土壤侵蚀原理课件

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1、水土保持原理水土保持原理生 态 环 境 系水土保持教研室黄 荣 珍第一章第一章 绪论绪论 1.1 课程性质及使用对象课程性质及使用对象 1.2 课程涉及范围及与其他课程关系课程涉及范围及与其他课程关系 1.3 土壤侵蚀在水土保持科学中的位置土壤侵蚀在水土保持科学中的位置 1.4 土壤侵蚀及其危害土壤侵蚀及其危害 1.5 土壤侵蚀发展简史与现状土壤侵蚀发展简史与现状 教学要求教学要求1 课程目标课程目标 2 教学方法教学方法3 适用范围适用范围 4 基本要求基本要求5 学时要求学时要求6 先修课程先修课程1 1 课程目标课程目标 本课程从认知土壤侵蚀类型与形式入手，着重本课程从认知土壤侵蚀类型与

2、形式入手，着重探讨土壤侵蚀的探讨土壤侵蚀的基本理论、土壤侵蚀发展规律基本理论、土壤侵蚀发展规律，并使学生掌握调查和监测水土资源及土壤侵蚀的并使学生掌握调查和监测水土资源及土壤侵蚀的基本技能基本技能，为进行独立土壤侵蚀科学研究和生产，为进行独立土壤侵蚀科学研究和生产实践的管理等工作奠定基础。实践的管理等工作奠定基础。 2 2 教学方法教学方法 课堂堂讲授与授与课下自学相下自学相结合；合； 室内实习与野外现场教学和野外实习相结合。室内实习与野外现场教学和野外实习相结合。3 3 适用范围适用范围 本课程主要针对本课程主要针对“水土保持与荒漠化防治专水土保持与荒漠化防治专业业”本科生教学，同时可供森林

3、资源类和环境保本科生教学，同时可供森林资源类和环境保护类有关专业本科生作为教学使用，也可作为从护类有关专业本科生作为教学使用，也可作为从事水土保持与荒漠化防治、土地利用、国土整治、事水土保持与荒漠化防治、土地利用、国土整治、环境保护等方面从事科学研究、教学、环境保护等方面从事科学研究、教学、管理和生管理和生产实践人员产实践人员的参考内容。的参考内容。 4 4 基本要求基本要求 通过本课程的学习，建立起土壤侵蚀、土壤通过本课程的学习，建立起土壤侵蚀、土壤侵蚀类型、土壤侵蚀形式及其有关的侵蚀类型、土壤侵蚀形式及其有关的基本概念基本概念，具备土壤侵蚀的具备土壤侵蚀的基本知识基本知识，掌握土壤侵蚀发生

4、发，掌握土壤侵蚀发生发展的展的基本规律基本规律，掌握并能运用土壤侵蚀监测、预，掌握并能运用土壤侵蚀监测、预报和土壤侵蚀研究的报和土壤侵蚀研究的基本技能基本技能。三个基本：三个基本： 基本知识、基本理论、基本技能基本知识、基本理论、基本技能 5 5 学学时要求要求 课堂课堂5656学时学时,1,1周野外参观、实习。周野外参观、实习。 6 6 先修课程先修课程 本课程的先修课为树木学、土壤学、气象学、本课程的先修课为树木学、土壤学、气象学、测量与遥感、生态学、地学概论、水文与水资源学、测量与遥感、生态学、地学概论、水文与水资源学、水力学等。水力学等。 重点重点: : 土壤侵蚀危害土壤侵蚀危害了解了

5、解: : 土壤侵土壤侵蚀研究的研究的历史与史与现状状学学时：学学时1.1 1.1 课程性质及使用对象课程性质及使用对象 水土保持原理是高等院校水土保持原理是高等院校“水土保持与荒漠化防水土保持与荒漠化防治治”专业本科生的一门专业本科生的一门核心专业基础课程核心专业基础课程。 本教材主要用于本教材主要用于“水土保持与荒漠化防治专业水土保持与荒漠化防治专业”本科生教学，同时可供森林资源类、环境保护类有关本科生教学，同时可供森林资源类、环境保护类有关专业本科生作为教学用书。也可作为相关专业从事专业本科生作为教学用书。也可作为相关专业从事科科学研究、教学、管理和生产实践人员学研究、教学、管理和生产实践

6、人员的参考书。的参考书。1.2 1.2 课程涉及范围及与其他课程关系课程涉及范围及与其他课程关系 1.2.1 1.2.1 课程涉及范围课程涉及范围 涉及到水力学、水文学、土壤学、气象学、生涉及到水力学、水文学、土壤学、气象学、生态学和岩土力学等学科内容学和岩土力学等学科内容。 在理在理论教学中，以教学中，以讲授讲授土壤侵土壤侵蚀形式形式、土壤侵、土壤侵蚀发生生发展展规律律和分析土壤侵和分析土壤侵蚀的的影响因子影响因子为主主。 在在课程、程、综合合实习等等实践教学践教学环节中，要求学中，要求学生生较为深刻地深刻地认识在不同外在不同外营力作用下土壤侵力作用下土壤侵蚀的的发生生发展展过程程。 1.2

7、.2 1.2.2 与其他课程关系与其他课程关系 在土壤侵蚀规律方面，以与影响土壤侵蚀在土壤侵蚀规律方面，以与影响土壤侵蚀自然因素自然因素有关的学科为基础，在土壤侵蚀防治方面，随着新技术有关的学科为基础，在土壤侵蚀防治方面，随着新技术的不断应用，与许多学科发生了的不断应用，与许多学科发生了相互渗透、相互促进相互渗透、相互促进的的作用。作用。 土壤侵蚀原理与气象学、水文学的关系主要体现在土壤侵蚀原理与气象学、水文学的关系主要体现在各种各种气象因素和不同气候类型气象因素和不同气候类型对土壤侵蚀都有直接或间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。接的影响，并形成不同的水文特征。 土壤侵蚀

8、原理与地学的关系主要体现在土壤侵蚀原理与地学的关系主要体现在地貌、地质地貌、地质及地理及地理对土壤侵蚀量和土壤侵蚀过程的影响。对土壤侵蚀量和土壤侵蚀过程的影响。 土壤侵蚀与土壤学及土地资源学的关系体现在土壤侵蚀与土壤学及土地资源学的关系体现在土土壤、母质及浅层基岩壤、母质及浅层基岩是土壤侵蚀作用破坏的主要对象。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。不同的土壤具有不同的蓄水、透水和抗蚀能力。 土壤侵蚀与流体力学、水力学、水文学学科的关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系更为密切，无论是水力侵蚀、风力侵蚀还是重

9、力侵蚀导致的蚀导致的径流、泥沙、风沙流径流、泥沙、风沙流等，都与以上学科有紧等，都与以上学科有紧密联系。密联系。 土壤侵蚀与环境科学的关系在于前者所研究的问土壤侵蚀与环境科学的关系在于前者所研究的问题正是题正是山区、丘陵区和风沙区山区、丘陵区和风沙区的的生态环境问题。生态环境问题。070604巢湖局部区域出现蓝藻巢湖局部区域出现蓝藻 湖水泛绿湖水泛绿1.3 1.3 土壤侵蚀在水土保持科学中的位置土壤侵蚀在水土保持科学中的位置 土壤侵蚀研究是水土保持科学的基础。土壤侵蚀研究是水土保持科学的基础。 水土保持科学研究主要是水土保持科学研究主要是两方面两方面： 土壤侵蚀机理土壤侵蚀机理 水土流失防治水

10、土流失防治 （治理？治理？）1.4 1.4 土壤侵蚀及其危害土壤侵蚀及其危害 1.4.1 1.4.1 我国土壤侵蚀概况我国土壤侵蚀概况 我国是世界土壤侵我国是世界土壤侵蚀最最严重的国家，其范重的国家，其范围遍及全遍及全国各地。土壤侵国各地。土壤侵蚀的的成因复成因复杂，危害，危害严重重，主要，主要侵侵蚀类型型有水力侵有水力侵蚀、风力侵力侵蚀、重力侵、重力侵蚀、冻融侵融侵蚀和冰川和冰川侵侵蚀等。等。 土壤侵土壤侵蚀的的发生除生除自然因素自然因素影响外，另一重要原因影响外，另一重要原因就是就是人人类不合理不合理的活的活动。 由于由于种种人为种种人为不合理活不合理活动，导致土壤侵致土壤侵蚀面面积和和侵

11、侵蚀程度程度不断不断扩大加大加剧的的趋势还没有从根本上得到遏制。没有从根本上得到遏制。1.4.2 1.4.2 土壤侵蚀危害土壤侵蚀危害 ( (质量下降质量下降+ +数量减少）数量减少）v1 1、破坏土地、破坏土地, ,吞食吞食农农田田 西北黄土区、东北黄西北黄土区、东北黄土区和南方花岗岩土区和南方花岗岩“崩岗崩岗”地区土壤侵蚀最为严重。地区土壤侵蚀最为严重。黄土高原的侵蚀沟头一般黄土高原的侵蚀沟头一般每年前进每年前进1 13m3m。辽宁省宁省1212个市建国以来由于土壤个市建国以来由于土壤侵侵蚀已已损失土地失土地71.271.2万万hmhm2 2（10681068万万亩）。）。 农田淤埋农田淤

12、埋坡耕地冲刷坡耕地冲刷 农田农田 淤埋淤埋耕地冲刷耕地冲刷“民民以以食食为为天天，有有土土则则有有粮粮。”耕耕地地为为我我们们提提供供了了赖赖以以生生存存的的食食物物，没没有有土土地我们就没有办法生存。地我们就没有办法生存。 严重的土壤侵蚀严重的土壤侵蚀导致土地导致土地“沙化沙化”。在我国西北干旱草原在我国西北干旱草原和与风沙区相邻的黄和与风沙区相邻的黄土丘陵区，常因风力土丘陵区，常因风力侵蚀危害造成土地侵蚀危害造成土地“沙化沙化”现象。现象。黄土高原水土流失草原退化v2 2、降低土壤肥力、降低土壤肥力, ,加剧干旱发展加剧干旱发展 土壤中含有大量氮、磷、钾等各种营养物质，土土壤中含有大量氮、

13、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，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坡耕地每年流失土壤约2.12.1亿亿t t，其中含有机质，其中含有机质273273万万t t，氮、磷等养分氮、磷等养分231231万万t t。 坡耕地水、土、肥坡耕地水、土、肥流失后，土地日益瘠薄，流失后，土地日益瘠薄，田间持水能力降低田间持水能力降低，加，加剧了干旱发展。据统计剧了干旱发展。据统计全国多年平均受旱面积全国多年平均受旱面积约约1960万万hm2（2.94亿亿亩），成灾面积约亩），成灾面积约673.3万万hm2（1.01亿亿亩）。亩）。v

14、3 3、淤积抬高河床、淤积抬高河床, ,加剧洪涝灾害加剧洪涝灾害 土壤侵蚀使大量坡面泥沙被冲蚀、运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。力，加剧了洪水危害。 新中国成立以来，新中国成立以来，初步估计全国各地由初步估计全国各地由于土壤侵蚀而损失的于土壤侵蚀而损失的各类水库、山塘等库各类水库、山塘等库容历年累计在容历年累计在200亿亿m3以上，相当于损失以上，相当于损失大型水库大型水库200多座。多座。v4、淤塞水库湖泊淤塞水库湖泊,影响开发利用影响开发利用拦拦排排调调挖挖放放处处理理和和利利用用河河流流泥泥沙沙

15、要要 “拦拦、排排、放放、调调、挖挖”等措施并举。等措施并举。v5、严重影响人类的严重影响人类的生活和安全生活和安全云霄县山体滑坡 8死4失060519古代十大名桥之一漳州江东古桥古代十大名桥之一漳州江东古桥京九铁路南段因雨中断京九铁路南段因雨中断美国东部洪水冲断公路美国东部洪水冲断公路0629山体滑坡造成公路交通中断山体滑坡造成公路交通中断陕西黄陵县陕西黄陵县街道的泥街道的泥层层070830陕西佛坪泥石流陕西佛坪泥石流1.5 1.5 土壤侵蚀原理研究历史与现状土壤侵蚀原理研究历史与现状 欧洲防治山洪、泥石流、滑坡等自然灾害最早从欧洲防治山洪、泥石流、滑坡等自然灾害最早从阿尔卑斯山区各国开始，

16、然后推向全欧洲。阿尔卑斯山区各国开始，然后推向全欧洲。18841884年，年，奥地利奥地利制定了制定了世界第一部有关防止土壤侵蚀的世界第一部有关防止土壤侵蚀的荒溪荒溪治理法治理法，总结出一套综合防治土壤侵蚀的，总结出一套综合防治土壤侵蚀的森林森林工工程程措施体系。措施体系。 到现在，欧洲已建立到现在，欧洲已建立起生物措施、工作措施、土起生物措施、工作措施、土地利用调整、法律措施等综合治理体系地利用调整、法律措施等综合治理体系。 1.5.1 国际上研究历史与现状国际上研究历史与现状v 欧欧 洲洲v 美美 国国 美国从美国从1919世纪世纪5050年代后期逐渐兴起土壤侵蚀的年代后期逐渐兴起土壤侵蚀

17、的防治工作，防治工作，1919世纪世纪3030年代在美国土壤保持局第一任年代在美国土壤保持局第一任局长贝内特博士局长贝内特博士(H. H. Bennett)(H. H. Bennett)的积极支持下，美的积极支持下，美国设立国设立1919个保土试验站。个保土试验站。 19561956年后威斯迈尔年后威斯迈尔(W. H. Wischmeier) (W. H. Wischmeier) 推出了推出了通用土壤流失方程式通用土壤流失方程式( (简称简称USLE)USLE)。 近年来美国主要研究内容为研制评估、预测和近年来美国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监测土地生产

18、能力和土地资源变化的新技术。 v 日日 本本 17 17世纪后期，学者河村瑞贤提出荒山恢复建议，世纪后期，学者河村瑞贤提出荒山恢复建议，要把造林与工程措施相结合，被政府采纳。要把造林与工程措施相结合，被政府采纳。18971897年为年为防治山区灾害，制定了防治山区灾害，制定了森林法森林法。 第二次世界大战后，日本重又开始治山工作，并第二次世界大战后，日本重又开始治山工作，并于于19531953年设立水土保持对策协议会，制订基本对策。年设立水土保持对策协议会，制订基本对策。 尽管日本防止土壤侵蚀的工程措施、工程施工方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

19、后。法较为先进，但其理论研究相对来说较为滞后。v澳大利亚澳大利亚 1938 1938年通过年通过新南威尔士土壤保护法新南威尔士土壤保护法和和水土保持法水土保持法后，各州相继立法。后，各州相继立法。 重视土地资源评价等基础工作及草场基础重视土地资源评价等基础工作及草场基础建设，牧草的科学选育和牧场的规划管理是水建设，牧草的科学选育和牧场的规划管理是水土保持的主要内容。土保持的主要内容。 前苏联土壤侵蚀学科始于前苏联土壤侵蚀学科始于1818世纪中叶，进入世纪中叶，进入1919世世纪，开展了土壤侵蚀调查，编绘了部分区域面蚀和纪，开展了土壤侵蚀调查，编绘了部分区域面蚀和沟蚀分布图。沟蚀分布图。 191

20、71917年年1010月前苏联革命胜利后不久，在奥尔诺月前苏联革命胜利后不久，在奥尔诺夫斯克州成立了世界第一个土壤保持试验站夫斯克州成立了世界第一个土壤保持试验站诺沃诺沃西里试验站西里试验站(1923)(1923)。 19671967年以后，全国有年以后，全国有200200多个科研单位从事土壤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。上有很大改进。 v 前苏联前苏联1.5.2 1.5.2 国内发展简史与现状国内发展简史与现状 早在早在公元前公元前1010世纪世纪的西周时期，就有的西周时期，就有“平治水土平治水土”之

21、说，之说，诗经诗经中记述了朴素的土壤侵蚀防治原理及合理土地利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。用的重要性。 19401940年旧黄河水利委员会年旧黄河水利委员会的一些科技人员针对治黄工作，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。土保持造林工作。 新中国成立后，新中国成立后，19561956年成立了国务院水保委员会，年成立了国务院水保委员会，19911991年，第七届全国人大常务委员会第年，第七届全国人大常务委员会第2020次会议次会议一致通过了一致通过了中华人民共和国水土

22、保持法中华人民共和国水土保持法，至此我国的水土保持工，至此我国的水土保持工作逐步走向了作逐步走向了法制化、规范化和科学化法制化、规范化和科学化的道路。的道路。 在土壤侵蚀防治和水土保持教研方面，建国初期在土壤侵蚀防治和水土保持教研方面，建国初期在原北京林学院林业专业首先设置了在原北京林学院林业专业首先设置了“森林改良土壤森林改良土壤学学”课程，课程，19801980年年北京林业大学成立了水土保持系，北京林业大学成立了水土保持系，19851985年年开始培养博士研究生。开始培养博士研究生。 其后西北林学院、山西农大、甘肃农大、山东农其后西北林学院、山西农大、甘肃农大、山东农大、华北水电学院、贵州

23、大学、辽宁工程技术大学等大、华北水电学院、贵州大学、辽宁工程技术大学等高等院校相继成立了水土保持专业或开设了水土保持高等院校相继成立了水土保持专业或开设了水土保持课程。课程。19851985年中国水土保持学会成立。年中国水土保持学会成立。 到目前为止我国土壤侵蚀方面的研究取得了丰硕到目前为止我国土壤侵蚀方面的研究取得了丰硕成果，某些理论研究成果已步入世界前沿或达到国际成果，某些理论研究成果已步入世界前沿或达到国际领先水平。领先水平。 目前全国目前全国1919个个院校设立了水土保院校设立了水土保持本科专业，并且研究生教育也有长持本科专业，并且研究生教育也有长足的发展。足的发展。 具有硕士学位授予

24、权的高校与科具有硕士学位授予权的高校与科研机构研机构3434个个，博士点的，博士点的8 8个个。 20 20世纪世纪2020年代初，金陵大学美籍教授罗德民在山西年代初，金陵大学美籍教授罗德民在山西沁源等地首次建立了径流小区，研究观测不同森林植被沁源等地首次建立了径流小区，研究观测不同森林植被和无植被坡面土壤侵蚀量的变化。和无植被坡面土壤侵蚀量的变化。 5050年代起，开展了土壤侵蚀野外考察、调查，编制土年代起，开展了土壤侵蚀野外考察、调查，编制土壤侵蚀分区图。壤侵蚀分区图。 7070年代后期，提出确定年代后期，提出确定USLEUSLE土壤侵蚀因子参数研究方土壤侵蚀因子参数研究方法，同位素示踪测

25、定侵蚀量。法，同位素示踪测定侵蚀量。 近年，应用近年，应用“3S3S”研究水土流失动态监测和侵蚀预报。研究水土流失动态监测和侵蚀预报。1.5.3 1.5.3 土壤侵蚀研究进展土壤侵蚀研究进展 引入现代系统科学、计算科学，如系引入现代系统科学、计算科学，如系统论、控制论、运筹学、生态经济理论、统论、控制论、运筹学、生态经济理论、景观生态学原理等，进行土壤侵蚀机理和景观生态学原理等，进行土壤侵蚀机理和防治理论研究。防治理论研究。 存在问题：存在问题： P13P13 1.5.3 1.5.3 发展趋势及存在问题发展趋势及存在问题 1.1 1.1 土壤侵蚀原理的课程性质属于哪一类？土壤侵蚀原理的课程性质

26、属于哪一类？1.2 1.2 土壤侵蚀原理课程涉及范围主要是哪些？土壤侵蚀原理课程涉及范围主要是哪些？1.4 1.4 土壤侵蚀原理课程与其他课程的关系如何土壤侵蚀原理课程与其他课程的关系如何？1.5 1.5 土壤侵蚀及其危害主要有哪些方面？土壤侵蚀及其危害主要有哪些方面？1.6 1.6 我国目前的土壤侵蚀概况如何？我国目前的土壤侵蚀概况如何？1.7 1.7 土壤侵蚀原理研究历史与现状？土壤侵蚀原理研究历史与现状？1.8 1.8 国际上土壤侵蚀研究历史与现状如何？各国际上土壤侵蚀研究历史与现状如何？各有什么特点？有什么特点？1.9 1.9 国内土壤侵蚀研究研究历史如何？与国外国内土壤侵蚀研究研究历史如何？与国外相比，有什么特点？相比，有什么特点？