(qū)，基于試驗(yàn)觀測(cè)確定了典型水土保持措施對(duì)南方紅壤坡地地表徑流、壤中流及土壤水的調(diào)控效應(yīng)。

2.2 水土保持關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展

2.2.1 黃土高原坡面降雨徑流調(diào)控與高效利用技術(shù)

研發(fā)了適應(yīng)黃土高原水土資源利用的“土壤固化劑”材料和改進(jìn)增滲擴(kuò)蓄材料，開(kāi)發(fā)了固化土水窖、場(chǎng)窖一體化柔性橡塑水窖、竹塑復(fù)合材料拼裝式水窖和PVC－U纏繞式水窖等徑流調(diào)控裝置，開(kāi)發(fā)重力微壓滴灌，結(jié)合坡地土地資源利用，形成了黃土高原貧困劣質(zhì)水地區(qū)雨水安全集蓄人飲利用模式、丘陵溝壑區(qū)“梯田蘋(píng)果+水窖+節(jié)水灌溉”利用模式、高原溝壑區(qū)“蘋(píng)果+降雨徑流收集存貯+節(jié)水灌溉”高效利用模式及利用不同類(lèi)型道路收集降雨徑流灌溉作物利用模式，初步實(shí)現(xiàn)了水土資源高效利用與模式示范。

2.2.2 黃土高原溝壑整治工程優(yōu)化配置與建造技術(shù)

提出了新時(shí)期黃土高原建設(shè)生態(tài)、節(jié)水、安全和可持續(xù)發(fā)展淤地壩的規(guī)劃技術(shù)思想，開(kāi)發(fā)了淤地壩統(tǒng)籌規(guī)劃技術(shù)、水墜淤地壩排水技術(shù)、淤地壩放水工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、淤地壩臥管和涵洞新型設(shè)計(jì)技術(shù)、淤地壩建設(shè)破土面及壩體綠化技術(shù)、淤地壩“隨淤即用”等新技術(shù)，初步形成了新時(shí)期淤地壩規(guī)劃、布局、建設(shè)、建造、運(yùn)行管理的技術(shù)體系。

2.2.3 黃土高原林草植被可持續(xù)恢復(fù)與營(yíng)造技術(shù)

通過(guò)對(duì)典型區(qū)域植被生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中生物生態(tài)學(xué)機(jī)理的研究，初步解決了侵蝕環(huán)境下林草種配置與培育技術(shù)問(wèn)題，構(gòu)建了不同地區(qū)天然植被封育及人工促進(jìn)恢復(fù)技術(shù)、人工植被改造與天然化培育技術(shù)和嚴(yán)酷生境林草種類(lèi)選擇與培育技術(shù)體系，提出了植被生態(tài)系統(tǒng)景觀格局優(yōu)化配置模式。以地帶性植被為參照，合理利用水資源，培育林草植被的具體途徑是:天然群落恢復(fù)——依靠自然恢復(fù)+人工促進(jìn);人工群落建設(shè)——利用鄉(xiāng)土植物+合理培育技術(shù)措施;退化人工群落——近自然經(jīng)營(yíng)，通過(guò)間伐逐步取代衰退種群。通過(guò)對(duì)退耕地植被天然恢復(fù)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，提出了黃土高原丘陵溝壑區(qū)退耕地恢復(fù)的階段性目標(biāo):群落蓋度80%以上，基本能夠發(fā)揮水土保持功能。

2.2.4 長(zhǎng)江上游坡耕地水土保持微地形改造技術(shù)

通過(guò)人工降雨模擬實(shí)驗(yàn)，137Cs、210Pb、7Be等核素示蹤技術(shù)，坡地微地貌掃描，徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)資料等，基本查明了長(zhǎng)江上游的三峽庫(kù)區(qū)、川中丘陵區(qū)、橫斷山區(qū)、云貴高原巖溶山區(qū)和秦巴山區(qū)優(yōu)勢(shì)坡度坡耕地發(fā)生細(xì)溝侵蝕的臨界坡長(zhǎng)。在臨界坡長(zhǎng)處采用橫坡截流溝截?cái)嗥旅?，形成大橫坡;在大橫坡地塊內(nèi)，順坡起壟，形成小順坡;在此基礎(chǔ)上輔以地埂和植物籬。據(jù)此研發(fā)集成了“大橫坡+小順坡耕作技術(shù)”、“控制坡耕地細(xì)溝侵蝕的地埂+經(jīng)濟(jì)植物籬坡式梯地改造技術(shù)”，大大降低了坡耕地整治成本，減少水土流失60%以上。

2.2.5 長(zhǎng)江上游坡耕地土壤改良培肥技術(shù)

針對(duì)長(zhǎng)江上游坡耕地土層淺薄、土壤肥力退化問(wèn)題和山區(qū)泥石流灘地廣泛分布的現(xiàn)狀，研發(fā)了川中丘陵區(qū)“紫色土坡耕地生產(chǎn)力穩(wěn)定的臨界土層厚度整治技術(shù)”、“紫色土土壤有機(jī)質(zhì)提升技術(shù)”、“干熱河谷區(qū)燥紅土肥力恢復(fù)與維持技術(shù)”、“喀斯特石質(zhì)坡地土壤補(bǔ)充礦質(zhì)養(yǎng)分技術(shù)”和“泥石流灘地整治技術(shù)”等，可有效提高土壤肥力。

2.2.6 紅壤稀疏馬尾松林植被重建技術(shù)

基于群落構(gòu)建的生態(tài)位理論(環(huán)境驅(qū)動(dòng))和中性理論(擴(kuò)散和隨機(jī))的結(jié)合，確定了侵蝕紅壤劣地馬尾松林植被恢復(fù)重建的群落構(gòu)建指標(biāo)，提出了提升林地地力的工程－植物－施肥技術(shù)和適生性喬、灌、草物種篩選與種植技術(shù)。針對(duì)花崗巖紅壤侵蝕劣地，構(gòu)建了水保草覆蓋、喬灌草混交、老頭松近自然改造和經(jīng)濟(jì)林生草覆蓋4等種群落快速恢復(fù)模式。

2.2.7 治坡+降坡+穩(wěn)坡三位一體崩崗治理模式

明確崩崗形成過(guò)程以及水分對(duì)崩崗剖面土層抗剪強(qiáng)度的影響，劃分崩崗功能區(qū)，提出分區(qū)匹配工程治理技術(shù)，建立了“治坡+降坡+穩(wěn)坡三位一體”崩崗經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)型治理模式。治坡是對(duì)溝頭集水坡面進(jìn)行開(kāi)發(fā)性治理，以生物措施為主，輔之必要的工程措施;降坡是采用機(jī)械或人工的方法對(duì)地形破碎的崩崗群坡地，進(jìn)行削坡開(kāi)級(jí)并修整成平臺(tái);穩(wěn)坡是治理溝口沖積區(qū)，提高侵蝕基準(zhǔn)面，穩(wěn)定坡腳，降低崩塌的危險(xiǎn)。

2.2.8 侵蝕黑土農(nóng)田水土保持耕作技術(shù)

針對(duì)黑土土壤滲透弱和雨季水蝕較重的問(wèn)題，研發(fā)了侵蝕黑土農(nóng)田水土保持耕作技術(shù)。其要點(diǎn)包括:①壟溝深松。適宜坡度＜3°的坡地，苗期壟溝深松，增加土壤水分入滲，涵養(yǎng)水分。②壟向區(qū)田。壟向區(qū)田犁沿壟溝間隔60～200 cm修筑土埂形成儲(chǔ)水格，適于坡形不規(guī)整和坡度＜6°的坡地。③等高耕作條帶種植。坡度＜5°時(shí)，橫坡起壟，等高耕作。④高稈與矮稈作物間作護(hù)埂植物帶。坡度＞5°時(shí)，沿等高線修筑地埂，埂上種胡枝子、草木樨、馬蓮或黃花菜等經(jīng)濟(jì)植物。⑤留茬保護(hù)性耕作。適于＞3°的坡耕地。

3 水土保持科技的重點(diǎn)方向

《全國(guó)水土保持科技發(fā)展綱要》明確提出:強(qiáng)化十大基礎(chǔ)理論研究，突出九項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，明晰不同土壤侵蝕區(qū)水土保持研究重點(diǎn)。為充分發(fā)揮科技的支撐作用，解決水土保持學(xué)科發(fā)展的重大科學(xué)問(wèn)題和水土保持生態(tài)建設(shè)中的技術(shù)難題，我們提出了近期水土保持科學(xué)研究的重點(diǎn)方向。

3.1 近期水土保持重大基礎(chǔ)理論研究重點(diǎn)

3.1.1 土壤侵蝕動(dòng)力學(xué)機(jī)制及其過(guò)程

采用多學(xué)科交叉的研究方法，開(kāi)展坡面和溝道水流運(yùn)動(dòng)力學(xué)、輸沙力學(xué)及侵蝕動(dòng)力學(xué)研究，剖析流域泥沙的侵蝕、輸移和沉積等3個(gè)主要過(guò)程，揭示坡面侵蝕產(chǎn)沙與溝道泥沙輸移耦合作用機(jī)制，探討人為侵蝕與特殊侵蝕過(guò)程機(jī)制。

3.1.2 多尺度的土壤侵蝕模型

在我國(guó)坡面侵蝕過(guò)程與河流泥沙運(yùn)動(dòng)研究的基礎(chǔ)上，將坡面侵蝕產(chǎn)沙、溝道匯沙、河流輸沙等過(guò)程納入一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體研究，重點(diǎn)研發(fā)大尺度區(qū)域土壤侵蝕預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)模型，構(gòu)建適合我國(guó)侵蝕特點(diǎn)的坡面、流域、區(qū)域三種尺度土壤侵蝕模型。

3.1.3 水土保持效應(yīng)及對(duì)江河泥沙演變的作用機(jī)理

研究大規(guī)模水土流失綜合治理?xiàng)l件下流域侵蝕特征和土壤侵蝕模數(shù)的變化規(guī)律，揭示水土保持措施對(duì)入河水沙的作用機(jī)制，分析流域產(chǎn)流產(chǎn)沙與河流水沙過(guò)程的響應(yīng)關(guān)系，闡明水土保持措施對(duì)江河泥沙演變的作用機(jī)理，為新形勢(shì)下水土保持與江河治理決策提供科學(xué)依據(jù)。

3.1.4 退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)機(jī)制

研究生物過(guò)程與地學(xué)過(guò)程耦合作用機(jī)理，特別是不同區(qū)域地理環(huán)境直接或間接作用于生物過(guò)程，進(jìn)而影響到侵蝕過(guò)程。開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)退化的過(guò)程和機(jī)理研究，提出人工恢復(fù)和自然恢復(fù)的途徑和效應(yīng)評(píng)價(jià)方法。

3.1.5 水土保持與全球氣候變化的耦合關(guān)系

水土流失與水土保持改變下墊面，影響全球碳循環(huán)，引起氣候的變化，同時(shí)全球氣候的變化也會(huì)影響區(qū)域水土流失強(qiáng)度與水土保持的效果。研究全球氣候變化大環(huán)境下土壤侵蝕的形成、演變、危害及其調(diào)控機(jī)理，定量評(píng)估氣候變化與人為因素對(duì)侵蝕產(chǎn)沙的作用份額，分析水土流失、水土保持與全球氣候變化的內(nèi)在聯(lián)系及其對(duì)土壤碳匯的影響，為制定控制區(qū)域水土流失的低碳生態(tài)策略提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 近期水土保持關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)

3.2.1 水土流失區(qū)植被快速恢復(fù)與生態(tài)修復(fù)技術(shù)

研發(fā)不同類(lèi)型區(qū)生態(tài)自我恢復(fù)與促進(jìn)恢復(fù)技術(shù)，高效、抗逆性速生林草種選育與快速繁殖技術(shù)，林草植被抗旱營(yíng)造與適度開(kāi)發(fā)利用技術(shù)，林草植被立體配置模式與豐產(chǎn)經(jīng)營(yíng)利用技術(shù)，特殊類(lèi)型區(qū)植被的營(yíng)造及更新改造與綜合利用技術(shù)，生物能源物種的篩選與水土保持栽培管理技術(shù)，經(jīng)濟(jì)與生態(tài)兼營(yíng)型林、灌、草種的選育與栽培技術(shù)。

3.2.2 坡耕地水土流失綜合整治和高效利用技術(shù)

研發(fā)坡耕地土壤保育及持續(xù)利用關(guān)鍵技術(shù)、坡耕地徑流調(diào)蓄及高效利用關(guān)鍵技術(shù)、坡耕地整治工程與優(yōu)質(zhì)材料配置技術(shù)、坡耕地整治效應(yīng)評(píng)估技術(shù)，形成一套全國(guó)性坡耕地整治技術(shù)體系;結(jié)合不同地區(qū)水－土－氣－生關(guān)系和水土流失特點(diǎn)，集成區(qū)域優(yōu)良技術(shù)，建立不同類(lèi)型區(qū)示范樣板，為我國(guó)坡耕地水土資源持續(xù)高效利用提供支撐。

3.2.3 中小河流水土保持減災(zāi)作用與高效配置示范

水土保持可有效減少中小河流泥沙淤積，調(diào)控洪峰流量、凈化水質(zhì)環(huán)境，對(duì)中小河流防災(zāi)減災(zāi)及生態(tài)治理具有重要作用。分析水土保持治理在中小河流災(zāi)害防治中的作用和機(jī)制，開(kāi)發(fā)高效的中小河流水土保持減災(zāi)技術(shù)，并在典型中小河流開(kāi)展高效配置示范，為中小河流綜合治理提供技術(shù)支撐。

3.2.4 生態(tài)清潔型流域治理技術(shù)與集成示范

研發(fā)流域內(nèi)非點(diǎn)源污染物質(zhì)的遷移過(guò)程與模擬技術(shù)，揭示水土保持對(duì)流域非點(diǎn)源污染的調(diào)控機(jī)制，集成農(nóng)業(yè)面源污染綜合調(diào)控技術(shù)、農(nóng)村生活垃圾分級(jí)處理技術(shù)、水土流失綜合治理技術(shù)、小型水利徑流調(diào)控技術(shù)等，研發(fā)不同類(lèi)型的生態(tài)清潔型流域治理技術(shù)體系，并進(jìn)行示范。

3.2.5 水土流失試驗(yàn)方法與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

研發(fā)區(qū)域水土流失快速調(diào)查技術(shù)，坡面和小流域水土流失觀測(cè)設(shè)施設(shè)備，溝蝕過(guò)程與流失量測(cè)驗(yàn)技術(shù)，風(fēng)蝕測(cè)驗(yàn)技術(shù)，滑坡和泥石流預(yù)測(cè)方法與觀測(cè)設(shè)備，凍融侵蝕監(jiān)測(cè)方法，水土流失測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)整編與數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等。