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广东省近40年水土流失和治理
沈灿燊
水土资源保护是一个世界性问题。全球已有4260万km2的土地发生不同程度的土壤流失,水源也逐渐不足,许多城市缺水。我国水土流失面积达150万km2,占全国土地面积16%,水土资源的保护,刻不容缓。
广东土地面积17.668万km2,其中水土流失面积达1.224万km2,占总面积的6.9%,大部分发生在花岗岩风化土壤区,其次是紫色页岩和玄武岩区。在喀斯特区,则石山裸露,是另一种土壤侵蚀形式。严重的土壤流失区失去调节水源能力,使河水、泉水在枯季乾涸,水量奇缺。
1 形成广东水土流失的原因
形成广东较严重水土流失的原因有自然的和人为的2个方面,后者的影响更为主要。
1.1 母岩
母岩与土壤侵蚀的关系很大,在广东,泥盆纪以前的老地层多为坚硬变质岩,十分难于风化。而第三纪和第四纪新地层,岩性疏松,易被风化和冲蚀,尤以岩浆岩中的花岗岩和沉积岩中的红色碎屑岩最易发生风化和流失,广东花岗岩分布面积很广,风化层厚度一般都达10 m以上,最厚达50~60 m,水土流失情况最为严重;北江上游有大片紫色页岩区,当植被被破坏后,也很容易发生水土流失。
1.2 暴雨和急流
广东地处亚热带季风区,降雨十分丰富,年均雨量在1600~1800 mm之间,大部分降雨集中在夏半年,雨日长,暴雨量和雨强都很大。如阳江1日的暴雨量高达405.5 mm(1957年5月28日),清远405.3 mm(1979年9月24日),湛江351.5mm(1980年6月3日),高要216.3 mm(1961年9月30日),兴宁石马226.5 mm(1980年10月17日,6h)。而一场连续暴雨的累计雨量,最大值为惠东的761.1 mm(1979年9月连续4天),河源的691.9 mm(1959年6月连续4天)和阳春的576.5 mm(1965年4月连续2天)分别次之。
全省许多地方日暴雨量均可超过200 mm,台风暴雨和对流雨都频频出现。暴雨之大、冲击力之强可想而知。
降雨所形成的径流也是很丰富,如西江流域(广东部分)、北江流域、东江流域、韩江流域和漠阳江流域单位面积年产水量分别为65.1万、109.2万、95万、86.7万和143.7万m3/km2;径流系数则分别为0.47、0.62、0.54、0.54和0.66。
在山间河流及沿海小河,每当暴雨,山洪倾泻而下,一场暴雨的径流系数可达80%以上,故冲刷力甚强。
1.3 森林和植被
森林和植被是涵养水源、增加土壤含水量和地下水量、减缓河川径流季节分配不匀的重要自然调节因素。广东地处亚热带和热带边缘,气候炎热,日照强,雨量充沛,森林和各类植物都生长茂盛,且生长迅速。一百年前,广东从山地、丘陵到台地都遍布森林和草地,到处郁郁葱葱,一片青緑。
1.3.1 热带季雨林
热带季雨林中的常緑季雨林,原遍布于雷州半岛,植物种类超过600多种,有用材林木、纤维植物、油脂植物和芳香植物等。森林结构分4~5层,由乔、灌、藤和草构成,但由于滥伐,目前面积已极小,濒于消失。
1.3.2 亚热带常緑季雨林
分布在怀集-英德-大埔一线以南地区,以亚热带植物为主,并伴生一些热带植物,但絶大部分已被砍伐和破坏,现仅见于保护林区和村落风水林,主要树种为楠木、格木、石斑林、樟树等。据记载,以前林间植物种类达500多种,也是乔、灌、藤和草构成4~5层植被覆盖,但大部分现已荡然无存,残存的林区也多为次生林,比较疏落。
1.3.3 亚热带常緑阔叶林
在亚热带常緑季雨林带以北地区,即粤北地区和五岭附近,例如乳源莽山林区。据记载,该区有30多个热带和40多个亚热带林木品种。但这种森林也已不多见,只有若干深山大岭有局部原始类型存在,其余都大部分被毁灭。在粤北石灰岩山区,多处岩石裸露,一片荒凉。
1.3.4 草地
广东草地多为森林被破坏后次生,有热带草地、亚热带草地和石灰岩草地等类型,共有草种400多种,也多因放牧和居民采挖作燃料,十分稀疏零落。
1959、1969、1979年三次大规模的毁灭性伐林,使广东80%以上的林地被毁,荒山秃岭,比比皆是。在每次毁林后的10年间,虽大力恢复植被,但刚成疏林,又被砍伐,难以恢复。
1.4 无计划的开山和伐木
1949年,广东人口为3000万人,由于建国后生活稳定,早期又未控制生育,到1983年,人口增至6075万人。如韩江兴宁县,1986调查人口密度达462人/km2,全县人均耕地只0.037 hm2。全省耕地不足的县份占半数以上。60~70年代,提出开山要粮,全面开垦,连陡坡30°以上山地,也进行开荒,顺坡旱作,水土流失严重。由于缺乏燃料,许多地方竟然挖草皮作为燃料,土壤被侵蚀,便形成面蚀→沟蚀→崩岗,失去保水能力。北江南雄县一带紫色页岩区,每年挖土种烟叶,雨季表土被冲刷,年年如此,沟面蚀严重。
1.5 大规模乱开矿
为取得经济效益,群众自发组织开矿,但技术落后,开发面积过大。广东有30多个县有稀土矿,普遍都被开采。硫铁矿以及作为建材的大理石矿和花岗岩矿,开采现象也十分普遍,结果森林植被被大量破坏,引起严重的水土流失,土壤被侵蚀,水资源枯竭。
人类大规模破坏生态环境,加上多暴雨的自然条件,导致大面积的水土流失,土壤肥力下降,一些地区形成沙荒地,农田被毁,旱涝频繁发生。
2 广东水土资源被破坏的情况和引起的后果
由于上述的原因,水土资源被大量破坏,使生态环境恶化,主要表现在:
(1)土壤被大量冲蚀。因自然条件不同,土壤流失的情况也不同,现按不同母岩将水土流失面积列后(表1)。
广东全部山区的泥沙流失量达3396万t,有机质流失量47.8万t,另流失全氮量2.2万t,全磷量1.2万t,全钾量67.7万t。由此可见,土肥流失量十分巨大,流失区土地日渐瘦瘠,产量日减。
(3)森林被大量砍伐后,土壤流失,水资源季节分配更加不均。洪季流量占絶大部分,枯季流量日渐减少,小河甚至断流,现将部分河流的洪、枯季情况列于表3。
广东各河流洪季的流量占年总量75%~80%,个别河流达到83.6%,枯季流量多在30%以下,这固然是由于亚热带季风区雨量季节集中所致,但森林大量被砍伐,发生严重水土流失,失去调节能力,也是一个重要原因。
韩江支流乌陂河是一个严重水土流失地区,经大力整治,植林种草后,流域枯季流量明显地增加。整治前的1984年,枯季流量只占全年流量21%,经整治后,1985~1987年的枯季流量分别为25.7%,33.5%和40.3%,1990年为39.7%。由此可见,枯季流量和水土流失有极大关系。在梅江支流五华河一带,以往枯季小河全部断流,连食水都发生困难;1985年整治后,经过7~8年,枯季水量明显增加,解决了部分生活用水。
(4)河床迅速淤高,使河流部分断航,水库蓄水能力减少。50年代初,广东河流大都水深充足、航运畅通,之后因水土流失,大量泥沙入河,使河床逐年淤高淤浅,导致航运中断者达919km(1986年)。韩江水系被严重淤积的中小河共379条,其中不少已失去通航条件;北江浈水南雄城以上,枯季涓涓细流无法通航,沿江11个码头,全部作废;鉴江航道也缩短了60多km。
另一方面,大量泥沙淤入水库,全省受淤较严重的水库共98座,占全省小二型以上水库的11.6%。土壤流失严重的韩江兴宁县,平均每年入库泥沙达104万m3,全县138座中小型水库有98座受害,其中全县最大的石壁水库,总库容原为1235.5万m3,到1986年淤去有效库容86.62%。
(5)恶性循环,引起贫困和落后。严重水土流失区,农田荒废,普遍缺水,旱涝频频,农业减产,也无法发展工业;群众生活贫困,文化落后,青壮年外流,如此恶性循环,更显贫困落后。
综上所述,现将广东水土流失对经济发展的影响作出相互制约图,以期更好地说明其内在机理。
3 广东水土流失的治理和经验
建国以来,广东省政府不断对水土流失加以治理,特别在1980年后,对全省12242km2的严重水土流失区加以全面整治。1985年省人大规划分片在5~10年内治理水土流失面积7185 km2,到1990年,已按计划完成治理面积的66.9%。
在治理过程中,不断摸索经验,总结出以生物措施为主、以工程措施和生物措施相结合的治理技术方案;同时也总结出治理与开发相结合、以小流域为单元、因地制宜和综合治理的治理原则。
3.1 技术措施
生物措施与工程措施相结合。由于广东温度高,雨量充沛,植物生长迅速,保土见效快,故应以生物措施为主。
3.1.1 生物治理措施
水土流失发生的主要原因是植物被破毁,故必需先将植被恢复,其方法是通过封山育林,在流失区内种上先锋树种,一般以耐乾热的马尾松、湿地松、绢毛相思等,并及时种速生的草种如糖蜜草、柱花艹和象草等,同时种上灌木,最终再种上目的树种,。
在面蚀区,草、树同种,速生草形成各种式样的活篱笆,拦截和固定泥沙,改善土壤肥力条件,常用糖蜜草和西卡柱花艹作带状种植,为同时种植的树种起保护作用。
在沟蚀区,在沿沟两旁布糖蜜草等平行草带,沟里种比较高大的象草等,层层拦截泥沙,消减水流冲击力和分散径流,并与乔、灌结合种植。
在崩岗区,在崩岗壁顶上,沿边挖小天沟,两边种上草带,在崩岗锥上坡面,实行乔、灌、草结合,在崩岗口上修建低坝,全部坝面都种上草,内侧则种上竹和树固坝。
总的来说,在花岗岩区选种乔木以马尾松、湿地松、荷木、黎蒴、台湾相思、绢毛相思、大叶相电、窿缘桉、南洋楹、黄檀、加勒比松、尾叶桉、柠檬按、格木、沙椤、樟树、鸭脚木、黑荆和各种竹类为佳,在南雄等地的红色砂页岩区则以黄檀、川栋、任豆和台湾相思等树种生长较为良好。
灌木可以选用胡枝子,黄栀子,大叶千斤拨,山毛豆,田菁,新银合欢,紫花灰叶豆,白藤,夹竹桃,K156银合欢和勒仔树。
草本植物以新引进的糖蜜草、西卡柱花艹生长最为迅速,一年已可覆盖地面,香根草、芒草、棕叶芦、巴拉草和象草也不错。大镜山水库实验的结果表明,象草较高大,且不怕水淹,作为护堤坝植物,效果显着。
种植方法应草灌先行、林草混交,豆科与非豆科混种,针叶树与阔叶树,深根与浅根植物,常緑树与落叶树混种,建立多层次、多林分的人工植被。
3.1.2 工程治理措施
上拦下截,节节拦蓄,使泥沙固定不外流。
(1)沟头防护工程。即上拦,在离崩岗或侵蚀沟5 m处筑截流沟(天沟),对径流起拦蓄和分流作用,效果显着,但必须在崩岗初始阶段筑成才有效。
(2)沟床拦蓄工程。在崩岗口、侵蚀沟内修筑谷坊,即下截。谷坊与天沟结合,形成多层次水土保持系统化工程,效果显着。大镜山实验场提出将谷坊改为“生物过水坝”,在低土坝上种植被,既可拦泥沙,也能疏水。
(3)削坡开级工程。在崩岗壁上修挖成梯级,其宽度因地而异,使崩岗相对稳定,若种上植被保土效果更好。较平缓的地方则可不开梯级,在平整后的缓坡上层层种植草灌植物代替,以减少大量人力。
各地水保站根据当地情况的特点,提出一些有效的整治措施,如西江德庆站认为条状崩岗不宜削坡开级,便沿崩岗口逐段建坝拦沙,抬高岗底,稳定崩壁;大镜山站提出以生物坝代替土坝;小良站提出除筑天沟外,可挖品字沟和鱼鳞坑,坡地修建水平梯田;南雄提出梯土爆破法,都是因地制宜的成功经验。
3.2 治理原则
治理原则是指导性、方针性的治理战略思想,十分重要,广东的经验是:
(1)政府重视,立法管理。
(2)治理与开发相结合,考虑经济效益,以短养长。
(3)以小流域为单元,逐片治好,保好。
(4)因地制宜,综合治理。
4 广东水土流失的治理效果
水土流失治理是人类改变自然的一种努力,由于评价治理效果的因素比较多,计算也比较困难,一般将治理效果分为经济效益、生态效益和社会效益三个方面。
4.1 经济效益
经济效益是指治理后该区农业和与农业有关的增值。大致可有①水土流失区农业产值增加量(包括水稻等农作物的增产值)、②土壤肥力的恢复和增加量、③治理工程增加的可用水量、④大小水库和水电站增加的水量、发电量以及清淤费的节省款、⑤航运收入和⑥洪、涝、旱及其它灾害减少损失的数量和防洪等方面减少的堤围投资等等。
(1)农业增产和增值。增产牵涉的因素很多,水保只是其中一个重要因素,计算结果只是一个概括性数字,但仍可反映出其整治效益。
(2)可利用水量增加。植被大面积恢复后,径流调节能力增加,使枯季径流量比重加大。如上述韩江乌陂河,1984年(整治前)枯季流量占全年总量的21%,而1990年(整治后)占39.7%,增加18.7%。在1987年连续两个多月未下雨,流量仍有0.087 m3/s。特别是1991年大旱,河流仍未断流,农田得以灌溉,这在治理前是没有的。
(3)大小水库入库泥沙量减少,使水库有效库容量增大。治理后流失区保沙保水、河流输沙量也逐年减少。1984年韩江乌陂河年总输沙量为60193 t,到1990年减为13404.4 t,梅江下游横山水文站,1985年年输沙量为592万t,到1989年降为429万 t。兴宁石壁水库1985年进库泥沙为16.87万 m3, 1989年减至8.84万 m3。清砂后,水库恢复了蓄水和发电。
此外河道的河床被冲刷、洪峰降低、航道恢复,经济效益也很可观。从全省来看,整治后经济效益相当巨大。
(4)大小水库入库泥沙量减少,使水库有效库容量增大。治理后流失区保沙保水、河流输沙量也逐年减少。1984年韩江乌陂河年总输沙量为60193 t,到1990年减为13404.4t,梅江下游横山水文站,1985年年输沙量为592万吨,到1989年降为429万吨。兴宁石壁水库1985年进库泥沙为16.87万m3, 1989年减至8.84万m3。清砂后,水库恢复了蓄水和发电。
此外河道的河床被冲刷、洪峰降低、航道恢复,经济效益也很可观。从全省来看,整治后经济效益相当巨大。
4.2 生态效益
治理前的一些严重水土流失区,如韩江五华和梅县等地,植被被破坏殆尽,沟壑纵横,崩岗累累,荒山秃岭赤土破碎,连绵成片,严重者寸草皆无,虫鸟絶迹,如入荒漠,满目凄凉。治理后,疏林遍布,果树密植,部分緑树成荫,鸟、昆虫重现,景观改变。如电白小良站整治后形成亚热带阔叶混交林,有乔、灌、草3个层次,植物达320多种,覆盖率达90%以上,现已有鸟类74种,其中留鸟25种,昆虫遍布,已采集了标本1万多种,幷发现野兔等小动物9种,环境逐渐向良性循环发展。
4.3 社会效益
首先是生活条件提高,人口不再大量外流,稳定了社会。水利条件和土壤肥力改善,农、牧、林、渔发展,产量提高,带动了农产品加工工业,逐渐发展其他工业,使国民经济建设结构日趋合理。由于生活改善和工农业发展,要求技术进步,促进教育文化和卫生道德的要求,改变了社会风尚。群众热爱社会、热爱祖国,社会效益十分巨大。
5 存在问题和建议
经过多年的水土流失治理,效果显着,但仍存在一些问题,对此我们提出以下建议。
(1)防止新水土流失的发生。
近年由于无节制地开山种药材和开矿,造成了不少新的水土流失。如德庆农民因巴戟价高,1987年土法种植面积达2330h㎡,还计划开山再种8700 h㎡,由于土法种植和收获没有水保措施,水土流失极为严重;另一方面,东江群众自发开采金、银、铌、钽、重稀土、轻稀土、莹石、水晶、硫铁矿等, 1989年已有矿山1781个,其中集体1059个,个体699个。由于土法种植和开采,一哄而起,使大片已緑化的山林全毁,水土流失面积很大,应及时加以控制。大规模房地产、高速公路、铁路及各种工程的建设,也大都未注意水土保持,形成新的水土流失,必须用法律手段加以制止。
(2)政府应大力支持治理与开发结合。
由于水土流失治理是长期性的工作,所需治理资金较多,目前完全依赖政府投资难以解决。应当鼓励多种开发投资方式,以短养长,使治理与开发结合,达到治理目的。
(3)制定广东水土保持规划。
将长期的水土保持规划与近期的治理计划结合,使治理工作更有目的地进行。
(4)进行水土保持科学研究
水保工作机构应与高校联合,进行科学研究,突破一些技术上理论上的问题,以提高水土保持工作效益。
(原载:中山大学学报,自然科学版,1994。)