黄土高原由于严重的生态环境问题为国内外学者所瞩目，同时是国家生态建设重点推进区域。土壤侵蚀是黄土高原主要的生态环境问题，而大力开展水土保持工作是扭转黄土高原生态面貌的重要举措。随着国家生态文明战略的推进，未来对于黄土高原治理会进一步加强。因此开展黄土高原多尺度土壤侵蚀与水土保持研究，为黄土高原社会经济与生态建设可持续协调发展以及黄河健康维系具有重要意义。为了遏制严重的水土流失，我国政府采取了调整土地利用结构、恢复植被、改进耕作方式、在坡面修建梯田以及在沟道修建淤地坝等一系列水土保持措施。

淤地坝——黄土高原绿色的梦

淤地坝是指在多泥沙沟道修建的以控制沟道侵蚀、拦泥淤地、减少洪水和泥沙灾害为主要目的的沟道治理工程设施。淤地坝拦水拦沙作用效果十分显著。作为黄土高原特有且应用广泛的水土保持措施，国内外学者对淤地坝的拦水拦沙效益进行了广泛且深入的研究，研究地区主要集中在黄土高原河口—龙门镇区间以及泾渭洛汾等黄河泥沙主要来源区；研究方法从基于经验的水保法，逐渐发展到基于物理机制的水文模型法，从原型观测发展到近年来的室内模型试验。在研究过程中，特别注重定量分区气候变化与人类活动分别对减水减沙的贡献率。研究结果认为，淤地坝显著地削弱了流域的洪峰流量，减少了流域的径流量，对径流过程具有明显的调控作用。但也有学者认为淤地坝对流域的年径流影响不大，对地下水起到了很好的补充作用。如綦俊谕等运用经验公式法、双累积曲线法和不同系列对比法分析得出，岔巴沟流域库坝等工程措施汛期减水作用大于25%，而对流域年径流量的影响不大，减水作用在7%左右，但对径流的时空分布作用明显，地下径流占总径流比例提高了20.4%，对地下水的补充起到了很好的作用。

坝地是在淤地坝拦泥淤地过程中逐渐形成的，目前已经成为黄土高原地区的重要粮食高产区。根据泥沙运动理论，在黄土高原丘陵区，洪水挟带进入淤地坝内的侵蚀泥沙，往往是粗颗粒泥沙先沉积，其次为粉砂，最后为黏粒，加之不同暴雨的径流挟沙能力差异，坝地土壤垂直结构具有明显的分层特点，其厚度与分布和降雨特性、侵蚀泥沙特性密切相关。这一现象在众多的野外观测中得到佐证。坝地层状结构的存在，影响了坝地土壤水分的运动，根据作者的野外观测，坝地土壤水分具有明显的分层结构，坝地这种层状的土壤结构也使坝地可以保持更多的水分，发挥着土壤水库的作用，如张红娟等对绥德县韭园沟流域三角坪和团圆沟1#坝地土壤水分分析结果表明：三角坪坝和团圆沟1#坝存水量分别占到1954~1997年间韭园沟流域年均径流量的6.12%和1.87%。已淤平坝地存贮了大量水资源，在一定程度上会减少地表径流量。徐学选等在对延安燕沟流域土壤水资源进行研究后认为：各类土地利用方式中坝地土壤含水量最高，梯田次之，灌木林土壤最干燥。各类土地利用下的储水能力指数从大到小依次为坝地、梯田、荒地、坡耕地、林地、灌木林地。水土保持措施主要增加深层储水，而0~1m浅层往往呈现负增加，特别是0~0.4土层。也有学者对坝地土壤水分与地下水的转化关系和坝地土壤水分的去向进行了初步研究，如宋献方等通过氢氧同位素示踪研究后认为，大部分支沟的地表径流主要是地下水排泄与淤地坝拦蓄的前期降雨径流混合而成，淤地坝在拦蓄降雨径流进而增大流域的基流量方面具有积极作用，完整的淤地坝促进地表水向地下水转化、减小地下水的排泄，是人类活动影响地表水与地下水转化的重要区域，而且淤地坝容易增大地表淤积物及地表径流的矿化度，但尚未对较深层地下水的矿化度形成明显的影响。黄金柏等对黄土高原北部六道沟流域的淤地坝数值计算结果表明：地表径流量、蒸散发量、入渗量以及地下水流出量分别占淤地坝系统总来水量的36.0%、49.3%、11.6%及3.1%，淤地坝系统对水资源再分布的影响主要体现在减少地表径流、增加蒸散发及入渗。

梯田——一道亮丽的风景线

梯田是在黄土高原等土层深厚地区广泛采用的坡面水土保持措施，梯田显著地改变了坡面产汇流的下垫面特征，如梯田改变了地表的坡度组成，缩短了坡长，改变了坡面径流的方向。长期、大量的野外小区实测试验显示：梯田的减水效益在80%以上，且和梯田质量降雨强度相关。坡改梯后，降水很快发生入渗，入渗过程中进入土壤中的水在土壤中运动时受分子力、毛管力和重力的影响，其运动过程也就是在各种力综合作用下寻求平衡的过程。分子力、毛管力随土壤水分的增加而减少，因此水分的入渗速度随着时间延长也不断降低。

林草恢复——山川染绿尽毓秀

林草恢复作为治理水土流失、改善生态环境中一项重要的而且也是极为有效的生物措施，一直受到人们的关注。降水和太阳辐射通过林草的重新分配，林地土壤水分状况和林草固定太阳能的比例就会发生改变，从而直接影响土壤水分和养分的共同利用关系，另外，林草凋落物也通过形成腐殖质，改善土壤结构，提高土壤入渗性，调节地表径流，从而对土壤侵蚀及养分流失起到重要的防治作用。如果从流域蓄水量的角度去阐述，林草恢复过程中，存在着两个相反的效应，一是林草覆盖度的增加，能提高流域的蓄水量，调控并减少水分消耗，另一方面，植被覆盖度的增加，特别是林地的增加，又增加了区域的蒸腾蒸发量，造成干旱化。近年来受到广泛关注的黄土高原干层问题就是植被恢复过程中土壤水分互馈机制下发展的，土壤干层是指林草植被过度耗水情况下，深层土壤水分亏缺，土层剖面一定深度内形成长期较稳定存在的干燥化土层。据调查，土壤干层普遍存在于黄土高原各地区，从东南到西北方向由于干旱的气候条件和较低的土壤水储量，土壤干化程度逐渐增加，其中较为严重的区域是产生大面积低效低产林的黄土高原丘陵沟壑区。

通过构建基于DPSIR概念模型的中尺度水土流失综合治理生态环境效应评价指标体系，王兵等认为退耕还林(草) 是生态恢复环境响应的敏感指标之一，充分体现其对流域生态环境的作用。张素芳和马礼以地处半干旱坝上高原沽源县为例，对比分析距地表约25cm处不同自然区域内林地、草地土壤含水量，结合当地农户走访和野外调查发现：草地或灌木林地能够较好地保持土壤水分，乔木林地则相对较差。葛菁等等通过对二滩水库集水区10种未来土地覆被格局的分析，得出随地表林地和草地面积的增加，保沙价值增加；另有研究表明，不同的退耕还林模式可减少径流及土壤侵蚀，增加微生物活性，改善土壤肥力。

本文由李文超摘编自高海东、李占斌、李鹏、任宗萍、贾莲莲著《黄土高原多尺度土壤侵蚀与水土保持研究》（北京：科学出版社，2016.11），内容略有删节改动。

ISBN：978-7-03-050148-6

《黄土高原多尺度土壤侵蚀与水土保持研究》从坡面、小流域、黄河中游典型支流以及整个黄土高原四个尺度出发，阐述了作者在黄土高原土壤侵蚀及水土保持等方面的最新研究成果。在坡面尺度上，重点阐述黄土高原土壤侵蚀的发生发展机理；在小流域尺度上，重点关注淤地坝、梯田以及退耕还林(草)等水土保持措施的水文泥沙效应；在中尺度流域上，阐述了黄河中游典型多沙支流的水沙变化特征及其影响因素，揭示典型支流基流变化特征及其对水土保持措施的响应；在整个黄土高原尺度上，研究了黄土高原社会经济以及生态治理变迁，论述了黄土高原的治理潜力，并阐明水土保持措施对黄土高原粮食产量及主要河流水沙变化的影响。最后，从协调黄河中游治理及下游水沙平衡出发，提出黄土高原治理对策。

本书可供从事地理学、水文学以及土壤侵蚀与水土保持的相关科研人员与学生参考。

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