本书以南方坡耕地为主题，采用宏观分析与微观研究相结合，以坡耕地战略意义、南方坡耕地及其水土流失现状、南方坡耕地水土流失过程机理、南方坡耕地治理措施现状与问题需求、南方坡耕地防治对策与新技术研发为主线，系统论述南方坡耕地水土流失过程与调控等相关成果，旨在为南方坡耕地资源高效利用与保护提供科学依据和技术支撑。本书部分插图配有彩图二维码。 本书可供广大从事南方水土保持综合治理、坡耕地防治的科研工作者及相关技术人员参考使用。

第1章绪论
　　1.1坡耕地的由来
　　坡耕地的产生是自然、经济、社会综合作用的产物，是特定自然条件下农业生产发展的重要保障，坡耕地的产生本质上就是为了保障粮食安全。坡耕地的产生可以概化为以下两个方面。
　　一是自然环境。中国的地形、地貌具有两大特征，即地势为西高东低的3大阶梯和3横3纵加1弧的地表结构构架，形成了中国4大高原（青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和云贵高原）、4大盆地（塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、四川盆地）和3大平原（东北平原、华北平原和长江中下游平原）镶嵌在由山系构成的骨架中的地形格局。由此，中国约2/3的陆地面积是山地丘陵，复杂的地形地貌和自然条件限制了人们的生存发展空间。中国人民在长期历史发展中，为了保证有足够的耕地和维持生计，不得不开发和利用大量坡耕地，并利用自己的辛勤劳动和才智整治坡耕地，创造了世人瞩目的不同类型梯田景观，如秦汉时期修建的紫鹊界梯田、隋唐时期修建的红河哈尼梯田、元明时期修建的龙脊梯田等。坡耕地主要分布在我国第2阶梯的山丘区，我国西南部是坡耕地*多的区域，其中25°以上的坡耕地占了相当大的比例。
　　二是经济社会背景。在原始农业时期，地广人稀、刀耕火种的撂荒耕作对区域的生态环境影响不大，相反，对农田的开辟发挥了巨大的作用。进入春秋战国时期，各诸侯国为加强经济实力，推动了小农经济的形成和发展，精耕细作农业耕作技术（铁农具的使用、多粪肥田等）的出现和连年耕作、轮作复种制的出现，进一步提高了土地利用率。随着人口增长、经济发展、农业技术进步，人们开始对丘陵山地、湿地沼泽进行开发利用。从秦汉时期开始建立了中央集权的封建国家，出现了“人给家足”“府库余财”的民富国强局面，人们大规模地垦荒“戍边”，农区由黄河的中下游发展到上游，坡耕地和草原得到了大量开发利用。从东汉到南北朝时期黄河流域长期战乱，北方居民纷纷南下，长江流域得到了初步开发。公元581～1368年是南方农业繁盛时期，人口增加使江南原有耕地不敷应用，从而南方也出现了“田进而地”“地尽而山”到处开荒的局面，坡耕地开垦进一步发展。明清时期是精耕细作的深入发展时期，全国基本处于统一和安定的政治环境，人口激增，开始形成了全国性的人多地少矛盾。据史书记载，汉唐以来中国人口没有达到1亿，到了清代人口猛增到4亿，而耕地面积的增长并未抵消人口增长导致的人均耕地面积下降，一方面通过精耕细作发展多熟制；另一方面大量边际土地（坡耕地）得到开垦。进入民国时期，相关技术的引进促进了近代农业发展。中华人民共和国成立以来，我国人口的高速增长，直接导致大量开荒扩种，坡耕地数量快速增长。据有关研究资料显示，开荒扩种新增大量坡耕地的高峰期主要出现在1959～1962年自然灾害严重的时期，以及70年代后期强调粮食生产的时期。
　　由此可见，山地丘陵是坡耕地发生源地，是基本条件；人地矛盾即人口的快速增长或大批转移与耕地的矛盾，是促使坡地开荒的动力源，民以食为天，一旦区域人口出现大量增长，粮食需求猛增，超出现有耕地承载力，原有人地平衡状况就会被打破，出现粮食短缺必然迫使当地居民通过毁林毁草、陡坡开荒来扩大耕地面积，以满足粮食需求，维持生计；而经济发展水平和农耕技术的进步，能有效缓解坡耕地开发造成的生态危害。
　　1.2坡耕地内涵及分布状况
　　1.2.1坡耕地内涵
　　近年来，关于坡耕地利用、治理、研究等的相关报道很多，“坡耕地”一词对于公众也并不陌生，可以大概理解为坡地上的耕地。但何谓坡耕地，一直没有明确的定义。一般认为坡耕地是指分布在山坡上地面平整度差、跑水跑肥跑土突出、作物产量低的旱地。坡地一般是指坡度为6°～25°的地貌类型（开垦后多称为坡耕地）。中华人民共和国国土资源部行业标准《第二次全国土地调查技术规程》（TD/T1014—2007）中将耕地分为5个坡度级，坡度≤2°视为平地，其他分为梯田和坡地2类，尽管没有明确定义，但习惯理解坡度>2°的耕地就是坡耕地。水利部行业标准《水土保持工程项目建议书编制规程》（SL447—2009）提出了适用于水土保持的土地利用分类体系，将一级类型“耕地”下的二级类型“旱地”再细分三级类型，界定坡度≥5°的旱地即为坡耕地。在学术界，杨瑞珍（1994）定义坡耕地为耕地所在地地表形态>8°的耕地。杨子生（1999）根据《土地利用现状调查技术规程》，按云南耕地分类体系，认为坡耕地界定有狭义和广义两种理解，狭义的坡耕地仅指旱地中坡度>2°的坡地和轮歇地，而广义的坡耕地除了包括坡地和轮歇地外，还包括坡度>2°的梯田、望天田、水浇地、梯地及菜地，即指坡度>2°的所有耕地。同时杨子生（1999）从研究坡耕地水土流失与改造利用的角度出发，将滇东北山区坡耕地分为横坡耕地和顺坡耕地2个一级类型，横坡耕地可进一步划分出2个二级类型、5个三级类型，顺坡耕地可分出2个二级类型。孙启铭（2001）定义坡耕地为分布在山坡上，地面平整度差、跑水跑肥跑土突出、作物产量低的旱地。谢俊奇（2005）认为坡耕地为有坡度的耕地，从坡耕地利用、土壤侵蚀及对农业机械作业影响角度分析，<15°为耕地适宜坡度，15°为中、小型农机耕作的上限，>15°难以机耕，片状侵蚀和线状侵蚀强烈，表土基本流失，新土露出地表，水土流失严重，已不宜农耕。为了利于研究分析，原国土资源部开展坡耕地调查评价时主要针对>15°的坡耕地，并划分为15°～25°、>25°两个坡度级，同时根据工程设施和种植面状况分为坡地和梯田（含梯地）两个类型。坡地是指无工程设施或设施简陋的坡耕地；梯田是指有工程设施，种植面为平面的坡耕地。陈百明等（2009）根据土地详查及变更调查的耕地坡度分级，认为坡耕地从广义上是指坡度>2°的耕地（即除了坡度<2°的平地和平地之外的耕地），狭义上则仅指坡度>2°、顺坡种植的耕地（即不包括坡度>2°的梯田梯地）。董丽（2011）总结坡耕地是指地表自然坡度>2°且能够种植农作物的自然土地。张正林等（2012）认为坡耕地是指分布在山坡上的旱地。杜焰玲等（2016）将坡耕地定义为原始地形坡度>2°，后来经过开垦或人工改良（包括工程措施、耕作措施等），土地利用形式主要为种植农作物的生态系统或人工景观，其核心观点是坡耕地的本质是一种土地利用方式，将其认定为一种景观或生态系统。冯伟（2018）则认为坡耕地通常指在丘陵山区地貌坡度>5°（东北黑土区坡度>3°）的耕地，一般地面平整度差，跑水、跑肥、跑土问题突出，作物产量低且不稳定。
　　总体而言，笔者认为坡耕地是指有坡度的耕地，坡度≥5°，是耕地资源的重要组成部分，是山丘区农业生产的基本用地，但坡耕地生态脆弱，水土流失和土地退化严重。
　　1.2.2坡耕地分布状况
　　根据原国土资源部2008年公布的土地详查资料，全国共有18.26亿亩①耕地，3.59亿亩坡耕地（不含港澳台地区），坡耕地占全国耕地总量的19.7%，分布在31个省（自治区、直辖市）的2187个县（市、区、旗）。各省（自治区、直辖市）耕地与坡耕地分布情况见图1-1。
　　从图1-1可以看出，耕地面积大于1亿亩的有2个省（自治区、直辖市），主要分布在东北；耕地面积介于5000万亩至1亿亩的有15个省（自治区、直辖市），主要分布在西南、西北、东北。而坡耕地则主要分布在西南各省（自治区、直辖市）。
　　坡耕地坡度主要分布在5°～25°，共有3.12①亿亩，占坡耕地总面积的86.9%。其中：5°～<15°的坡耕地面积1.93亿亩，占坡耕地总面积的53.8%；15°～25°坡耕地面积1.20亿亩，占坡耕地总面积的33.4%。
　　1.行政区分布
　　从行政区分布看，坡耕地主要集中在中西部地区，其中，坡耕地面积超过1000万亩的有云南、四川、贵州、甘肃、陕西、山西、重庆、湖北、内蒙古、广西10个省（自治区、直辖市），面积2.73亿亩，占全国坡耕地总面积的76.0%。
　　从各行政区坡耕地组成看，25°以上坡耕地主要分布在云南、贵州、陕西、四川、甘肃、重庆、湖北、山西、广西9个省（自治区、直辖市），共4379.78万亩，占25°以上坡耕地总面积的93.2%，其中云南、贵州、陕西3省达2793.73万亩，占25°以上坡耕地总面积的59.5%。
　　2.流域分布
　　从流域分布看，耕地主要集中在长江、黄河、松辽3大流域片，面积为11.72亿亩，占耕地总面积的64.2%。而坡耕地主要集中在长江、黄河、松辽和珠江4大流域片，面积为3.37亿亩，占坡耕地总面积的93.9%。
　　从各流域坡耕地在耕地中的占比看：长江流域及西南诸河*大，达36.0%；其次是黄河流域及内陆河，为28.0%；紧随其后的是珠江流域，为25.0%。这些与长江、黄河、珠江流域破碎的地形地貌息息相关。
　　各流域坡耕地总面积比较，长江、黄河2大流域片分布*多，坡耕地面积达2.63亿亩，占坡耕地总面积的73.3%。特别是长江流域及西南诸河坡耕地面积达1.80亿亩，占坡耕地总面积的50.1%。
　　从各流域坡耕地组成看，15°以上的坡耕地主要分布在长江、黄河、珠江3大流域片，面积达1.55亿亩，占坡耕地总面积的43.2%，其中：15°～25°的坡耕地面积达1.10亿亩，占坡耕地总面积的30.6%，25°以上的坡耕地面积达4517万亩，占坡耕地总面积的12.6%。
　　3.区域分布
　　全国共划分为8个一级区：东北黑土区、北方风沙区、北方土石山区、西北黄土高原区、南方红壤区、西南紫色土区、西南岩溶区、青藏高原区。8个一级区中坡耕地均有分布，但集中分布在西南岩溶区、西南紫色土区、西北黄土高原区、南方红壤区4个区域，坡耕地面积3.26亿亩，占坡耕地总面积的90.8%，尤其是我国西南部西南岩溶区和西南紫色土区坡耕地面积达1.77亿亩，占坡耕地总面积的49.3%。
　　从各一级区坡耕地组成看，15°以上的坡耕地同样主要分布在西南岩溶区、西南紫色土区、西北黄土高原区、南方红壤区4个区域，面积达1.54亿亩，占坡耕地总面积的42.9%，其中：15°～25°的坡耕地面积达1.10亿亩，占坡耕地总面积的30.6%；25°以上的坡耕地面积达4508万亩，占坡耕地总面积的12.6%。
　　对比各一级区，我国西南部西南岩溶区和西南紫色土区不仅坡耕地分布广泛，而且坡度陡，15°以上的坡耕地占本区域坡耕地面积的63.0%，占各一级区15°以上坡耕地总面积的66.0%；25°以上的坡耕地占本区域坡耕地面积的21.0%，占各一级区25°以上坡耕地总面积的78.0%。
　　1.3坡耕地生态环境问题
　　1.3.1水土流失
　　根据水利部、中国科学院和中国工程院联合开展的中国水土流失与生态安全综合科学考察成果（水利部等，2010），全国现有坡耕地面积占全国水土流失总面积的6.7%，尽管面积占比不大，但水土流失非常严重，土壤侵蚀量达到1.415×109t/a，占全国土壤侵蚀总量的31.0%。坡耕地较集中地区，其水土流失量一般占该地区水土流失总量的40.0%～60.0%，坡耕地面积大、坡度较陡的地区高达70.0%～80.0%。据调查分析，5°～15°坡耕地土壤侵蚀模数为1000～2500t/（km2 a），15°～25°坡耕地土壤侵蚀模数为3000～10000t/（km2 a），25°以上坡耕地土壤侵蚀模数可高达10000～25000t/（km2 a）。据考察发现，中华人民共和国成立至20世纪末，我国平均每年因水土流失而损失的耕地约100万亩，其中绝大部分为坡耕地。若以此流失速度估算：50年后东北黑土区将有1400万亩耕地的黑土层全部流失，“北大仓”粮食产量将因此降低40.0%左右；35年后西南岩溶地区石漠化面积将翻一番，届时将有近1亿人失去赖以生存和发展的土地。同时，坡耕地水土流失产生的泥沙淤积江河湖库，降低水利设施调蓄功能和天然河道泄洪能力，加剧洪涝灾害的发生，影响水利设施发挥效益。据不完全统计，全国水库已累计淤积泥沙2.0×1010t以上，其中1950～1999年黄河下游河道共淤积泥沙9.2×109t，河床普遍抬高2～4m，“悬河”形势进一步加剧。长江上中游地区水土流失加速了暴

目录
第1章 绪论 1
1.1 坡耕地的由来 2
1.2 坡耕地内涵及分布状况 3
1.2.1 坡耕地内涵 3
1.2.2 坡耕地分布状况 4
1.3 坡耕地生态环境问题 6
1.3.1 水土流失 6
1.3.2 土地退化 7
1.3.3 面源污染 8
1.4 坡耕地治理的战略意义 8
1.5 南方坡耕地水土保持历程 10
1.6 小结 10
第2章 南方坡耕地及其水土流失现状 11
2.1 南方坡耕地遥感解译及分布特征 12
2.1.1 南方坡耕地遥感解译 12
2.1.2 南方红壤区坡耕地分布特征 14
2.2 南方坡耕地水土流失遥感解译及分布特征 15
2.2.1 南方坡耕地水土流失遥感解译 15
2.2.2 南方红壤区坡耕地水土流失分布特征 17
2.3 南方坡耕地水土流失成因 18
2.3.1 降雨 18
2.3.2 地形地貌 18
2.3.3 母岩与土壤 18
2.3.4 耕作方式 19
2.4 小结 19
第3章 南方坡耕地主要土壤类型成土过程及抗蚀性 21
3.1 主要土壤类型成土过程 22
3.1.1 红壤成土过程 22
3.1.2 紫色土成土过程 26
3.2 主要土壤类型抗蚀性 29
3.2.1 土壤入渗率特征 29
3.2.2 土壤抗冲特征 33
3.2.3 土壤抗剪强度特征 38
3.2.4 土壤崩解速率特征 42
3.3 小结 45
第4章 南方坡耕地主要土壤类型水土流失模拟试验 47
4.1 试验材料与方法 48
4.1.1 试验材料与设计 48
4.1.2 数据分析与处理 50
4.2 坡面产流产沙规律 52
4.2.1 坡面产流产沙影响因素 52
4.2.2 坡面径流水动力特征 68
4.2.3 壤中流产流产沙影响因素 74
4.2.4 坡面降雨产流产沙分配机制 80
4.3 坡面细沟发育过程与特征 83
4.3.1 多目立体摄影测量技术 83
4.3.2 细沟发育过程 85
4.3.3 细沟形态特征 88
4.3.4 细沟发育临界条件 92
4.4 小结 92
第5章 南方坡耕地典型措施水土保持效益原位试验 95
5.1 试验设计 96
5.1.1 试验区概况 96
5.1.2 试验方法 96
5.2 降雨特征分析 97
5.2.1 降雨时间分布特征 97
5.2.2 降雨等级分配特征 99
5.2.3 侵蚀性降雨特征 101
5.2.4 降雨动能特征 103
5.2.5 降雨侵蚀力特征 105
5.3 不同措施产流特征 107
5.3.1 水土保持措施小区产流特征 107
5.3.2 渗漏小区径流调控机制 120
5.4 不同措施侵蚀产沙特征及调控机制 129
5.4.1 水土保持措施小区侵蚀产沙特征 129
5.4.2 渗漏小区侵蚀产沙机制 142
5.5 不同措施产流产沙预报模型 145
5.5.1 产流产沙影响因素分析 145
5.5.2 产流产沙预报模型相关结果 148
5.6 小结 165
第6章 南方坡耕地水土保持技术 167
6.1 南方水土流失综合治理技术体系 168
6.1.1 工程措施 168
6.1.2 植物措施 169
6.1.3 生态修复措施 170
6.1.4 不同治理对象措施配置 170
6.2 南方坡耕地水土保持措施 171
6.2.1 坡改梯工程措施 171
6.2.2 保土耕作措施 174
6.2.3 植物措施 176
6.3 小结 180
第7章 南方水土保持理论与方略 181
7.1 水土保持内涵思考 182
7.2 水土保持理论基础 183
7.2.1 土壤侵蚀原理 183
7.2.2 水、沙平衡原理 184
7.2.3 生态系统平衡原理 185
7.2.4 可持续发展原理 186
7.2.5 系统科学原理 186
7.3 “排水保土”由来与内涵 186
7.3.1 “排水保土”由来 186
7.3.2 “排水保土”内涵 188
7.4 南方水土保持方略 189
7.4.1 径流截排池蓄 189
7.4.2 米粮下地上梯 190
7.4.3 林果上坡进岔 190
7.4.4 树草上山下沟 191
7.4.5 坊坝堵沟治岗 191
7.5 小结 192
第8章 南方坡耕地水土流失治理标准 193
8.1 相关概念 194
8.1.1 土壤侵蚀与水土流失 194
8.1.2 土壤容许流失量与容许土壤流失量 194
8.1.3 水土流失标志 195
8.2 南方坡耕地容许土壤流失量 195
8.2.1 容许土壤流失量研究进展 195
8.2.2 南方坡耕地容许土壤流失量测算 197
8.3 细沟及其作为坡面水土流失标志的可行性 198
8.3.1 细沟及其相关特征 198
8.3.2 细沟作为坡面水土流失标志的可行性 200
8.4 小结 201
第9章 南方坡耕地排水保土关键技术与示范 203
9.1 背景需求 204
9.2 排水保土关键技术 204
9.2.1 半透水型截水沟 204
9.2.2 抗蚀增肥技术 206
9.3 排水保土规划布局 207
9.3.1 总体规划 207
9.3.2 措施布局 208
9.4 基于排水保土的坡耕地梯级泥沙阻控技术示范 209
9.4.1 示范内容 209
9.4.2 示范点概况 209
9.4.3 技术方案设计与施工 209
9.4.4 效益评估 212
9.5 小结 214
第10章 南方坡耕地土壤抗蚀技术 217
10.1 多糖类高分子材料筛选与作用机理 218
10.1.1 高分子材料固土作用机理 218
10.1.2 多糖类高分子材料筛选 219
10.1.3 海藻多糖高分子材料提升土壤抗蚀性机理 220
10.2 海藻多糖高分子材料 222
10.2.1 海藻多糖高分子材料结构优选与改良 222
10.2.2 材料技术参数 223
10.3 改良材料对土壤理化性质的影响 224
10.3.1 土壤抗剪强度 224
10.3.2 土壤亲水性 226
10.3.3 土壤渗透性 228
10.3.4 土壤崩解速率 230
10.4 改良材料抗蚀增肥效益 235
10.4.1 降雨产流 235
10.4.2 降雨产沙 239
10.4.3 SA-01优化适用量 242
10.4.4 SA-01对作物生长影响 248
10.5 小结 250
参考文献 252