林福興 黃東風 林敬蘭 謝建華 楊舜成
摘 要:該文闡述了南方紅壤區(qū)水土流失現(xiàn)狀,重點介紹了該區(qū)水土流失防控的主要技術(shù),主要包括工程措施、生物措施和封育措施,并指出該區(qū)今后水土流失防治重點應加強深入研究的方向,旨在為該地區(qū)今后水土流失防治和土地開發(fā)、利用、保護與整治提供借鑒。
關(guān)鍵詞:南方紅壤區(qū) 水土流失 現(xiàn)狀 防控技術(shù) 研究進展
中圖分類號:S157.1 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)04(c)-0227-02
中國南方紅壤區(qū)地域廣袤,總面積達1.2×106 km2,約占全國的12%[1],是我國重要的糧、油、經(jīng)作和木材的生產(chǎn)基地,其中水稻產(chǎn)量占全國的75%,糧食總產(chǎn)量占全國的1/3,在我國農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用[2]。同時該區(qū)受區(qū)域獨特的地形和氣候影響,如夏季高溫暴雨集中,土壤風化程度高、可侵蝕性極強,地形以山地丘陵為主,地形破碎,坡度大,母巖抗蝕力弱,同時該區(qū)人口密度大,土地人為開發(fā)力度強,破壞程度高,水土流失極其嚴重[3-4]。因此,水土流失問題已嚴重阻礙了該區(qū)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境改善、人民生活質(zhì)量提高,解決好水土流失問題具有廣泛而深遠的意義。據(jù)此,本文闡述了南方紅壤區(qū)水土流失現(xiàn)狀及其存在的主要問題,重點介紹了該區(qū)水土流失防控的主要技術(shù),并指出該區(qū)今后水土流失防治重點應加強深入研究的方向,旨在為今后該地區(qū)水土流失防治和土地開發(fā)、利用、保護與整治提供借鑒。
1 南方紅壤區(qū)水土流失現(xiàn)狀
據(jù)水利部最新監(jiān)測結(jié)果[5],我國南方紅壤區(qū)共有水土流失面積13.12萬 km2,占土地總面積的15.06%,其中輕度侵蝕、中度侵蝕、強度以上侵蝕分別占紅壤區(qū)面積的7.03%、5.56%、2.47%。即,輕度和中度侵蝕面積占我國南方紅壤區(qū)總水土流失面積的83.54%,而強度以上水土流失面積占紅壤區(qū)總流失面積的16.46%。其中,贛南、湘西、湘贛、閩粵東部等的山地丘陵區(qū)水土流失相對更為嚴重[6]。趙其國于2005年對我國南方紅壤區(qū)(粵,瓊、贛、浙、閩、皖、鄂、湘等8?。┧亮魇c生態(tài)安全的綜合科學考察結(jié)果表明,南方紅壤區(qū)水土流失狀況總的趨勢是:整體好轉(zhuǎn),局部惡化[7]。具體表現(xiàn)為:水土流失總面積減少,但局部區(qū)域加重;中度水土流失面積減少,但輕度或重度水土流失面積變化各異;已有水土流失面積顯著減少,但新增水土流失面積不斷增加[7-10]。因此,我國南方紅壤區(qū)水土流失仍處于邊治理邊破壞的困局,今后治理任務仍然十分艱巨。
2 南方紅壤區(qū)水土流失的主要防控技術(shù)
目前水土流失的主要防控技術(shù)大致有3大類,即工程措施、生物措施和封育措施[11-13]。
2.1 工程措施
水土流失的工程措施主要包括:(1)坡面治理工程 坡面治理工程是指通過改變侵蝕坡面的微地形(如截短坡長、粗糙坡面等)來分散坡面徑流或延長徑流停蓄時間,增加地表入滲,減少徑流沖刷的人為工程,主要包括坡改梯工程、坡面水系工程(如排灌溝渠、蓄水池窖、沉沙池等)和田間道路工程,主要開墾水平溝,結(jié)合水平臺地、撩壕等措施加以組合配置[14]。羅學升[15]的試驗結(jié)果顯示,長汀河田八十里河低效馬尾松林在實施水平溝坡面工程6a之后,林地土壤侵蝕模數(shù)下降幅度達94%~97%,植被覆蓋度上升至90%~98%。姚毅臣等[16]研究表明,江西省修水縣罐窯村的馬尾松殘次林通過實施水平溝、水平臺地、反坡地、撩壕4種坡面工程,3a內(nèi)林地水土流失由試驗前的強度流失降為輕度流失,4種坡面工程治理下的土壤流失量比對照減少了66.2%~70.6%,表層(0~20 cm)土壤含水量比對照高出0.5%~4.9%,其中以水平溝的綜合治理效益最佳。(2)溝道防護工程 溝道防護工程是指在溝道建設(shè)一系列的攔沙壩和谷坊群,并在溝岸擴張和溝頭溯源侵蝕嚴重的溝道輔以刺槐等植物措施,進行多層攔蓄,防止溝道下切,防治水土流失、減少入河入庫泥沙的溝道防護系統(tǒng)。為了進一步鞏固退耕還林還草和生態(tài)自然修復的成果,可結(jié)合溝道防護,將低效或無效的寬闊溝道中的劣質(zhì)地加以培肥改造,提高肥力水平,開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn),培育和增加目前日趨減少的寶貴耕地資源。(3)疏溪固堤工程疏溪固堤工程是指在流域面積在10 km2以內(nèi)、防洪標準低于20a一遇、溝道比較開闊并且保護農(nóng)田面積較大的小流域溝道上進行疏浚河道和溝道中的淤積物,提高防洪標準,減輕山洪災害,穩(wěn)定退耕還林還草成果的工程。(4)治塘筑堰工程 該工程主要是指清淤現(xiàn)有淤積嚴重的山塘,疏通現(xiàn)有排灌溝渠,并根據(jù)農(nóng)田灌溉需要和解決部分地方人畜飲水之需,新建部分塘堰,以改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,提高小流域的減沙率的工程。(5)崩崗治理工程不同類型崩崗宜采用相適宜的治理工程:對于瓢形、條形和部分混合形崩崗宜采用“上截、中削、下堵、內(nèi)外綠化、適當造田”的崩崗治理工程[17,13-18];對于溝口較寬的弧形崩崗與少數(shù)條形崩崗,則宜采用擋土墻(護岸固坡)等工程措施[19];對于發(fā)育旺盛的活動型崩崗宜采用在崩口下游修建谷坊或攔沙壩,堤壩內(nèi)外恢復植被,促其自然穩(wěn)定,重點防止其造成的危害;對于相對穩(wěn)定的崩崗宜采取林草治理和封禁治理措施,促使植被自然恢復;對發(fā)育初期、崩口規(guī)模較小的崩崗宜采取工程措施與林草措施相結(jié)合的方法,以求盡快固定崩口。
2.2 生物措施
生物措施(亦稱林草措施)是通過植樹種草結(jié)合發(fā)展經(jīng)濟植物和畜牧業(yè),增加地面森林覆蓋率,保持水土與涵養(yǎng)水源地措施[20],主要包括水土保持林、經(jīng)濟林果和種草等措施。王峰等[21]總結(jié)了南方紅壤丘陵區(qū)水土流失生物措施治理的主要類型,即:(1)荒山綠化水土保持型 主要是指在荒山上進行塊狀整地,采用楓香×木荷、板栗×楊梅、酸棗×絲栗等樹種按"品"字形配置造林,盡量保留原始植被,減少水土流失的工程。(2)低效林改造型 低效林主要有馬尾松、杉木、油茶三種,這些類型在南方林區(qū)具有代表性。①馬尾松低效林 宜采用群團狀配置穴狀種植方法,或沿坡面布設(shè)竹節(jié)溝。立地條件差的地段以種植先鋒植物鐵芒箕為主;在立地稍好的地段補植木荷、胡枝子、合歡、刺槐等。②杉木低效林 宜采取闊葉樹種隔帶補植措施,補植樹種主要有楓香、板栗。③油茶低效林 宜采用加強中耕、施肥、修剪等撫育管理和大苗補植措施,使每畝達到1200株左右,通過3~4 a培育,有望實現(xiàn)更新扶壯。(3)廢棄礦場治理型 廢棄礦場可劃分為裸巖區(qū)、礦床區(qū)、礦渣區(qū)和沖淤區(qū),通常采用生物措施與工程措施相結(jié)合方法進行治理[22]。對于裸巖區(qū),宜采用本地爬藤物種進行坡面種植覆蓋;對于礦床區(qū),宜采用穴狀整地、客土并施足底肥后栽植當?shù)剡m宜樹種(如板栗、楊梅等);對于礦渣(尾砂)區(qū),宜根據(jù)地形開設(shè)好排水溝,水平階整地,階內(nèi)竹節(jié)溝設(shè)置,臺階上挖出植穴,客土施肥后種植當?shù)剡m宜樹種;對于沖淤區(qū),宜先直接就地移植當?shù)剡m宜的鄉(xiāng)土植被(如小葉芭茅),盡快覆蓋地面,減少水土流失。(4)河岸治理護岸型 宜采用在沿河的一側(cè)種植楓楊或柳樹,或密植形成攔沙掛淤植物籬;在其內(nèi)部,成片種植黃竹;在靠近農(nóng)田地段成排種植柳樹或楓楊;在常年洪水位之上地段種植芭茅。(5)果園生物護埂型 宜采用在平臺邊成排種植黃梔子和金銀花等植物營建生物埂,在平臺的內(nèi)側(cè)修配竹節(jié)溝,在排水系統(tǒng)兩端建沉沙池和排水系統(tǒng)。(6)道路護坡固土型 宜采用喬-灌-草合理配置,形成立體防護植物帶。endprint
2.3 封育措施
封育措施,適用于具有一定數(shù)量母樹或根蘗更新能力較強的中輕度水土流失區(qū),主要內(nèi)容包括:劃定封禁區(qū)域周邊界線,設(shè)立封禁標志碑牌,實施全封、輪封、半封或季節(jié)性封育管護,采取撫育管理、補植補種、舍飼養(yǎng)畜、沼氣池建設(shè)、草場改良、圍欄建設(shè)和生態(tài)移民等措施[13]。該措施是我國南方紅壤丘陵區(qū)退化人工次生林植被快速恢復和林下水土流失治理最有效、最經(jīng)濟、最科學的措施[14]。短期封育可顯著提高林下植被的蓋度、物種多樣性、生長狀況及其水土保持效益[23-24];而長期封育則能夠全面地改善退化馬尾松生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[25-27],林下水土流失問題從根本上得以解決[28]。但封育措施僅適用于外界干擾破壞力小于原來生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的閾限(臨界點),當系統(tǒng)遭遇超過其自我恢復能力的外界干擾下,即使進行封育處理,系統(tǒng)也不能自我恢復到原來狀態(tài)[29]。
3 研究展望
南方紅壤區(qū)水土保持工作自建國以來已有60多年的實踐探索,雖然已在水土流失防控技術(shù)和治理模式上取得顯著成效,但當前面臨著水土流失“局部區(qū)域加重”和“新增面積不斷增加”的兩大困局,今后水土流失治理任務仍然艱巨。今后南方紅壤區(qū)水土流失防治應重點加強以下幾方面的深入研究。
3.1 加強小流域水土流失基礎(chǔ)理論、動態(tài)監(jiān)測及科技進步,促進小流域可持續(xù)發(fā)展
雖然我國小流域水土保持綜合治理工作已歷經(jīng)30多年實踐,并總結(jié)出小流域綜合治理與開發(fā)的基本模式,但關(guān)于小流域水土流失防治的基礎(chǔ)理論、動態(tài)監(jiān)測及科技進步方面仍然面臨諸多問題,需要今后加強深入研究,主要包括:各種水的損失和侵蝕深層機理、侵蝕發(fā)展規(guī)律,以及侵蝕模型評估預測;土壤侵蝕變化的規(guī)律及其影響因素的模型構(gòu)建;深入研究人工次生林的森林覆蓋率、植被覆蓋度與水土流失的關(guān)系規(guī)律;具體小流域生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的經(jīng)營與調(diào)控理論體系構(gòu)建;3S技術(shù)在在小流域水土流失動態(tài)監(jiān)測中的深層次應用[30,31],構(gòu)建中國水土流失監(jiān)測信息、趨勢預測的定期動態(tài)實時發(fā)布系統(tǒng);以可持續(xù)發(fā)展理論指導山區(qū)流域的水土流失綜合治理與開發(fā),研究制定適合于我國國情的流域可持續(xù)經(jīng)營指標體系。
3.2 加強水土流失與生態(tài)安全、生態(tài)經(jīng)濟關(guān)系及其生態(tài)評價體系的深入研究
重點應加強以下幾方面的深入研究:確定水土流失的數(shù)量及質(zhì)量與生態(tài)安全指標體系;面源污染與人體健康的內(nèi)在關(guān)系研究;有關(guān)“生態(tài)安全與水土流失”的影響程度與模式;水土流失與區(qū)域綜合治理開發(fā)內(nèi)在機制關(guān)系研究;發(fā)展地區(qū)社會經(jīng)濟與自主治理水土流失的互動機制;確定區(qū)域性水土流失方程、生態(tài)安全措施及地區(qū)生物多樣性的保護比例與范圍,建立地區(qū)性水土流失閾值體系。
3.3 加強水土流失治理經(jīng)驗與模式的深化研究
著重對地區(qū)內(nèi)不同強度水土流失的治理經(jīng)驗、坡耕地林-果-草治理經(jīng)驗、崩崗地治理經(jīng)驗、林下流治理經(jīng)驗,各種形式的自主式企業(yè)管理、開發(fā)治理經(jīng)驗與模式進行動態(tài)監(jiān)測與深入理論研究,從體制與實踐中尋求進一步發(fā)展與推廣的途徑。
3.4 加強南方紅壤丘陵區(qū)水土流失綜合治理技術(shù)標準制定研究
目前南方紅壤丘陵區(qū)水土流失綜合治理主要是根據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范》(GB/T16453.1~16453.6-2008)的相關(guān)要求,以及參考長江水利委員會編著的《長江流域水土保持技術(shù)手冊》和《長江流域水土保持小型水利水保工程設(shè)計手冊》。一直以來,由于缺乏南方紅壤丘陵區(qū)水土流失綜合治理相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準,致使該區(qū)有些措施即使符合國家規(guī)范,但卻治理效益不佳;同時該區(qū)有些地方經(jīng)多年實踐創(chuàng)造的水土流失治理經(jīng)驗和特色也未能進行全面總結(jié)及大面積推廣和應用,許多經(jīng)濟效益很高且應用價值很大的科技成果被擱置[13]。因此,為總結(jié)及推廣應用該區(qū)水土流失治理經(jīng)驗和特色,規(guī)范該區(qū)水土流失治理技術(shù),更好地指導該區(qū)水土流失綜合治理工作,今后應該加強南方紅壤丘陵區(qū)水土流失綜合治理技術(shù)標準的制定研究。
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