本书以土壤侵蚀和水土保持为核心，从学科研究的现状和发展趋势出发，立足国内外前沿发展动态，在传统学科基础上，重点总结了领域内最新的理论成果。内容涵盖了土壤侵蚀机理性研究、坡面侵蚀、流域侵蚀产沙、山地侵蚀灾害与治理、荒漠化防治等方面的新进展，分析了有关土壤侵蚀环境阈值、水土保持对区域径流输沙的影响、生态修复措施的水土保持效应、土壤侵蚀和面源污染等重大问题，明晰了我国目前水土保持生态建设的总体方略和技术体系。
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序
前言
第1章 土壤侵蚀与水土保持研究现状和发展趋势 1
1.1 概述 1
1.1.1 水土保持与水土保持学 1
1.1.2 水土流失的现状及危害 2
1.1.3 水土保持的研究历程 5
1.1.4 水土保持学研究的基本内容 12
1.2 土壤侵蚀研究的现状和发展趋势 12
1.2.1 坡面土壤侵蚀机理研究 12
1.2.2 流域土壤侵蚀过程研究 16
1.2.3 区域土壤侵蚀定量研究 20
1.2.4 土壤侵蚀和全球气候变化的关系 23
1.3 水土保持研究的现状和发展趋势 26
1.3.1 坡面水土保持径流调控 26
1.3.2 水土流失面源污染控制 29
1.3.3 城市水土保持 31
1.3.4 干旱区水土保持 34
1.3.5 水土保持和全球气候变化的关系 40
参考文献 42
第2章 土壤结构与侵蚀过程 47
2.1 土壤结构 47
2.1.1 土壤结构与土壤结构类型 47
2.1.2 土壤团聚体与土壤微团聚体 48
2.2 土壤团聚体与土壤侵蚀 49
2.2.1 土壤团聚体的形成机制 49
2.2.2 土壤团聚体的破坏机制 50
2.2.3 土壤团聚体稳定性研究方法 51
2.2.4 土壤团聚体稳定性影响因素 53
2.3 土壤结构与坡面侵蚀过程 57
2.3.1 团聚体稳定性与土壤可蚀性的关系 57
2.3.2 溅蚀过程中的团聚体破坏 58
2.3.3 坡面侵蚀对土壤结构的响应 60
2.4 土壤侵蚀过程与泥沙分选 66
2.4.1 侵蚀泥沙分选与雨滴的关系 67
2.4.2 侵蚀泥沙分选与径流的关系 68
2.4.3 侵蚀泥沙颗粒与降雨径流耦合作用的关系 70
2.4.4 侵蚀泥沙分选与土壤团聚体的关系 71
2.4.5 侵蚀泥沙搬运机制 73
参考文献 74
第3章 土壤侵蚀阻力时空变化 77
3.1 土壤分离能力测定及其不确定性 77
3.1.1 土壤分离过程 77
3.1.2 土壤分离能力测定 78
3.1.3 土壤分离能力测定的不确定性 81
3.1.4 土壤侵蚀阻力 82
3.2 土壤侵蚀阻力季节变化 83
3.2.1 黄土高原典型土地利用类型土壤分离能力季节变化 83
3.2.2 黄土高原典型农地细沟可蚀性季节变化 90
3.2.3 北京地区典型草地土壤侵蚀阻力季节变化 94
3.3 小流域尺度土壤侵蚀阻力空间变化 97
3.3.1 典型地貌部位 98
3.3.2 土地利用类型 105
3.4 区域尺度土壤侵蚀阻力空间变化 110
3.4.1 黄土高原样线 110
3.4.2 东部水蚀区农地 114
参考文献 120
第4章 坡面径流挟沙力 122
4.1 挟沙力概念及其特征 122
4.1.1 坡面径流挟沙力的概念 122
4.1.2 坡面径流挟沙力的影响因素 124
4.1.3 坡面径流挟沙力的确定方法 127
4.2 坡面径流水动力学特性对挟沙力的影响 130
4.2.1 试验材料和试验方法 130
4.2.2 流量、坡度和流速对挟沙力的影响 131
4.2.3 水流剪切力、水流功率和单位水流功率对挟沙力的影响 134
4.3 泥沙直径对挟沙力的影响 136
4.3.1 试验材料和试验方法 136
4.3.2 流量、坡度和流速对不同直径泥沙挟沙力的影响 138
4.3.3 综合性水动力学参数对不同直径泥沙挟沙力的影响 140
4.4 典型挟沙力方程在陡坡的适用性评价 142
4.4.1 数据来源与研究方法 142
4.4.2 典型挟沙力方程在陡坡的适用性 144
4.5 基于WEPP模型的挟沙力方程修订 147
4.5.1 WEPP模型挟沙力方程的缺点 148
4.5.2 数据和研究方法 149
4.5.3 单粒径WEPP模型挟沙力方程修订 150
4.5.4 多粒径WEPP模型挟沙力方程修订 151
4.5.5 基于水流功率WEPP模型挟沙力方程修订 153
参考文献 157
第5章 坡面植被覆盖与土壤侵蚀 159
5.1 植被覆盖对径流过程的影响 159
5.1.1 植被覆盖对降雨-径流再分配 159
5.1.2 坡面植被对产流时间的延缓效应 160
5.1.3 植被坡面径流产生过程 163
5.2 植被坡面径流水动力学特性 171
5.2.1 径流水动力学特性的影响因素 171
5.2.2 植被坡面径流流速特征 173
5.2.3 植被坡面径流流态判定 176
5.2.4 植被坡面径流剪切力分布 183
5.2.5 植被坡面径流侵蚀功率 187
5.3 植被覆盖对坡面侵蚀过程的影响 191
5.3.1 植被的土壤侵蚀防控机理 191
5.3.2 植被坡面土壤侵蚀过程 192
5.3.3 植被覆盖坡面的综合产沙效应 196
5.3.4 植被坡面径流含沙量特征 200
参考文献 201
第6章 流域侵蚀产沙与景观异质性 203
6.1 流域侵蚀产沙来源研究 203
6.1.1 指纹识别技术 203
6.1.2 生物标志物示踪 204
6.2 流域景观异质性及其功能 206
6.2.1 景观的定义 206
6.2.2 景观的异质性 209
6.2.3 源汇功能 210
6.3 流域景观异质性与侵蚀产沙 214
6.3.1 单因素景观格局与流域侵蚀产沙 215
6.3.2 多因素景观格局组合与流域侵蚀产沙 216
6.3.3 复合景观格局指数与流域侵蚀产沙 218
参考文献 221
第7章 土壤侵蚀环境阈值 224
7.1 坡面土壤侵蚀阈值 224
7.1.1 植被-侵蚀动力学非线性改进模型 224
7.1.2 森林植被影响下坡面土壤侵蚀动力学模型 228
7.2 小流域土壤侵蚀阈值 236
7.2.1 基于小流域森林植被、土地利用和地貌特征的土壤侵蚀模型 236
7.2.2 流域泥沙输移的影响因子分析 239
7.2.3 流域泥沙输移的分形特征与尺度转换 244
7.2.4 土地利用、森林植被变化下小流域径流泥沙的阈值 247
7.3 区域土壤侵蚀阈值 248
7.3.1 区域植被格局变化 248
7.3.2 降雨侵蚀力和降雨量的关系 248
7.3.3 黄土高原土壤侵蚀多要素的阈值关系 251
参考文献 252
第8章 水土保持对区域径流输沙的影响 253
8.1 水土保持水文效益评估方法 253
8.1.1 时间序列对比分析法 253
8.1.2 集水区对比分析法 253
8.1.3 水保法 253
8.1.4 水文法 254
8.1.5 水文模型法 255
8.1.6 小流域天然产沙量对比法 255
8.1.7 坡面措施综合减沙系数计算法 256
8.1.8 双累积曲线法 257
8.1.9 “以洪算沙”法 257
8.2 黄河中游输沙变化及其影响因素 258
8.2.1 研究区概况 258
8.2.2 数据与方法 259
8.2.3 输沙变化及其影响因素 263
8.3 黄土高原植被恢复对径流输沙的影响 271
8.3.1 研究区概况 271
8.3.2 数据与方法 271
8.3.3 植被覆盖变化特征 271
8.3.4 水沙变化趋势 275
8.3.5 水沙变化与植被变化的关系 276
参考文献 277
第9章 风力侵蚀过程与机制 279
9.1 风力侵蚀过程 279
9.1.1 风力侵蚀的方式 279
9.1.2 风力侵蚀的过程 280
9.1.3 风力侵蚀的影响因子 282
9.2 风力侵蚀环境与演变 286
9.2.1 蚀积原理 286
9.2.2 风沙地貌的形成 287
9.2.3 沙丘运动 290
9.3 风力侵蚀研究方法 296
9.3.1 野外调查与观测 296
9.3.2 风洞模拟实验 303
9.3.3 室内分析研究 310
9.3.4 风力侵蚀预报模型 317
参考文献 324
第10章 荒漠化防治生态调控 326
10.1 风蚀荒漠化地区土壤质量演变 326
10.1.1 风力侵蚀与土壤质量 326
10.1.2 荒漠植被与土壤质量 327
10.1.3 荒漠动物与土壤质量 329
10.1.4 人类活动与土壤质量 330
10.2 细根动态 331
10.2.1 细根动态研究方法 332
10.2.2 细根分布 334
10.2.3 细根生产和周转 335
10.2.4 细根分解 336
10.2.5 细根对土壤有机碳的影响 338
10.3 非生物逆境中外生菌根对宿主植物抗逆性的增强作用 339
10.3.1 干旱胁迫 339
10.3.2 重金属胁迫 340
10.3.3 土壤盐碱化与酸化 341
参考文献 343
第11章 生态修复措施的水土保持效应 345
11.1 植被恢复的水土保持效应 345
11.1.1 生物土壤结皮的水土保持效应 345
11.1.2 不同植被配置模式的水土保持效应 347
11.1.3 植被根系的固土保水效应 348
11.2 大规模植被恢复的土壤耗水机制 350
11.2.1 主要植被类型土壤含水量 350
11.2.2 主要植被类型土壤水剖面分布差异 351
11.2.3 不同植被类型土壤水分相对亏缺 353
11.2.4 减缓土壤水消耗的耕作与配置措施 353
11.3 坡面整地和梯田工程的水土保持效应 355
11.3.1 坡改梯整地工程的水土保持机理与效益 356
11.3.2 梯田分布及综合效益 366
参考文献 369
第12章 土壤侵蚀与面源污染 372
12.1 土壤侵蚀与面源污染的关系 372
12.1.1 农业面源污染 372
12.1.2 城市非点源污染 372
12.1.3 土壤侵蚀对面源污染的影响 373
12.1.4 土壤侵蚀与面源污染模型 374
12.2 面源污染负荷估算 376
12.2.1 河流控制断面污染负荷计算方法 376
12.2.2 平均浓度法与统计方法 378
12.2.3 输出系数法及其改进 379
12.2.4 USLE估算方法 383
12.2.5 降雨量差值法与径流量差值法 384
12.2.6 多沙河流面源污染负荷估算模型 385
12.2.7 基于单元分析的灌区农业面源污染负荷估算 387
12.2.8 基于现代分析技术的面源污染负荷预测方法 389
12.2.9 农业面源污染模型的构建及应用 393
12.2.10 城市非点源污染模型 395
12.3 面源污染的水土保持防控技术与策略 397
12.3.1 面源污染防控的“3R”与“4R”策略 397
12.3.2 小流域面源污染防治措施优化配置 398
12.3.3 农业面源污染控制技术 404
12.3.4 城市非点源污染控制技术 405
参考文献 409
第13章 山地侵蚀灾害与植被减灾 411
13.1 泥石流发生与侵蚀 411
13.1.1 泥石流起动机理 411
13.1.2 泥石流侵蚀作用 413
13.2 植物固土护坡作用机理 415
13.2.1 根系分布与结构 416
13.2.2 根系机械作用 420
13.2.3 根土相互作用机理 421
13.2.4 根土力学模型 422
13.2.5 植被水文作用 427
13.2.6 含植被边坡稳定性分析模型 429
13.2.7 植被空间配置 430
13.3 植被与滑坡 431
13.3.1 树木对地质地貌过程的响应 431
13.3.2 植被对浅表层滑坡空间分布的影响 435
参考文献 436
第14章 水土保持生态建设 438
14.1 水土保持区划与方略 438
14.1.1 东北黑土区水土保持方略 438
14.1.2 北方风沙区水土保持方略 439
14.1.3 北方土石山区水土保持方略 441
14.1.4 西北黄土高原区水土保持方略 442
14.1.5 南方红壤区水土保持方略 444
14.1.6 西南紫色土区水土保持方略 446
14.1.7 西南岩溶区水土保持方略 447
14.1.8 青藏高原区水土保持方略 448
14.2 水土保持区域布局 449
14.2.1 东北黑土区布局 449
14.2.2 北方风沙区布局 452
14.2.3 北方土石山区布局 454
14.2.4 西北黄土高原区布局 456
14.2.5 南方红壤区布局 458
14.2.6 西南紫色土区布局 462
14.2.7 西南岩溶区布局 464
14.2.8 青藏高原区布局 465
14.3 区域水土保持功能 467
14.3.1 东北黑土区水土保持功能 467
14.3.2 北方风沙区水土保持功能 469
14.3.3 北方土石山区水土保持功能 471
14.3.4 西北黄土高原区水土保持功能 473
14.3.5 南方红壤区水土保持功能 475
14.3.6 西南紫色土区水土保持功能 478
14.3.7 西南岩溶区水土保持功能 479
14.3.8 青藏高原区水土保持功能 481
14.4 区域水土流失防治途径与技术体系 483
14.4.1 东北黑土区防治途径与技术体系 483
14.4.2 北方风沙区防治途径与技术体系 484
14.4.3 北方土石山区防治途径与技术体系 485
14.4.4 西北黄土高原区防治途径与技术体系 487
14.4.5 南方红壤区防治途径与技术体系 488
14.4.6 西南紫色土区防治途径与技术体系 491
14.4.7 西南岩溶区防治途径与技术体系 492
14.4.8 青藏高原区防治途径与技术体系 493
参考文献 496
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