馮舒悅,文 慧,倪世民,張德謙,王軍光,蔡崇法
(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 水土保持研究中心/農(nóng)業(yè)部長江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430070)
崩崗是指山坡土體在水力和重力共同作用下發(fā)生崩塌侵蝕的現(xiàn)象。“崩崗”一詞最先由曾昭璇等提出,其命名具有發(fā)生學(xué)和形成學(xué)兩方面的意義,“崩”強(qiáng)調(diào)了崩崗的崩塌顯現(xiàn)明顯,“崗”是指經(jīng)常發(fā)生崩塌這種侵蝕現(xiàn)象的初始地貌形態(tài)[1-2]。崩崗是我國南方一種特殊的侵蝕類型,也是南方花崗巖區(qū)危害最大、侵蝕最為劇烈的水土流失類型。崩崗地貌的發(fā)育主要表現(xiàn)在巖體的節(jié)理和裂隙對(duì)風(fēng)化殼的發(fā)育及其穩(wěn)定性的影響上,而南方崩崗花崗巖巖體的原生節(jié)理和風(fēng)化殼中的次生裂隙的發(fā)育促使崩塌作用的產(chǎn)生,有助崩崗的發(fā)育。節(jié)理構(gòu)造多的地方,崩崗分布多。崩崗具有自然性、突發(fā)性、劇烈性、危害嚴(yán)重及難治理的特點(diǎn),其危害可以歸納為:破壞土地資源,降低農(nóng)田質(zhì)量;淤塞江湖塘庫,破壞水利設(shè)施;惡化生態(tài)環(huán)境,助長自然災(zāi)害等[3]。加大崩崗的治理力度,可以有效保護(hù)寶貴的水土資源,促進(jìn)生產(chǎn)、生活和生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。崩崗侵蝕的防治措施分為工程措施、生物措施和耕作措施,可根據(jù)其功能和部位分主次協(xié)調(diào)實(shí)施。在我國南方花崗巖區(qū)的崩崗治理中,以生物措施為主,輔以工程與耕作相結(jié)合的治理模式得到了廣泛應(yīng)用,崩崗治理模式是否可行或值得推廣,可通過其在蓄水保土、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等方面產(chǎn)生的效益來判斷,精準(zhǔn)選取反映治理成果的表征性指標(biāo)來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)崩崗治理的變化趨勢和治理效益,可為崩崗的綜合治理提供重要的理論依據(jù)。
崩崗地貌的形成是自然環(huán)境各要素及人類活動(dòng)的不合理性綜合作用的結(jié)果,影響其發(fā)育的主要因素有:①花崗巖巖體發(fā)達(dá)的節(jié)理構(gòu)造,在濕熱的氣候條件下易形成完整的厚層風(fēng)化殼,有利于崩崗發(fā)育;②豐富的降水條件提供了侵蝕的動(dòng)力,集水坡面的水勢增大,加大了對(duì)崩積堆的沖刷作用,加強(qiáng)了徑流溝道的侵蝕下切,裂隙不斷擴(kuò)張,加速了崩塌的發(fā)展;③起伏和緩的低山丘陵地形有利于風(fēng)化殼的形成,加之稀疏的植被覆蓋使地表侵蝕加劇,雨水在重力作用下不斷下切侵蝕,形成崩崗;④人類活動(dòng)對(duì)自然資源的不合理開發(fā),造成地形和植被的嚴(yán)重破壞等都是加劇崩崗發(fā)生的重要因素。崩崗?fù)寥澜Y(jié)構(gòu)較松散、易侵蝕、土體穩(wěn)定性差,當(dāng)水流下切侵蝕、土體抗蝕力小于外營力的侵蝕作用時(shí),崩崗就會(huì)發(fā)生。
經(jīng)調(diào)查,我國南方崩崗分布范圍涉及湖北、湖南、江西、安徽、福建、廣東、廣西等7省(區(qū)),崩塌面積在60 m2以上的崩崗總共有23.91萬個(gè),總面積1 220 km2,崩崗防治總面積2 436 km2。其中,崩崗數(shù)量最多且面積最大的是廣東省,其崩崗數(shù)量占崩崗總數(shù)的45.14%,崩崗面積占總面積的67.83%,防治面積占總防治面積的45.9%[4]。
近些年來,國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對(duì)崩崗侵蝕的防治措施與治理體系展開了大量的研究(表1)。
表1 崩崗綜合治理模式
注:“—”表示研究區(qū)域在我國南方湖北、湖南、江西、安徽、福建、廣東和廣西七省(區(qū))的典型崩崗區(qū);防治措施主要分植物措施和工程措施兩類,因防治要點(diǎn)不同,相應(yīng)治理模式的側(cè)重點(diǎn)就不同。
姚慶元等[5]首先對(duì)贛南地區(qū)的花崗巖崩崗治理進(jìn)行了總結(jié)分析,提出了“坡面攔水+護(hù)岸固坡+溝區(qū)綠化+溝底堵土+河流改道”的綜合治理模式。史德明[6]從分析崩崗侵蝕成因入手,為削弱及消除地表徑流和重力作用,提出了“上截、下堵、中綠化”的崩崗治理模式,自此大多數(shù)崩崗的治理本著這一原則,并擴(kuò)展得出“上截、下堵、中間削、內(nèi)外綠化”等經(jīng)典治理模式。邱世鈞[7]從崩崗各子系統(tǒng)中提出了崩壁上清除喬木減輕土體承重,崩積體植樹造林、增大表面糙度,溝口筑谷坊并配置溢洪導(dǎo)流工程,減少物質(zhì)輸出的治理技術(shù)體系。其他學(xué)者根據(jù)崩崗侵蝕規(guī)律和地貌特點(diǎn),針對(duì)崩崗的崩頭集水、溝頭沖刷和溝口堆積3個(gè)區(qū)域,提出了治坡、降坡和穩(wěn)坡“三位一體”的崩崗整治措施,并逐步發(fā)展到集水坡面、崩壁、崩積堆、溝道和洪積扇“五位一體”的系統(tǒng)性治理模式[8-9]。至此,崩崗的發(fā)生發(fā)展在該領(lǐng)域引起越來越多的關(guān)注,特別是在有關(guān)治理模式與技術(shù)措施等方面,大量學(xué)者圍繞崩崗的集水區(qū)、崩壁、崩積堆、侵蝕溝和洪積扇等部位進(jìn)行了分部位的針對(duì)性治理研究或依據(jù)崩崗的形態(tài)(如瓢形、條形、弧形、爪形和混合形等)分類型的治理研究。
鑒于此,我們以崩崗的發(fā)育程度為突破口進(jìn)行深入探究,以期總結(jié)歸納出崩崗發(fā)育初期、發(fā)育盛期到發(fā)育穩(wěn)定期的針對(duì)性綜合治理措施,更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)崩崗治理的實(shí)踐。
崩崗按形態(tài)可劃分為條形、瓢形、弧形、爪形和混合型五類[10],按規(guī)模大小可分為小型、中型和大型3個(gè)等級(jí),按發(fā)育程度可分為活動(dòng)型和相對(duì)穩(wěn)定型[4],按發(fā)育階段可分為初期、盛期和穩(wěn)定期[11]。崩崗的土壤侵蝕強(qiáng)度大,治理難度大,處在不同發(fā)育階段的崩崗在防治措施的布設(shè)上也應(yīng)有所不同,若單純靠工程措施或植物措施都難以達(dá)到穩(wěn)定崩崗的目的。因此,治理中一方面要通過工程措施盡量排出坡面徑流,攔沙滯洪,防止侵蝕溝進(jìn)一步下切;另一方面應(yīng)通過植樹種草,盡快恢復(fù)植被。不同發(fā)育階段的崩崗對(duì)應(yīng)的治理模式分別是生態(tài)防護(hù)型、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型和修復(fù)完善型。
發(fā)育初期、崩口規(guī)模較小的崩崗,物種的種類和數(shù)量隨著侵蝕的加劇在逐漸下降,植被覆蓋度等也逐漸降低,此類崩崗的治理關(guān)鍵是攔截坡面徑流,預(yù)防坡面水流再次導(dǎo)致崩壁土體的坍塌,一般是修建谷坊保護(hù)溝道,并通過植被綠化和坡面防護(hù)技術(shù)盡快固定崩口,以營造良好的生態(tài)環(huán)境,達(dá)到工程建設(shè)和生態(tài)保護(hù)兼顧的目的。
發(fā)育初期崩崗集水區(qū)面積較大,集中降雨和暴雨形成的徑流,易對(duì)崩崗產(chǎn)生下切侵蝕而加速崩崗崩塌,集水坡面治理是發(fā)育初期崩崗治理的重點(diǎn)[12]??紤]到每個(gè)崩崗坡面的立地條件不同,植物措施方面可選擇根系發(fā)達(dá)的淺根灌草類(如芒萁、百喜草和胡枝子等)和喬木混交栽植形成喬-灌-草多層次的水源涵養(yǎng)林或刈割取材的護(hù)坡薪炭林,一方面可加強(qiáng)表土強(qiáng)度,增大土體的抗蝕性,另一方面可攔截、滯留降雨,使形成崩塌水動(dòng)力條件的可能性降低;工程措施方面盡可能設(shè)排水溝,排出徑流,減少跌水。崩積堆的土體結(jié)構(gòu)疏松且地表裸露,缺乏植被保護(hù),控制崩積堆再侵蝕也是防止崩壁不斷向上崩塌、溝道不斷下切侵蝕的重要環(huán)節(jié)。發(fā)育初期的崩積體可通過整地,填平侵蝕溝,以適宜間距混種根系發(fā)達(dá)的香根草、芒萁、糖蜜草[13],再結(jié)合材質(zhì)較硬、耐水濕、抗洪澇的藤枝竹造林等措施,起到涵養(yǎng)水源、保護(hù)生態(tài)的作用。溝道部分選擇在關(guān)鍵部位修建谷坊,以攔蓄泥沙,當(dāng)溝底寬且石英砂層較薄時(shí),宜種植香根草帶,草帶間套種綠竹和麻竹,當(dāng)溝底窄且石英砂層較厚時(shí),改種耐旱瘠的藤枝竹。需要注意的是,溝底的土壤有機(jī)質(zhì)含量較低,種植植物時(shí),均需覆客土以提高成活率[14]。
廣東省烏陂河小流域和大沖河小流域,通過在集水坡面混交造林增加植被覆蓋,開挖截排水溝攔截分散徑流;在部分崩積堆上開挖反坡平臺(tái),同步進(jìn)行植被覆蓋;在溝道、洪積扇區(qū)客土施肥,種植生長周期短、適應(yīng)能力強(qiáng)的草種等技術(shù)措施,取得了較好的治理效果。其中,大沖河小流域結(jié)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃,修建了攔沙壩等,并對(duì)供電、通信設(shè)施進(jìn)行恢復(fù)重建,以工程護(hù)生物,取得了一定的生態(tài)效益和環(huán)境效益,實(shí)現(xiàn)了人與自然和諧共處[15-16]。贛縣區(qū)上塘小流域?qū)τ谥脖桓采w較好或交通不便、遠(yuǎn)離村莊的崩崗群,以治坡、降坡、穩(wěn)坡三位一體的模式,種植景觀林草,同步實(shí)現(xiàn)了生態(tài)防護(hù)(圖1)。
圖1 贛縣區(qū)上塘小流域崩崗群生態(tài)防護(hù)示范區(qū)
崩崗發(fā)育最旺盛的階段也是防治難度最大的時(shí)期,侵蝕區(qū)域的植被稀少,物種變化大,從坡面、崩壁、溝道到洪積扇的土壤性質(zhì)差異較大[17],急需規(guī)劃治理,治理關(guān)鍵可總結(jié)為坡面攔水降壓,崩壁穩(wěn)定保護(hù),溝道設(shè)小型攔沙壩或大型谷坊以攔堵泥沙,溝口內(nèi)外綠化恢復(fù)植被,通過有效利用土地資源、集成開發(fā),形成具有當(dāng)?shù)靥厣漠a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)。
對(duì)發(fā)育盛期、活動(dòng)強(qiáng)烈的崩崗,不強(qiáng)行通過人工措施制止其發(fā)育,而是將治理重點(diǎn)放在防止其危害的進(jìn)一步擴(kuò)大上,一般采取在崩崗頂部及兩側(cè)開挖截排水溝、布設(shè)竹節(jié)水平溝等泄水式溝頭防護(hù)工程,對(duì)進(jìn)入崩崗的水流進(jìn)行攔蓄,減少徑流對(duì)崩壁的進(jìn)一步侵蝕而擴(kuò)大崩塌的范圍。對(duì)崩積體而言,在條件許可時(shí)對(duì)25°以下的坡地實(shí)施削坡開級(jí),從上到下修成反坡臺(tái)地或修筑成等高條帶,截短坡長,即通過減緩坡度或臺(tái)階化為種植經(jīng)濟(jì)林木、果樹及開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。針對(duì)削坡開級(jí)后斜坡坡面土壤侵蝕嚴(yán)重的問題,相關(guān)學(xué)者做了黃麻土工布護(hù)坡的探索研究,丁樹文等[18-19]通過長期室外徑流觀測,進(jìn)行了黃麻土工布保持水土的研究,發(fā)現(xiàn)黃麻土工布可減少濺蝕,阻擋和分散流水,且能提高植物的出苗速度和栽植成活率,有助于迅速建立植被群落,且適用于高溫干旱地區(qū)和平地漫坡地。在實(shí)施工程治理的同時(shí),采取科學(xué)的植樹種草或育林綠化等生物措施是崩崗治理的關(guān)鍵,對(duì)25°以上的坡地應(yīng)退耕植樹種草,在水土條件好的臺(tái)地上應(yīng)種植長勢好、生長快的經(jīng)果林或營造以喬、灌、草多層次結(jié)構(gòu)搭配種植的水土保持林[9,20],提倡經(jīng)濟(jì)效益較高的綠竹或者麻竹結(jié)合種草的開發(fā)性治理模式。反坡臺(tái)地搭配經(jīng)果林的綜合治理模式對(duì)于發(fā)育盛期和穩(wěn)定期的崩崗均適用,但初期的投入較大,只有集約開發(fā)才能獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)發(fā)育盛期活動(dòng)性強(qiáng)的崩崗,在溝口處修建谷坊或攔沙壩,鞏固和抬高侵蝕基準(zhǔn)面,在堤壩內(nèi)外種樹種草,在溝底鋪設(shè)柴草、芒萁、草皮等,可使崩塌面逐步穩(wěn)定。谷坊的修建一般選取在溝口狹窄、基礎(chǔ)堅(jiān)固的地方,修建谷坊時(shí)花費(fèi)較大,故一般在關(guān)鍵部位修建,若溝道較長,則可修建梯級(jí)谷坊群,以自上而下原則分段攔截。對(duì)洪積扇的治理,建議以竹草為主[21],土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地方可修建攔沙壩,特別需要注意的是,在修建攔沙壩和谷坊時(shí),應(yīng)在頂部和側(cè)坡配合種植牧草或鋪設(shè)草皮,用以保護(hù)工程安全[13,22]。
對(duì)于治理難度大、發(fā)育強(qiáng)烈的崩崗,利用工程機(jī)械強(qiáng)烈削坡,推平整成臺(tái)地或梯地,配置排水系統(tǒng)與擋土墻設(shè)施,生物措施方面宜種植羅漢松、紅楓、紫薇和茶花等具觀賞價(jià)值且易于生長的苗木。福建省清流縣益晟、滕頭園林項(xiàng)目區(qū)于2008年3月開始整地,次年春季種植,經(jīng)過5年精心經(jīng)營,益晟、滕頭園林項(xiàng)目區(qū)在清流縣各擁有149.8和333.3 hm2的種植面積,同時(shí)帶動(dòng)周邊農(nóng)戶種植苗木增加了收入,從治理效益評(píng)價(jià)上看,各項(xiàng)效益均達(dá)良好水平,創(chuàng)建了將水土流失治理與農(nóng)業(yè)生態(tài)發(fā)展相結(jié)合的“產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型”治理模式[23]。類似案例還有江西省南康市龍回鎮(zhèn)的家俱創(chuàng)業(yè)園、贛縣區(qū)金鉤形小流域生態(tài)經(jīng)果林示范區(qū)和福建安溪縣恒美小流域生態(tài)茶園示范區(qū)。其中,贛縣區(qū)金鉤形小流域處于崩塌活躍期,交通便利且擁有靠近村莊的崩崗群,當(dāng)?shù)厝罕娫谡嘘P(guān)部門的指導(dǎo)下結(jié)合崩崗實(shí)際,通過整理梯地、開發(fā)種植,實(shí)現(xiàn)了土地資源的有效利用,形成了具有當(dāng)?shù)靥厣纳鷳B(tài)經(jīng)果林產(chǎn)業(yè)(圖2)。
圖2 贛縣區(qū)金鉤形小流域生態(tài)經(jīng)果林產(chǎn)業(yè)示范區(qū)
發(fā)育穩(wěn)定期的崩崗,水土流失已基本控制,生態(tài)平衡逐漸恢復(fù),在防治上主要依靠崩崗生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能,一般不實(shí)施比較大的工程措施,即對(duì)發(fā)育相對(duì)穩(wěn)定的崩崗,因其基本無新的崩塌產(chǎn)生,且有一定的植被覆蓋,故以修復(fù)完善為主[13]。此類崩崗治理的關(guān)鍵在于采取各類封禁保護(hù)性防治措施,消除崩崗的潛在危害,避免人為對(duì)地表植被的破壞,確保崩崗持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。
發(fā)育穩(wěn)定期的崩崗,溝頭基本已切過分水嶺,此時(shí)坡面治理對(duì)于崩崗侵蝕已無較大作用,應(yīng)把重點(diǎn)放在對(duì)崩積體、溝道和洪積扇的治理上。穩(wěn)定期崩積體面積較大、坡度緩,可對(duì)崩壁和崩積體進(jìn)行削坡[15],運(yùn)用“削坡開級(jí)+小型谷坊+植樹種草”的系統(tǒng)性生態(tài)恢復(fù)治理手段,通過試種找出適合在崩崗侵蝕劣地生長的先鋒樹種(如馬尾松、濕地松、馬占相思和絹毛相思等具有速生特點(diǎn)的樹種),進(jìn)行選擇性栽植,以減弱崩崗侵蝕對(duì)土壤水分虧缺的脅迫[22,24]。當(dāng)有多條溝道在同一溝口匯聚時(shí),應(yīng)修建谷坊(如沙袋谷坊、石谷坊和生物谷坊),抬高侵蝕基準(zhǔn)點(diǎn),變荒溝為生產(chǎn)用地。崩崗洪積扇的水分條件相對(duì)較好,但養(yǎng)分含量低、土壤沙化嚴(yán)重,應(yīng)采用適宜的培肥方式(如施用塘泥、化肥、生物肥、農(nóng)家肥、沼液肥或種植綠肥等)[25],改良土壤,增強(qiáng)土壤保肥能力,并輔以排沙溝等工程措施或物理移沙降低土壤含沙量,再以植物措施與耕作措施為主,選用符合立地條件的土地利用方式(包括水田、林地、菜地和果園等),提高群落生產(chǎn)力,加快植被恢復(fù)進(jìn)程[26]。
江西省贛縣區(qū)白鷺鄉(xiāng)上塘小流域針對(duì)發(fā)育晚期的崩崗實(shí)施了典型的“封禁恢復(fù)型”治理,利用南方紅壤區(qū)雨熱充足的特點(diǎn),在坡面種植了草灌喬結(jié)構(gòu)的先鋒植物,設(shè)置了4 km2的封禁區(qū),充分應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)功能,促進(jìn)植被恢復(fù),針對(duì)生態(tài)退化相對(duì)嚴(yán)重的地區(qū),通過削坡整平,還建設(shè)了生物科技研發(fā)園區(qū)。類似的示范區(qū)經(jīng)過綜合治理,均提高了土地生產(chǎn)率,對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[27]。贛縣區(qū)上塘小流域針對(duì)被大戶開發(fā)利用后二次崩塌的崩崗,以平整梯地田面、崩塌區(qū),恢復(fù)林草植被,完善蓄排水系統(tǒng)為主,營造了健康、生態(tài)的生產(chǎn)環(huán)境(圖3)。
圖3 贛縣區(qū)上塘小流域修復(fù)完善園區(qū)
治理模式是進(jìn)行實(shí)踐操作的一種指導(dǎo),針對(duì)不同地理?xiàng)l件、發(fā)育程度和規(guī)模大小的崩崗,其治理途徑和產(chǎn)生的作用不盡相同,學(xué)者們?cè)谝酝谋缻徶卫矸矫孀隽舜罅康难芯抗ぷ?,但就管理機(jī)制、技術(shù)措施與效益評(píng)估等方面仍存在一些需要改進(jìn)的地方:①在崩崗綜合治理過程中,常會(huì)因分部位進(jìn)行局部整治而忽略措施部署的系統(tǒng)性,而崩崗各子系統(tǒng)是相互結(jié)合的統(tǒng)一整體,因此在治理過程中應(yīng)合理規(guī)劃,綜合考慮各單項(xiàng)措施之間的連貫性和整體性,盡力做到相對(duì)完整的設(shè)計(jì)部署;②目前有關(guān)崩崗治理的研究大多是在已成型的治理點(diǎn)上進(jìn)行總結(jié)分析,缺乏對(duì)防治技術(shù)的對(duì)比試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用,相對(duì)的專項(xiàng)研究較少;③針對(duì)崩崗的治理技術(shù),缺乏全國性的指導(dǎo)規(guī)范,需要進(jìn)一步的完善、優(yōu)化,提出標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范,以更好地指導(dǎo)實(shí)踐工作;④崩崗的治理應(yīng)因勢利導(dǎo),以生態(tài)保護(hù)或經(jīng)濟(jì)開發(fā)為著力點(diǎn),更多地服務(wù)于人民的生產(chǎn)生活需求,促進(jìn)鄉(xiāng)村發(fā)展進(jìn)步。
崩崗的綜合治理屬水土保持工作的深化,也是國土整治的重點(diǎn),需要在加強(qiáng)學(xué)科人員專業(yè)培養(yǎng)、完善系統(tǒng)知識(shí)體系、重視實(shí)際運(yùn)用等方面下工夫,在有關(guān)侵蝕機(jī)制、治理措施專項(xiàng)研究、模式系統(tǒng)化分類等方面需要總結(jié)形成一套行之有效的科學(xué)體系。針對(duì)崩崗治理存在的共性問題,應(yīng)建立可用于生態(tài)保育和工程治理的系統(tǒng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),集成與崩崗治理相適應(yīng)的評(píng)估技術(shù)體系,以保障崩崗治理工作的持續(xù)開展。