土壤侵蚀原理第1章绪论.doc

第1章绪论主要教学目标：使学生掌握课程性质及使用对象，课程涉及范围及与其他课程关系，土壤侵蚀及其危害，土壤侵蚀原理研究历史与现状。本章内容主要是给予同学们概念上的理解，以教师课堂讲授为主，学生自学和参阅课外书为辅。主要内容：第一节 课程性质第二节 课程涉及范围及与其他课程关系第三节 土壤侵蚀及其危害第四节 土壤侵蚀原理研究历史与现状主要讲解内容第一节 课程性质“土壤侵蚀原理”是高等院校“水土保持与荒漠化防治”专业本科生的一门核心专业基础课程。通过本课程学习主要使学生具备土壤侵蚀方面的基本知识、认识土壤侵蚀基本规律，并掌握水土资源及土壤侵蚀监测、调查和评价的基本技能（基本知识、基本规律和基本技能），同时为该专业本科生后续课程学习，如流域管理学、荒漠化防治工程学、生态林业工程学和水土保持工程学等专业课程及今后独立解决水土保持与荒漠化防治中的具体问题奠定坚实的理论基础。第二节 课程涉及范围及与其他课程关系一、课程涉及范围“土壤侵蚀原理”课程是水土保持与荒漠化防治专业的一门核心专业基础课程，它涉及到水力学、水文学、土壤学、气象学、生态学和岩土力学等学科内容，因此本课程要求流体力学、地学概论、气象学、水文与水资源学、土壤学与土地资源学、生态学和岩土力学等课程作为其先修课程，以使学生更好地掌握本课程所学内容。在理论教学中，以土壤侵蚀侵蚀形式、土壤侵蚀发生发展规律和分析影响土壤侵蚀的自然因子为主，为学生学习水土保持与荒漠化防治专业的其他课程建立坚实的理论基础。同时使学生掌握调查、分析和监测水土资源及土壤侵蚀的基本技能，为进行独立的科学研究和从事管理生产实践等工作奠定基础。在课程实习等实践教学环节中，要求学生较为深刻地认识在不同外营力作用下土壤侵蚀的发生发展过程、能够较为熟练地掌握在不同地质条件下土壤侵蚀监测、调查与分析方法，并据以组织综合措施防治土壤侵蚀，改良、维护和提高土地生产力，在合理利用水土资源的同时，改善生态环境条件。二、与其他课程关系1. 与气象学、水文学的关系土壤侵蚀原理与气象学、水文学的关系主要体现在各种气象因素和不同气候类型对土壤侵蚀都有直接或间接的影响，并形成不同的水文特征。在研究暴雨、洪水、风沙、干旱等自然灾害时，一方面要根据气象、气候对土壤侵蚀的影响以及径流、泥沙运行规律采取相应措施进行防治，使其变害为利；另一方面通过长期的土壤侵蚀综合治理，改变大气层的下垫面性状，对局部地区小气候及水文特征起到调节和改善作用。2. 与地学的关系土壤侵蚀原理与地学的关系主要体现在地貌、地质及地理对土壤侵蚀量和土壤侵蚀过程的影响，同时水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀及冻融侵蚀等土壤侵蚀过程，在塑造地形中又起着一定的作用。地面上各种侵蚀地貌是影响土壤侵蚀的因素，也是土壤侵蚀参与作用的结果，他们是土壤侵蚀原理课程中主要的研究对象之一。3. 与土壤学及土地资源学的关系土壤侵蚀与土壤学及土地资源学的关系也是非常紧密的，土壤、母质及浅层基岩是土壤侵蚀作用破坏的主要对象。不同的土壤具有不同的蓄水、透水和抗蚀能力。因此，改良土壤性状，提高土壤肥力与防治土壤侵蚀有着很大关系。4. 与流体力学、水力学、水文学学科的关系土壤侵蚀与流体力学、水力学、水文学学科的关系更为密切，无论是水力侵蚀、风力侵蚀还是重力侵蚀导致的径流、泥沙、风沙流等，都与以上学科有紧密联系。在研究有关水力、风力、泥沙及风沙流等的运动规律时，土壤侵蚀原理着重研究从坡面到沟壑、从上游到下游、从风蚀地区到风积地区土壤侵蚀发生发展规律。而水利科学着重研究径流、泥沙进入河流后的运行规律。5. 与环境科学的关系土壤侵蚀还与环境科学有一定的关系，土壤侵蚀所研究的问题正是山区、丘陵区和风沙区的生态环境问题。人为活动从不同方面对土壤侵蚀过程的影响，也会涉及到区域环境问题，人们通过各种措施防治土壤侵蚀的发生和发展，实际上就是保护和改善环境的过程。土壤侵蚀所导致的泥沙对水土资源的破坏、河道淤积等都是造成环境破坏和污染的重要因素之一。第三节 土壤侵蚀及其危害一、我国土壤侵蚀概况1.土壤侵蚀发生范围、程度及面积我国是世界土壤侵蚀最严重的国家之一，其范围遍及全国各地。土壤侵蚀的成因复杂，危害严重，主要侵蚀类型有水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和冰川侵蚀等。根据水利部遥感中心1990年调查统计，全国土壤侵蚀面积达492万km2，占国土面积的51%，其中水力侵蚀面积179万km2，风力侵蚀面积188万km2，冻融侵蚀面积125万km2。重力侵蚀则不同程度地分别分布在以上3类土壤侵蚀分布范围内。2.土壤侵蚀发生因素土壤侵蚀的发生除自然因素影响外，另一重要原因就是人类不合理的活动。虽经几十年的不断努力，土壤侵蚀的综合治理取得了显著成效。但由于毁林开荒、陡坡耕种、过量采访林木、过度放牧和工矿建设中不合理活动等，导致土壤侵蚀面积和侵蚀程度不断扩大加剧的趋势还没有从根本上得到遏制。二、土壤侵蚀危害1. 破坏土地吞食农田西北黄土区、东北黄土区和南方化岗岩“崩岗”地区土壤侵蚀最为严重。黄土高原的侵蚀沟头一般每年前进13m。辽宁省12个市建国以来由于土壤侵蚀已损失土地71.2万hm2（1068万亩）。严重的土壤侵蚀导致土地“沙化”。在我国西北干旱草原和与风沙区相邻的黄土丘陵区，常因风蚀危害造成土地“沙化”现象。2. 降低土壤肥力加剧干旱发展土壤中含有大量氮、磷、钾等各种营养物质，土壤流失也就是肥料的流失。据湖北省有关部门观测分析，坡耕地每年流失土壤约2.1亿t，其中含有机质273万t，氮、磷、等养分231万t。坡耕地水、土、肥流失后，土地日益瘠薄，田间持水能力降低，加剧了干旱发展。据统计全国多年平均受旱面积约1960万hm2（2.94亿亩），成灾面积约673.3万hm2（1.01亿亩）。3. 淤积抬高河床加剧洪涝灾害土壤侵蚀使大量坡面泥沙被冲蚀、运搬后沉积在下游河道，消弱了河床泄洪能力，加剧了洪水危害。建国以来，黄河下游河床平均每年淤高810cm，目前很多地段已高出两岸地面410m，成为地上“悬河”。近几十年来，包括我国长江在内的全国各地都有类似黄河的情况，随着土壤侵蚀的日益加剧，各地大、中、小河流的河床於高和洪涝灾害也日趋严重。1998年7、8两月间发生在长江干流、松花江流域的特大洪水灾害给国家造成了数亿元的损失，在很大程度上说明了由于土壤侵蚀造成河床淤高、行洪能力下降导致洪水危害不断增大的问题。4. 淤塞水库湖泊影响开发利用新中国成立以来，初步估计全国各地由于土壤侵蚀而损失的各类水库、山塘等库容历年累计在200亿m3以上。长江中游的洞庭湖，清代道光年间有水面6270 km2，由于土壤侵蚀导致的泥沙淤积，加之沿湖围垦等，1949年湖面面积缩小至4350 km2，1993年又缩小到3641 km2，同时由于湖底因泥沙淤积而升高，使得其容量减少了40%，严重影响了洞庭湖的缓洪能力和湖周的生态环境，1998年长江干流发生的特大洪水灾害与之有密切关系。第四节 土壤侵蚀原理研究历史与现状一、国际上研究历史与现状1. 前苏联前苏联土壤侵蚀学科始于18世纪中叶，进入19世纪，开展了土壤侵蚀调查，编绘了部分区域面蚀和沟蚀分布图。1917年10月苏联十月革命胜利后不久，在奥尔诺夫斯克州成立了世界第一个土壤保持试验站诺沃西里试验站(1923)。1967年以后，全国有200多个科研单位从事土壤侵蚀及其综合治理的研究。这期间在侵蚀研究方法上有很大改进，制订了评定土壤侵蚀危险性的方法、侵蚀土壤制图方法、水土保持措施效益评价方法，使土壤侵蚀研究逐步趋向规范化，研究的深度和广度均有长足发展，出版了几十部专著，主要有土壤保持措施体系区划（1972）等。苏共中央及苏联部长会议发布决议后的15年间，全苏召开了4次土壤保持会议，并发表了许多具有较高学术价值的科学文献。2. 欧洲欧洲防治山洪、泥石流、滑坡等自然灾害最早从阿尔卑斯山区各国开始，然后推向全欧洲。1884年，奥地利制定了世界第一部有关防止土壤侵蚀的荒溪治理法，总结出一套综合防治土壤侵蚀的森林工程措施体系。1950年联合国粮农组织欧洲林业委员会(COFO)为了加强山地土壤侵蚀防治与国际协作，成立了山区流域管理工作组（Working Party on Mountain Watershed Management）。这个工作组的主要任务是防治山洪、泥石流、滑坡灾害方面组织欧洲各国进行合作。欧洲山区流域治理工作组自1978年第11次会议以来与国际林业科学研究组织联盟（IUFRO）关系日益密切，二者建立了永久性的合作关系并定期出版山区流域治理方面的论文集。欧洲各国山地森林覆盖率较高，土地利用主要为牧业用地，土壤面蚀作用较轻微，而山洪、泥石流、滑坡侵蚀作用强烈、危害大。他们已建立起生物措施、工作措施、土地利用调整、法律措施等综合治理体系。3. 美国美国从19世纪50年代后期逐渐兴起土壤侵蚀的防治工作，农民使用工程措施防治耕地的土壤侵蚀，1915年美国林务局在犹他州布设了第一个定量的土壤侵蚀观测小区后，米勒(M. F. Miller)于1917年在密苏里农业试验站布设了径流观测小区，不久第一次出版了野外小区土壤侵蚀量观测成果。19世纪30年代在美国土壤保持局第一任局长贝内特博士(H. H. Bennett)的积极支持下，美国设立19个保土试验站，研究降雨强度、降雨历时、季节分配和土壤可蚀性的关系，地面坡度、作物覆盖及土地利用和土壤侵蚀的相互关系等。近年来美国在应用基础方面的主要研究内容为研制评估、预测和监测土地生产能力和土地资源变化的新技术，提供为改良、保护和恢复农业用地生产能力的技术，合理利用水资源的先进管理制度及用水技术，优化土地资源管理所需要的综合利用土、水、气资源技术。在基础理论研究方面主要有雨滴溅蚀和水流剥蚀及输移原理，水流中泥沙沉积机理，研究土壤侵蚀预报的新方法和评估水保措施效益的新方法；新的侵蚀控制概念评价和野外试验，土壤侵蚀对土地生产力和对土地利用影响的经济后果等。4. 日本17世纪后期，学者河村瑞贤提出荒山恢复的建议，要把造林与工程措施相结合，被政府采纳。此后设置砂防机构，发展砂防工程。1897年为防治山区灾害，制定了森林法，后经修订延续至今。日本的自然灾害防治事业中，治山（土壤侵蚀防治）事业占据主要地位，1953年日本全国大水灾以后公布了治山治水基本对策纲要，1959年日本伊势湾遭受强台风危害，又公布了治山治水紧急措施法，并制定了10年计划。在日本政府的林业机构中，治山是一项主要任务。国家治山预算占其林业预算中的一半左右，近年来治山预算每年约为3520亿日元。尽管日本防止土壤侵蚀的工程措施、工程施工方法较为先进，但其理论研究相对来说较为滞后。二、国内研究历史与现状早在公元前10世纪的西周时期，就有“平治水土”之说，诗经中记述了朴素的土壤侵蚀防治原理及合理土地利用的重要性。1940年旧黄河水利委员会的一些科技人员针对治黄工作，提出了防治泥沙问题，并成立了林垦设计委员会，开展水土保持造林工作。以森林防治土壤侵蚀、保护农田、涵养水源、改善水力条件等。本世纪20年代末，受西方科技发展影响，我国开始了系统的土壤侵蚀研究，先后在四川内江、甘肃天水、陕西长安、福建河田等地建立了土壤侵蚀研究试验区，积累了一些研究资料和研究经验。这些水土保持机构曾引进国内外优良水土保持树种及草种，并对土壤侵蚀规律、土壤侵蚀防治措施及其效益进行了研究，取得了一些成果。1945年有少数农林院校开设土壤侵蚀防治方面的课程。新中国成立后，党和政府极其重视水土保持工作，1952年政务院发出关于发动群众继续开展防旱、抗旱运动并大力推行水土保持工作的指示，1956年成立了国务院水土保持委员会，1957年国务院发布了中华人民共和国水土保持暂行纲要，1964年国务院制定了关于黄河中游地区水土保持工作的决定，1982年6月30日国务院批准发布了水土保持工作条例，1991年6月29日，第七届全国人大常务委员会第20次会议一致通过了中华人民共和国水土保持法，至此我国的水土保持工作逐步走向了法制化、规范化和科学化的道路。同时各地区各部门的土壤侵蚀试验研究蓬勃发展，开始了我国土壤侵蚀研究的新时代，取得了丰硕成果：如雨滴击溅侵蚀、坡面耕地冲刷机理、沟道冲刷及重力侵蚀机理和分布特征、风蚀机理、治理措施拦水减沙效益分析、全国土壤侵蚀分类及地域性分异规律等，为土壤侵蚀的防治方针、防治措施和防治标准等提出了理论依据。在土壤侵蚀防治和水土保持教研方面，50年代初期在原北京林学院林业专业首先设置了“森林改良土壤学”课程，讲授土壤侵蚀规律及土壤侵蚀防治措施等方面的内容。1958年根据国务院水土保持委员会及全国第二次水土保持会议的精神，在原北京林学院成立了水土保持专业。从此在我国高等教育部门专业目录中有了培养水土保持高级技术人才的专业。1980年根据我国水土保持事业的发展，北京林业大学成立了水土保持系，并于1992年在北京林业大