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摘要:遼西北地區水土流失嚴重,是水土流失綜合防治實施最早的區域,通過多年的治理,形成了多模式并舉結合產業引領的特色水土流失防治體系。科學地總結遼西北地區水土流失綜合防治技術模式,并分析其蓄水保土機理,以期對推動水土保持理念的創新與發展起到一定的借鑒作用。
關鍵詞:水土流失;治理模式;水土保持機理
遼西北地區包括阜新、朝陽、錦州、葫蘆島、鐵嶺五市,海拔200~1160m,低山丘陵為主要地貌特征。由于受山地的特殊環境和各種人為因素影響,致使水土流失嚴重,水土流失不僅導致生態退化,而且嚴重制約當地經濟和社會的發展。上個世紀90年代初和本世紀初,相繼啟動了大凌河流域國家重點治理工程和阜新、鐵嶺黑土區水土流失治理試點工程,各級水土保持部門通過科學規劃、試驗和生產相結合、治理與開發相結合,堅持以小流域為單元,注重三大效益的協調統一,開展了多種模式并用的水土流失綜合防治工作。對改善當地生態環境、農民增收、農村經濟發展起到了積極的推動作用。
1主要模式
1.1以工程措施為依托的荒山植被重建與強化模式主要應用在植被蓋度較低,坡面土層較薄的荒山,這類山區地表缺乏植被的覆蓋,土壤缺乏植物根系的有力固著,因此在雨量偏大時容易引發水土流失,使原本荒涼的坡面更加雪上加霜。模式突出特點是陡坡“槽帶式”、緩坡地“網格式”。措施布局著眼控制兩個關鍵點:1)工程措施攔蓄及重新分配坡面徑流,進而減小徑流沖擊力的匯聚與集中。現階段主要依靠水平槽、魚鱗坑、截水溝、果樹臺田等措施來實現。2)植物措施保護地表、固著土壤。工程措施輔以刺槐、油松、樟子松、紫穗槐等水保林或是蘋果、梨、山楂、大棗等經濟林,臺田空閑土地種植牧草、瓜類、豆類、中草藥等作物,既提高土地利用率,也起到阻滯徑流作用。同時注重對疏林、中幼林山地進行生態修復,封、育、補相結合,快速恢復抗逆性強的植被系統。措施實施以來,項目區林地面積及植被蓋度有了顯著的提高,具體變化見圖1。
1.2以提高土地生產力為著眼點的坡耕地改造模式遼西北地形起伏變化大,這決定了坡耕地仍是農民賴以生存的生命線,同時也是侵蝕泥沙產生的策源地。因此,做好坡耕地水土流失的防治,提高其單位面積產量,既能減少侵蝕產沙,又能緊密聯系當地群眾投入到水土保持設施的建設與維護中。模式突出特點是“鱗次櫛比,綿延如帶”。采用保土耕作,修筑水平梯田、坡式梯田,栽植地埂植物帶等攔蓄地表徑流,變“三跑田”為“三保田”。具體做法是:根據項目區地質地貌條件的差異,實施了多種各具特色的田塊改造模式:如土埂水平梯田標準化建設模式,石埂水平梯田標準化建設模式,陡坡耕地石埂水平梯田建設模式,緩坡地“長、寬、平、直”水平梯建設模式;土埂梯田地埂植物帶示范;地埂植物帶結合保土耕作。創建了坡耕地“寬帶式”水土流失防治體系。隨著田塊改造措施的逐年大力實施。使坡耕地的水土流失得到有效控制,土壤肥力得到穩步提升。調查年份各措施的數量及保土效果見表1、表2。
1.3以多層攔於為手段的溝壑治理模式溝壑是地表徑流匯入河流的通道,也是泥沙匯聚的通道。遼西北低山丘陵區大小溝壑數量超過40萬條,分布密集,除鐵嶺外(鐵嶺溝壑密度0.30~1.00km/km2),其它四市溝壑密度為1.20~4.20km/km2[1]。多數溝壑尚處于發育階段,如不有效治理,將使溝蝕愈演愈烈。大量的侵蝕泥沙從溝道通過,由于泥沙顆粒的摩擦力、水流自坡面下降的勢能,使徑流的侵蝕力增強;加之降雨、凍融等作用致使溝壑自身出現橫向、縱向擴張,加劇水土流失。因此,坡面向下的泥沙流與具有擴張性的溝道,是溝道侵蝕的決定性因素。治溝模式的突出特點是“三維布局,梯級攔淤”,既攔截利用坡面徑流,減少坡面泥石流入溝;應用溝頭防護工程保護溝頭、溝岸等脆弱易蝕部位,防止溝道進一步擴張;溝道內,沿縱向坡降逐級設置谷坊工程分層攔淤;從支溝到干溝,全方位治理,多目標治溝,充分利用工程措施與植物措施在溝壑治理中此消彼長的過程,組成一個上下多防線、措施多功能,效果可持續性強的綜合治溝體系。共修建谷坊66132座,小型護岸護灘工程296.10km,溝頭防護801.65km,與其相配套的坡面水系工程共修建蓄水池644座,灌排溝渠4806.88km。有效的攔蓄了坡面入溝泥沙及溝道輸出泥沙。
1.4清淤與固岸造景相結合的生態型小河道治理模式小河道治理,終極目標是河道過流順暢的同時,岸坡及河道水土流失降至最低,在保證河道自然走向不變的情況下,對河道內影響行洪的淤泥進行適當清理,做好不傷及原河床。預防河岸的沖蝕與擴張最好的方法是在河道兩側修工程護岸,護岸規格應根據往年洪水位和地形確定。為了延緩徑流,可在上游修建一些攔洪壩,以遲滯、緩解水流,減弱水流的沿程加速度。護岸的設計應注重工程與植物措施相結合,可采用工程與植物布景相輔相成的設計理念,實現對河道的保護與美化。而對來洪量大的河道,需要在下游建設塘壩等防洪排導設施,注重徑流的分散利用,將分散的徑流用于特色的漁業開發,實現產業引領型河道治理與開發。
1.5積極拓展產業引領型水土保持模式1.5.1水土保持工程景觀化水土保持工程布局著眼于周邊景觀的融入度、契合度,除了作為保持水土的主要措施外,規模化、標準化、配有小品建筑的工程群,還可以為周邊景觀增色或者是起到“畫龍點睛”的效果。同時工程建設過程中,充分利用原有的局地地形、地貌優勢,盡量不改變原利用類型,僅在原基礎改變土地的抗蝕、入滲、徑流路徑等。使土石方的運移與開挖降到最低,減少水土保持工程修建過程中對項目區造成的“創傷面”。此外,保有原土地利用類型,有利于結合項目區群眾的土地利用思路,將項目區群眾對水土保持工程建設與維護的積極性發揮到最大。1.5.2配套植物措施產業化,相關產品綠色有機化水平槽、臺田等工程措施竣工后,以果樹、林木等作為輔助。果木的選取充分考慮項目區現今及將來的產業變化動向,將當地的主打林果應用到水土流失治理上,既能保持水土,又能助力當地經濟發展。而且水土保持工程的修建都是成規模的,因此也就保證了配套產業的規模化、集約化,有利于提高產品的競爭力及品牌凝聚力。諸如朝陽縣的山地大棗、北票的山杏杏仁乳、凌源的保護地花卉等產業化基地,興城的坡地富硒蘋果等。近年,有機雜糧在人們的食物結構中占有了一席之地。隨著人們對食品安全的日益重視,消費者的餐飲觀念逐步由多而廣向少而精轉變,人們對餐飲食材的原始質量、質地有了更高的要求。這就催生了食材向綠色有機方面轉化。比較突出的有建平縣梯田結合地埂植物帶進行谷子種植;阜新的花生、小麥產業等。形成一條橫貫遼西北的水土保持產業化開發帶。由于梯田、臺田等水土保持設施的建設,可能會造成原有田地面積的減小,但通過樹立品牌、提升品質,使產品單價有了大幅度提高,農民收入不降反增,更可貴的是水土保持工程建設為項目區帶來潛在環境效益。這些都成為坡耕地改造、老果園改造、經濟林建設等水土保持工程建設的助推力,使區域水土流失治理與經濟增長進入良性生態循環階段(見圖2)。
2蓄水保土機理分析
2.1對裸地的保護考慮到坡面工程建設之初,作用明顯,但隨著后期的逐漸淤滿,蓄積能力下降。所以,工程措施施工的同時跟進植物措施,工程措施的效益最大時期正是植物措施蓄水保土能力由弱變強的過渡期。所以果樹臺田、水平槽、梯田都配有必要的植物措施作為保障,不同植物的根系在土壤中形成深淺不一的網狀抗蝕組,在一定程度上能夠增加土體之間的拉力;土壤表層由枯落物腐殖形成蓄水透氣層,對水分入滲起到一定的促進和緩沖作用;土體上部植株的莖、葉錯落分布,對降雨勢能起到有效的消減作用。以上種種對裸地的保護都在不同程度上起到了改良土壤性狀、提高土壤肥力的作用。根據《森林生態系統服務功能評估規范》估算的1993—2014年各項措施保持土壤肥力情況見表3。
2.2坡面徑流的疏導與利用坡面的降雨徑流的排導與收集利用,主要是通過改變坡面的排水格局,分散消減徑流的侵蝕力。主要通過兩種方法實現:一是坡耕地改造成梯田,增加田面的蓄水能力;二是通過在坡面布設截、排水溝等徑流疏導措施,在坡下布置蓄水池,實現徑流的收集備用。治理后的坡面瘠薄的可進行植被恢復,通過植被的根系及枯落物養土保墑;比較肥沃的坡面修建梯田、果樹臺田等用于糧果生產,即減少坡地的水土流失、養分流失,又能含蓄水源為農業生產服務。遼西北地區主要水土保持措施單位面積保土量見表4。
2.3溝道、河道的防護與景觀強化溝道由于溝岸塌方與泥沙流摩擦也會產生水土流失。在坡面與溝道的銜接段設置溝頭的防護工程,溝道內布設谷坊等攔泥措施,同時增加溝坡、溝岸的植被覆蓋,使溝道水土流失防治體系立體化、系統化,攔淤、濾清作用明顯;在河道內,通過對河岸的工程加固、對河床的清淤與疏浚使過流更加順暢。谷坊、小型護岸工程等既有助于防治溝道橫向、縱向的擴張減輕溝蝕,也有助于溝道泥沙梯級淤積,加快淤地的形成與利用進度。對于有水的溝道及河道,土質的岸坡往往受降雨、凍融、徑流等外力的刺激,使泥沙進入水流中,形成侵蝕,增大了河流的輸沙量,同時也影響水質。但是,若是通過護岸工程、優選的植物、造景等措施,強化岸坡的穩定性,既減輕了侵蝕,又強化了岸坡的景觀效果。
2.4水土保持生態產業預防、控制水土流失其核心主旨是通過植物、工程等措施,減少水土流失區的土壤基質、養分的流失。使依賴土地的地表生態景觀得以維系與發展,使土地生產力得以高效可持續的發揮,進而實現土地經濟效益的釋放。因此,除了生態功能外,經濟功能是土地的又一重要功能。在水土流失區,土地的這兩方面功能均被削弱。經濟效益主要包括兩方面:一是依賴土地而生成的特有生態景觀對民眾游憩需求的滿足,進而生成經濟效益;二是通過人類的耕種而產出的糧、果、花、藥等土地生產價值帶來的效益。而且,生態景觀對土地的生產力具有明顯的促進作用。因此,在水土流失綜合治理過程中,因地制宜地做好生態景觀與土地生產能力協調建設與發展是十分重要的。多年來,在水土流失綜合治理中相關部門根據遼西北區域的特點,充分發揮區位優勢,構建景觀化保水保土新型模式。根據周邊景觀,開發出與周邊景觀協調,并可以為周邊景觀增色的水土保持措施體系,注重旅游業、生態產業的開發與應用。有計劃地將當地第三產業由資源消耗、環境受損型轉變為資源可再生、環境可持續型。即將創業重心由單一地依賴不可再生資源,轉變為利用、引進可再生的生物、植物資源,創業致富的同時最大限度地保護、改善了生態環境。使水土保持更加貼近農民,成為當地經濟的一個助力點。這種產業型水土保持理念的引入,對項目區產業的轉型起到了推動及促進作用,新型水保蔬菜、糧果的種植與開發成為項目區新的經濟增長點,實現了水土保持與經濟增長的直接掛鉤,充分調動了當地群眾建設、維護水土保持工程的積極性。由此,水土保持工程的保存率及服務年限得到了大大的提高。
3結語
遼西北地區在保障全省的糧食安全和生態安全、促進國民經濟建設和可持續發展中具有極其重要的地位。因此,在今后的水土流失防治中將更加注重措施的多元化與實效性,蓄水保土及相關效益的持續性。積極探索新技術新方法,在減輕水土流失的同時,引領項目區經濟的良性可持續發展。
[參考文獻]
[1]王輔強.遼西北低山丘陵區水土流失特點及主要影響因素分析[J].中國水土保持,2017(9):64-66.
作者:叢子健 賈天會 鄒桂霞 李鳳鳴 單位:遼寧省水土保持研究所