氣候變化與水土流失的關系精選(九篇)

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第1篇：氣候變化與水土流失的關系范文

一、桐柏縣水土保持生態建設成效

1.綜合治理水土流失，合理利用水土資源

通過水土保持綜合治理，加快了全縣農業基礎設施建設，以板栗、茶葉、木瓜和養殖業為主要支柱的農村經濟得到快速發展，有力地推進了全縣社會主義新農村建設進程。2000年和2008年桐柏縣分別被列為淮河流域水土保持建設重點工程和國家水土保持重點建設工程后，近幾年，在縣委、縣政府和上級業務部門的領導與指導下，治理區干部群眾與水利水保工作者團結協作，累計治理水土流失面積357km2，占全縣水土流失面積的32.8%，其中：已通過淮河水利委員會驗收的淮河流域水土保持建設重點工程共完成治理水土流失面積260km2；通過河南省水利廳和財政部驗收的國家水土保持重點建設工程共完成治理水土流失面積97km2。2000年3月郭灣、后河等五個小流域被水利部和財政部聯合命名為“全國水土保持生態環境建設示范小流域”；2008年夾山小流域被淮河水利委員會評為優良工程。2014年和2000年相比，全縣水土流失面積已由572km2下降到357km2，減少37.68%；土壤侵蝕模數由2839.7T/km2•a下降到1968.5T/km2•a；林草覆蓋率由治理前的38.5%提高到52.3%。水土流失綜合治理顯著提高了抗御自然災害的能力，極大改善了農業生產條件，糧食總產量已由1952年的477萬t增加到了2014年的17.42萬t，為全縣生態文明建設奠定了堅實的基礎。

2.改善區域生態環境，改變局部小氣候變化

桐柏縣自實施生態立縣戰略以來，自然封育和人工治理并重，將25°以上的坡耕地全部退耕植樹種草，目前全縣實施封禁管護面積達3000hm2；在國道、省道、鄉村道路沿線設立人工圍欄156km，使區域自然植被得以較快恢復，生態環境明顯改善，截至2015年底封植被覆蓋度由封禁前的23％提高到了58％。從1998年起，全縣水土保持工作的重點轉向以治水為主，治土與治水相結合的第三階段，對全縣主要河道和重點流域進行大規模綜合整治，興建配套水利設施1.8萬處。多年來，對水土保持工作的認識逐步深化，思路逐步拓寬， 水土保持工作實現了“三個轉變”：由過去的分散治理向規模化治理轉變；由粗放治理向集約化治理轉變；由只注重生態效益向生態、經濟、社會效益融為一體轉變。對全縣水土流失區的自然條件進行了全面細致地調查分析，制定了全縣水土保持生態環境建設近、遠期總體規劃，分別制訂了每條小流域的具體治理措施，從而保證了水土保持工作的科學性和連續性。通過大力實施重點小流域綜合治理工程，生態環境逐步轉向良性循環，全縣森林覆蓋率達到28.6％，林草覆蓋度達到56.3％，92％以上的農田受到綠色屏障的保護。因此，桐柏縣先后榮獲“全國水土保持暨生態環境建設示范區”“中國人居環境范例獎”“全國文明縣城”“國家衛生縣城”“國家園林縣城”等稱號。

3.加強宣傳生態文明理念，改善人居環境

近年來，桐柏縣委、縣政府認真貫徹落實科學發展觀，以建設淮河源高效生態經濟示范區為統攬，以創建省級、國家級生態縣為載體，持續推進生態立縣戰略，堅持走不以犧牲生態和環境為代價的持續發展之路，傾力打造生態縣，全方位發展綠色產業，“要金山銀山，更要綠水青山”，實現了經濟社會的又好又快發展。同時強化水土保持和環境保護執法隊伍建設，樹立人與自然和諧相處的生態文明理念，發揮水土保持工作的綜合優勢，堅持山、水、田、林、路、村、鎮全面規劃，治山與村容整治兼顧，綠化與美化并舉，治理與開發、治水與增收相結合，改善人居環境，保護生態資源，促進全社會的可持續發展。圍繞美麗鄉村建設，大力實施村莊環境綜合整治，改善了農村人居環境，促進了鄉風文明，建成生態、旅游一體化示范流域1處。倡導低碳環保、綠色節能的生活方式，實施“一池三改”工程，推進新農村建設，形成了城郊鄉徐寨村、吳城鎮王灣村等小康文明示范村，人居環境得到全面改善。

4.創造生態宜居工程，提升新能源產業

全縣大力開展“綠色家園”創建活動，大力實施城區綠化、鎮村綠化、道路綠化等工程。積極培育一批綠色社區、綠色學校、環境友好型企業，實施“三化一片林”綠色家園建設工程，加大近城山體保護力度。推廣節能環保材料應用，減少二氧化碳等廢棄物排放。積極實施“清潔家園”行動，大力整治城鄉環境。加快城鎮污水、垃圾處理設施建設，進一步完善污水收集管網系統。推廣污水凈化技術，實現生活污水達標排放。倡導并推廣垃圾分類處理，加大大氣污染防治力度。大力發展循環經濟，改造提升傳統產業，著力培育新能源、新材料等新興產業，促進產業優化升級。加快縣商務中心區建設。推動園區企業廢物廢水循環利用、能源梯級利用、土地節約集約利用，促進園區經濟、社會與生態環境協調發展。按照“四集一轉”的要求，統籌規劃園區基礎設施建設，積極推進污水、垃圾處理設施建設并逐步實現運營專業化、社會化。

5.堅持治管并重，注重綜合效益

按照“穩定所有權、明晰使用權、搞活經營權”的原則，妥善處理經濟效益與生態效益、社會效益的關系，把水土保持與產業結構調整有機結合起來，大力創辦綠色企業，大力發展水保經濟，走出了一條治理與管理并重、開發與經營并舉的水保產業化發展新路子。目前已形成三種典型的水保工程經營管理模式：一是規模效益型。對面積大、立地條件好的荒山荒坡，以生態效益為基礎，以經濟效益為核心，大力發展板栗、木瓜、桐柏大棗、茶葉和中藥材，不斷提高流域內的農民收入。至去年底，全縣擁有百畝以上的經濟林基地97處，千畝以上基地49處，萬畝以上的基地5處。二是水保莊園型。即“蓋上幾間房，住上幾個人，治好一片（灘）”的治理管理模式。縣直20余名離退休干部，采取股份合作制的形式，創辦“桐柏縣天然實業開發公司”，承包荒山110hm2，投資50多萬元，嫁接改造野生毛栗2萬棵，桃、梨、大棗等1.5萬株，年創利潤6萬元。三是家庭松散型。對面積不大、立地條件差的“四荒”地，公開競價拍賣或租賃承包，讓群眾買了放心，投入熱心，管理細心，依山靠山，養山綠山。

二、存在問題

桐柏縣在水土保持生態文明建設上取得了一定成效，但與十提出的建設生態文明的要求相比，還存在著較大差距。主要問題是：部分鄉村坡耕地面積仍較大，高標準農田占比低；梯田地埂利用率低，草畜產業發展后勁不足；壩系水資源利用率低，溝道控制性工程措施配置少；對水土保持監測重視不夠，科技創新貢獻率低；生態文化建設拓展不足，生態旅游產業開發力度不強。

三、結語

第2篇：氣候變化與水土流失的關系范文

水文學(Hydrology)是地球科學的一個重要分支，它研究地球上水的起源、存在、分布、循環和運動等變化規律，并運用這些規律為人類服務的知識體系[1]。自從科學界公認水圈、巖石圈和大氣圈都從地圈中分離出來，并作為地球的獨立圈存在后，水文科學的形成就有了其基礎和地位[23]。

人類進入20世紀末，由于社會經濟發展，人與自然的沖突加大，生態環境問題愈來愈突出，如濕地的退化、河道斷流、入海水量減少、水體污染加劇等等。近20年來，生態學家們愈來愈意識到水文過程對生態系統功能的重要影響。但是，缺乏了解水文過程與生態系統植物群落變化與相互制約的內在聯系。同樣，過去水文學家關心最多的是洪水與干旱的成因、工程水文的實際的設計應用等。但是，隨著生態與環境問題的重視與提出，愈來愈多的水文學家開始關注與水相關的生態問題，例如流速如何影響河道內的植物生長？河川徑流的情勢與濱岸生境生態過程之間是如何相互作用與聯系的？由于水文循環聯系地球系統地圈~生物圈~大氣圈的紐帶作用，水文循環過程的變化與其相關的生態環境的變化交叉研究與社會需求，產生了新的學科生長點，即生態水文學(Eco-hydrology)。

生態水文學是20世紀80年代以后逐步發展的一門新興交叉學科[1-20]。它重點研究陸地表層系統生態格局與生態過程變化的水文學機理，揭示陸生環境和水生環境植物與水的相互作用關系，回答與水循環過程相關的生態環境變化的成因與調控。利用生態水文學原理可以積極地用來保護和改善自然景觀，正確指導生態環境脆弱地區的生態環境建設與水資源管理。

生態水文學的提出與發展大致在20世紀70年代以后。早期的生態水文學主要定義在生態濕地系統范疇。例如，1996年Wassen等學者專門撰文[44]，認為“生態水文學是一門應用性的交叉學科，旨在更好地了解水文因素如何決定濕地生態系統的自然發育，特別在自然保護和更新方面有重要價值”。

1971年，聯合國教科文組織（UNESCO）正式啟動人類生物圈（MAB）計劃，水生生態系統研究成為該計劃中的一個重要項目。第一階段的會議于1986年在法國圖盧茲召開，主要討論了土地利用對水生生態系統的影響。會議期間，確定了一個具有決定性意義的主題：陸地生態系統和水生生態系統之間的過渡帶，對生物化學循環和景觀鑲嵌體具有重要的調控作用。因此，過渡帶的研究被推薦為UNESCO未來生態系統工作的重點。它是生態水文學發展的雛形階段。

1988年，UNESCO組織了過渡帶研究的國際專題研討會。期間，國際應用系統分析協會和匈牙利科學研究院籌劃了水陸過渡帶功能方面的合作研究項目，試圖通過對生態過程的充分理解，確定過渡帶恢復或重建的管理思想。

1996年9月在法國召開了“小流域生態水文學過程”研討會。會議共收到30篇論文，研究集中在小尺度上，內容主要包括土壤和大氣相互作用的模擬，徑流產生過程和水流路徑、水量和水文生物地球化學行為等。在這次會議中，還討論了分區和尺度的影響問題，分析了氣候變化對水文行為和數量的影響。1997聯合國教科文組織出版了“小流域生態水文學過程”會議文集。

聯合國教科文組織（UNESCO）國際水文計劃（IHP）是由世界各個國家政府組織參加、在國際上有重要影響的水科學及其相關的水資源和環境科學的大型國際研究計劃。從1965-1974聯合國科教文組織實施國際水文十年（IHD）計劃后，IHP已經執行了五個階段，其中：第一階段（IHP-I，1976-1980）著重人類活動影響，水資源與自然環境之間關系的研究；第二階段（IHP-II，1981-1985）著重于把研究領域擴大到各個特定的地理、氣候區域，并向著綜合利用水資源的水問題方向發展；第三階段（IHP-III，1986-1990）定名為“為經濟、社會發展合理管理水資源的水文學和科學基礎”，除繼續把水文科學作為重點外，把計劃內容擴大到合理管理水資源；第四階段（IHP-IV，1991-1995）研究計劃重點是“大氣-土壤-植被”之間的水循環關系，全球氣候變化對陸地水文過程的影響。

IHP第五階段（IHP-V，1996-2001）方向是“脆弱環境中的水文水資源開發”，由三個模塊、八個主題和31個計劃項目組成。模塊1的資源過程與管理研究中主題2是“地表生態過程”。生態水文學是IHP計劃的核心內容[14-19]。之后，生態水文學得到了迅速發展。從1996年到2002年，聯合國教科文組織國際水文計劃召開了一系列生態水文學研討會。

1997年國際水文計劃出版了專集：生態水文學—水生資源可持續利用的新范例。文集指出生態水文學主要是為了研究水循環過程、機制與生物、非生物之間的相互關系。水生環境的水量、水質和某些過程，不僅受氣候因素的控制，而且在很大程度上受生物因素的影響。因此，生態學和水文學知識的綜合，被認為是一個研究水和生物關系的合適的新工具。這本書首次提出了新的、具有挑戰性的概念——生態水文學，建立淡水資源可持續發展的基礎。圖1表明了生態水文學與以往生態學和水文學思維的不同方式：

1998年5月在波蘭召開了UNESCOIHP-V2.3-2.4工作組會議。同年，出版了會議文集，主要包括以下4個方面的內容：1）介紹了生態水文學的框架和研究領域；2）提出了當前存在的缺點和未來發展路線；3）宣傳生態水文學的概念，認為河流生態系統是受水文過程控制的“超有機體”。確定生態水文學研究的目標為：（a）比較和評價現有的水文和生態過程相互關系的信息；（b）評論預測的潛力、確定未來研究最重要的方向；（c）識別與水文過程相關聯的環境問題層次；（d）定量生物因素、非生物因素之間的聯系以及它們在水中的沉積物質、營養物質和污染物質運輸、轉化中的作用，以確定從區域到流域尺度上的轉移路徑；（e）以可持續發展為目標，建立可操作性的程序交互平臺以及科學家、政策制定者和決策者之間新的思維方式。這一出版物為生態水文學的研究提供了指導作用。

1999年9月8日至22日，IHP-V組織了生態水文學研究進展方面的會議，在不同科學團體之間交流了生態水文學的研究成果。會議為來自24國家的不同領域的年輕科學家提供了辯論的機會。在生態水文學和水資源管理方面，科學家交換了基礎性研究和應用研究的最新觀點。基于研究過程中得到的數據和知識，科學家討論和提議了生態水文解決環境問題的潛在辦法。2000年出版了生態水文學研究進展文集。

需要指出，IHP-V中生態水文計劃的核心目標旨在從流域觀點、從河流系統與自然社會經濟的聯系中，理解生物和物理過程的整體性，以提高水資源的管理水平。專家們認為，當今世界范圍的水資源問題已經受到來自全球氣候變化和人類自身經濟開發活動的巨大影響與挑戰。在面對不斷變化環境的水資源管理中，生態水文學的研究方法和思想將是最好的、可持續的方法。這一范例認為，流域就好像一個超有機體，它具有反抗壓力的抗性和彈性特征，是面對變化環境下水資源可持續管理的最有效的一個工具。

1999年，為倡導生態水文學方面的科學研究，國際知名的英國水文研究所正式改名為“生態水文學研究中心”。

同年，英國謝菲爾德大學（SheffieldUniversity）自然地理系AndrewJ．Baird博士和德比大學（DerbyUniversity）自然地理系高級講師、美國國家大氣研究中心項目科學家RobertL．Wilby博士共同編著出版了《生態水文學》。它是綜述有關陸生環境和水生環境植物與水分關系問題方面的第一本書，闡述和探討了各種環境植物與水分相互作用問題。該書對于水文學家、生態學家、自然保護學家以及研究生態系統、植物生活和水文過程的其他學者有很大的參考價值。中國科學院寒區旱區環境工程研究所趙文智和王根緒博士翻譯出版了該書的中文全文[44]。

目前，在生態水文學或水文生態學的研究領域，活躍著一大批科學團體，使得這一領域的研究有了很大的發展。在聯合國教科文組織國際水文計劃（UNESCOIHP）-V(2.3/2.4)的支持下，由MaciejZalewski組織出版了一系列“生態水文學”專集，是一個里程碑。以后“生態工程雜志（EEJ）”雜志、“水文科學雜志（HSJ）”都出版了“生態水文學”專刊。以Zalewski為特約主編致力于生態水文學研究的新期刊。國際水文科學協會（IAHS）也專門由Acreman博士主編了“水文生態學”有關專集。

進入21世紀后，國際水文計劃（IHP）實施2002-2007年新的第六階段計劃，方向確定為“水的相互作用：來自風險和社會挑戰的體系”。主要的不同點是需要考慮下面若干方面新的研究與挑戰的問題，即：地表水與地下水、水文循環的大氣與陸地部分、淡水與咸水、全球化的流域與河流尺度、質與量、水體和生態系統、科學與政治、水與文化。它由五個主題組成：主題1、全球變化與水資源；主題2、流域地表水與地下水動力學集成；主題3、陸地生境水文學；主題4、水與社會；主題5、水教育與培訓。其中主題3的陸地生境水文學仍然是生態水文學核心內容。

總之，生態水文學是現代水文科學與生態科學交叉中發展的一個亮點，它以生態過程和生態格局的水文學機制為研究核心，以植物與水分關系為基礎理論，將尺度問題貫穿于整個研究之中，研究對象涉及旱地、濕地、森林、草地、山地、湖泊、河流等。因此，生態水文學的發展對我國生態環境建設，將會有重要的促進和推動作用。

2.國內外生態需水研究的問題

生態需水（Ecologicalwaterrequirements）是生態水文學中的一個重要的研究課題。凡是聯系到與水相關的生態系統自然發育、氣候變化和人類活動干預下的生態系統退化等問題，都需要回答維系生態系統所需求的水或者河川徑流等問題。在國際上提出生態需水的概念與研究生態需水的理論與方法，已經有了一段歷史。在我國，生態水文學的研究剛剛起步，生態需水理論與方法還有待于發展與完善。

早在20世紀四十年代，隨著水庫的建設和水資源開發利用程度的提高，美國的資源管理部門開始注意和關心漁場的減少問題。美國魚類和野生動物保護協會對河道內流量與魚類生長繁殖、產量的進行了許多研究，提出了河流最小環境(或生物)流量的概念，已有學者撰文強調了河川徑流作為生態因子的重要性。

在20世紀70年代后，澳大利亞、南非、法國和加拿大等國家針對河流生態系統，比較系統都開展了關于魚類生長繁殖、產量與河流流量關系的研究。以大馬哈魚的河流生境（habitat）需水為例，加拿大哥倫比亞大學（UBC）有關學者通過大量的實地調查，分別獲得了維系大馬哈魚到淡水河流繁衍所必需的河流生境的基本生態需水基本數據，其中包括適宜的流速和水深等。進一步，他們繪制了大馬哈魚繁衍所必需的河流生境質量的高低與基本生態需水（流速和水深）之間的曲線關系。

為了保護水生生物或生境，通常是基于河流物理形態、魚類和無脊椎動物確定最小或最佳的生態需水流量。但是，這一流量僅僅考慮了漁業的流量需求或者濕地對水的需求，并沒有體現生態系統的完整性。國外學者G.E.,Petts認為，在河流管理中生態的需要與河流流量變化特征相聯系應該至少考慮3個方面，即：（1）縱向的連接；（2）洪泛平原的流量；（3）維持河道的流量，包括最小的和最適宜的流量。基流流量的自然頻率和持續時間也應加以考慮，無論何時，都要盡可能地保持生態可接受的流量變化。

Gleick提出了基本生態需水量的概念（basicecologicalwaterrequirement），其概念實質是生態建設（恢復）用水[10]。Falkenmark區分了綠色水（greenwater）和藍色水的概念，指出從“藍色”水的社會利用部門轉向利用“綠色”水的生態系統中來，這種“綠色”水儲存在土壤中用于蒸發或合成植物有機體。事實上，“綠色”水就是生態需水的概念，這種“綠色”水的概念適用于水生生態系統和陸地生態系統。

直到20世紀90年代，隨著國際水文計劃等大的項目推進，研究的對象開始打破過去局限于所關心的物種（如魚類）或某一單一目標的情景，人們才開始考慮維持河流系統完整性的生態流量需求，提高對河流生態系統保護的有效性。但是，由于在西方發達國家，并沒有中國西部如此生態問題的多樣性和復雜性，因此，他們對生態需水的研究主要集中在維系自然生態系統平衡的方面，比較少考慮高強度人類活動大量擠占生態需水的現實問題。

中國是一個降水時間空間分布非常不均勻、人口壓力大的發展中國家。人口、資源與環境的矛盾比較突出。就中國西部地區而論，20世紀90年代以前的水資源規劃與配置管理中，很少涉及生態環境建設與生態需水問題。水資源可持續利用與合理配置是從國家“九五”攻關項目開始，提出的“生態需水”是一個新生事物。在中國，由于生態水文學基礎研究起步比較晚，大家對于“生態需水”概念的理解也不盡相同。許多國內文獻書籍、研究報告出現有“生態需水”、“生態用水”和“生態耗水”多個名詞。有人認為它們的概念與涵義是不同的，但是有人認為它們都是指一回事（見文獻[22]、[26-46]）。

1989年，中國科學院地理研究所湯奇成較早提出生態用水問題[45]。他認為“為了保證塔里木盆地各綠洲的存在和發展，必須要保護各綠洲的生態環境，而生態環境的保護也離不開水，這部分水可統稱為生態用水”。1995年[46]，他認為“對生態環境用水很少或根本沒有安排，這種情況必須徹底加以改變，否則干旱區綠洲外的環境將日益惡化；應該在水資源總量中專門劃出一部分作為生態環境用水，另一部分為國民經濟各部門的用水，包括工、農業及城市生活用水等”。以后許多專家學者對生態需水、生態用水和生態耗水等，提出不同的觀點、定義和研討，豐富了生態需水的理論與學術研究。

2001年，由錢正英、張光斗主編正式出版了的中國工程院重大咨詢項目研究成果“中國可持續發展水資源戰略研究”[27]。提出我國水資源的總戰略必須以水資源的可持續利用支持經濟的可持續發展；建議從防洪減災、農業用水、城市和工業用水、生態環境建設等8個方面實行戰略性改變，在中國大地上真正展開一場提高用水效率的革命。在該報告中，對生態用水做的定義是：“從廣義上說，維持全球生物地理生態系統水分平衡所需用的水，包括水熱平衡、水沙平衡、水鹽平衡等，都是生態環境用水；狹義的生態環境用水是指為維護生態環境不再惡化并逐步改善所需要消耗的水資源總量。”。

在學術研討方面，潘啟民等把生態用水理解為生態需水量（狀態值）和生態耗水量（動態概念）兩個概念[47]。嚴登華等把河流水可劃分為生態水、資源水和災害水[30]。王芳等通過她的博士論文研究探討了生態需水理論問題[38-39]，將生態需水概念界定為：為維護生態系統穩定，天然生態保護與人工生態建設所消耗的水量。將生態需水劃分為可控（非地帶性）與不可控（地帶性）生態需水和天然與人工生態需水。劉昌明強調要在研究水循環和水量轉化規律的基礎上確定生態需水的理論內涵，提出陸地系統中的水可分解為資源水、災害水、生態水和環境水。生態需水研究面臨許多新的挑戰。

筆者們參加了中國工程院重大咨詢項目“西北地區水資源配置、生態環境建設和可持續發展戰略研究”。有幾個不同的觀點：（1）我們理解的國際水文計劃（IHP）研究意義上的生態需水，是指以水文循環為紐帶、從維系生態系統自身生存和生態功能角度，相對一定生態環境品質目標下客觀需求的水。例如，為了維系河流某魚類的生境，需要必須的基本水文特征值保證（如一定的河川基流、一定的水流速度、水深要求等），生態系統對水資源需求的大小需要通過科學實驗與觀察獲得，并不是人們主觀要給出什么樣的水資源配置。水的配置是針對水資源管理、不同水的用戶即用水而言。因此，就應該有生態耗水和用水的概念，它們與生態需水有區別也有聯系。（2）中國工程院重大咨詢項目中所指的“生態需水”不同之處，在于為水資源的合理配置服務、為生態建設（林草，河道生態功能要求）服務的生態需水。所以，國際上提出的生態需水概念需要討論與擴展。通過討論，有比較一致的看法是：

生態需水是指維系一定環境功能狀況或目標（現狀、恢復或發展）下客觀需求的水資源量。進一步，對中國西部生態環境建設研究工作的目標，生態需水可以理解為維系一定生態功能的環境目標（例如維系現狀生態系統不再退化、恢復某個時期的生態景觀、或者具體目標如黑河水必須要到東居延海等）下科學意義下生態系統需求的水資源。它是生態環境建設重要的科學依據。

生態耗水是指現狀多個水資源用戶（生產、生活和生態）或者未來水資源配置（生產、生活和生態）后，生態系統實際消耗的水量。它需要通過該區域社會經濟與生態耗水的平衡計算確定。生產、生活耗水過大，必然擠占生態耗水。

因此，生態需水與生態耗水是有不同的含義，既有聯系又有區別。例如，在黃河上游地區，自然降水條件下一般能夠滿足天然植被蒸散發對水的需求（降水P大于蒸散發E），因此，生態需水估計的數量比較小。但是，由于人的行為通過水土保持等措施建設林地，耗用（減少）了輸送到河流下游的水資源量。人們往往稱這部分耗用（減少）的實際水量為生態耗水量。所以，在黃河上游地區生態需水量與生態耗水量是有不同的。

相比之下，在西北內陸地區河流的下游，由于內陸地區河流的下游降水非常少，為維系胡楊林生態系統生存，估計的生態需水將完全占用河川徑流量。維系胡楊林生態系統的生態環境用水也完全取決與能夠提供給下游的河川徑流量。在某種意義下，維系胡楊林生態系統的生態需水量也就是生態耗水量。

因此，生態需水與生態耗水的概念在西部地區既有聯系又有區別。通過生態需水的估算，能夠提供維系一定的生態系統與環境功能所不應該被人所擠占的水資源量基本的信息，它是西部地區水資源可持續利用與生態環境建設的基礎，它也是估計在一定的目的、生態環境建設目標或配置條件下，生態環境耗水大小的基礎。通過對生態需水和生態耗水的估計，能夠分析人對生態需水擠占的程度，決策生態環境建設對生態環境用水的合理配置。

3.中國西部地區生態需水研究的挑戰

水是干旱區的關鍵生態因子,植被的組成和結構由水密切控制,同時在各種尺度上對水產生重要的反饋作用。因此，在干旱區，研究生態學和水文學的相互關系，研究生態需水問題，對干旱區生態建設的模式和生態恢復至關重要。一方面，干旱區水文過程對植被生理特征和格局成因產生影響，同時植被對水土流失具有控制作用。

生態需水的實質是生態系統結構、功能和水分之間相互關系問題。生態需水是生態水文學研究的重要內容之一，只有建立在流域水循環基礎上通過生態水文學理論的指導，生態需水量的確定才會更合理。目前在生態需水估算方面，面臨許多挑戰的問題。主要有：

3.1干旱區植被對缺水的適應機制研究

研究表明，干旱區的某些植物具有水分補償能力，即利用冬季（低強度）降水補償夏季干旱用水，冬季干旱就以夏季降水來補償，這大概是灌木在這種環境中得以與一年生植物競爭的一種手段。另外，在干旱區，植物為了適應荒漠環境，具有許多生理結構上的變化。國外學者Ewenari把荒漠植物分為兩類：一類是隨水變植物，這類植物對極端干旱具有許多生理上的適應性；但大多數植物屬于恒水植物，這些植物對干旱有許多適應機制。不同植物的水分利用效率的、對水分虧缺的生理響應機制等研究，將為植被建設和恢復提供理論支持。

3.2植被格局成因的控制性因素研究

干旱區植被最顯著的特點就是低覆蓋度。研究表明，如果干燥度系列從P/Etp>1（降水量與潛在蒸發量的比值）降到<0.3，就會發現潛在植被從全面覆蓋而經一系列破碎的植被冠層到植被處于斑塊狀分布狀態。近期研究表明，在黑河下游，隨著上游來水的減少，不同景觀類型的面積、數目和優勢植被發生了很大的變化。在干旱區，胡楊、檉柳的空間分布普遍呈緊縮分布現象，當干旱程度有所減緩時，植被在空間上的分布相對較為分散。在防止土壤侵蝕的人工植被建設方面，由于只考慮植被蓋度和高度，忽視了斑塊格局及其配置方式。所以出現了北方人工植被土壤旱化、穩定性低的問題。以上說明了水分動態影響植被的分布格局，但這種分布格局如何響應水文過程的變化，它的生態學意義何在？植被的這種自然分布格局能否指導干旱區植被恢復等均有待研究。在今后的研究中，應加強植被類型、格局的生態水文學和生態需水研究。

3.3植被格局對水土流失、土壤侵蝕的定量化研究

在干旱地區，植被多呈斑塊狀分布，這種分布對改變水分徑流的路徑、減緩水蝕，提高斑塊內的土壤水分含量等都具有重要意義。盡管對植被斑塊的叢生狀況有所認識，近來理論方面的研究和模擬方面的研究也有助于了解這一過程，但對這種現象的生態機制卻知之甚少。這種綴塊分布格局如何影響徑流？這種格局的生態學意義何在，都是值得探討的問題。另外，應加強大時空尺度上的植被格局和水文過程的關系研究。

分析干旱植物在水分脅迫下的群落組成結構、分布格局與演變過程，始終是干旱區生態水文科學研究的重要領域，迄今為止，關于這方面的研究未能取得突破性進展，尤其是群落演變的生態機理仍然處于未知階段。近年來，關于干旱區植物分布如何影響徑流和水分分布，以及如何調節干旱區侵蝕等問題的研究受到廣泛重視，同時，大尺度“土壤—植被—大氣”傳輸相互作用以及干旱區植被隨氣候變化的演化也是目前生態學家和水文學家共同感興趣的話題。

3.14區域生態需水估算方法研究

我國的生態水文學基礎研究剛剛起步。盡管在一些方面已經取得令人鼓舞的成果，如陳亞寧在新疆塔里木下游生態需水方面新的研究等，但總的看，目前處在初期發展階段，沒有比較成熟的估算方法，還存在這樣或那樣的問題，需要多途徑比較與發展。

現行的區域生態需水估算方法主要思路是：依據不同氣候帶與降水等條件，開展自然生態系統分區，確定生態需水計算的不同類別的生態-水文參數；利用遙感提供中國西部區域土地利用信息，確定生態需水計算的不同類別的范圍；通過不同植被類型的蒸散發計算、流域降水-徑流計算確定河道外生態需水（地帶性和非地帶性的生態需水）以及河道內生態需水；最后利用水資源分區的水量收支平衡控制，估算生態需水或生態耗水總量。

由于對于生態需水概念理解的不同，實際中生態需水估算的方法就有不同或者差異。例如，按維護現狀生態系統不再退化的理解，就會有一套基于2000年的遙感圖，依生態分區，分類以及用總水量平衡核算的核算方法。按生態建設目標（過去，現狀和未來），又有不同數量的估算方法。

客觀說，基于生態水文學的研究思路是估算生態需水的基本途徑，它從成因觀點估算流域的生態需水，有比較好的理論依據。但是，由于西部地區生態環境問題的復雜性，特別是缺乏必要的生態水文過程與空間變化的資料，由點的植被蒸發擴展到面的植被耗水機理的尺度問題等，導致目前估算有一定困難與結果的差異。現行的水量平衡方法估算生態耗水，能夠從宏觀總量上給予控制，但是生態需水的精度取決于水資源平衡中其它耗水部門估算的正確與否。因此，在區域生態需水估算方法不成熟的情況下，鼓勵多種途徑方法的相互比較和佐證，可能比一種方法為好，這也是新生事物學科發展所需要的。如何在有限水文水資源資料和生態監測資料條件下，獲得更為客觀與科學的生態需水估計，的確是一個重要的挑戰性任務與課題。

4.結語

生態水文學是一種對環境有利、經濟可行和社會可接受的有效方式。由于生態退化等問題的出現，生態水文學成為國際研究的熱點問題之一。本文回顧了生態水文學的發展歷程，討論了生態需水研究明亮的問題與挑戰。它們作為生態環境建設的基礎與學科發展，有如下幾點認識與建議：

（1）優先、重點保護原則：在西北地區，由于水資源匱乏，不可能保護所有的生態系統，只能優先保護控制性生態系統，滿足控制性生態系統對水分的需求。在此基礎上，進一步形成保護干旱區生態系統的網絡結構。干旱區流域下游荒漠綠洲是外來徑流作用的產物，綠洲景觀結構及組成類型的空間分布嚴格受河流廊道影響。因此，若把河流兩岸喬灌木林和河岸灌叢草甸視作河流廊道的構成要素，則荒漠綠洲的高級生物組成實質就是河流廊道。在干旱區河流廊道不僅具有傳輸能量與養分的功能，而且是綠洲生物流的載體和傳導源，為維持整個流域生態系統的穩定發展奠定了堅實的基礎。所以干旱區河流廊道就是控制性的生態系統，生態需水應該優先得到滿足。

（2）以生態水文學為基礎研究生態需水問題：生態水文學是生態學和水文學的交叉學科，它所關心的是水文過程對生態系統配置、結構和動態的影響，以及生物過程對水循環要素的影響。水文循環深刻地影響著全球生態系統的結構和演變，包括自然界中一系列的物理過程、化學過程和生物過程，是其它物質循環的基礎。因此，確定某一生態系統需水時，只有以水文過程為基礎，結合生態系統的特性需求，才能較為合理地計算生態需水量。這也是今后生態需水理論與實踐研究重要的發展方向。

第3篇：氣候變化與水土流失的關系范文

關鍵詞：自然地理學；自然事件；過程；預測；公共基礎課

經過30多年來的有關“氣、水、土、生、地”若干方面及其相互關系的調查研究，與自然地理學的“教與學”，個人認為現在中國的自然地理學的基本特點是，繼承了探討“天、地、雷、風、水、火、山、澤”八個方面相互關系及其對人類社會的深刻影響的傳統，以闡述“氣、水、土、生、地”物質與物質運動及其相互關系與其對人類社會的深刻影響為主要內容的自然地理學，現在的自然地理學應該成為大學“地球科學”類各院系的公共基礎課。

一、自然地理學的正本清源

幾十年以來，有關方面總把自然地理學(PhysicalGeography)視為“舶來品”，是地球概論、氣象氣候、水文、土壤、植物地理、地貌等內容的組合或者提為以這些學科知識為基礎的綜合。如果我們把上面提到的有關學科的研究內容理解為分別是“天、地、雷、風、水、火、山、澤”等，那么，最早對上述八方面有關現象進行“分門別類”做實錄，并分析其“相互關系”與探討其發展變化的，恰恰是幾千年前中國的《周易》。

在《周易?系辭》中依次有如下的敘述：“剛柔相推而生變化”，“仰以觀于天文，俯以察于地理，是故知幽明之故”，“剛柔相推，變在其中矣。系辭焉而命之，動在其中矣”，“古者包犧氏之王天下也，仰則觀象于天，俯則觀法于地，觀鳥獸之文，與地之宜，近取諸身，遠取諸物，于是始作八卦，以通神明之德，以類萬物之情”。由此可以理解古人的思維為“現象實錄－統計過去－推理過程－預測未來”。這就是現代自然地理學所熱衷于探討的內容。

我們反復琢磨什么是自然地理學的靈魂?從最初探討的八個方面來看，自然地理的研究內容本是與人類的生活乃至生存密切相關的，而且這八個方面的顯著特點是“剛柔相推，而生變化”。那么，用現在的話來說，自然地理學的靈魂就是“人之周圍世界是物質的，物質是運動的(自然部分或物理部分)，自然世界的物質與物質運動及其環境效應是隨時隨地而變化的(時空特征或地理觀念)”，只有通過對方方面面的細致觀測分析，才能“以通神明之德，以類萬物之情”。回觀過去的一些工作，如在城市規劃中為免洪水侵襲所畫的紅線，再如防洪工程要達到防幾十年一遇洪水的標準等，都是把今后要發生的洪水一概視為過去發生過的洪水的重復，要做的是防過去的洪水而不是防未來的洪水，根本沒有“多變易變”的自然地理學的悟性和觀念。

二、自然地理學系多學科的公共基礎

幾十年以前在我國流行的俄譯本自然地理學與英譯本自然地理學，以及后來多位中國專家編的自然地理學，雖然在章節名稱與內容安排方面，總有一些順應時代的進步，但又始終不能擺脫“多學科拼裝”的基本模式；有的教材則把地質學、水文學、植物地理學、地貌學等列為自然地理學的基礎課。實際上，多門專業程度比較深的學科，都是從“上曉天文，下知地理”的“自然”部分中先后分化出來的，而且其中的多數學科如今已發展成為學科群。如果再把那些自成體系的學科，視為自然地理學的基礎，不僅把學科關系“倒置”了，而且會成為阻礙相關學科進步的“絆腳石”。還有的教材，堅持把多門相關學科列為受制于自然地理學的“部門自然地理”，其實早在幾十年以前人家就把“部門自然地理”名稱丟到路溝里去了。

我們要重新把自然地理學拉回到“多學科之母”、“多學科之公共基礎”的層面上來。這句話又該如何理解呢?例如，在現實生活中可以發現，如今大部分城市都有較嚴重的水環境問題，自然地理學的研究發現它不僅僅是城市給排水問題，而主要與城區內外的水系變遷及其水情變化有關，還與防洪泄污等工程效應有關，特別是這類問題在不同城市有不同的表現。例如在南京城區，2500年以前的秦淮河河口地段，已被城墻與堤防等分隔為七河四湖；與此同時，隨著長江河口位置越來越遠地向外遷移，南京城下長江河段的洪水位至少上漲了4m多；為了城區的防洪，還在城外挖了一條秦淮新河以宣泄洪流，以至于現在南京城區的河湖，不僅沒有了自然的秦淮河來水，只有雨污水水源與生活污水水源，而且這些河湖在每年的大部分時間里沒有出流匯入長江，也就是說河湖中的污水大部分被蒸發(而污染水)濃縮了，有一部分下滲了。在這種情況下，南京城區的河湖水能不嚴重污染嗎?這樣的城區水環境問題的自然地理科學研究，把自然地理學擺到了善于聯系實際、不斷發現問題及提出問題的基礎學科位置上來，以促進城市水科學研究與教學取得新進展。

三、自然地理學的教學內容要與時俱進

我國歷史上一直在贊頌幾千年前的大禹治水，而黃河以及長江中下游的洪災卻越演越烈；50多年前，當教師介紹黃河中下游歷來多決口改道大洪災的時候，人們奮力加固加高黃河兩岸的堤防，竟然幾十年來沒有再發生重大的決口改道大洪災；30多年前，當教師介紹多年平均的黃河年輸沙量為16×108t的時候，黃河中下游竟然連續幾十年發生斷流，而且每年的斷流天數越來越多，斷流河段越來越長，到1997年累計斷流天數達226天、斷流河長達704km；十多年前，在大家十分關注黃河斷流問題的時候，在黃河水利委員會傳出了“3條”黃河新概念與黃河下游實現“不斷流、不淤積、不泛濫”新目標。所謂的“3條”黃河分別為自然黃河、“數字黃河”(數字化并在計算機上模擬)與“人工黃河”，后者概指確保黃河有210×103m3的出流入海前提下，統一調度黃河沿岸各省市的用水，所以自1999年以來黃河下游就不再發生斷流。

毫無疑問，自然地理學的教學內容必須隨時改進，總結過去的成就，提出今后研究的新問題。例如在研討黃淮海平原地貌過程的時候，必須介紹過去黃土高原的水土流失－黃河的輸水輸沙－黃河下游的泛濫－黃河口外的沿岸流輸沙等：在討論今后的黃河地貌過程及其環境效應科學問題的時候，又必須以現在的“自然黃河”、“數字黃河”及“人工黃河”為起點了。

在大氣科學深入研究全球變暖的時候，自然地理學討論氣候類型與氣候變化的重點就應改為全球變化的區域響應，闡述地域差異及其生態(環境)效應，以利于有關地區適應當地的種種變化。

四、自然地理學的職責與使命

我們試從一系列驚人的“意外事件”來體會自然地理學的職責與使命，例如2005年6月10日下午2點

20分，黑龍江牡丹江地區寧安市突降暴雨，沙蘭鄉長安小學遭洪水襲擊，300多名學生有105名遇難，他們是從課桌上滑落到2米深的泥漿中窒息而亡的(多么慘痛啊)，同時遇難的只有4位村民。6月11日20時，黑龍江省水文局負責人說，此次洪災的原因為短時間、局部、突發性強降雨造成的典型的泥石流山洪；在洪災發生前，沙蘭河上游在40分鐘內，降雨量達150－200mm，屬200年一遇的強降雨，在目前條件下，這種情況造成的山洪尚無法預知。安寧市教育局負責人稱它是“天災”。事實上，后建的沙蘭鄉長安小學，被安置在泥石流堆積平臺上村邊的低洼處，最終被洶涌的泥石流包圍而導致重災。從“暴雨－山洪－泥石流－順古溝谷侵襲后建的小學，到造成慘重損失”，這樣的自然成災過程，雖然不太復雜，但是它關系到“大氣與大氣降水”、“坡地匯水－洪流”、“大量碎屑物質加入洪流，轉化為泥石流”、“泥石流順古溝谷侵襲后建的小學”等，所以它不是個簡單的水文學問題，也不是個簡單的氣象學問題，而是自然地理學“研究過去”發生的過程、“發現”該地的泥石流堆積體、“預測未來”該地還會遭受泥石流侵襲、在建校選址的時候或者回避或者規劃防護工程的問題。

也就是說，自然地理學的職責與使命就在于從實際生活中，不斷地“研究過去，(發現問題)觀測動態，預測未來”，以促進自然科學研究的不斷進步，并不斷提高人類生活與生存安全水平。

五、自然地理學的章節體系

過去的自然地理學無法擺脫“多學科拼裝”的束縛，所以在章節安排方面一直都很受拘束，有的主張按“圈層”結構來分，有的強調以“系統”或“相互關系”來分。如果把自然地理學內容分解為探索與人類生存發展有直接關系的許多自然事件的過去(發生)及其未來(發展)過程，那么自然地理學的基本內容就以敘“事”為主了，其章節安排也就有了“自由度”。

例如介紹三角洲，若按“水文”一條線下去，那就是“水文學－河流水文學－河口水文學”，然后才是三角洲的發育及其結構構造特征等；若按“地貌”一條線下去，那就是“地貌學－河流地貌學－河口地貌學或河口－海岸地貌學”，然后才是三角洲地貌過程。然而，三角洲發育演變原本就不是某一個或某幾個因素直接作用的產物，而是多因素共同作用下在河口地段的泥沙積累過程，具有因時因地而異的特點。以江蘇沿海的故黃河三角洲為例，首先它與黃河改道有關，在江蘇中部入海；其二與故黃河的輸水輸沙的變化以及故黃河河道的塑造過程有關(其中包括在故黃河兩岸修建堤防的影響)；其三與故黃河口的波浪及潮汐作用以及岸外水下地形的演化有關；其四與季風漂流及沿岸流的強弱變化有關；其五還與泥沙灘上的生物種類及其數量變化有關，如此等等。所以，影響三角洲發育的因素很多，而且因時因地而異，而三角洲的發育本是在該地泥沙運動發生變化并出現泥沙累積的動態過程，只有從“氣、水、土、生、地”物質與物質運動，及其十分復雜的相互關系來介紹三角洲(地貌)過程，才有可能把這個問題解說得比較清楚。所以，三角洲應該是“地貌”體系中一個相對獨立的章節。

六、自然地理學教與學的技巧