1、第一章 水土保持基本原理第一節第一節 水土流失帶性規律水土流失帶性規律 影響水土流失的因素主要有：影響水土流失的因素主要有： 氣候氣候: :降雨，風等；降雨，風等； 地質、地貌：巖石、構造、坡度等；地質、地貌：巖石、構造、坡度等； 土壤：透水性、抗蝕性和抗沖性等；土壤：透水性、抗蝕性和抗沖性等； 植被：覆蓋度、植被類型等；植被：覆蓋度、植被類型等； 人為因素。人為因素。 其中自然地理要素在地球表面是成帶性分布的。其中自然地理要素在地球表面是成帶性分布的。降雨的分布：降雨的分布：地表植被類型的地帶性分布：地表植被類型的地帶性分布：熱帶雨林熱帶雨林溫帶落葉林草原v一、自然地理環境的地域分異規律v

2、地球的形狀、自轉和公轉地球的形狀、自轉和公轉 地表的太陽輻地表的太陽輻射量由北向南呈規律性排列射量由北向南呈規律性排列 氣候、植物和動氣候、植物和動物也成帶狀分布。物也成帶狀分布。v 但是，地球表面不是一個但是，地球表面不是一個連續的、均勻的、具連續的、均勻的、具有相同物質組成的行星有相同物質組成的行星，大陸占地表的，大陸占地表的2929，海洋，海洋占占7171，這種面積的數量對比關系，使大陸與海洋，這種面積的數量對比關系，使大陸與海洋以及大陸的東岸、西岸和內部的自然地理要素分布以及大陸的東岸、西岸和內部的自然地理要素分布更為復雜。更為復雜。 （一）全球性的地域分異：（一）全球性的地域分異：v

3、 海陸對比：地表有大洋和大陸之分，這是海陸對比：地表有大洋和大陸之分，這是自然自然地理環境的基本分異地理環境的基本分異。它除表現為。它除表現為海與陸的強烈對海與陸的強烈對比比外，還構成兩種明顯不同的外，還構成兩種明顯不同的陸地生態環境與海洋陸地生態環境與海洋生態環境生態環境，并通過其間的相互影響，造成次一級的，并通過其間的相互影響，造成次一級的地域分異。地域分異。v 熱力分帶：熱力分帶：太陽輻射太陽輻射隨地理緯度不同而發生的隨地理緯度不同而發生的熱力分帶性熱力分帶性是一種全球性的地域分異規律。它決定是一種全球性的地域分異規律。它決定著氣溫、氣壓、濕度、降水、風向等要素在地表呈著氣溫、氣壓、濕度

4、、降水、風向等要素在地表呈帶狀分布。帶狀分布。v（二）大陸和大洋的地域分異二）大陸和大洋的地域分異v 大陸的地域分異規律大陸的地域分異規律：貫穿整個大陸，如緯度分異等；：貫穿整個大陸，如緯度分異等；v 大洋的地域分異大洋的地域分異：大洋表層緯向自然帶大洋底層自然區。：大洋表層緯向自然帶大洋底層自然區。v（三）區域性的地域分異（三）區域性的地域分異v 地帶段性；地區性；垂直帶性。地帶段性；地區性；垂直帶性。v（四）地方性的分異規律（四）地方性的分異規律v 地形的垂直分化，地面組成物質和地方氣候的差異。如地形的垂直分化，地面組成物質和地方氣候的差異。如坡向不同引起水熱分布上的差異。坡向不同引起水熱

5、分布上的差異。v 二、土壤侵蝕的地理分布二、土壤侵蝕的地理分布v 1 1、地表水熱狀況與外營力、地表水熱狀況與外營力v 地表水熱狀況不同，決定了不同性質的外營力地表水熱狀況不同，決定了不同性質的外營力作用及其強度。作用及其強度。v 土壤侵蝕的過程：風化剝蝕、搬運和沉積土壤侵蝕的過程：風化剝蝕、搬運和沉積v風化作用：風化作用：v 指暴露在地表的巖石，由于受到各種因素的作用，其形指暴露在地表的巖石，由于受到各種因素的作用，其形狀、結構和成分發生改變的現象。狀、結構和成分發生改變的現象。v 風化為搬運創造了條件！風化為搬運創造了條件！v 不同水熱條件下，風化作用有鮮明的特點：不同水熱條件下，風化作用

6、有鮮明的特點：v 物理風化發生在高寒區；物理風化發生在高寒區；v 化學風化強烈發生于高溫高濕區，等等。化學風化強烈發生于高溫高濕區，等等。 搬運作用：搬運作用：v 將風化的松散物質由原來的地方搬運到附近將風化的松散物質由原來的地方搬運到附近或很遠的地方并堆積起來的過程。或很遠的地方并堆積起來的過程。v 搬運與風化關系密切：搬運與風化關系密切：v 風化為搬運準備了物質；風化為搬運準備了物質；v 搬運為進一步風化創造條件。搬運為進一步風化創造條件。v沉積作用：沉積作用：v 風化產物經過一段時間的搬運后，由于介質的風化產物經過一段時間的搬運后，由于介質的搬運能力減弱而沉積下來的過程。搬運能力減弱而沉

7、積下來的過程。v 認真分析可見，認真分析可見，土壤侵蝕與地表水熱狀況是分土壤侵蝕與地表水熱狀況是分不開的：不開的：v 高溫少雨地區，風化作用以物理風化為主，風高溫少雨地區，風化作用以物理風化為主，風蝕嚴重；蝕嚴重；v 高溫多雨區，化學風化為主，水力侵蝕活躍；高溫多雨區，化學風化為主，水力侵蝕活躍；v 低溫少雨區，風蝕為主。低溫少雨區，風蝕為主。v2 2、侵蝕的地帶性規律、侵蝕的地帶性規律v 有三有三個氣候侵蝕帶：個氣候侵蝕帶：v 冰雪氣候侵蝕帶冰雪氣候侵蝕帶：氣候特點是降雪量大于消融量，形成：氣候特點是降雪量大于消融量，形成冰川，或融水下滲，結成凍土；冰川，或融水下滲，結成凍土；v 濕潤氣候侵

8、蝕帶濕潤氣候侵蝕帶：氣候特點是：氣溫較高，降水量大于：氣候特點是：氣溫較高，降水量大于蒸發量，多余的水滲入地下成為潛水或地下徑流，未滲入地蒸發量，多余的水滲入地下成為潛水或地下徑流，未滲入地下的水形成地表徑流。所以，以水力侵蝕為主；下的水形成地表徑流。所以，以水力侵蝕為主；v 干旱氣候侵蝕帶干旱氣候侵蝕帶：在地面蒸發量大于降水量的地區，空：在地面蒸發量大于降水量的地區，空氣十分干燥，植被生長受到限制，風力作用極為強烈，形成氣十分干燥，植被生長受到限制，風力作用極為強烈，形成風沙流破壞地表。風沙流破壞地表。 。v第二節第二節 水、沙平衡原理水、沙平衡原理v 一、水量平衡一、水量平衡v 水分循環：

9、地球表面的廣大水體，在太陽輻射作用下，水分循環：地球表面的廣大水體，在太陽輻射作用下，大量水分被蒸發，上升到空中，被氣流帶動送到各地。在這大量水分被蒸發，上升到空中，被氣流帶動送到各地。在這個過程中，遇冷凝結而以降水形式落到地面上，再從河道或個過程中，遇冷凝結而以降水形式落到地面上，再從河道或地下流人海洋：地下流人海洋：水分這樣往返循環不斷轉移交替的現象稱為水分這樣往返循環不斷轉移交替的現象稱為水分循環或水循環。水分循環或水循環。包括了降水、徑流和蒸發三過程。包括了降水、徑流和蒸發三過程。v v大、小循環。大、小循環。v 大循環：大循環是海陸間的水分交換大循環：大循環是海陸間的水分交換 ；v

10、小循環：從海洋上蒸發的水汽，上升遇冷凝結后又降落小循環：從海洋上蒸發的水汽，上升遇冷凝結后又降落在海洋上，或陸地上蒸發的水汽上升遇冷凝結后又降落到陸在海洋上，或陸地上蒸發的水汽上升遇冷凝結后又降落到陸地上，這種局部的循環稱為小循環。地上，這種局部的循環稱為小循環。 v 水量平衡：水量平衡：v I = O + I = O + W Wv I I 某時段內輸入水量；某時段內輸入水量；v O O 某時段內輸出水量；某時段內輸出水量；v W W 時段內儲水量增量。時段內儲水量增量。二、容許土壤流失量（二、容許土壤流失量（T值）值）v1 1、概念、概念v 小于或等于成土速率的年土壤流失量。小于或等于成土速

11、率的年土壤流失量。v 對于坡耕地，是使作物在長時期內能經濟、持續穩定地對于坡耕地，是使作物在長時期內能經濟、持續穩定地獲得高產而允許的年最大土壤流失量。獲得高產而允許的年最大土壤流失量。v2 2、T T值范圍值范圍v 美國依據滿足作物生長需要的土層深度、流失區域大小、美國依據滿足作物生長需要的土層深度、流失區域大小、保證下游的安全等條件確定不同情況的保證下游的安全等條件確定不同情況的T T值（值（P17P17）。）。v 一般來說，耕地土層深厚且剖面土壤肥力接近的情況下，一般來說，耕地土層深厚且剖面土壤肥力接近的情況下，容許流失量可大些；對于土層薄、少量侵蝕即會顯著降低生容許流失量可大些；對于土

12、層薄、少量侵蝕即會顯著降低生產力的情況，其值要低。產力的情況，其值要低。 v v4-114-11噸噸/ /公頃公頃年和年和2-62-6噸噸/ /公頃公頃年年v 我國采用的我國采用的T T值值v 我國根據有效土層厚的抗蝕年限，劃分出土壤潛在侵蝕我國根據有效土層厚的抗蝕年限，劃分出土壤潛在侵蝕危害程度（危害程度（P18P18）。顯然，無險型土壤抗蝕年限最長，容許）。顯然，無險型土壤抗蝕年限最長，容許流失量可大些；極險型和毀壞型，容許流失量應取最小值。流失量可大些；極險型和毀壞型，容許流失量應取最小值。v 在在水土保持技術規范水土保持技術規范中，明確提出：在不同成土條中，明確提出：在不同成土條件下，

13、容許流失量件下，容許流失量T T值分別采用值分別采用200t200t(km2a)(km2a)、500t500t(km2a)(km2a)和和1000t1000t(km2a)(km2a)。v三、沖淤平衡三、沖淤平衡v 縱向平衡：縱向平衡：v 不沖不淤：來水的含沙量，通過河段即不發生沖不沖不淤：來水的含沙量，通過河段即不發生沖v 刷，又不產生淤積的平衡狀態；刷，又不產生淤積的平衡狀態；v 沖淤平衡：河段內有沖有淤，但一定時間內（沖淤平衡：河段內有沖有淤，但一定時間內（1 1年）年）v 其沖淤達到平衡。其沖淤達到平衡。v v 斷面平衡斷面平衡：床面上水流的作用流速，與床面土質的抗沖：床面上水流的作用流

14、速，與床面土質的抗沖能力以及斷面內的橫向輸沙都能互相平衡，不致引起斷面形能力以及斷面內的橫向輸沙都能互相平衡，不致引起斷面形狀的改變。狀的改變。v 平面平衡平面平衡：指游蕩型河流的穩定問題。：指游蕩型河流的穩定問題。第三節第三節 生態系統平衡原理生態系統平衡原理 v一、生態系統的概念一、生態系統的概念v 指生物群落及其無機環境相互作用的一個自然指生物群落及其無機環境相互作用的一個自然系統。系統。v v二、生態系統的組成二、生態系統的組成v 白尾鹿樹木枯枝落葉分解(微生物) 土壤森林生態系統生物環境生態系統生產者生產者消費者消費者分解者分解者生產者生產者消費者消費者分解者分解者土壤、空氣土壤、空

15、氣生物生物非生物環境非生物環境生生態態系系統統 v生產者（生產者（producersproducers）又稱初級生產者又稱初級生產者（primary producersprimary producers），利用太陽光能），利用太陽光能把把CO2CO2和和H2OH2O合成有機物質，同時把光能合成有機物質，同時把光能轉化為化學能。轉化為化學能。v消費者消費者 不能利用無機物質制造有機不能利用無機物質制造有機物質，而是直接或間接依賴于生產者物質，而是直接或間接依賴于生產者所制造的有機物質。它們屬于異養生所制造的有機物質。它們屬于異養生物。物。v分解者（分解者（composerscomposers），

16、指利用動植物殘，指利用動植物殘體及其它有機物為食的小型異養生物，體及其它有機物為食的小型異養生物，主要有真菌、細菌、放線菌等微生物。主要有真菌、細菌、放線菌等微生物。小型消費者使構成有機成分的元素和貯小型消費者使構成有機成分的元素和貯備的能量通過分解作用又釋放到無機環備的能量通過分解作用又釋放到無機環境中去。境中去。主要環境組分主要環境組分 輻射輻射 大氣大氣 水體水體 土壤土壤v三、生態系統的結構三、生態系統的結構v 指生態系統中有機體內部與彼指生態系統中有機體內部與彼此之間在時空上的聯系方式及物質、此之間在時空上的聯系方式及物質、能量的轉移關系。能量的轉移關系。v 營養結構：食物鏈和食物網

17、。營養結構：食物鏈和食物網。v 空間結構：垂直和水平空間結構。空間結構：垂直和水平空間結構。v 垂直結構：指生物群落在空垂直結構：指生物群落在空間上的垂直分化規律。間上的垂直分化規律。 v水平結構：水平結構：v 是指生態系統中的生產者和是指生態系統中的生產者和各級消費者有機體、種群或群落各級消費者有機體、種群或群落的水平分布狀況和動態，體現了的水平分布狀況和動態，體現了生態系統的二維水平結構。生態系統的二維水平結構。v 種群：生態系統中或一定區種群：生態系統中或一定區域內同一種生物的個體總和。域內同一種生物的個體總和。v 群落：由生態系統中所有生群落：由生態系統中所有生物種群構成的有機整體。物

18、種群構成的有機整體。 四、生態系統的能量流動四、生態系統的能量流動v 生態系統的能量流動過程起史于綠色植物生態系統的能量流動過程起史于綠色植物的光合作用，經歷了草食性（的光合作用，經歷了草食性（herbivoryherbivory）和肉）和肉食性（食性（carnivorycarnivory）過程，最后經微生物分解釋）過程，最后經微生物分解釋放，并以熱的形式散發到環境中去。可見，生放，并以熱的形式散發到環境中去。可見，生態系統的能量流動是態系統的能量流動是在系統的生產、消費和分在系統的生產、消費和分解的過程中實現的解的過程中實現的。 v1 1、初級生產、初級生產 v 幾個重要概念幾個重要概念v

19、生產：生產： 綠色植物通過光合作用，把太陽能轉化為化綠色植物通過光合作用，把太陽能轉化為化學能并積累在植物體中，這就叫做生產。學能并積累在植物體中，這就叫做生產。v 初級生產：初級生產：由于生產是生態系統最初的和最基本的能由于生產是生態系統最初的和最基本的能量儲存形式，所以叫做初級生產。量儲存形式，所以叫做初級生產。v 初級生產力：初級生產力：單位時間和單位面積積累的能量叫初級單位時間和單位面積積累的能量叫初級生產力。生產力。v 總初級生產：總初級生產：植物吸收的總光能，也就是總光合作用植物吸收的總光能，也就是總光合作用量叫做總初級生產。量叫做總初級生產。v 凈初級生產：凈初級生產：總初級生產

20、除去植物呼吸消耗的能量后，總初級生產除去植物呼吸消耗的能量后，以有機物的形式儲存起來的能量叫做凈初級生產。以有機物的形式儲存起來的能量叫做凈初級生產。v 凈初級生產凈初級生產= = 總初級生產總初級生產- - 呼吸消耗呼吸消耗 v2 2、食物鏈、食物網、營養級和生態金字塔、食物鏈、食物網、營養級和生態金字塔 v 食物鏈食物鏈: :在一個生態系統中，生物之間形成在一個生態系統中，生物之間形成以食物營養為中心的連鎖關系，即食物鏈。以食物營養為中心的連鎖關系，即食物鏈。 一個食物鏈的例子一個食物鏈的例子 “螳螂捕蟬，黃雀在后螳螂捕蟬，黃雀在后” 植物植物蟬蟬(初級消費者初級消費者) 螳螂螳螂(二級消

21、費者二級消費者)黃雀黃雀(三級消費者三級消費者)鷹鷹(四級消費者四級消費者)(頂極食肉動物頂極食肉動物)v食物網:生態系統中的食物鏈很少是單條、孤立出現的，它往往成交叉鏈索，形成復雜的網絡結構，這就是食物網。 v營養級營養級: :食物鏈上的每一環節稱為營養級。食物鏈上的每一環節稱為營養級。v 食物鏈和食物網的意義：食物鏈和食物網的意義：v 食物鏈和食物網是生態系統營養結構的形食物鏈和食物網是生態系統營養結構的形象體現；象體現；v 生態系統中能量流動和物質循環正是沿著生態系統中能量流動和物質循環正是沿著食物鏈和食物網進行的；食物鏈和食物網進行的；v 食物鏈和食物網還揭示了環境中有毒污染食物鏈和食

22、物網還揭示了環境中有毒污染物轉移、積累的原理和規律。物轉移、積累的原理和規律。v生態金字塔生態金字塔: :v 由于營養級的能量在向上傳遞過程中的大量損失。由于營養級的能量在向上傳遞過程中的大量損失。因此，沿食物鏈逐級向上，儲藏在各營養級中的能量也因此，沿食物鏈逐級向上，儲藏在各營養級中的能量也越來越少，形成越來越少，形成底寬、上窄的金字塔形生態系統能量底寬、上窄的金字塔形生態系統能量分布模式，這就是分布模式，這就是“生態金字塔生態金字塔”。v 有三種表達形式：生物量金字塔；有三種表達形式：生物量金字塔；v 生物數量金字塔；生物數量金字塔；v 能量金字塔。能量金字塔。v 蚜蟲蚜蟲v3 3、次級生

23、產、次級生產v 次級生產是指儲存在消費者中的能量值。次級生產是指儲存在消費者中的能量值。v 有兩個指標用來度量生態系統各營養級之有兩個指標用來度量生態系統各營養級之間次級生產的效率：間次級生產的效率：v 林德曼效率林德曼效率=N=N營養級同化量營養級同化量/ N-1/ N-1營養級同化量營養級同化量v 消費率消費率= =輸入輸入N N營養級的量營養級的量/N-1/N-1營養級的凈生產力營養級的凈生產力v林德曼效率近乎一個常數，大約是林德曼效率近乎一個常數，大約是10%10%左右。左右。v消費率其值在消費率其值在2025%2025%之間。之間。 v4、生態系統的能量流動生產者草食動物肉食動物光能

24、分解者未利用同化的能量熱呼吸30001500151.50.3Kcal/m2/dayv5、能量流動的特征、能量流動的特征v 生態系統的能量可以由一種狀態轉化為另生態系統的能量可以由一種狀態轉化為另外一種狀態；外一種狀態；v 能量傳遞過程，大約只有能量傳遞過程，大約只有10%10%的能量從生產的能量從生產者傳遞消費者；者傳遞消費者；v 能量的流動是單向的。能量的流動是單向的。 五、生態系統的物質循環五、生態系統的物質循環v1、物質循環路徑、物質循環路徑v 生態系統的物質循環：生態系統的物質循環：指組成生物體的指組成生物體的C、H、O、N、P、K等元素在無機環境與有機界等元素在無機環境與有機界(生物

25、群落生物群落)之間形成的之間形成的往復循環運動。往復循環運動。v 可區分為兩條途徑：可區分為兩條途徑：氣態循環路徑和沉積循環途徑。氣態循環路徑和沉積循環途徑。 v 氣態循環：氣態循環：指在生物地球化學循環過程中有一定階段指在生物地球化學循環過程中有一定階段以氣態的形式存在于大氣中的化學元素循環過程。以氣態的形式存在于大氣中的化學元素循環過程。 v 沉積循環：沉積循環：指化學元素始終以非氣態形式進行生物地指化學元素始終以非氣態形式進行生物地球化學循環的過程。球化學循環的過程。 v2、沉積循環路徑、沉積循環路徑v 消費者分解者生產者土壤巖石水體v3、氣態循環路徑、氣態循環路徑消費者分解者生產者土壤巖石或化石燃料水體大 氣碳碳 循循 環環六、生物多樣性與生態系統的功能六、生物多樣性與生態系統的功能 v生物多樣性生物多樣性 ：v 指生物及其與環境形成的生態復合體以及與此指生物及其與環境形成的生態復合體以及與此相關的各種生態過程的總和。相關的各種生態過程的總和。v 通常被認為有四個層次：通常被認為有四個層次：v 遺傳、物種、生態