全部水土保持学PPT

1、水土保持学水土保持学绪绪 论论 水土保持学及其研究内容 水土保持的意义 水土保持的发展历史 与其他学科的关系一、水土保持学及其研究内容1、几个重要概念 土壤侵蚀： 土壤或其他地面组成物质在外营力的作用下，被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程。 水土流失： 在外营力的作用下，水土资源和土地生产力遭受的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失。 水土保持： 防治水土流失，保护、改良与合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的效益和建立良好的生态环境。 水土保持学：水土保持学： 研究水土流失形式、发生原因和规律、水土保持基本原理，据以制定规划和运用综合措施，防治水土流失，治理江河

2、与风沙，保护、改良和合理利用水土资源，维护和提高土地生产力，改善农业生产条件，建立良好的生态环境的应用科学。 2、研究内容 土壤侵蚀的形式、分布和危害；小流域径 流的形成与损失过程；土壤侵蚀特征。 水土流失规律和水土保持措施。 水土流失与水土资源调查和评价的方法。 水土保持的效益。二、 水土保持的意义 1. 水土流失现状 1990年的调查统计，全国土壤侵蚀面积492万平方公里万平方公里，占国土面积的51%。其中水力侵蚀面积179万平方公里万平方公里，风蚀面积188万平方公里万平方公里，冻融侵蚀125万平方公里。万平方公里。2000年全国情况 侵蚀总面积：356 万km2 ，占国土面积37%。

3、其中，水蚀面积165万km2 ，风蚀面积191万km2 福建省的情况 根据2000年福建省土壤侵蚀遥感调查的结果，福建省以水力侵蚀为主，土壤侵蚀总面积为13127.31平方公里，占全省土地总面积的10.72%。其中： 轻度侵蚀6572.91平方公里，占侵蚀总面积的50.07%； 中度侵蚀3815.41平方公里，占侵蚀总面积的29.06%； 强度侵蚀2547.23平方公里，占侵蚀总面积的19.40%； 极强度侵蚀180.25平方公里，占侵蚀总面积的1.37%； 剧烈侵蚀11.51平方公里，占侵蚀总面积的0.09%。 福建土壤侵蚀现状的特征： 以低强度侵蚀为主，极强度和剧烈侵蚀的面积和比例小； 东

4、南沿海地市比中西部山区地市严重； 局部地区侵蚀很严重2、水土流失的危害 破坏资源 河道、水库淤浅，加剧洪涝灾害 影响交通运输 危及人民生命财产安全3、水土保持的意义 保护土地资源，维护土地生产力。 充分利用降水资源，提高抗旱能力。 改善区域生态环境，促进当地社会和经济发展。 减少江河湖库泥沙淤积，减轻下游洪涝灾害。 减少江河湖库非点源污染，保护与改善水质。三、水土保持的发展历史 20世纪30年代，美国贝内特（H.H.Bennet）创立了“土壤保持学”。 20世纪初叶，前苏联和日本也发展了具有特色的土壤侵蚀与水土保持学科。 我国40年代初期，设立了甘肃天水、陕西长安和福建长汀水土保持实验区；开展

5、大量的考察工作；取得了显著的治理成效。国外以美国为例 围绕三个方面开展研究：1、土壤侵蚀与水质管理；2、土壤侵蚀与土壤资源管理；3、基于保持规划与环境保护的侵蚀预报技术；土壤侵蚀的研究进展1、土壤侵蚀与水质管理研究： 沉积物分离、运移和沉积的定量关系； 地表条件与径流和土壤侵蚀的定量关系； 不同耕作和管理措施条件下，不同农业 化学物质向地表径流的排放量； 有效控制污染物向地表径流排放措施； 改进WEPP。 2、土壤侵蚀与土壤资源管理研究： 有效的土壤保持技术； 获取更多的资料为制定土壤保持措施提 供依据。一个例子： 聚丙稀酰胺用于防止陡坡地的土壤侵蚀3、基于保持规划与环境保护的侵蚀预报技术把W

6、EPP应用于营养和杀虫剂流失的预报重点： 继续完善WEPP； 水土流失与非点源污染的关系。 中国土壤侵蚀研究的特点： 土壤侵蚀调查与基础性、关键性问题的研究 研究建立了土壤侵蚀分类原则和系统； 建立了土壤侵蚀区划的原则和系统（如侵蚀营 力划分一级区）； 土壤侵蚀调查研究方法的进展（3S技术）。 土壤侵蚀过程及其机理研究 地质时期和历史时期以来土壤侵蚀过程的研究 （通过对黄土高原古地貌演变及黄土层内古环境信息的研究，论证了自然侵蚀的发生演变过程） 坡耕地土壤侵蚀过程及其机理研究 中国土壤侵蚀预报的研究。 土壤侵蚀与沟道河流泥沙输移及洪涝灾害关联研究中国水土保持应重视的几个问题： 加强水土流失基础

7、理论研究。 加强流域生态经济系统的管理与调控研究。 以可持续发展理论指导区域水土流失综合治 理与开发。 把防止与调控地表径流放在首位。 加强科学研究，进一步提高成果转化率。 建立中国土壤侵蚀监测信息系统。四、与其他学科的关系 1、与基础性自然科学的关系 气象学 水文学 地貌学 地质学 土壤学 2、与应用科学的关系 农业科学 林业科学 水利科学 环境科学GPS的组成 1.空间部分（卫星星座） 24颗在轨卫星分布在6个轨道平面内，每轨4颗卫星均匀分布，卫星轨道几乎为圆形。 在地球上的任意地点、任意时刻至少可以同时看到4颗以上的卫星，满足定位的需要。地面部分 2.地面控制部分： 监测站、主控站、地面

8、注入站、通讯及辅助系统 3.用户设备 GPS接收机、微机、气象仪器等遥感基础遥感基础遥感的概念遥感的概念 遥感是遥感是6060年代在美国创造的技术用语，用来综合以年代在美国创造的技术用语，用来综合以前所使用的摄影测量、像片判读、地技摄影而提出的。前所使用的摄影测量、像片判读、地技摄影而提出的。19721972年，随着第一颗地球观测卫星年，随着第一颗地球观测卫星LandsatLandsat的发射成功的发射成功而迅速得到普及。而迅速得到普及。 遥感是一种远离目标，通过非直接接触而判定、测遥感是一种远离目标，通过非直接接触而判定、测量并分析目标性质的技术。量并分析目标性质的技术。 对目标进行信息采集

9、主要是利用了从目标反射或辐对目标进行信息采集主要是利用了从目标反射或辐射的电磁波。此外重力和磁也作为信息采集手段而加以射的电磁波。此外重力和磁也作为信息采集手段而加以利用，这些都包含在广义的遥感之中。利用，这些都包含在广义的遥感之中。 接收从目标中反射或辐射的电磁波的装置叫作遥感接收从目标中反射或辐射的电磁波的装置叫作遥感器（器（remote sensorremote sensor）。搭载这些遥感器的移动体叫做）。搭载这些遥感器的移动体叫做遥感平台（遥感平台（platformplatform），如飞机及人造卫星等。），如飞机及人造卫星等。遥感基础遥感基础遥感的特性遥感的特性v空间特性空间特性视

10、域范围大，具有宏观特性（卫片视域范围大，具有宏观特性（卫片3422534225平方公里）平方公里）v光谱特性光谱特性探测波段从可见光向两侧延伸，扩大了人们对地物探测波段从可见光向两侧延伸，扩大了人们对地物特性的研究特性的研究v时相特性时相特性能够周期成象，有利于动态监测和研究能够周期成象，有利于动态监测和研究什么是GIS GIS = CAD+DATABASE+SPATIAL OPERATION 采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。 支持地理空间数据库的获取、管理、操作、分析、模型化和显示打印输出 数据、信息、地理信息GIS应具备的功能 支持对空间数据库的获取 能对空

11、间数据库进行管理 显示、打印、编辑、查询、特征提取等 支持以空间数据为基础的分析 支持对空间数据的模型化 提供规划、管理等问题的决策支持GIS的组成 以计算机为基础的硬件设备 Hardware 软件 Software 空间数据库 Database GIS管理的对象 人员 Lifeware 最重要但又最容易被忽视硬件设备 高速处理器 大容量的存储设备 输入、输出设备等 其它辅助设备GIS软件 专门的GIS软件，一般具有： 数据管理、数据分析、地图制图、数据库的组织管理、空间信息的查询和空间分析等功能 新的GIS软件进一步提出了网络功能，特别提出了对INTERNET的支持 预测预报和决策支持的要求

12、土壤侵蚀动态变化特点土壤侵蚀动态变化特点 土壤侵蚀面积减少，侵蚀比率下降 土壤侵蚀强度明显减轻 沿海地市侵蚀面积和侵蚀强度降低幅度大于内地 沿海地市土壤侵蚀仍比内地严重 土壤侵蚀比率降幅趋缓，完成“十五”水土流失治理目标任重道远。第一章 水土保持基本原理第一节第一节 水土流失带性规律水土流失带性规律 影响水土流失的因素主要有：影响水土流失的因素主要有： 气候气候: :降雨，风等；降雨，风等； 地质、地貌：岩石、构造、坡度等；地质、地貌：岩石、构造、坡度等； 土壤：透水性、抗蚀性和抗冲性等；土壤：透水性、抗蚀性和抗冲性等； 植被：覆盖度、植被类型等；植被：覆盖度、植被类型等； 人为因素。人为因素

13、。 其中自然地理要素在地球表面是成带性分布的。其中自然地理要素在地球表面是成带性分布的。 一、自然地理环境的地域分异规律 地球的形状、自转和公转地球的形状、自转和公转 地表的太阳辐地表的太阳辐射量由北向南呈规律性排列射量由北向南呈规律性排列 气候、植物和动气候、植物和动物也成带状分布。物也成带状分布。 但是，地球表面不是一个但是，地球表面不是一个连续的、均匀的、具连续的、均匀的、具有相同物质组成的行星有相同物质组成的行星，大陆占地表的，大陆占地表的2929，海洋，海洋占占7171，这种面积的数量对比关系，使大陆与海洋，这种面积的数量对比关系，使大陆与海洋以及大陆的东岸、西岸和内部的自然地理要素

14、分布以及大陆的东岸、西岸和内部的自然地理要素分布更为复杂。更为复杂。 （一）全球性的地域分异：（一）全球性的地域分异： 海陆对比：地表有大洋和大陆之分，这是海陆对比：地表有大洋和大陆之分，这是自然自然地理环境的基本分异地理环境的基本分异。它除表现为。它除表现为海与陆的强烈对海与陆的强烈对比比外，还构成两种明显不同的外，还构成两种明显不同的陆地生态环境与海洋陆地生态环境与海洋生态环境生态环境，并通过其间的相互影响，造成次一级的，并通过其间的相互影响，造成次一级的地域分异。地域分异。 热力分带：热力分带：太阳辐射太阳辐射随地理纬度不同而发生的随地理纬度不同而发生的热力分带性热力分带性是一种全球性的

15、地域分异规律。它决定是一种全球性的地域分异规律。它决定着气温、气压、湿度、降水、风向等要素在地表呈着气温、气压、湿度、降水、风向等要素在地表呈带状分布。带状分布。 （二）大陆和大洋的地域分异二）大陆和大洋的地域分异 大陆的地域分异规律大陆的地域分异规律：贯穿整个大陆，如纬度分异等；：贯穿整个大陆，如纬度分异等； 大洋的地域分异大洋的地域分异：大洋表层纬向自然带大洋底层自然区。：大洋表层纬向自然带大洋底层自然区。 （三）区域性的地域分异（三）区域性的地域分异 地带段性；地区性；垂直带性。地带段性；地区性；垂直带性。 （四）地方性的分异规律（四）地方性的分异规律 地形的垂直分化，地面组成物质和地方

16、气候的差异。如地形的垂直分化，地面组成物质和地方气候的差异。如坡向不同引起水热分布上的差异。坡向不同引起水热分布上的差异。 二、土壤侵蚀的地理分布二、土壤侵蚀的地理分布 1 1、地表水热状况与外营力、地表水热状况与外营力 地表水热状况不同，决定了不同性质的外营力地表水热状况不同，决定了不同性质的外营力作用及其强度。作用及其强度。 土壤侵蚀的过程：风化剥蚀、搬运和沉积土壤侵蚀的过程：风化剥蚀、搬运和沉积 风化作用：风化作用： 指暴露在地表的岩石，由于受到各种因素的作用，其形指暴露在地表的岩石，由于受到各种因素的作用，其形状、结构和成分发生改变的现象。状、结构和成分发生改变的现象。 风化为搬运创造

17、了条件！风化为搬运创造了条件！ 不同水热条件下，风化作用有鲜明的特点：不同水热条件下，风化作用有鲜明的特点： 物理风化发生在高寒区；物理风化发生在高寒区； 化学风化强烈发生于高温高湿区，等等。化学风化强烈发生于高温高湿区，等等。 搬运作用：搬运作用： 将风化的松散物质由原来的地方搬运到附近将风化的松散物质由原来的地方搬运到附近或很远的地方并堆积起来的过程。或很远的地方并堆积起来的过程。 搬运与风化关系密切：搬运与风化关系密切： 风化为搬运准备了物质；风化为搬运准备了物质； 搬运为进一步风化创造条件。搬运为进一步风化创造条件。 沉积作用：沉积作用： 风化产物经过一段时间的搬运后，由于介质的风化产

18、物经过一段时间的搬运后，由于介质的搬运能力减弱而沉积下来的过程。搬运能力减弱而沉积下来的过程。 认真分析可见，认真分析可见，土壤侵蚀与地表水热状况是分土壤侵蚀与地表水热状况是分不开的：不开的： 高温少雨地区，风化作用以物理风化为主，风高温少雨地区，风化作用以物理风化为主，风蚀严重；蚀严重； 高温多雨区，化学风化为主，水力侵蚀活跃；高温多雨区，化学风化为主，水力侵蚀活跃； 低温少雨区，风蚀为主。低温少雨区，风蚀为主。 2 2、侵蚀的地带性规律、侵蚀的地带性规律 有三有三个气候侵蚀带：个气候侵蚀带： 冰雪气候侵蚀带冰雪气候侵蚀带：气候特点是降雪量大于消融量，形成：气候特点是降雪量大于消融量，形成冰

19、川，或融水下渗，结成冻土；冰川，或融水下渗，结成冻土； 湿润气候侵蚀带湿润气候侵蚀带：气候特点是：气温较高，降水量大于：气候特点是：气温较高，降水量大于蒸发量，多余的水渗入地下成为潜水或地下径流，未渗入地蒸发量，多余的水渗入地下成为潜水或地下径流，未渗入地下的水形成地表径流。所以，以水力侵蚀为主；下的水形成地表径流。所以，以水力侵蚀为主； 干旱气候侵蚀带干旱气候侵蚀带：在地面蒸发量大于降水量的地区，空：在地面蒸发量大于降水量的地区，空气十分干燥，植被生长受到限制，风力作用极为强烈，形成气十分干燥，植被生长受到限制，风力作用极为强烈，形成风沙流破坏地表。风沙流破坏地表。 。 第二节第二节 水、沙

20、平衡原理水、沙平衡原理 一、水量平衡一、水量平衡 水分循环：地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下，水分循环：地球表面的广大水体，在太阳辐射作用下，大量水分被蒸发，上升到空中，被气流带动送到各地。在这大量水分被蒸发，上升到空中，被气流带动送到各地。在这个过程中，遇冷凝结而以降水形式落到地面上，再从河道或个过程中，遇冷凝结而以降水形式落到地面上，再从河道或地下流人海洋：地下流人海洋：水分这样往返循环不断转移交替的现象称为水分这样往返循环不断转移交替的现象称为水分循环或水循环。水分循环或水循环。包括了降水、径流和蒸发三过程。包括了降水、径流和蒸发三过程。 大、小循环。大、小循环。 大循环：大循环是海

21、陆间的水分交换大循环：大循环是海陆间的水分交换 ； 小循环：从海洋上蒸发的水汽，上升遇冷凝结后又降落小循环：从海洋上蒸发的水汽，上升遇冷凝结后又降落在海洋上，或陆地上蒸发的水汽上升遇冷凝结后又降落到陆在海洋上，或陆地上蒸发的水汽上升遇冷凝结后又降落到陆地上，这种局部的循环称为小循环。地上，这种局部的循环称为小循环。 水量平衡：水量平衡： I = O + I = O + W W I I 某时段内输入水量；某时段内输入水量； O O 某时段内输出水量；某时段内输出水量； W W 时段内储水量增量。时段内储水量增量。二、容许土壤流失量（二、容许土壤流失量（T值）值） 1 1、概念、概念 小于或等于成

22、土速率的年土壤流失量。小于或等于成土速率的年土壤流失量。 对于坡耕地，是使作物在长时期内能经济、持续稳定地对于坡耕地，是使作物在长时期内能经济、持续稳定地获得高产而允许的年最大土壤流失量。获得高产而允许的年最大土壤流失量。 2 2、T T值范围值范围 美国依据满足作物生长需要的土层深度、流失区域大小、美国依据满足作物生长需要的土层深度、流失区域大小、保证下游的安全等条件确定不同情况的保证下游的安全等条件确定不同情况的T T值（值（P17P17）。）。 一般来说，耕地土层深厚且剖面土壤肥力接近的情况下，一般来说，耕地土层深厚且剖面土壤肥力接近的情况下，容许流失量可大些；对于土层薄、少量侵蚀即会显

23、著降低生容许流失量可大些；对于土层薄、少量侵蚀即会显著降低生产力的情况，其值要低。产力的情况，其值要低。 4-114-11吨吨/ /公顷公顷年和年和2-62-6吨吨/ /公顷公顷年年 我国采用的我国采用的T T值值 我国根据有效土层厚的抗蚀年限，划分出土壤潜在侵蚀我国根据有效土层厚的抗蚀年限，划分出土壤潜在侵蚀危害程度（危害程度（P18P18）。显然，无险型土壤抗蚀年限最长，容许）。显然，无险型土壤抗蚀年限最长，容许流失量可大些；极险型和毁坏型，容许流失量应取最小值。流失量可大些；极险型和毁坏型，容许流失量应取最小值。 在在水土保持技术规范水土保持技术规范中，明确提出：在不同成土条中，明确提出

24、：在不同成土条件下，容许流失量件下，容许流失量T T值分别采用值分别采用200t200t(km2a)(km2a)、500t500t(km2a)(km2a)和和1000t1000t(km2a)(km2a)。三、冲淤平衡三、冲淤平衡 纵向平衡：纵向平衡： 不冲不淤：来水的含沙量，通过河段即不发生冲不冲不淤：来水的含沙量，通过河段即不发生冲 刷，又不产生淤积的平衡状态；刷，又不产生淤积的平衡状态； 冲淤平衡：河段内有冲有淤，但一定时间内（冲淤平衡：河段内有冲有淤，但一定时间内（1 1年）年） 其冲淤达到平衡。其冲淤达到平衡。 断面平衡：床面上水流的作用流速，与床面土质的抗冲能力以及断面内断面平衡：床

25、面上水流的作用流速，与床面土质的抗冲能力以及断面内 的横向输沙都能互相平衡，不致引起断面形状的改变。的横向输沙都能互相平衡，不致引起断面形状的改变。 平面平衡：指游荡型河流的稳定问题。平面平衡：指游荡型河流的稳定问题。 第三节第三节 生态系统平衡原理生态系统平衡原理 一、生态系统的概念一、生态系统的概念 指生物群落及其无机环境相互作用的一个自指生物群落及其无机环境相互作用的一个自然系统。然系统。 二、生态系统的组成二、生态系统的组成 白尾鹿树木枯枝落叶分解(微生物) 土壤森林生态系统生物环境生态系统生产者生产者消费者消费者分解者分解者生产者生产者消费者消费者分解者分解者土壤、空气土壤、空气生物

26、生物非生物环境非生物环境生生态态系系统统 生产者（生产者（producersproducers）又称初级生产者（又称初级生产者（primary primary producersproducers），利用太阳光能把），利用太阳光能把CO2CO2和和H2OH2O合成有机合成有机物质，同时把光能转化为化学能。物质，同时把光能转化为化学能。 消费者消费者 不能利用无机物质制造有机物质，而是直不能利用无机物质制造有机物质，而是直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质。它们属接或间接依赖于生产者所制造的有机物质。它们属于异养生物。于异养生物。 分解者（分解者（composerscomposers），指利用

27、动植物残，指利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物，体及其它有机物为食的小型异养生物，主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。主要有真菌、细菌、放线菌等微生物。小型消费者使构成有机成分的元素和贮小型消费者使构成有机成分的元素和贮备的能量通过分解作用又释放到无机环备的能量通过分解作用又释放到无机环境中去。境中去。主要环境组分主要环境组分 辐射辐射 大气大气 水体水体 土壤土壤 三、生态系统的结构三、生态系统的结构 指生态系统中有机体内部与彼指生态系统中有机体内部与彼此之间在时空上的联系方式及物质、此之间在时空上的联系方式及物质、能量的转移关系。能量的转移关系。 营养结构：食物链和食物网。营养结构

28、：食物链和食物网。 空间结构：垂直和水平空间结构。空间结构：垂直和水平空间结构。 垂直结构：指生物群落在空垂直结构：指生物群落在空间上的垂直分化规律。间上的垂直分化规律。 水平结构：水平结构： 是指生态系统中的生产者和是指生态系统中的生产者和各级消费者有机体、种群或群落各级消费者有机体、种群或群落的水平分布状况和动态，体现了的水平分布状况和动态，体现了生态系统的二维水平结构。生态系统的二维水平结构。 种群：生态系统中或一定区种群：生态系统中或一定区域内同一种生物的个体总和。域内同一种生物的个体总和。 群落：由生态系统中所有生群落：由生态系统中所有生物种群构成的有机整体。物种群构成的有机整体。

29、四、生态系统的能量流动四、生态系统的能量流动 生态系统的能量流动过程起史于绿色植物生态系统的能量流动过程起史于绿色植物的光合作用，经历了草食性（的光合作用，经历了草食性（herbivoryherbivory）和肉）和肉食性（食性（carnivorycarnivory）过程，最后经微生物分解释）过程，最后经微生物分解释放，并以热的形式散发到环境中去。可见，生放，并以热的形式散发到环境中去。可见，生态系统的能量流动是态系统的能量流动是在系统的生产、消费和分在系统的生产、消费和分解的过程中实现的解的过程中实现的。 1 1、初级生产、初级生产 几个重要概念几个重要概念 生产：生产： 绿色植物通过光合作

30、用，把太阳能转化为化绿色植物通过光合作用，把太阳能转化为化学能并积累在植物体中，这就叫做生产。学能并积累在植物体中，这就叫做生产。 初级生产：初级生产：由于生产是生态系统最初的和最基本的能由于生产是生态系统最初的和最基本的能量储存形式，所以叫做初级生产。量储存形式，所以叫做初级生产。 初级生产力：初级生产力：单位时间和单位面积积累的能量叫初级单位时间和单位面积积累的能量叫初级生产力。生产力。 总初级生产：总初级生产：植物吸收的总光能，也就是总光合作用植物吸收的总光能，也就是总光合作用量叫做总初级生产。量叫做总初级生产。 净初级生产：净初级生产：总初级生产除去植物呼吸消耗的能量后，总初级生产除去

31、植物呼吸消耗的能量后，以有机物的形式储存起来的能量叫做净初级生产。以有机物的形式储存起来的能量叫做净初级生产。 净初级生产净初级生产= = 总初级生产总初级生产- - 呼吸消耗呼吸消耗 2 2、食物链、食物网、营养级和生态金字塔、食物链、食物网、营养级和生态金字塔 食物链食物链: :在一个生态系统中，生物之间形成在一个生态系统中，生物之间形成以食物营养为中心的连锁关系，即食物链。以食物营养为中心的连锁关系，即食物链。 一个食物链的例子一个食物链的例子 “螳螂捕蝉，黄雀在后螳螂捕蝉，黄雀在后” 植物植物蝉蝉(初级消费者初级消费者) 螳螂螳螂(二级消费者二级消费者)黄雀黄雀(三级消费者三级消费者)

32、鹰鹰(四级消费者四级消费者)(顶极食肉动物顶极食肉动物) 食物网:生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往成交叉链索，形成复杂的网络结构，这就是食物网。 营养级营养级: :食物链上的每一环节称为营养级。食物链上的每一环节称为营养级。 食物链和食物网的意义：食物链和食物网的意义： 食物链和食物网是生态系统营养结构的形食物链和食物网是生态系统营养结构的形象体现；象体现； 生态系统中能量流动和物质循环正是沿着生态系统中能量流动和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的；食物链和食物网进行的； 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。物转移

33、、积累的原理和规律。 生态金字塔生态金字塔: : 由于营养级的能量在向上传递过程中的大量损失。由于营养级的能量在向上传递过程中的大量损失。因此，沿食物链逐级向上，储藏在各营养级中的能量也因此，沿食物链逐级向上，储藏在各营养级中的能量也越来越少，形成越来越少，形成底宽、上窄的金字塔形生态系统能量底宽、上窄的金字塔形生态系统能量分布模式，这就是分布模式，这就是“生态金字塔生态金字塔”。 有三种表达形式：生物量金字塔；有三种表达形式：生物量金字塔； 生物数量金字塔；生物数量金字塔； 能量金字塔。能量金字塔。 3 3、次级生产、次级生产 次级生产是指储存在消费者中的能量值。次级生产是指储存在消费者中的

34、能量值。 有两个指标用来度量生态系统各营养级之有两个指标用来度量生态系统各营养级之间次级生产的效率：间次级生产的效率： 林德曼效率林德曼效率=N=N营养级同化量营养级同化量/ N-1/ N-1营养级同化量营养级同化量 消费率消费率= =输入输入N N营养级的量营养级的量/N-1/N-1营养级的净生产力营养级的净生产力 林德曼效率近乎一个常数，大约是林德曼效率近乎一个常数，大约是10%10%左右。左右。 消费率其值在消费率其值在2025%2025%之间。之间。 4、生态系统的能量流动生产者草食动物肉食动物光能分解者未利用同化的能量热呼吸30001500151.50.3Kcal/m2/day 5、

35、能量流动的特征、能量流动的特征 生态系统的能量可以由一种状态转化为另生态系统的能量可以由一种状态转化为另外一种状态；外一种状态； 能量传递过程，大约只有能量传递过程，大约只有10%10%的能量从生产的能量从生产者传递消费者；者传递消费者； 能量的流动是单向的。能量的流动是单向的。 五、生态系统的物质循环五、生态系统的物质循环 1、物质循环路径、物质循环路径 生态系统的物质循环：生态系统的物质循环：指组成生物体的指组成生物体的C、H、O、N、P、K等元素在无机环境与有机界等元素在无机环境与有机界(生物群落生物群落)之间形成的之间形成的往复循环运动。往复循环运动。 可区分为两条途径：可区分为两条途

36、径：气态循环路径和沉积循环途径。气态循环路径和沉积循环途径。 气态循环：气态循环：指在生物地球化学循环过程中有一定阶段指在生物地球化学循环过程中有一定阶段以气态的形式存在于大气中的化学元素循环过程。以气态的形式存在于大气中的化学元素循环过程。 沉积循环：沉积循环：指化学元素始终以非气态形式进行生物地指化学元素始终以非气态形式进行生物地球化学循环的过程。球化学循环的过程。 2、沉积循环路径、沉积循环路径 消费者分解者生产者土壤岩石水体 3、气态循环路径、气态循环路径消费者分解者生产者土壤岩石或化石燃料水体大 气碳碳 循循 环环六、生物多样性与生态系统的功能六、生物多样性与生态系统的功能 生物多样

37、性生物多样性 ： 指生物及其与环境形成的生态复合体以及与此指生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。相关的各种生态过程的总和。 通常被认为有四个层次：通常被认为有四个层次： 遗传、物种、生态系统和景观多样性。遗传、物种、生态系统和景观多样性。 1 1、“铆钉铆钉”假假说说铆钉物种“铆钉铆钉”假说阐明：假说阐明：生物多样性与生态系统功能是一种正的生物多样性与生态系统功能是一种正的相相 关关系。关关系。 2、生物多样性与生态系统稳定性 稳定性是指系统受到外部扰动后保持和恢复其初始状态的能力 。 生态系统稳定性的概念一般包括抵抗力、恢复力、持久性和变异性等4个方面的内涵。 。

38、 生态系统的抵抗力：生态系统的抵抗力：指系统抵抗外力干扰的能力。指系统抵抗外力干扰的能力。 特定资源生产力水平下群落种群多样性的高低直接影响特定资源生产力水平下群落种群多样性的高低直接影响到群落对扰动的抵抗力。到群落对扰动的抵抗力。 例如，对因外来种入侵而引起的扰动：例如，对因外来种入侵而引起的扰动： 多样性程度高多样性程度高 缺乏闲置生态位缺乏闲置生态位 外来种群外来种群 难以立足难以立足 抵抗力强抵抗力强 恢复力：恢复力：指群落经扰动后恢复到初始状态的能力。指群落经扰动后恢复到初始状态的能力。 它直接决定了扰动后群落中种群构件和种子库的丰它直接决定了扰动后群落中种群构件和种子库的丰富度。富

39、度。 持久性和变异性：持久性和变异性： 持久性和变异件是测度群落在正常的环境变化持久性和变异件是测度群落在正常的环境变化中所表现出的群落特征，亦即群落适应环境正常波中所表现出的群落特征，亦即群落适应环境正常波动的能力大小。动的能力大小。 种群多样性高的群落必然较多地包含了具有不种群多样性高的群落必然较多地包含了具有不同生物学和生态学特性的种群，抵抗波动的能力也同生物学和生态学特性的种群，抵抗波动的能力也强。强。 所以，所以，多样性可以导致稳定性多样性可以导致稳定性 ！ 七、生态平衡 生态系统通过发育与调节所达到的一种稳定状态。 特征： 物质和能量的输入和输出接近平衡； 种群结构和数量比例持久地

40、没有明显变化。 第四节 景观生态学原理 第五节 环境保护与可持续发展。 第二章第二章 土壤侵蚀类型土壤侵蚀类型 第一节第一节 土壤侵蚀分类系统土壤侵蚀分类系统 一、土壤侵蚀的四级分类系统一、土壤侵蚀的四级分类系统 1 1、土壤侵蚀类型、土壤侵蚀类型 在不同营力作用下，土壤侵蚀发生发展过程中在不同营力作用下，土壤侵蚀发生发展过程中所呈现的各种形式或形态。所呈现的各种形式或形态。 2 2、土壤侵蚀分类依据、土壤侵蚀分类依据 国内权威的分类是四级分类系统，各级分类依国内权威的分类是四级分类系统，各级分类依据：据： 一级类型一级类型：按侵蚀营力划分；：按侵蚀营力划分； 二级类型二级类型：按侵蚀方式或主

41、体形态；：按侵蚀方式或主体形态； 三级类型三级类型：按侵蚀方式的不同形态或性态；：按侵蚀方式的不同形态或性态； 四级类型四级类型：按侵蚀强度或侵蚀程度分类。：按侵蚀强度或侵蚀程度分类。 3 3、中国土壤侵蚀分类系统、中国土壤侵蚀分类系统第二节第二节 水力侵蚀水力侵蚀 指由大气降水及所形成的径流引起的侵蚀过程指由大气降水及所形成的径流引起的侵蚀过程和一系列土壤侵蚀形式。和一系列土壤侵蚀形式。 水力侵蚀的主要形式是水力侵蚀的主要形式是面蚀、沟蚀和潜蚀面蚀、沟蚀和潜蚀。 一、面蚀一、面蚀 降雨和地表径流使坡地表土比较均匀剥蚀的一降雨和地表径流使坡地表土比较均匀剥蚀的一种侵蚀形式。种侵蚀形式。 主要发

42、生于坡耕地、稀疏牧草地和林地。主要发生于坡耕地、稀疏牧草地和林地。 面蚀包含：面蚀包含：溅蚀、片蚀和细沟侵蚀溅蚀、片蚀和细沟侵蚀。 1 1、溅蚀、溅蚀 雨滴打击地面，使细土粒与土体分离，并被溅散跃雨滴打击地面，使细土粒与土体分离，并被溅散跃起的水滴带动而产生位移的现象。起的水滴带动而产生位移的现象。 特别注意：溅蚀也发生于平地上。没风时，雨滴落特别注意：溅蚀也发生于平地上。没风时，雨滴落在水平地面上，土粒溅高可达在水平地面上，土粒溅高可达0.750.75米，最大位移达米，最大位移达1.21.2米。米。 位移情况决定于雨滴的打击力、打击方向、地面坡位移情况决定于雨滴的打击力、打击方向、地面坡度和

43、土壤团聚体情况。度和土壤团聚体情况。 雨滴打击力：可用降雨侵蚀力（雨滴打击力：可用降雨侵蚀力（R R）来衡量（后续）来衡量（后续 课程讲解）。课程讲解）。 黄土高原的研究表明：坡度黄土高原的研究表明：坡度7%7%（4 4） -9%-9%（5.15.1）下）下,0.87-1.58mm/min,0.87-1.58mm/min情情 况下，雨滴侵蚀量达况下，雨滴侵蚀量达100-668.3t/km100-668.3t/km2 2。 打击方向不同：位移情况不同。打击方向不同：位移情况不同。 坡度不同：上下坡移动量和移动距离不同。坡度不同：上下坡移动量和移动距离不同。 土壤团聚状况：影响土壤抗溅蚀量。土壤团

44、聚状况：影响土壤抗溅蚀量。 溅蚀的后果：溅蚀的后果： 破坏土壤结构；破坏土壤结构； 片蚀的主要物质来源；片蚀的主要物质来源； 堵塞土壤孔隙。堵塞土壤孔隙。 2 2、片蚀、片蚀 浅而分散的坡面片状薄层水流引起土粒比浅而分散的坡面片状薄层水流引起土粒比较均匀流失的过程。又称片状侵蚀或层状侵蚀。较均匀流失的过程。又称片状侵蚀或层状侵蚀。 一般发生在比较平缓的坡地上。一般发生在比较平缓的坡地上。 带走的是溶解的物质或呈悬浮状的微细土带走的是溶解的物质或呈悬浮状的微细土粒或滚动的微凝聚体。粒或滚动的微凝聚体。 3 3、细沟侵蚀、细沟侵蚀 坡面径流逐步汇集成小股水流，并将地面冲成深坡面径流逐步汇集成小股水

45、流，并将地面冲成深度和宽度一般不超过度和宽度一般不超过2020厘米小沟的水力侵蚀。厘米小沟的水力侵蚀。 主要发生在主要发生在3 3以上的坡耕地。以上的坡耕地。 特征：特征： 常成槽形，沟缘线与斜坡的分界很明显；常成槽形，沟缘线与斜坡的分界很明显； 纵断面与坡面平行，沟头有一小跌差；纵断面与坡面平行，沟头有一小跌差； 在距分水岭不远的地方开始出现；在距分水岭不远的地方开始出现； 出现的位置不固定，可被耕耘作业填平。出现的位置不固定，可被耕耘作业填平。 二、沟蚀二、沟蚀 坡面径流冲刷土壤或土体，并切割陆地地表形成坡面径流冲刷土壤或土体，并切割陆地地表形成沟道的过程。也叫线状侵蚀或沟状侵蚀。沟道的过

46、程。也叫线状侵蚀或沟状侵蚀。 根据沟蚀发生的形态和演变过程，分为：根据沟蚀发生的形态和演变过程，分为： 浅沟侵蚀浅沟侵蚀 切沟侵蚀切沟侵蚀 悬沟侵蚀悬沟侵蚀 冲沟侵蚀冲沟侵蚀 1 1、浅沟侵蚀、浅沟侵蚀 坡面开始形成的薄层地表径流在流动过程中汇集成坡面开始形成的薄层地表径流在流动过程中汇集成较大的股流，向下冲刷切入心土或底土，形成宽度大于较大的股流，向下冲刷切入心土或底土，形成宽度大于深度的沟蚀过程。深度的沟蚀过程。 特征：特征： 纵断面与斜坡面大致平行；纵断面与斜坡面大致平行； 横断面成横断面成V V形，有时底部成浅槽形；形，有时底部成浅槽形； 在花岗岩区，宽约在花岗岩区，宽约1. 0m1.

47、 0m，深度不超过，深度不超过0.5m0.5m。 2 2、切沟侵蚀、切沟侵蚀 浅沟侵蚀的进一步发展，在集中地表径流形成的浅沟侵蚀的进一步发展，在集中地表径流形成的股流冲刷下，沟道深切入母质层、风化层或深至基岩股流冲刷下，沟道深切入母质层、风化层或深至基岩面的过程。面的过程。 特征：特征： 有明显的沟头；有明显的沟头； 深度深度1m1m以上，有的数米甚至数十米；以上，有的数米甚至数十米； 沟底纵断面与坡面大致平行；沟底纵断面与坡面大致平行； 地形破碎，不能耕作。地形破碎，不能耕作。 3 3、悬沟侵蚀、悬沟侵蚀 当丘陵坡面径流汇集到谷缘遇直立形沟坡时，汇流骤然当丘陵坡面径流汇集到谷缘遇直立形沟坡时

48、，汇流骤然呈垂直下泻式冲刷陡壁而形成直立式的切沟侵蚀。呈垂直下泻式冲刷陡壁而形成直立式的切沟侵蚀。 4 4、冲沟侵蚀、冲沟侵蚀 水流经过切沟进一步集中，使沟道继续向宽和深的方向水流经过切沟进一步集中，使沟道继续向宽和深的方向发展的侵蚀过程。发展的侵蚀过程。 特征：特征： 横断面常成弧形；横断面常成弧形； 沟底纵断面与原坡面不同。沟底纵断面与原坡面不同。第三节第三节 重力侵蚀重力侵蚀 坡地表层土石物质，主要因重力的作用，失去平衡，发生位移和堆积的现象。 一、产生重力侵蚀的条件 土石松软破碎，内聚力小； 高差大、坡度陡，临空土石体外张力大，不稳定； 缺少植物覆盖，无人工保护措施； 坡体存在难透水层

49、。 二、重力侵蚀的类型二、重力侵蚀的类型 根据土石物质破坏的特征和移动的方式，可根据土石物质破坏的特征和移动的方式，可分为：分为： 崩塌、滑坡和泻溜等。崩塌、滑坡和泻溜等。 1 1、崩塌、崩塌 边坡上部岩（土）体突然向外倾倒、翻滚、边坡上部岩（土）体突然向外倾倒、翻滚、坠落的现象。坠落的现象。 2 2、滑坡、滑坡 广义：指斜坡上的部分岩（土）体脱离母体，广义：指斜坡上的部分岩（土）体脱离母体，以各种方式顺坡向下运动的现象。以各种方式顺坡向下运动的现象。 狭义：指斜坡上的部分岩（土）体在重力的作狭义：指斜坡上的部分岩（土）体在重力的作用下，沿一定的软弱面（带）产生剪切破坏，整体用下，沿一定的软弱

50、面（带）产生剪切破坏，整体向下滑动的现象。向下滑动的现象。 成因：成因： 斜坡上的岩（土）体顺坡向下运动的促滑力大于阻滑斜坡上的岩（土）体顺坡向下运动的促滑力大于阻滑力；力； 组成斜坡的岩土体易为水软化的粘性土或软岩，或者组成斜坡的岩土体易为水软化的粘性土或软岩，或者岩体中的层理、片理、节理裂隙、断层面等不连续面为软岩体中的层理、片理、节理裂隙、断层面等不连续面为软弱结构面，且产状有利于转化为破坏面（滑动面）时。弱结构面，且产状有利于转化为破坏面（滑动面）时。 防治：防治： 改变斜坡形态；改变斜坡形态； 排水；排水； 支挡结构物；支挡结构物； 斜坡内部加固。斜坡内部加固。 3 3、泻溜、泻溜

51、岩壁和陡坡上的土石经风化形成的碎屑，岩壁和陡坡上的土石经风化形成的碎屑，在重力的作用下，沿着坡面下泻的现象。在重力的作用下，沿着坡面下泻的现象。第四节第四节 复合侵蚀复合侵蚀 两种或两种以上侵蚀营力共同作用下所形成的侵两种或两种以上侵蚀营力共同作用下所形成的侵蚀类型。蚀类型。 一、泥石流一、泥石流 1 1、定义、定义 泥石流以巨大的冲击力和强大的搬运能力冲刷沟泥石流以巨大的冲击力和强大的搬运能力冲刷沟道，破坏和淤埋各种设施的过程。道，破坏和淤埋各种设施的过程。 泥石流：泥石流： 指饱含固体物质的高粘性流体。指饱含固体物质的高粘性流体。 2 2、 泥石流侵蚀的形成条件：泥石流侵蚀的形成条件： 两

52、岸谷坡陡峻，沟床坡降较大，利于汇流；两岸谷坡陡峻，沟床坡降较大，利于汇流； 大量的松散固体物质；大量的松散固体物质； 上中游有充沛的突发性洪水水源。上中游有充沛的突发性洪水水源。 3 3、侵蚀特征、侵蚀特征 以冲、淤危害为特征。以冲、淤危害为特征。 流通区有冲有淤，以冲为主。冲击力很大，侵蚀深度可流通区有冲有淤，以冲为主。冲击力很大，侵蚀深度可达达230230米，输出物质可达几十万至上千万方。米，输出物质可达几十万至上千万方。 泥石流流出沟口后，形成堆积区。泥石流流出沟口后，形成堆积区。4 4、防治措施、防治措施 （1 1）防护工程）防护工程 防止冲蚀、冲击等。防止冲蚀、冲击等。 如修护坡、挡

53、土墙等。如修护坡、挡土墙等。 （2 2）排导工程）排导工程 改善泥石流流程的边界条件，使之按设计流路至预定场所停积。改善泥石流流程的边界条件，使之按设计流路至预定场所停积。 （3 3）拦挡工程）拦挡工程 控制流量和总量，减少或防止对下游的危害。控制流量和总量，减少或防止对下游的危害。 （4 4）造林种草）造林种草 抑制泥石流的发育。抑制泥石流的发育。 二、崩岗侵蚀 在水力和重力的作用下，山坡土（石）体受破坏而崩塌和受冲刷的侵蚀现象。 1、崩岗的要素 2、崩岗的危害 崩岗侵蚀集中分布于福建、广东、海南、江西、湖南、湖北和安徽南方七省。 根据2005年的调查，南方七省的崩岗数量达到22.19万个。

54、 福建省8637个。 分布在25个县。 最严重的有两个县：安溪（4744个） 长汀（1414个） 坡面支离破碎 崩岗 崩坡式侵蚀 大量泥沙下泻 3、崩岗发育的条件、崩岗发育的条件 深厚花岗岩风化壳是崩岗发育的物质基础 。 一般风化壳在10m以上才可能发生崩岗（曾昭璇）；崩岗集中发生在风化壳20m以上的坡地上（张淑光）。 降雨的影响 有两个方面的作用： 形成地表径流。崩岗是沟蚀发育而成，而地表径流是侵蚀沟发育的动力。 降雨入渗土体。引起土体自重增加，粘结力下降。 所以，地表径流的作用主要发生在水蚀阶段，即崩岗形成前。降雨入渗的作用发生在重力侵蚀阶段，即崩岗崩壁侵蚀扩展期。 4、崩岗侵蚀的治理措施

55、、崩岗侵蚀的治理措施 “ “上拦、下堵、中绿化上拦、下堵、中绿化” 效果：把集水区的径流排到安全处，减少进入效果：把集水区的径流排到安全处，减少进入 崩岗的径流量；崩岗的径流量； 固定崩积堆，减少二次侵蚀量；固定崩积堆，减少二次侵蚀量； 拦挡泥沙，防止下泻。拦挡泥沙，防止下泻。 常规综合治理模式常规综合治理模式 把崩岗当作一个系统进行综合治理：把崩岗当作一个系统进行综合治理： 集水坡地集水坡地根据立地条件不同采用开发性治理（有根据立地条件不同采用开发性治理（有 红土层时）或恢复坡面植被（砂土层出露时）；红土层时）或恢复坡面植被（砂土层出露时）； 崩积堆崩积堆种竹、种草固定；种竹、种草固定； 崩

56、岗沟底崩岗沟底建谷坊拦泥拦沙；建谷坊拦泥拦沙； 冲积扇冲积扇拟种草、种竹，或发展经济作物等。拟种草、种竹，或发展经济作物等。 强度开发性综合治理模式强度开发性综合治理模式 典型案例：安溪恒美崩岗群的治理典型案例：安溪恒美崩岗群的治理第五节第五节 风力侵蚀风力侵蚀一、定义一、定义 在气流冲击作用下土粒、沙粒脱离地表、被搬运和堆积的过程。在气流冲击作用下土粒、沙粒脱离地表、被搬运和堆积的过程。二、影响因素二、影响因素 1 1、风力强弱、风力强弱 当气流的剪切力和冲击力大于颗粒的重力和彼此的联结力，并能当气流的剪切力和冲击力大于颗粒的重力和彼此的联结力，并能克服地表的磨察阻力时。克服地表的磨察阻力时

57、。 启动风速启动风速5m/s5m/s。 2 2、地表状况、地表状况 3 3、颗粒大小、颗粒大小 2mm2mm以下以下 三、侵蚀形式三、侵蚀形式 1 1、悬移、悬移 粒径小于粒径小于0.1mm0.1mm的沙粒或粘粒被风卷扬至高空，随风运行。的沙粒或粘粒被风卷扬至高空，随风运行。 2 2、跃移、跃移 粒径在粒径在0.10.5mm0.10.5mm的中细沙粒，受风力冲击脱离地面，升高到的中细沙粒，受风力冲击脱离地面，升高到10cm10cm的峰值后，受到水平风力和本身重力的作用，沿着两者的合力方向，急的峰值后，受到水平风力和本身重力的作用，沿着两者的合力方向，急速下降，返回并冲击地表，使一些较大的颗粒移

58、动。速下降，返回并冲击地表，使一些较大的颗粒移动。3 3、滚动、滚动 粒径在粒径在0.52.0mm0.52.0mm的较大颗粒，不易被风吹离地面，沿地面滚动或的较大颗粒，不易被风吹离地面，沿地面滚动或滑动。滑动。 以跃移为主要方式。以跃移为主要方式。 第三章第三章 土壤侵蚀程度和强度分级土壤侵蚀程度和强度分级第一节第一节 几个重要的概念几个重要的概念 一、土壤侵蚀程度一、土壤侵蚀程度 土壤原生剖面已被剥蚀的厚度。土壤原生剖面已被剥蚀的厚度。 反映了：侵蚀结果；反映了：侵蚀结果； 目前的发展阶段；目前的发展阶段； 土壤肥力水平。土壤肥力水平。 二、土壤侵蚀强度 地壳表层土壤在自然营力和人类活动作用

59、下，单位面积和单位时段内被剥蚀并发生位移的土壤侵蚀量。 三、土壤侵蚀模数 单位面积土壤及土壤母质在单位时间内侵蚀量的大小。 表征单位面积年度侵蚀量时：t/（km2.a） 某区域某次降雨条件下单位面积侵蚀量时：t/km2 四、侵蚀深 侵蚀区域每年平均地表侵蚀的厚度（mm）。 第二节第二节 土壤侵蚀程度分级土壤侵蚀程度分级 一、定义 以土壤发生层被蚀去的厚度或残留的厚度为标准。二、部颁的分级标准二、部颁的分级标准 分级分级 指标指标 无明显侵蚀无明显侵蚀 A、B、C三层剖面保持完整三层剖面保持完整 轻度侵蚀轻度侵蚀 A层保留厚度大于层保留厚度大于1/2，B、C层完整层完整 中度侵蚀中度侵蚀 A层保

60、留厚度小于层保留厚度小于1/2，B、C层完整层完整 强度侵蚀强度侵蚀 A层无保留、层无保留、B层开始裸露，受到剥蚀层开始裸露，受到剥蚀 剧烈侵蚀剧烈侵蚀 A 、B层无保留，层无保留， C层出露，受到剥蚀层出露，受到剥蚀三、花岗岩区的的分级指标三、花岗岩区的的分级指标 第三节第三节 土壤侵蚀强度分级土壤侵蚀强度分级 一、中国的土壤水力侵蚀强度分级定量指标一、中国的土壤水力侵蚀强度分级定量指标 按按19971997年年5 5月月1 1日水利部颁布的日水利部颁布的SL19096SL19096土土壤侵蚀分类分级标准壤侵蚀分类分级标准进行。进行。 二、水力侵蚀模数的确定方法二、水力侵蚀模数的确定方法 1