莫明浩+方少文+楊潔+宋月君

摘要：江西省贛南地區(qū)是典型的南方水土流失易發(fā)丘陵山區(qū)，曾有“江南紅色沙漠”之稱，是南方紅壤區(qū)水土流失最嚴重的地區(qū)之一，經過以小流域為單元的水土保持綜合治理，生態(tài)環(huán)境明顯改善。以江西省贛州市的3個紅壤小流域為對象，通過調研、試驗及監(jiān)測，總結紅壤小流域水土治理模式，分析其環(huán)境效益?？偨Y出以前埂后溝+梯壁植草+反坡臺地、竹節(jié)水平溝+喬+灌+草、坡面雨水集蓄、頂林-腰果-底谷立體治理、“封禁+補種+管護”生態(tài)修復治理等技術和措施為主的水土綜合治理模式。通過對不同時期的小流域產流產沙分析表明，經水土治理，左馬小流域侵蝕量大為減少，侵蝕強度從中度侵蝕下降為輕度侵蝕。對比分析2個小流域果園集水區(qū)發(fā)現(xiàn)，無水保措施的城源集水區(qū)侵蝕強度為極強烈侵蝕，而采取水保措施的東坑集水區(qū)為微度侵蝕，經果林+工程措施等治理措施能夠明顯調控徑流泥沙，采取的現(xiàn)代坡地水土保持生態(tài)果園開發(fā)模式對溶解態(tài)面源污染中總磷含量的攔截率為40%、總氮含量的攔截率超過80%。

關鍵詞：紅壤小流域；水土保持；治理模式；侵蝕量；環(huán)境效益；攔截率

中圖分類號：S157；X171.4文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2017）07-0284-03

南方紅壤區(qū)是我國水土流失嚴重的地區(qū)之一，該地區(qū)水土流失強度大、范圍廣，是制約社會、經濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素[1]。20世紀80年代以來，以小流域為單元的水土流失治理工程在南方紅壤區(qū)全面展開，水土保持得到長足發(fā)展，水土保持技術得到有效推廣，但是由于歷史和人為活動的原因，目前該地區(qū)的水土流失問題仍然不容忽視。江西省是我國南方紅壤區(qū)水土流失最嚴重的區(qū)域之一，嚴重的水土流失產生的徑流泥沙不僅淤積江河湖庫，降低湖庫調蓄洪能力，而且還是面源污染的主要載體。贛南曾有“江南紅色沙漠”之稱，因其類型復雜，所以要因地制宜地實施綜合治理。本研究以贛南的紅壤小流域為例，通過坡面徑流小區(qū)試驗、小流域或集水區(qū)出口處卡口站監(jiān)測及調研分析，總結和研究水土治理模式，并分析其環(huán)境效益，以期為南方紅壤區(qū)小流域水土流失和面源污染防治提供參考。

1研究區(qū)概況

選擇江西省贛州市的3個紅壤小流域研究小流域治理模式并分析其環(huán)境效益，分別為于都縣左馬小流域、寧都縣東坑小流域、城源小流域。

左馬小流域面積3.2 km2[2]，位于贛州市于都縣城郊南面，屬贛江的支流上游，是一個低山丘、川道環(huán)繞的小流域，地形以丘陵崗地為主，最低海拔為108 m，最高海拔為314 m，相對高度為30～250 m，坡度一般在5°～25°。地質構造屬華夏系構造，土壤類型為花崗巖和紅砂巖發(fā)育的紅壤。小流域地處中亞熱帶季風濕潤氣候，具有雨量充沛、氣候溫和、光照充足、四季分明、無霜期長等特點，年均降水量為1 507.5 mm，年內降水量分布不均，降水主要集中在4—6月。現(xiàn)狀植被較好，以松、杉、闊葉樹、灌木類為主；坡面較平緩，大部分分布天然次生林和果園。該小流域為全國水土保持重點建設工程流陂項目區(qū)范圍，土地利用類型以林地為主，占總面積的 77.03%；其次為耕地，占12.00%；再次為園地，占7.19%；其他用地類型占3.78%。小流域內全部為農村人口，農業(yè)生產占主導地位，外出打工為工副業(yè)收入主要來源。本研究在左馬小流域設立水保林、經果林和竹節(jié)水平溝、水平臺地等水土流失治理方式的坡面標準徑流小區(qū)，并在小流域出口處設立卡口站進行徑流、泥沙和污染的常規(guī)觀測[3]。

本研究在東坑小流域設立的集水區(qū)面積為0.02 km2，位于贛州市寧都縣會同鄉(xiāng)境內，屬贛江的支流上游。該集水區(qū)位于1998—2002年的全國8個水土保持重點治理工程石梅項目區(qū)范圍，于2000年開發(fā)為果園，采用前埂后溝+梯壁植草式水平臺地，臺面栽種臍橙，目前已進入盛果期。在城源小流域設立的集水區(qū)面積為0.01 km2，位于贛州市寧都縣西北部，與東坑小流域屬贛江的同一支流上游。于2009年開發(fā)為果園，采用水平臺地，未采用前埂后溝+梯壁植草方式，臺面栽種臍橙。在2個集水區(qū)均設立卡口站用于監(jiān)測開發(fā)果園造成的水土與氮磷流失狀況，并進行不同利用方式的對比分析。

2紅壤小流域水土綜合治理模式

水土資源一定要做到開發(fā)中保護、保護中開發(fā)，因地制宜，才能獲得良好的生態(tài)經濟效益[4]。贛南地區(qū)作為南方水土保持的一面旗幟，通過30年來的水土保持綜合治理，水土保持生態(tài)建設取得了顯著成效，贛南水土保持工作在實踐中探索，在探索中發(fā)展，以小流域為單元進行綜合治理[5]，走出了一條具有贛南特色的水土保持治理新路。通過對左馬小流域、東坑小流域等紅壤小流域的調查，總結出水土綜合治理的模式[6-7]，其關鍵技術和措施主要有以下5點。

2.1前埂后溝+梯壁植草+反坡臺地技術

結合坡地開發(fā)的坡改梯工程，構筑坎下溝、前地埂，并在地埂、梯壁上都種植贛南混合草籽進行護壁處理，實行果（臍橙、甜柚等）+草（狼尾草、棕葉狗尾草、雀稗等）間作，以達到保護水土效果。

2.2竹節(jié)水平溝+喬+灌+草技術

在水土流失山區(qū)開挖竹節(jié)形水平溝，通過開挖竹節(jié)水平溝和生物措施的合理配置，可以起到很好的蓄水、保土、保肥的作用，配套喬、灌、草的立體防護以達到保持水土的目的。

2.3坡面雨水集蓄技術

結合坡地農業(yè)產業(yè)開發(fā)，按照坡面水系建設，合理布設“三溝”（截水溝、引水溝、排灌溝）、“二池”（蓄水池、沉砂池）、“一庫”（塘庫）等小型集雨水利工程，就地攔截強降雨，對雨水進行蓄集，減少徑流，增加補灌抗旱水源，做到排水有溝，集雨有池，蓄水有庫，水不亂流，泥不下山，發(fā)揮“小工程、大示范、高效益”的保土蓄水作用。

2.4頂林-腰果-底谷（養(yǎng)殖）立體治理

通過構建“山頂戴帽（水保林等水源涵養(yǎng)林）、山腰種果（臍橙、油茶等經果林）、山腳建池（塘壩）、水面養(yǎng)鴨鵝、水中養(yǎng)魚”的模式，把養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)等有機地結合在一起。

2.5“封禁+補種+管護”生態(tài)修復治理

贛南地區(qū)高溫、多雨、無霜期長，植被自然恢復能力強，生態(tài)修復成為水土流失區(qū)恢復植被最有效、最經濟、最科學的選擇。在小流域水土流失強度小、植被條件較好的區(qū)域推行“大封禁，小治理”，“大封禁”即實行封山禁采禁伐、封育保護，依靠大自然的自我修復能力恢復植被；“小治理”即在重點治理中補植林草措施，撫育施肥。

3紅壤小流域水土綜合治理的環(huán)境效益

3.1調控徑流泥沙效益

3.1.1左馬小流域水土保持措施徑流泥沙效應通過設立的卡口站對左馬小流域產流產沙進行定位觀測，統(tǒng)計2010年1月至2012年12月3年當中的產流產沙量，2010—2012年3年的徑流量分別為223萬、162萬、231萬 m3，3年的泥沙量分別為5 500、5 190、5 510 t。據(jù)研究，水土保持措施能夠對流域徑流泥沙起到調控作用，林草措施主要通過截留、消耗降雨、增加入滲等來調水減蝕[8-10]，水平竹節(jié)溝、臺地、攔沙壩等工程措施主要通過攔蓄達到減水減沙的作用[11-12]。

由圖1可知，左馬小流域的的徑流量和泥沙量不僅變化趨勢相同，而且隨時間的波動也極為一致。左馬小流域4—6月的徑流量最大，經計算占全年產流量的56%，其中6月的徑流量最大，徑流深為0.14 m。同樣，4—6月的產沙量也最大，經計算占全年泥沙量的71%，6月份的侵蝕產沙量也最大。

采用“水文法”的經驗公式法，以基準期的降雨、徑流實測數(shù)據(jù)，建立降雨-徑流的經驗關系統(tǒng)計模型，把措施期的降雨資料代入模型，計算出下墊面不變時的徑流量，計算值和實測值之差即為水土保持措施建設等人類活動引起的徑流量變化。由于左馬小流域在2009年之前無水文數(shù)據(jù)，所以采用貢水流域峽山水文站數(shù)據(jù)推導左馬小流域的徑流量。左馬小流域在2003年開始實施國家水土保持重點建設工程，根據(jù)1957—2002年峽山站數(shù)據(jù)，得出降雨-徑流的經驗關系：y=0.004x1.411 5×108（y為徑流量，x為降水量，r2=0.700 1）。根據(jù)左馬小流域卡口站雨量站記錄數(shù)據(jù)，2012年1年當中降水量為1 825 mm，若按水土保持重點建設工程實施之前下墊面的性質，則產生的年徑流量為3 213 968 m3，而全年實際徑流量為2 308 236 m3，可以看出實際徑流量比假設未實施治理的徑流量大為減少，減少了28%，可見水土保持措施對徑流具有調控作用。

左馬小流域2010—2012年3年的土壤侵蝕模數(shù)分別為 1 709、1 624、1 720 t/（km2·年），按照水利部SL 190—2007《土壤侵蝕分類分級標準》，屬于輕度侵蝕。在2003年贛江上游國家水土保持重點建設工程實施之前，2002年左馬小流域水土流失輕度侵蝕占36%，中度侵蝕占33%，強烈侵蝕占21%，極強烈侵蝕占8%，劇烈侵蝕占2%，年侵蝕量15 744 t，土壤侵蝕模數(shù)為4 920 t/（km2·年），屬于中度侵蝕。治理前流域內土地利用存在如下問題：疏、幼林地面積比重大，植物群落單一；經濟林面積比重小，經果林僅占林地面積的15%；草地面積少。

采用水土保持防控技術后，采取封禁補植喬、灌、草結合的混交林、開發(fā)利用低丘緩坡地建設經濟果木林、開挖水平竹節(jié)溝等水土保持治理措施，同時，通過造林種草，促使生態(tài)自然修復，左馬小流域植被覆蓋率達到81%，侵蝕量大為減少，侵蝕強度下降了1個等級，2012年土壤侵蝕量減少 10 240 t。

3.1.2東坑和城源集水區(qū)水土保持措施調控徑流泥沙效應對比分析東坑小流域和城源小流域是位于寧都縣境內毗鄰的2個小流域，具有相似的土壤、地質和地形地貌條件，在水土保持治理前，東坑小流域和城源小流域的植被相似，都屬于植被覆蓋率低、水土流失嚴重的地區(qū)。東坑集水區(qū)2003年在水土保持的同時開發(fā)利用水土流失山地，大力發(fā)展以臍橙為主的高效經果林，注重山水田林路的統(tǒng)一規(guī)劃，發(fā)展農村經濟。城源集水區(qū)在2008年新開發(fā)了大規(guī)模的臍橙產業(yè)，但未采取有效的水保措施。本研究通過對東坑和城源小流域集水區(qū)的對比來分析水土保持調控徑流泥沙的效應。

通過設立的卡口站對2010—2012年集水區(qū)3年的水位、降水量的自動觀測和對含沙量的取樣測定，可以計算出東坑小流域集水區(qū)域的月均產流產沙量（圖2），城源小流域集水區(qū)域的產流產沙量（圖3）。由圖2、圖3可知，1年中東坑小流域集水區(qū)只3—8月才有產流產沙，而城源小流域集水區(qū)除12月外每月均有產流產沙。

2010—2012年東坑集水區(qū)的年均徑流量為6 922 m3，平均徑流模數(shù)為346 090 m3/km2，產沙量為707 kg，土壤侵蝕模數(shù)為35 t/（km2·年），屬于微度侵蝕。而城源集水區(qū)的年徑流量為4 032 m3，平均徑流模數(shù)為403 209 m3/km2，產沙量為 87 072 kg，土壤侵蝕模數(shù)為8 707 t/（km2·年），屬于極強烈侵蝕。

水土保持措施的實施使得小流域的產流產沙量明顯降低（表1），在降水量基本相同的情況下，東坑集水區(qū)比城源小流域蓄水量增加57 119 m3/km2。從產流產沙次數(shù)來看，東坑集水區(qū)明顯少于城源集水區(qū)，最大含沙量東坑集水區(qū)僅為城源集水區(qū)的1%，而最大洪水徑流系數(shù)東坑集水區(qū)為21%，城源集水區(qū)為56%，經方差分析，P<0.05，說明水土保持措施具有明顯的消減洪峰的作用。果園開發(fā)過程中不采取水保措施的城源小流域產生極強烈侵蝕的水土流失，采取水保措施的東坑小流域幾乎不屬于水土流失區(qū)，說明水土保持措施具有明顯的保土減沙作用。

3.2優(yōu)化水質效益

3.2.1水環(huán)境狀況分析通過對東坑集水區(qū)和城源集水區(qū)卡口站取水樣測試分析，可以得出東坑集水區(qū)和城源集水區(qū)的月平均濃度（圖4、圖5）。由圖4、圖5可知，城源集水區(qū)水質基本是Ⅳ、Ⅴ類水水平，均為TN超標，而東坑集水區(qū)僅在3—6月和2011年的7、8月有產流，水質均為Ⅲ類水，未超標。因東坑集水區(qū)為老果園，前埂后溝+梯壁植草的現(xiàn)代坡地生態(tài)農業(yè)等水土保持模式已建立，植被覆蓋度較高，水土流失少，無明顯侵蝕，所以水體水質較好；而城源集水區(qū)未采取水保措施，植被覆蓋率低，水土流失嚴重，為極強烈侵蝕，嚴重污染水體水質，水質一般都劣于Ⅳ類。可見，在果園中采取植物措施與工程措施相結合的現(xiàn)代坡地生態(tài)農業(yè)水土保持模式，能夠有效地防治水土流失，從而凈化水體環(huán)境。

3.2.2攔截面源污染效應分析經計算，在2010—2012年3年中城源集水區(qū)產生的年均溶解態(tài)面源污染總磷含量為 37 kg/km2，總氮含量為696 kg/km2，氨態(tài)氮含量為 314 kg/km2；產生的吸附態(tài)面源污染磷素含量為106 kg/km2，氮素含量為290 kg/km2。由計算結果可知，城源集水區(qū)的面源污染磷素輸出以吸附態(tài)泥沙攜帶為主，氮素輸出吸附態(tài)和溶解態(tài)都很大。東坑集水區(qū)產生的年均溶解態(tài)面源污染總磷含量為 22 kg/km2，總氮含量為134 kg/km2，氨態(tài)氮含量為 57 kg/km2。東坑集水區(qū)因產沙量小，幾乎未監(jiān)測到吸附態(tài)氮磷負荷輸出。通過對面源污染物總氮、總磷、氨態(tài)氮輸出總量的比較可知，東坑集水區(qū)產生的面源污染量遠小于城源集水區(qū)，其溶解態(tài)面源污染總磷含量減少14 kg/km2，總氮含量減少562 kg/km2，氨氮含量減少257 kg/km2，減少幅度分別為40%、81%、82%。綜上分析，說明東坑集水區(qū)采取的現(xiàn)代坡地水土保持生態(tài)果園開發(fā)模式可以防控吸附態(tài)面源污染，對溶解態(tài)面源污染中總磷的攔截率為40%、總氮的攔截率超過80%，效果顯著。

4結語

贛南地區(qū)是典型的南方水土流失易發(fā)丘陵山區(qū)，20世紀70—80年代水土流失非常嚴重，成為南方水土流失最嚴重的地區(qū)之一。經過以小流域為單元的水土綜合治理和生態(tài)建設，贛南地區(qū)有效地改善了生態(tài)環(huán)境，提高了抵御自然災害的能力。贛南對紅壤小流域的綜合治理做到治理、開發(fā)、保護相結合，生態(tài)、經濟、社會效益相統(tǒng)一，工程、生物、耕作措施并舉，把小流域建設成為生態(tài)和諧、水土資源得到合理利用、各業(yè)協(xié)調發(fā)展的自然生態(tài)體系，其水土治理模式可以在南方紅壤區(qū)水土流失防治中大力推廣。

參考文獻：

[1]趙其國，黃國勤，馬艷芹. 中國南方紅壤生態(tài)系統(tǒng)面臨的問題及對策[J]. 生態(tài)學報，2013，33（24）：7615-7622.

[2]涂安國，謝頌華，鄭海金，等. 贛江上游小流域農業(yè)非點源污染生態(tài)防治技術研究[J]. 中國水土保持，2011（9）：13-16.

[3]方少文，趙小敏，莫明浩. 贛南紅壤坡面不同措施徑流泥沙及氮磷污染輸出試驗研究[J]. 中國水利，2012（18）：10-13.

[4]陳仲伯，李萬. 湖南省水土資源開發(fā)利用與保護對策研究[J]. 經濟地理，2000，20（6）：101-105.

[5]王禮先. 小流域綜合治理的概念與原則[J]. 中國水土保持，2006（2）：16-17.

[6]武藝，王農，謝頌華. 江西水土保持生態(tài)科技園建設現(xiàn)狀與發(fā)展探索[J]. 中國水土保持，2012（12）：65-67.

[7]李德成，梁音，趙玉國，等. 南方紅壤區(qū)水土保持主要治理模式和經驗[J]. 中國水土保持，2008（12）：54-56.

[8]穆興民，王飛，李靖，等. 水土保持措施對河川徑流影響的評價方法研究進展[J]. 水土保持通報，2004，24（3）：73-78.

[9]楊愛民，王浩，孟莉. 水土保持對水資源量與水質的影響研究[J]. 中國水土保持科學，2008，6（1）：72-76，92.

[10]袁東海，王兆騫，陳欣，等. 紅壤小流域不同利用方式氮磷流失特征研究[J]. 生態(tài)學報，2003，23（1）：188-198.

[11]孫昕，李德成，梁音. 南方紅壤區(qū)小流域水土保持綜合效益定量評價方法探討——以江西興國縣為例[J]. 土壤學報，2009，46（3）：373-380.

[12]程冬兵，廖純艷，張平倉，等. 南方紅壤丘陵區(qū)水土流失綜合治理技術體系研究[J]. 長江科學院院報，2010，27（11）：98-101.