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开展国土综合治理、开发试验研究的意义
原载《广东省五华县国土治理与开发综合试验研究》 中山大学出版社 1991年9月 P1-16
一、南方山区水土流失治理的迫切性
水土流失是我国普遍存在的问题,而我国南方热带、亚热带湿润地区水土流失的严重程度不亚于黄土高原,成为南方山区的主要自然灾害之一。建国以来,各地水土流失区都进行不同程度的治理工作,并取得了一定的成效,但与此同时,由于人们对山地森林植被的不断破坏,对丘陵山地的乱垦殖,加之一些治理措施中的不当而效果不明显,致使水土流失愈演愈烈,范围越来越大,危害程度越来越严重。这不仅为山区群众迫切希望解决的问题,也是平原区人民关切的问题。
南方山区水土流失状况
自然条件得天独厚的我国亚热带丘陵山区,历史上曾是森林茂密、山清水秀之地,但随着人口的增加,资源开发程度的提高,土地的不合理利用,水土流失伴随而发生,且越来越严重。根据南方山区综合科学考察资料,我国秦岭以南的豫南、皖西,皖南、浙西、赣、闽、湘、粤、桂等9个省(区)丘陵山区,解放初期水土流失面积为6万多km2,80年代初则达到19万多km2,30多年增加2倍多,占南方山区土地总面积的175%。水土流失使河流含沙量增加(50-100)%。水土流失区土壤侵蚀模数,已从50年代的100-300t/(km2.a-1)到80年代增加到200-600t/(km2.a-1),有些地区甚至高达1000-2000t/(km2•a-1),使水土流失地区地力衰退或甚至全部丧失。严重水土流失地区因农业生产环境恶化,经济发展缓慢而成为贫困山区。在南岭山地两侧的湘、粤、赣,闽四省(区)丘陵山区中水土流失严重的县区,赣南有10个县,闽西有9个县,湘南有11个县均是丘陵山区贫困县,广东省被国家列为贫困县的龙川、五华,丰顺和大埔等四县,也都是水土流失较严重的山区县。水土流失不仅影响农业生产、经济发展、人民生活,也同样影响地处下游平原地区的工农业生产和各项经济建设,甚至对人民生命财产安全均带来严重威胁。
花岗岩丘陵山区,是水土流失最为严重的区域
水土流失可以根据不同因素划分各种不同类型。组成丘陵山地的岩性对水土流失的发生、规模、后果和危害程度起着关键性作用,同时,进行水土流失治理采取的措施也与水土流失丘陵山地成土母岩性密切相关。因此,可以根据成土母岩进行水土流失的分类。
1.深风化岩类
在热带、亚热带地区高温、多雨条件下,易发生物理风化和化学风化而形成深厚风化层的岩类。这类岩石包括以花岗岩类为主的酸性和中性火成岩、未成岩的红土和近代冲积、堆积层疏松岩等。其风化层厚度一般可达数米、数十米,甚至数百米,而且其结构疏松.当地表受到人为干扰,如破坏植被,乱垦土地和不合理的工程施工等均可造成严重的水土流失。
2.浅风化岩类
浅风化岩类主要是砂叶岩、砂砾岩等水成岩及其变质岩和以玄武岩为主的基性火成岩等。一般风化作用较难进行,形成的风化层(壳)较薄,最多仅数米。地表森林植被破坏后,表现为面蚀为主,较少发生沟蚀,更难形成崩岗。
3.难风化岩类
物理风化微弱的石灰岩、白云岩、白垩岩及其变质岩等,物理风化进行速度缓慢,风化层浅薄,但化学风化强烈,地下岩洞、地下河发育,常形成特殊的自然环境。这类基岩地区森林植被破坏后,形成特殊的水土流失类型,而且难以治理。但因风化层薄,可供流失的碎屑物质不多,土壤侵蚀对其他地区危害不大。
在上述各类成土母岩中,以花岗岩为代表的深风化岩在秦岭以南的桐柏山、大别山、罗霄山、武夷山、戴云山、南岭以及浙江,福建,广东和广西等地的丘陵山区广泛分布。在热带、亚热带温湿条件下形成深厚的风化层,但其结构疏松,抗蚀力较弱,在海拔400-500m以下的盆谷地台地丘陵上,小气候特殊,温、湿变化强烈,极易发生水土流失。由于这类盆谷地区人口密度又较高,人为活动使森林植被反复受破坏,失去植被覆盖的台地丘陵,不但因小气候发生变化,温、湿度变化更强烈。且地表失去植被的保护,土层又失去植物根部的固结作用,在地表径流的冲刷下易发生水土流失,以至会逐步演化成强烈的冲蚀、崩蚀而形成沟蚀,崩岗以至泥石流。而且由于这类母岩构成的台地丘陵风化层深厚,可供侵蚀的物质多,致使土壤侵蚀不易停息,其危害也大,不但使流失地土壤养分丧失殆尽,而且大量泥沙给下游平原区域造成危害,成为水土流失和危害严重的流失类型。因此以深风化岩为主的盆谷地台地丘陵区便成为水土流失最严重的区域。但是,凡深化层水土流失地,由于有深厚的风化层存在,只要采取科学的治理方法,较易在人为的改造下,较快地恢复森林植被和地力,便可结合进行适度的开发利用。所以对这一类岩石构成的水土流失区进行综合治理和开发试验,取得综合科学治理、开发的科学依据和经验,具有重大而普遍的现实意义。
二、韩江上游水土流失的严重性
广东省水土流失范围很广,但以韩江上游山区流失面积最大,也较为严重。
韩江是广东省的第二大河流,其源头北支为汀江,发源于福建省的长汀;南支为梅江,发源于本省紫金县的白石陈。本文所指的韩江上游仅指梅江流域,包括梅州市的五华、兴宁、平远,蕉岭、梅县、梅州市区、丰顺、大埔和河源市的龙川、紫金两县的部分地区。流域面积11900km2,大部分为丘陵山地,其面积约占土地总面积的80%,下游为潮汕平原地区。
水土流失状况
梅江主干从紫金县发源后,沿着东北一西南走向的莲花山谷地向东北流,经五华、兴宁、梅县,在松口折向东南经大埔县接汀江流入潮州市。除干流外,还有支流五华河、宁江,石窟河和松源河等流经梅州市各县并先后汇入梅江。各江河形成五华谷地、兴宁盆地、梅州盆地等盆谷地,其外围为项山,七目嶂、乌禽嶂、莲花山,凤凰山等中山山地,山地与盆谷地之间为丘陵台地。中山地主要为变质岩和砂叶岩等构成。丘陵、低山则以燕山期花岗岩(包括长石花岗岩、伟晶岩等)为主。这类岩石分布较广,约占全流域丘陵山,地面积的60%、而且坡度较陡,多在25°以上。岩石易风化和坡度较陡是造成韩江上游水土流失的主要内因。
由于本流域盆谷周围受中山山地包围,特别是其南部高程超过千米而且连绵不断的山体阻挡了来自南海的海洋气流,致使梅江河谷盆地具有明显的内陆盆地气候特征。年最高温达395℃,最低气温为一73℃,气温年较差达468℃,是本省气温变幅最大的盆谷地。雨量则较少,平均年降雨量在1600mm以下,但年内干湿季明显,降雨量集中于4-9月,常有大雨,暴雨,甚至特大暴雨出现。而10月至次年3月则为雨量稀少的乾旱季节。这种强烈的气温年较差、干、湿季明显变化,使易风化的花岗岩形成深厚的风化层,为水土流失提供极为有利的物质条件。
梅江流域原为森林植被覆盖良好的地区,虽然水土流失时有发生,但不普遍也不严重。根据调查,解放前梅江主干流,木船可通航至紫金,五华河可至龙川铁场,宁江河可达兴宁宁城以上,石窟河可抵平远。全流域通航里程达7836km。但到70年代,除主干流在五华县城以下洪水季节勉强可通航外,各支流已不能通航。这是森林遭破坏,水土流失造成的。50年代初,该流域森林覆盖率达78%,70年代中期下降为56%,到1984年下降为35%。更为严重的是,仅有的有林地基本上为马尾松、杉树等针叶林的中幼林,原有的天然林已大部分消失,甚至天然林的次生林也所剩无几,丘陵山地保水、蓄水能力大大降低,梅江的三级支流在干季断流成为常见现象,严重地影响航运和工农业生产。
由于森林植被反复遭破坏和不合理用地的不断扩大,韩江上游水土流失愈来愈剧烈。至1985年韩江上游水土流失面积达29078km2, 占流域面积的244%,占广东省水土流失面积的1/4。尽管从1952年至1984年,全流域治理面积873km2,但相比之下水土流失面积仍增加1倍多,到处可见崩山秃岭。据1985年统计,全流域共有大小崩岗57911处,其中宽深在10m以上的大崩岗34955处,沟蚀和崩岗侵蚀面积9771km2。其中上游的五华县水土流失面积达87583km2,占该县土地面积的276%,占梅江流域水土流失面积的454%,据五华河水文站测定,多年平均侵蚀模数为818t/km2。其支流乌陂河高达3722t/km2,超过黄河中游陕县年平均侵蚀模数的60%,这表明:梅江流域水土流失在局部地区比黄土高原还要严重得多。此外,与五华县相邻的兴宁县水土流失面积达600km2,占全县土地总面积的291%。其他如大埔县水土流失面积396km2,梅县30Skm2,平远县178km2,丰顺县146km2,龙川县242km2,紫金县109km2,蕉岭县54km2,都占相当大的面积比例.
水土流失的后果
韩江流域上游的水土流失已给本地区的农业生产、水利工程、河道航运以及人民生活造成严重影响,也给下游地区带来严重威胁,成为韩江流域自然灾害频繁,经济落后的重要原因。
1.土地生产力衰退
根据统计资料,从1952-1985年,梅州市属八县(市)水土流失丧失的表土达121567万m3,相当平均削去55cm的土层。其中大部分来自水土流失面积大、侵蚀强度大的五华和兴宁。水土流失较典型小流域的河流输沙量更是惊人,如兴宁县石马河年平均表土受侵蚀深度竟达12cm,五华县乌陂河年平均表土受侵蚀深度更高达23cm。若按每吨流失土壤带走15kg有机质和157kg的氮、磷、钾元素计,则解放后的30多年梅江上游土地损失了数百万吨的土壤养分。在花岗岩丘陵山地的沟蚀和崩岗水土流失区,不但丧失表土,甚至风化层和半风化层也被侵蚀流失,形成完全丧失地力的不毛之地,为重新造林绿化和恢复地力带来巨大的困难。风化层较薄的红色岩丘陵台地和部分变质岩低山丘陵,表土受侵蚀后,不少已成为裸岩地。这类地在五华县西部河谷台地区和兴宁盆地四周的低丘台地上分布面积不少,基本上成为农业生产无法利用的土地。
2.自然灾害加剧,严重影响工农业生产和经济发展
由于山地森林植被不断遭破坏,水土流失不断加剧,使早涝灾害越来越频繁,危害也越大。据梅州市统计,1980-1984年的5年时间内,全市发生洪涝灾害230次,平均每年46次。共冲毁山塘505宗(其中冲垮430宗);受灾水库9宗(其中冲垮4宗);冲毁堤围7063处,长3457km;冲毁涵闸351座,渡槽26座,拦水陂9692座(次),渠道11431处,长11302km,电排站21座、小水电172宗(装机41373kw),毁坏各类桥梁2408座,冲走或浸死耕牛6472头,生猪15854头,损失粮食4793t。由于水土流失,枯水期河流水量减少,山泉断流,全市常年受旱农田增加28万多亩,黄泥入田面积148万亩,已被沙埋耕地18万亩。
水土流失造成的穷山恶水,严重制约着梅州市的经济发展和人民生活水平的提高,与沿海地区更形成相差悬殊的经济落差。梅州1985年的工农业生产总值仅175亿元,占全省的256%,但仅为珠江三角洲顺德县工农业生产总值的632%。人平年收入274元, 仅为全省人均收入的55%。
3.泥沙淤积山塘、水库、河道,生态环境日益恶化
因水土流失,大量泥沙冲入山塘水库和河道,而使之淤积。解放以来,全市各县区泥沙淤积的山塘3507宗(占全市山塘总数的3611%),其中报废505宗,淤积小(二)型以上水库370宗(占全市水库总数587%);减少库容4234万m3,相当报废小(一)型水库40多宗;影响小水电47宗,装机容量1793kw。五华县有474宗山塘受沙泥淤积,报废232宗,166宗水库中严重淤积的已有77宗,年平均减少库容2441万m2。33宗水库电站发电受影响,损失装机容量543kw。兴宁县138宗水库,严重淤积的98宗,库、塘年均淤积量达104万m3。
全市受泥沙淤积的河流379条,河床普遍淤高05-29m,年平均淤高2-12cm。不少小河流成为地上河,旱季成为干河,并失去通航能力.全市15条集雨面积1500km2以上的河流,在50年代通航总里程为7836km,现已断航4431km,占原有通航里程的565%,位于韩江上游的五华河、琴江和宁江已断航多年。
河道淤积,山塘、水库报废迫使河堤越筑越高,危险也越来越大。一旦洪水暴发,冲决河堤将酿成巨大灾难。同时由于水利工程效益降低,农田灌溉亦受到严重威胁,受旱面积日见增多,农业生产环境变劣。由于人口增长过快,粮食不足,生活能源缺乏,造成陡坡开垦种粮,采薪过度,甚至在丘陵山地中挖树根,铲草皮作燃料等,使已失去生态平衡、水土流失严重的山区,向生态环境进一步恶化、经济发展难度加大的恶性循环方向发展。
4.危及韩江下游地区
韩江上游梅江流域的水土流失已对下游的潮汕平原带来严重影响。根据潮州水文站资料,主要来自梅江的泥沙,多年平均达719万t。因此,30多年来潮州市附近的韩江河床淤高lm多,平均每年35cm。韩江成了类似黄河那样,出现中游通航,上游和下游河口不通航,河床高出农田的情况。河床抬高,不仅影响通航,还迫使国家每年要投入大量的资金和人力去加固、维护韩江大堤。河堤越高,堤基越大,占用耕地越多,对人均仅有03-04亩耕地的平原区来说,不能不是沉重的负担。
解放后人民政府对韩江流域的水土流失治理做了大量的工作,取得了很多成功的经验,但也存在不少失败的教训。在过去30多年里虽然投入大量的人力,物力,共治理873km2的水土流失面积,但有明显成效的仅1369km2,只占治理面积的157%,而流失面积却继续扩大。为此,在全面开展水土流失的同时,选择具有代表性的水土流失地区设点开展科学试验、探索水土流失区综合治理、开发的管理模式和科学方法,推动全流域以至我国南方山区水土流失区的国土整治。
三、综合试验区的选择
根据中国科学院南方山区综合科学考察队的分工,要求第四分队在花岗岩水土流失区设立综合治理、开发科学试验区。进行水土流失的治理和农业资源开发的科学试验,摸索出一套适合于花岗岩丘陵山区治理水土流失的经验和山区农业自然资源开发的模式,为全面开展水土流失的治理创造必要的条件。
选择试验区的条件
1.试验区的水土流失具有一定代表性
2.试验区的范围大小较适中,与小流域界线大体相符。
3.试验区的干部、群众及其上级领导有自力更生治理水土流失的决心和愿望。
4.具有较好的交通条件
5.行政界线完整,权属界线清楚
根据上述5条选择试验区的条件,第四分队1985年8月对韩江上游重点水土流失区,进行实地调查,选定五华县的河子口、新一两村为试验区。
试验区的基本情况
试验区位于梅江支流的五华河中游的北岸,地域范围为北纬24°05′一24°08′和东经115°32′一115°37′之间,土地总面积2347km2(折35205亩),是梅江流域水土流失最严重的区域之一。
1.自然条件
(1)地形和地质特点 试验区地貌属河谷丘陵,是项山地的山前丘陵一部分,地势北高南低,南部为五华河河谷平原,海拔高程120m,河亨河和新桥河成树枝状由北向南流入五华河,其间有狭窄的河流谷地,海拔高程120-130m。上述两支流有一系列近似东西走向的支河谷和沟谷(坑)。丘陵坡地是水土流失的主要分布区域,丘陵地的南坡、西南坡和西坡,崩岗广为分布。地貌和地质特点是:
①全区以丘陵为主,丘陵面积占全区总面积的73%。阶地、台地、河谷平原等占27%。平原面积狭小,为主要农业耕作区。全境丘陵山地海拔高程不大,最高山地(七星岗)为525m.大部分丘陵约在400m以下。这些丘陵大体可分为海拔150-200m,250-300m和450m左右,即相对高程50m、l00m和150m的三级夷平面。水土流失多发生在一、二级夷平面。
②丘陵多陡坡。据调查填图计算,丘陵坡度大于25度的占丘陵面积50%以上。这部分陡坡花岗岩丘陵受重力作用发生崩岗流失严重,是大型崩岗的分布区域。
③岩性组成以花岗岩为主。除河子口西部和北部的高丘陵由变质砂叶岩构成,河谷地边缘有小片红色砂岩、紫色砂岩等外,其余丘陵山地大多为燕山期早期的长石花岗石、伟晶岩组成,晶粒粗大,风化壳含砂量大,土壤粘结性较差、水土易流失,特别是沟蚀和崩岗均发生在花岗岩风化区内。部分红色砂岩低丘、台地也发生面蚀、部分成为露岩,
(2)气候特点 本区为的南亚热带北缘气候区。试验区地处北纬24°以北,已属南亚热带的北缘,但由于其南部有乌禽嶂和莲花山系横亘,海拔高程达千米以上,山体连绵,使本区成为少雨的雨影区。同时,五华河谷又具有由西南向东北倾斜的特点,冬季北来的冷空气不易在本地区积聚,形成夏热冬暖的特殊小环境。年平均气温272℃。夏季太阳辐射强,加上下沉气流影响,气温转高,7月份平均气温285℃,日最高气温高于30℃的天数达266天。在森林丧失的闭塞环境中,气流不畅,地表裸露,在强光高温下使土体乾燥,形成具有良好的吸水性,易受地表径流冲蚀。最冷月为1月,平均气温119℃,极端最低温-18℃。日均温≥10℃的年积温达7500℃,属热量资源丰富的区域,为广东省优质荔枝分布最北的地区。
①雨量较少,雨期集中。由于本区地处南部莲花山以北雨影区,成为广东陆地降水较少的地区之一,年平均降雨量为1418mm。降雨期集中于4-9月,约占全年雨量的77%,干,湿季节明显。雨季多大雨和暴雨,这也是引起水土流失的重要原因之一。
②灾害性天气较频繁。主要灾害性天气有暴雨、乾旱(春早、秋旱),寒露风、低温霜冻和倒春寒等。暴雨和秋旱较为突出,尤其是秋旱几乎每年都有发生。
(3)水资源颇丰富 试验区位于五华河下游,又有河亨河和新桥河流经,水资源较为丰富,多年平均径流量为1155万m3,过境客水13693万m3,此外还有一定数量的地下水,年径流量受降水影响,分配很不均匀,雨季占径流量的73%,枯水季节径流量少,径流年际变幅也较大,最大年和最小年相差4-5倍。洪、枯流量相差更为悬殊。五华河最大洪峰流量1690万m3 (1970年9月14日),最枯流量为干河(1963年5月23日)。表明了本区水旱灾害交替出现的明显变化。因此,搞好水利建设和水土保持工作,是关系到水资源能否为持续利用的重要前提条件。
(4)植被状况 本区原生植被是亚热带常绿季雨林,但受人为影响已不复存在,仅少数村庄存有小片次生林(风水林)。根据1985年调查,这些村边林可见到红锥、荷木、藜蒴,鸭脚木,樟树、猴耳环等树种,为南亚热带常绿季雨林次生林类型。也可见到有继木、乌饭树等中亚热带树种。人工种植的果树既有南亚热带的荔枝、龙眼、香蕉、杨桃,番石榴、木瓜等种类,也有中亚热带的枇杷、桃、李、梅、梨、柿、板栗等,两者在本区内均生长良好。可见本地的植物区系是属南亚热带向中亚热带过渡的特点。
由于长期以来森林受人为砍伐,不但典型的亚热带常绿季雨林已不再存在,次生林也难于成片见到,现存植被主要是亚热带的灌草丛,以早生性的植物种类为主。主要灌木有岗松、桃金娘。野牡丹、黑面神、羊角扭、山芝麻等。主要草类为鹧鸪草、黄茅草、野古草、白茅,芒萁等。全区有林地仅528亩,占宜林山地的22%,幼林和疏残林地14804亩,以马尾松为主。还有少量湿地松、桉树等。植被覆盖度为25%左右。上述状况属典型水土流失区的植被。
(5)土地类型和土壤条件 根据山地的垂直带划分土地类型,该区有谷地平原、岗台地,丘陵地、低山地等4类土地类型,
①谷地平原。为河流冲积而成的平地,面积狭小。主要分布于五华河北岸、新桥河、河亨河两侧,海拔高程为120-130m,部分坑谷可达海拔160-180m,多数为农田,少数为河滨沙地或因水土流失的沙埋耕地。土壤类型有水稻土,潮沙泥土、沼泽土等。位于五华河北岸的水稻土多为潴育型水稻土和潜育型水稻土,少量沼泽土。新桥河和河亨河河谷的水稻土以潜育性水稻土为主,坑田以冷底田居多。
②岗台地。岗台地是指相对高程80m以下的缓坡地,坡度在15度以下,面积不多。主要分布在河子口的高沙铺、条子岗、社背排、柯树坑、天吊嶂、雄牛村背和新一的岭排等地,以小片分散存在。土壤类型为赤红壤,部分被利用地则为旱地土,但大多为稀树草坡所占据。有少量果园,种植柑桔和杂果。
③丘陵地。丘陵地是指海拔400m以下的坡地,相对高程80-250m,坡度大多在20-30°以上。土壤类型为赤红壤。土层厚度,有机质含量和质地因成土母质,高度,坡度,坡向的不同而异。部分受侵蚀地的土壤已丧失有机质层。在崩岗口附近的土层有机质在1%以下,普遍在(02-06)%之间。植被较好的坡地,有机质(2-4)%。左右。这类土地面积最大。分布最广,植被以灌丛草坡和马尾松稀树草被为主,大部裸露地也属这一土地类型。
④低山地。低山地即海拔400-700m的(丘陵顶部和山地下部)垂直地带内的坡地,也即山地红壤分布的山坡地,面积不多,只分布在河子口村北部大星岗,仅一小片,面积约02km2,植被为幼松灌草丛,也有一小片旱耕地。
水土流失基本发生在丘陵地和岗台地两个土地类型上。这也是国土整治和开发的主要土地类型。
2.社会经济状况
试验区东部为新一村,西部为河子口村,共12个自然村,分布在五华河,河亨河和新桥河河谷周围。1985年全区共有1139户,总人口5526人,有2175个劳动力,其中农业人口5501人,共1806个劳动力。全区土地利用情况是:成林地528亩,占全区土地总面积的15%。幼林和疏残林地14744亩,占419%。果园70亩,占02%。农业用地6200亩,占176%。居民点建设用地和道路占地1400亩,占40%。库塘98亩,占03%。丘陵裸露地8548亩,占243%。河流、滩地和其他用地3601亩,占102%。1985年末全区实有耕地4141亩,其中水田3464亩,旱田93亩,旱地584亩。人均占有耕地076亩,略高于全县人均占有耕地055亩的水平,是全县人均耕田稍多的地区。粮食较充足,但经济单一,商品生产不发达,经济收入不高。
本区农业生产和社会经济状况有下列特点和问题:
①农业基础设施差,生产技术水平低.水利设施差,兼之受水土流失的影响,致使早,涝等自然灾害严重。至1985年,全区农田旱涝保收面积仅占耕地总面积的508%。农业机械化程度甚低,基本仍沿属传统的耕作方法,以人力和畜力为主。因此,农作物单产尚低,粮食亩产仅300kg左右,有30%农田粮食亩产平均低于200kg。花生亩产73kg,甘蔗亩产12t,与全省农作物平均单产相比,粮食亩产仅为全省亩产平均的95%,花生平均单产的785%,甘蔗平均单产的245%,每个劳动力年平均产值仅1172元,人均农业产值为354元。
②人均土地较多,粮食较足,但商品经济不发达,经济基础差。试验区人口平均密度为235人/km2,每人平均土地637亩,是本县人均土地较多的地区。其中人均占有耕地076亩,也是该县人均耕地略多的地区。由于农业以粮食生产为主,播种面积占耕地面积的923%。农业商品生产极不发达,经济作物和畜牧、水产业实际上仍属自给型生产,因此粮食较足,但经济收入很低,1985年两村人均收入仅为全省人均收入的397%。工副业生产项目不多,两村除4个小砖窑外,没有其他较大的企业,只有部分劳动力从事建筑业或到外地做工,集体经济更为薄弱。所谓人均收入,实际上多为实物收入,现金收入并不多,经济基础十分薄弱。
③劳动力充裕,群众生产积极性也较高,渴望整治国土,开发资源。虽然人均耕地略多于本县其他地区,但绝对数量并不多。1985年全区每个农业劳动力平均只负担235亩耕地,按生产条件,尚有(30-40)%,即500-700个剩余劳动力可以从事其他生产。但剩余劳动力出路并不多,尤其是由于实行生产承包责任制,劳动效率的提高,更显得劳动力充裕,广大群众希望能进一步开发农业资源,增加生产门路,增加就业,发展生产,发展经济,提高生活水平,因此,也十分渴望能尽快治理好水土流失,为农业自然资源的进一步开发创造条件。
④交通便利,有利于发展农业商品生产。本区靠近兴宁和五华两县县城,省内交通干线,广梅公路通过本区;通过交通干线可联通广州和深圳以至香港,对外交通尚便,有利于发展农业商品生产,也有利于引进技术和资金。
⑤农村能源紧缺,不利于森林植被的保护。因本区乃贫困山区,农村生活用能大部分赖以薪柴解决。据统计,全区1115农户和4个小砖瓦窑,每年需消耗柴草约9000t,相当于2万亩丘陵山地一年的生长量。然而,由于森林不多,已没林可伐,农村多用芒萁和其他灌草作燃料,但因植被差,覆盖度低,薪柴不足供应,生活用能紧缺,使植被反复受破坏,难以保护和恢复。
国土综合治理、开发的试验方案
一、试验区水土流失状况及其原因分析
试验区位于韩江上游,是五华县水土流失最为严重的区域。在选定为国土综合治理试验区前,广东省、梅州市和五华县的各级水土保持领导机构都将本地区列为省的水土流失重点治理区之一,并于1985年春进行了部分的水土保持工程的建设。可以说新一、河子口的水土流失问题已经引起各级领导的高度重视。
水土流失现状
试验区水土流失面积达1046km2(折15690亩),占土地总面积的4576%,占丘陵山地面积的627%,以新一村水土流失为最严重,流失面积共636km2(折9540亩),占该村土地总面积的621%,约占山地面积的80%,其中面蚀面积329km2,沟蚀面积164km2,崩岗流失面积143km2,有崩口273处,其中有20多个崩岗崩口高达70-80m。河子口村水土流失面积410km2,占该村土地总面积的31%,占山地面积约50%。其中面状流失面积286km2,沟状流失面积084km,崩岗流失面积040km,共有大小崩口175处。
本区水土流失的主要特点是:
a.强烈水土流失面积比例高,其中沟蚀和崩岗侵蚀面积共459km2,占水土流失面积的427%。据新一村黄狗坑2号,5号和9号崩岗测算,在实行综合治理前,年侵蚀模数分别为86万m3/km2,755万m3/km2和957万m3/km2;b.崩岗和沟状侵蚀基本上和粗粒花岗岩分布区相一致,即主要分布于河子口村河亨河以东地区,其中又以新桥河东部和下游最为严重,因崩岗发育形成丘陵坡面切沟密布、山脊“白头山”连片的严重局面;c.严重水土流失类型除与花岗岩分布有关外,还和海拔高程及坡向有关;大部沟蚀和崩岗流失区主要分布于海拔高程200-300m以下,相对高程150m左右的丘陵为主,崩岗的大型崩口则以南坡、西南坡和东南坡为主。据新一村调查,崩岗344%分布于向南坡,364%分布于向西南坡,南北坡水土流失程度相当悬殊。
试验区的严重水土流失还表现为大部分仍处在活跃的活动期内,泥沙流失量特别多。据黄狗坑典型调查,所有崩岗的年流失量每平方公里都在7万m3米以上。对本区和河流下游均形成严重威胁。新桥河土壤年侵蚀模数,按全流域计算,每平方公里达1500-2000t。水土流失使山坡地土壤养分流失,土壤理化性质明显变坏,土地生产力明显下降。据新一调查,大部分丘陵山地土壤有机质含量在15%。以下,严重流失的地段表土已被冲蚀,仅存风化层,甚至半风化层,成为难于利用的土地。在试验区内,这种土地达8000多亩,占山地面积三分之一以上。水土流失带走的大量泥沙,一则使河谷农田和坑田受害。据调查,该区常受黄泥水入侵的农田1400多亩,沙埋耕地200多亩,分别占耕地10%和5%。使作物单产低而不稳,如新一村1985年水稻平均亩产为275kg,部分低产田亩产还不到150kg。二则是使山塘水库淤积,河床提高。如新一大塘肚水库60年代末建成,原可供发电和农田灌溉,至80年代初已成为沙库,失去蓄水能力。其余5个山塘也有不同程度的淤积。新桥河河床日益淤高,人工改道后,亦同样不断淤高。
水土流失的原因
水土流失是由多种因素造成的,既有自然的原因,又有社会的原因。自然因素包括气候、地形和地质等因素:社会因素主要是人为对森林植被的破坏,使地表失去保护,从而直接引起水土流失。瞭解水土流失的原因,将为治理水土流失采取有效的措施提供理论依据。
1.气候因素
气候因素包括降水、气温和蒸发等,是造成水土流失的主要因素,而且既是外因,也是内因。在我国热带,亚热带湿润地区的山区,年平均气温14-22℃,年降雨量大多在1400mm以上,温暖、湿润的气候,加上冬干凉而夏暖湿变化大,使地表成土母质发生强烈的物理风化,化学风化以至生物风化,形成较为深厚的土层和风化层,因而造成容易发生水土流失的内部条件。降雨形成的地表径流,一方面使土体吸收水分,并使部分土壤可能成为半流质或流质,易被流水冲走而发生侵蚀作用。另一方面是流水冲刷土体并带走已成为流质,半流质的土壤。这是水土流失的外动力。
地形和地质状况的不同,使气候各因子所起的作用不同。即使是相同的地质条件下,由于地形的不同,形成不同的小气候,也会造成不同的水土流失状况。因此,可以说,气候因素是造成水土流失的最主要因素,也是最活跃的因素。
2.地质因素
地质因素与水土流失的关系,主要是岩性的不同,风化状况的不同,形成不同的水土流失类型和不同的危害情况。根据水土流失状况和造成的后果可以把成土母岩划分为深风化岩、浅风化岩和难风化岩三大类型。地质因素是水土流失最主要的内因,并且在很大程度上决定了水土流失的后果。以花岗岩类为代表的深风化岩是构成我国亚热带丘陵山地的主要岩类之一,其水土流失最严重、危害最大。但它又是可以治理改造和利用的岩类,所以这类土地是国土整治的重点(这三类岩石的物理状况已在第一章中阐述了,此处不再重述)。
3.地形因素
地形包括海拔高程,坡度和坡向等因素,它们是通过重力作用的影响或形成小气候而影响水土流失的。
(1)海拔高程 地形的海拔高程对水土流失的影响是通过重力和形成垂直小气候而起作用的。重力作用主要与坡度共同影响,但因受地形垂直小气候影响的制约,使重力作用对水土流失的影响并不与高程重力成正比.所以,可以这样说,海拔高程最主要是通过垂直小气候影响水土流失,其影响有两个方面:
①垂直小气候对风化层形成的影响。由于气温随海拔高程的增加而降低,湿度则随海拔高程升高而增加。故低海拔坡地常处于高温条件下,又是水分聚集地带,并且因昼,夜和冬、夏等时间的转移,冷热和干湿交替变化,使这一高程地带坡地内的岩石风化作用进行较为强烈,不但物理风化,而且化学风化和生物风化都强烈地进行,使大多岩石形成较为深厚的土层和风化层,为水土流失创造了丰富的物质条件。而高海拔地带坡地,虽然湿度大,但气温低,且温湿变化较小,岩石物理风化、化学风化和生物风化都较弱,故土层和风化层薄,可供侵蚀物质不多,土体抗蚀力也较大。
②垂直小气候对水土流失的影响。低海拔坡地因土层温、湿度变化大,土体较疏松,湿性强,易浆化,故当其失去植被时易受流水冲刷而发生土壤侵蚀。此外,低坡地不但有降雨的外力作用,而且是地表径流集中的地带,受径流冲刷的外力作用也较大,易引起土壤侵蚀。高海拔坡地温,湿度变化较小,土体常保持湿润,吸湿性弱;除受雨水外力外,地表径流也少于低海拔坡地,受冲刷侵蚀作用也较弱。
由于上述两个原因,造成低海拔坡地水土流失强度大,高海拔坡地水土流失强度小,在亚热带地区,较强烈的水土流失一般发生在海拔500m以下的丘陵和台地上,特别是发生在300m以下的丘陵台地上。因为这种垂直气候差异在盆谷地周围的丘陵台地上变化特别明显,所以在盆谷地周围的丘陵和台地上发生的水土流失也就特别严重。
(2)坡度 坡度是指坡地倾斜度,其对水土流失的影响主要是与地形高度共同形成的重力作用而产生影响的。根据津格(zingg,A•W•,1940)所做的小区模拟实验得到的关系式A=CSmLn-1。式中的A为坡地平均土壤流失量:C为关系常数;S为坡度:L为山坡水平距离:m和n分别为坡度指数和山坡水平距离指数;津格所采用的m、n值分别为14和16。
从津格坡度水土流失关系式可以看出:坡地土壤流失量与坡度的m次方成正比,也与坡度的水平距离的n一l方成正比,而当坡度一定时,坡地水平距离与坡地高程成正比。故此,坡地土壤流失量也与坡地高程成正比。但这一情况到了一定高度后便不成规律性了。根据观测,当坡度达到30度以后,土壤流失量便成倍增加。
(3)坡向 坡向对水土流失的影响主要是通过小气候起作用的。因阳坡(即北半球的南坡、东南坡和西南坡)与阴坡(北坡、东北坡和西北坡)和半阳坡(东坡和西坡)受光照的不同,造成气温、土温和蒸发的不同,形成不同的小气候。另外,盛行风向使不同坡向降水多寡也不一样,从而造成外力作用不同。
由于阳坡太阳辐射比北坡多,气温高,土温比阴坡可高20-30℃,蒸发量差异更大。故阳坡温、湿度变化十分强烈。这不但造成风化进程较快,而且土体更易浆化流失。另一方面,广东及整个华南地区盛行南风或东南风,常带来大雨和暴雨,使山体的阳坡雨水多,径流大,外力作用强,也同样容易引起强烈的水土流失。
综上所述,强烈的水土流失一般发生在海拔500m以下,特别是400-300m以下,以深风化岩为主的丘陵、台地上,并以阳坡陡坡为最严重。这就是崩岗流失和沟状流失常发生深风化岩丘陵的阳坡的原因。在引起水土流失的多种自然因素中,岩石性质为主要内因,主要外因为气候因素,尤其是小气候因素。地形高程和坡向基本上都是通过小气候而起作用的,而且在多种作用力中,这种小气候起着重要的主导作用。
4.植被与水土流失的关系
植被的存在能对地表起保护作用。一旦植被消失,则失去其保护作用,从而使水土流失的各种内,外力共同作用而引发水土流失。植被对地表和土层的保护作用,既有减少外力侵蚀的作用,也有改变小气候和涵养水源从而改变土层物化性质,增强抗蚀性的作用。
(1)减少外力对土壤的侵蚀 植被包括森林,灌丛草被和地表苔藓等。植被能阻止雨水直接打击地表,从而保护了表土。特别是森林对雨水具有截留作用,据观测,一般情况下,树冠截留(26-40)%的雨水,使地表径流减少。地表的枯枝落叶层还可减慢地表径流的流速,从而减少外力冲刷。尤其是由地衣苔藓形成的“地表植被’更直接地减低了地表径流对土层的冲刷,减少土壤侵蚀。根据茂名市小良水保站观测,由于森林植被的上述作用,混交林下地表径流所含泥沙仅为裸露地的328%。
(2)改善小气候、涵养水源,改善土层的理化性质,增强土壤的抗蚀性。森林植被改善小气候的效应是十分明显的。它不但截留雨水,而且截留阳光和吸收阳光,并由于蒸腾作用而降低林内气温和增加空气的湿度。夜间植被又阻止表土的长波辐射,从而保持气温的相对稳定,因此,在有森林植被覆盖的地表,温、湿度变幅小,使土层不易松化。
森林植被还起涵养水源的作用。这首先是地表的枯枝落叶和植物根系促进地表水的渗透,在小至中雨的降水强度下,林下地表水(30-80)%可渗入地下。根据观测,林下土壤透水速度为裸露地的几十倍至上千倍,且土壤孔隙多,持水性强。天然林和针叶阔叶混交林下的土壤毛细管持水量每亩可达85-119t。〔1〕
在森林植被覆盖之下,由于小气候的改善,土壤水分增加,土壤有机质也大量增加,进而促进土壤生物的活动,改善土壤结构。同时,由于植物根系的穿插交错,加强了土壤凝聚性。尤其是土壤温、湿度变化的减小,改善了土壤的理化性状,增强了抗侵蚀能力。
根据测定,林下的土壤结构较好,故容重较小。天然林下土壤容重为裸露地土壤容重的(18-60)%。而且,因土体较为湿润,团粒之间相互作用力强,加上植物根系的网结,使土体不易浆化。
由于从林冠、表土到心土,森林植被发挥了多层的生态效应,起到了生态屏障的作用,使土体受保护,增强了抗侵蚀的活力,因而水土流失不易发生。
(3)丧失森林植被的后果 一旦丧失森林植被,地表裸露,失去林冠和灌丛草被的保护,小气候变劣,地表气温和土温变化随之增大,蒸发增强,使土壤干湿变化也明显起来,于是土体物化性状也会发生变化,结构粘结和松脆交替。在久晴天气下,土体特别乾燥,若遇强降水,表土立即受雨滴的直接打击和地表径流的冲刷,水分渗透慢,表土层则马上吸水而浆化成流质或半流质,并随地表径流流动,于是便发生水土流失。特别是因不合理利用坡地使地表受破坏,水土流失程度更加严重。据测定,因全面深翻土种植果树或种植经济作物的坡地,若没有相应的水土保持措施,一次暴雨足使地表被剥低几厘米至十多厘米,形成严重的冲蚀流失。
试验区自然特点正好为水土流失的发生提供十分合适的环境条件。由于人为的干扰,森林植被长期遭受破坏,使山地失去生态屏障。1985年调查,该区仅有林地528亩,只占宜林地面积的22%。因此,使该区水土流失普遍发生,并发展成为严重的水土流失区。
二、治理水土流失的指导思想和主要措施
指导思想
发生在以花岗岩为主的深风化岩丘陵山地上的水土流失,因岩性特殊,危害极大,急需治理。另一方面,正因其岩性特殊,只要采取正确的措施,是可以得到治理的。然而,我国水土流失范围广,治理任务艰巨,工程浩大,需耗费大量资金。而水土流失区又多是贫困山区,人民生活水平尚低,不能自筹大量资金进行治理水土流失,因此,必须根据实际情况,采取投资少,见效快的方针,进行综合治理。
此外,根据水土流失的原因分析,引起水土流失既有自然的原因,也有社会的原因。自然原因是主要的,社会原因也不可忽视。社会原因是森林植被的破坏,主要还在于群众生活用能的紧缺和经济问题而引起。这个问题不解决,造林和恢复植被将难以实现。如果能在治理水土流失的同时,使广大群众富裕起来,便能解决森林植被保护问题,从而使治理成效得到巩固。因此,在治理试验中我们确定了“投资较省、见效较快、农民致富、效益稳定”的指导思想和“国家补助与地方自筹相结合,以地方为主,以地方劳动投入为主”的投资指导原则,以此制订治理和开发方案。
主要治理措施
1.分类治理
分类治理就是科学地区分水土流失类型,然后,按不同类型采取相应的治理措施。这是关系水土流失治理成败以及能否节省投资和投劳的关键。建国以来,虽然长期治理水土流失,但成效不大。这是多种原因所致,诸如政策失误、体制多变、人口激增,使森林植被不断遭破坏和不合理垦用丘陵山地等。但水土保持工作上也存在一系列的问题,其中包括对水土流失缺乏科学分类,在治理过程中措施和方法单调;过分强调工程措施而忽视生物措施作用;过分强调治理,忽视结合开发等。缺乏科学依据的水土流失分类,也就很准根据水土流失类型对症下药地采取合理对策从根本上治理水土流失。
历来水土流失分类仅是根据土壤受侵蚀的现状,划分为面蚀,沟蚀、崩岗等三大类型,并相应的将其定为轻度,中度、严重三个等级。这是静态的景观分类,并不能反映水土流失最关键问题——是否属活动和活动程度如何。事实上,水土流失的严重与否,并不完全和现状景观相一致,而决定土壤侵蚀的活动程度,一些处于面蚀、沟蚀的流失类型,但缺乏植被或地表受破坏,若地形较陡,在暴雨的侵袭下,就会发生强烈的土壤侵蚀,危害很大,而且也可能很快变成崩岗。但一些目前虽然是崩岗,由于侵蚀已到了一定的基准面,受重力影响减少,或已达基岩或由于受到植被保护,可能成为死崩岗,土壤侵蚀已十分微弱,则不能说其为严重水土流失类型,在治理上也没有必要采取大规模动土的工程措施,只要相应的采取生物措施,即可奏效。
另一方面,由于组成土地岩性的不同(即下垫面的不同)造成水土流失的后果也不同。其中,浅风化岩类的红色砂砾岩丘陵台地的水土流失,表土丧失之后土地便成难利用地,只是水分流失,其对邻近地区的危害是不严重。难风化岩类石灰岩的水土流失也会成为难利用地,而且比红色砂砾岩地更难利用,但对其他地区危害也不很严重。深风化岩的丘陵台地的水土流失则危害大,但土地可改造利用。因此,水土流失的分类,不但应考虑流失的现状景观,更应考虑土壤侵蚀活动状况和有关岩性等因素,才能采取适当的治理措施。这种注重土壤侵蚀活动状况的水土流失分类可以称为动态分类。
水土流失动态分类是以岩性,水土流失现状和水土流失活动程度三因素相结合进行的分类。
岩性分为深风化岩,浅风化岩和难风化岩三类,也可用具体成土母岩分类。水土流失现状仍按原景观分类,即分为面蚀、沟蚀和崩岗三类。水土流失活动程度,即活动现状则分为缓蚀、冲蚀和崩蚀三类。
缓蚀表示水土流失缓慢地进行着,地表径流含泥沙量不多,土壤平均侵蚀模数≤500V(km2•a-1),水质较清;
冲蚀即水土流失进展较快,地表径流含有较多泥沙,土壤平均侵蚀模数在500-10000t/(km2•a-1)之间,水质混蚀。
崩蚀为强烈水土流失阶段,地表径流含沙量很大,有大量沙石滚动,以至成泥石流,土壤侵蚀模数≥10000t/(km2•a-1),水质混浊不清。
水土流失分类名称以3名法命名,即岩性+流失现状+流失活动程度(状况),如深风化岩(或直接以成土母岩花岗岩等)面蚀、冲蚀流失,花岗岩沟蚀、崩岗流失等。大体上只有深风化岩沟蚀冲蚀流失、深风化岩沟蚀崩,蚀流失、深风化岩崩岗侵蚀(或冲蚀)等类型流失,才必须采取工程措施进行治理,其他类型的水土流失则以生物措施治理为主,这样,可避免滥用工程措施,减少人力、物力和财力的浪费,把有限资金的大部分应用在生物措施和开发上,以便尽快取得经济效益。
此外,分类治理还包括对不同土地类型的治理和开发相结合的不同形式上,即根据不同土地类型的自然性质,治理水土流失措施和建立生态农业的不同要求,如低山地、严重水土流失地、山脊坡地等保护为主的治理措施;一般丘陵坡地则以保护与开发相结合:山脚缓坡地以开发利用为主,辅以工程保护措施;盆谷地农用地则以提高土地利用率为目的,建成稳产高产田。低洼地则实行改造利用,使之成为高值利用地。这也是分类治理措施。
2.以生物措施为主,工程措施与生物措施相结合
从水土流失的原因分析中可知,引起水土流失的诸因素中,岩性,地形坡度和大气候因素是不可变因素,而海拔高程和坡向虽然也是不可变的,但是海拔高程、坡向和植被因素一样都是通过小气候而起作用。小气候是在大气候条件起关键作用的因素。而小气候可以通过人工的办法、采取生物措施恢复森林植被加以改造,并改善土层物理性状,增强土体抗侵蚀力,从而有效地控制水土流失。同时森林植被还有增加土壤有机质,促进地力的恢复,使难利用地成为可利用地的作用。并且,在恢复森林植被过程中,还可结合开发,发展薪炭林、经济林、果树、药材和牧草,使农民富裕起来,从社会原因上,解决水土保持的根本问题。总之,从水土流失分类治理中,无论哪一类水土流失,都必须采取生物措施,才能得到根治。因此,生物措施是治理水土流失的主要措施。
然而生物措施要通过生物的作用才能发挥效益。对于发生强烈水土流失的类型,仅采取生物措施不能马上奏效,而且在强烈水土流失地上也难以应用生物措施,因此,必须采取工程措施,利用工程机械作用,迅速有效地制止大量泥沙下泻,这样,才能有效地施用生物措施,种树种草。也只有这样,工程措施才能得到巩固。这就是工程措施与生物措施相结合的方法。
3.采取生物措施,应乔木,灌木、草本植物三结合
实施生物措施治理水土流失,应尽可能优先发展生态作用明显的阔叶林,或采用阔叶林和针叶林混交形式,而都应尽量采取乔木、灌木、草本植物三结合,造林,种草和种植灌木树种,形成乔、灌、草多层植被,以便有效地发挥生态效益,控制水土流失。
森林是自然生态系统的主体,但林下的灌丛草被也非常重要,特别是严重水土流失地更要强调以草先行,争取尽快达到地面覆盖,保水保土和恢复地力,为林木生长创造条件。较长时间以来营林都以马尾松,湿地松等针叶林和桉树林为主,这些树种的生态效益较差,林下自然生长灌木,草被较为困难,地表的水土流失实际仍在进行。因此,水土流失治理的生物措施,还要强调建设阔叶林或针阔叶混交林,并采取多种措施促进林下灌丛,草被生长,形成多层次的较完整的森林生态系统。通过封山育林,加强保护,利用亚热带优越的湿润气候条件,使长时期失去的亚热带常绿林重新在水土流失区恢复起来,使水土流失得到根治。
4.治理与开发相结合,寓治理于开发之中,促进经济发展
水土流失区的历史教训是为了生活砍伐森林,为了解决生活用能砍伐森林,“要想富就砍树”,其结果是青山绿水变为光秃岭、地瘦人穷,陷入了“越穷山越光,山越光人越穷”的恶性循环之中。因此,经济落后,群众生活贫困成了产生水土流失,又无能力治理水土流失的直接原因。为了从根本上治理水土流失,也就必须从根本上来治“穷”。所以水土流失治理的措施,也应包括“治穷”的措施,只有将其两者有机地结合起来,才是根本治理水土流失的有效措施。把治理国土和开发自然资源结合起来,形成生态和经济密切配合的生产体系,从而将治理的成果溶化在这一生产体系之中,达到稳定成果的目的。
5.治理、开发、科研相结合
试验区是进行水土流失治理和合理开发利用自然资源的科学试验基地,是一项直接参与生产实践和与自然作斗争的科学研究。研究如何实现从治理保障开发,以开发促进治理,两者如何建立有机联系,达到相辅相成,最终达到生态效益经济效益(直接经济效益)和社会效益同步实现。所以科研工作除为试验区拟定科学治理、开发规划方案外,一切试验研究都是和治理,开发结合进行,科技人员和地方党政干部、群众结合进行,共同执行规划方案要求,不断在实践中总结经验教训,推广行之有效的各种措施,随时纠正不适应的措施或项目,尽可能避免走弯路和浪费人力,物力和资金,保证治理、开发工作的顺利进行和取得成功。
6.以小流域为单位,全面规划,建立综合治理和开发相结合的生态经济模式
在国家和群众财力有限的情况下进行水土流失的治理,不能用“撒胡椒面”的办法到处动工,“全面作战”,而是应该集中力量,有计划地“打歼灭战”。根据五华水保站治理乌坡河的办法,以小流域为单位,作为独立的自然环境单元,面积不大,便于进行规划,治理一片,成功一片,在取得成效的基础上逐步达到全面治理的目的。
另一方面,以小流域为单位,可以在较窄的自然地域内,对山、水、田进行全面的综合整治规划。统一领导,全面治理,避免因地域割据而造成互相制约的局面发生,有利于摸索出一套治理和开发相结合的完整方法和模式。
根据当地的实际,在试验区我们以小流域为单元,设计了一套具有良性循环的生态经济生产模式。
注释:
〔1〕广西大明明水源林管理处资料。