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水土流失的动态分类及其治理
原载《热带地理》, 1991年第11卷第4期 P291-P298
【提 要】作者根据对华南山区多年考察和治理水土流失试点实践,提出水土流失的动态分类和分类治理的观点。其分类主要是按岩性和水土流失现状动态划分,由此作为治理的依据并提出相应的治理措施。实践证明,这种分类理论具有现实指导意义。
【关键词】水土流失 动态分类 综合治理
一、广东省水土流失情况及危害
广东省是全国水土流失较严重的省区之一。解放以来,各地虽然不断进行治理,但在1985年以前的20多年里,由于林业政策的失误,“以粮唯一”指导思想的干扰以及人口激增等原因,盲目开荒,陡坡垦殖等不合理利用土地现象到处发生,森林植被不断遭破坏。同时,由于治理方法的不当,水土流失愈演愈烈。全省水土流失面积从解放初期的7000多km2,增加到1985年的12万km2,有70多个县市发生严重的水土流失。其大面积分布区主要在韩江上游梅江流域、东江上游,及西江两侧各支流。其中,五华、兴宁和龙川等县均超过600km2,南雄盆地水土流失面积也很大。
水土流失造成了严重后果。大片丘陵山地成了光山秃岭,甚至遍地冲沟和崩岗,一遇大雨或暴雨,地表径流夹杂滚滚泥沙冲入河流,大量士壤有机质、磷、钾和其它养分也随之流失。于是,丘陵山地草木难以生长。被冲走的泥沙又淤积河道、库塘,加剧了洪涝旱患;黄泥水还冲毁农田,使之成为沙坝地或荒地。这是农业自然资源的致命损失。解放后的30多年里,随着森林的大面积消失和对丘陵山地的不合理垦殖,水土流失也在不断加剧。据测定,50年代本省山区各江河河水平均含沙量,除梅江横山站超过04kg/m3外,其余均为01~02kg/m3。但到了80年代初期,梅江上游五华河平均含沙量竟达0883kg/m3,北江上游浈江(小古录站)达0559kg/m3,西江支流南江(高良站)达0664kg/m3,鉴江(高州站)为0668kg/m3。粤东山区梅江支流琴江和五华河30年间河床淤高09~26m,航程缩短260多km。粤北山区浈江30年间河床淤高22m。粤西鉴江上游河床21年淤高06~19m。河床增高,造成河道不畅,洪涝频繁。自80年代起,山区发生的一些暴雨,虽然降水强度并未超过以前同期降水强度,但洪涝灾害及破坏程度却有后来居上之势。如1986年7月梅州和1987年6月高州的台风暴雨,都造成空前的经济损失,灾情十分严重。
水土流失淤积山塘水库,降低水利效益。根据兴宁县1985年调查,全县138宗山塘水库受严重淤积的有98宗,平均每年淤积泥沙达104万m3,相当于每年报废—宗小(一) 型水库。正常库容为3568万m3的大型水库合水水库,被淤积1269万m3,损失正常库容的354%。中型水库石壁水库,正常库容为500万m3,被淤积433万m3,损失正常库容的866%。龙川县田心乡的一个山塘被淤满而改成柑园。20多年间,梅州市因水土流失而报废的山塘共505宗,水库的淤积则相当报废了41宗小(一)型水库,灌溉效益大大降低。水土流失还使不少灌溉设施受破坏,仅粤北南雄县就有长达422km的干、支灌渠受淤积,每年冲人农田的泥沙多达338万m3。因泥沙入田和山坡旱耕地及一些农田土壤粘粒被冲走,造成农田砂化,土壤肥力下降,甚至成为沙滩地。据统计,梅州市因水土流失受害农田达52万亩。许多水土流失区成为贫困山区,如龙川、五华、大埔和丰顺等四县被列为人均收入低于200元的全国贫困县。其中,五华的油田、新桥和兴宁的石马等乡镇,水土流失面积占全乡镇土地面积的40~60%以上,地力严重衰退以至丧失,人民生活水平甚低。
二、水土流失的动态分类
根据本省几十年来治理水土流失的经验教训和近5年来山区综合考察及科学试验表明,要达到快速有效、又节省人力物力,并能巩固治理成果的目的,必须从自然和社会两方面寻求有效的办法。自然方面,必须根据水土流失的原因进行正确分类,以便抓住重点、对症下药,科学治理。社会方面,应采取相应措施,切实解决造成水土流失的社会经济问题。
迄今为止的水土流失分类,一般只是根据水土流失现状分为片(或面)蚀、沟蚀和崩岗,或称轻度、中度和重度3类。这是静态分类,因为这种分类并不反映水土流失的动态,而在治理上又过分地依赖工程措施,或不因地制宜造林,以致成效不大。
事实上,水土流失的动态如何,才是考虑采取相应治理措施的关键所在。诚然,水土流失活动程度与流失现状有关,但并不相一致。如片蚀就可能进行着强烈的土壤侵蚀,而崩岗有可能是死崩岗或进行着较弱的土壤侵蚀。也即是说,静态分类中的轻度侵蚀事实可能并不“轻”,而重度侵蚀不一定“重”(强度)。这是以往造成治理失误,或多花钱,但成效不大的原因。
水土流失的动态分类主要是从自然因素出发,着重考虑水土流失的活动程度,同时也考虑成土母岩岩性和土壤侵蚀现状。这是水土流失动态分类的原则。因为成土母岩岩性与水土流失的关系也十分密切,它在很大程度上决定水土流失的程度、规模和后果,也是采取治理措施的依据。流失现状只反映水土流失发展阶段的一般情况。把三者结合起来,才能较具体、又全面地反映水土流失的发展实质。
1.水土流失动态分类指标
(1)岩性(指成土母岩,下同) 根据岩性与水土流失过程、后果和危害的相关性,可把岩性归纳为3类:深风化岩、浅风化岩和难风化岩。深风化岩是指以花岗岩类为代表的酸性或中性火成岩、未成岩的红土和近代泥沙、砾石等冲积或堆积的疏松岩;浅风化岩以水成岩为主,包括砂叶岩、砂砾岩及其变质岩等,也包括以玄武岩为代表的基性火成岩;难风化岩是指难进行物理风化的石灰岩、生物岩及其变质岩等岩类。
(2)水土流失现状 仍按已有习惯划分为片蚀、沟蚀和崩岗3类:①片蚀 (或称面蚀)地表尚无冲沟或极少深度小于2cm的小冲沟;②沟蚀 地表冲沟发育、深浅不等,但尚无宽深大于50cm的冲沟;③崩岗 地表有宽深大于50cm的冲沟、大冲沟或冲沟群,山坡有崩塌现象。
(3)活动程度 与流失现状不同之处在于流失现状表现为静态,而活动程度表现为动态,一般必须在流失进行过程中鉴测才能确定。但必要时也可根据现状特征作定性判别。主要分为缓蚀、冲蚀和崩蚀3类:①缓蚀 土壤侵蚀尚不活跃,地表径流含泥沙量04~29kg/m2,水质较清;②冲蚀 土壤侵蚀处于活跃阶段,地表径流含泥沙量为30~59kg/m2,水质混浊;③崩蚀 土壤侵蚀十分强烈,地表径流含泥沙量≥60kg/m3,含有大量砂、石滚动。
2.动态分类类型命名法
水土流失的动态分类类型一般采用“岩性+流失现状十活动程度”的命名法。根据分类指标,按组合公式计算,共有27个类型。但由于各种岩性自然特性的不同,造成某些类型并不存在。例如难风化岩地区就几乎不存在沟蚀和崩岗,故实际存在的大约有10多个类型而已。如果从治理措施上考虑,必须进行治理的类型就更不多了。因此,这种分类也并不复杂。
三、水土流失的分类治理和治理的重点地区
1.分类治理
(1)难风化岩地区水土流失的治理 难风化岩地区以石灰岩山区为代表。因其基岩以化学风化为较明显,物理风化进行很弱,地表土层极薄甚至岩石裸露,但岩洞和地下河却十分发育,因此水土流失以地表水迅速、完全丧失为主要特征。土地环境持水力很差特别是在丧失森林植被之后,持水能力更差。但由于这类地区缺乏土壤和风化层疏松物水土流失对下游地区危害不很大。这类特殊水土流失类型的治理及其农业自然资源的开发十分困难,应以恢复森林植被和逐步改善生态环境为主要治理措施。
(2)浅风化岩地区水土流失的治理 由浅风化岩构成的丘陵山区土层和风化层较浅薄,而且其结构较坚实。虽普遍都会发生水土流失,但一般以片蚀缓蚀、片蚀冲蚀和沟蚀缓蚀等类型为主,只局部有沟蚀冲蚀或沟蚀崩蚀出现,崩岗崩蚀更少见,并且除其中紫色砂叶岩外,其他大多数成土母岩的土体抗蚀力较强,可供侵蚀的物质也不如深风化岩多,造成危害较小。紫色岩虽表土易丧失,但土层浅薄,危害也不很大;红色砂叶岩、砂砾岩丘陵山地发生水土流失后则易成裸岩地,对相关地区危害也不大。这类岩石地区的各种水土流失类型的治理一般以生物措施为主,可结合农业开发。在红色岩裸岩地上进行造林必须营造工程林,通过挖穴填充客土,开采用营养杯育苗。紫色岩坡地大多为碱性地,适生树种不多,且土层薄,造林困难,不但应选择耐碱、耐干热的适生树种,而且应营造工程林,才能保证成活。
(3)深风化岩地区水土流失的治理 深风化岩是华南地区分布较广的岩类。这类岩石物理风化和化学风化都十分强烈,形成非常深厚的土层和风化层,其厚度可达几十来至几百米。这不但为水土流失提供丰富的物质条件,而且因其结构十分疏松,一旦水土流失发生便难以控制,容易发展成沟蚀和崩岗,大量泥沙流失造成严重危害,是水土流失治理的重点类型。
因水土流失发育阶段的不同,这类岩石构成的丘陵山地可以形成各种水土流失类型(表1)。
表1 深风化岩水土流失类型一览表
Tab1 The types of soil erosion of deep Weathered Rock
流失现状 活动程度 发育阶段或形成原因
片(面)蚀 缓 蚀 初期阶段
冲 蚀 强烈阶段
崩 蚀 最强烈阶段
沟 蚀 缓 蚀 由植被恢复或岩性影响,进入缓慢侵蚀阶段
冲 蚀 强烈阶段
崩 蚀 最强烈阶段
崩 岗 缓 蚀 因地貌、岩性或植被恢复关系,趋于停止阶段
冲 蚀 由强烈转为缓慢阶段
崩 蚀 最强烈阶段
从表中可以看出,深风化岩类不论那种类型的水土流失,都会因受地貌、岩性或植被状况等因素的影响、存在着缓蚀、冲蚀和崩蚀的不同活动程度或发展阶段;而且不管是片蚀、沟蚀或崩岗的那种流失现状,出现冲蚀和崩蚀流失后都会造成严重的地力急降和危害。因此,深风化岩各种流失现状的冲蚀或崩蚀流失类型均是急需治理的类型。从措施上说,都必须首先采取工程措施,并结合生物措施综合治理。
2.水土流失治理的重点地区
深风化岩水土流失类型最为复杂,而且各种流失类型都可能演化为冲蚀和崩蚀类型,造成长期、严重的危害。因此,凡是这类岩石分布的地区的各种水土流失类型都应采取相应措施,尽快治理。
广东省深风化岩几乎遍布所有山区。造成水土流失的自然因素包括地质、坡度、地形高度、坡向、植被和气候等。但是,除了地质和坡度之外,最主要的是气候因素,特别是在大气候环境下的小气候起着主导作用。地形高度、坡向和植被等因素主要是通过小气候起作用的。正因如此,山区严重水土流失区一般分布的高度为海拔500m以下,而主要是在400~300m以下的盆谷丘陵和台地上。因为这一高程地城内气温和湿度变化十分强烈,特别是在森林植被遭破坏以后变化更大。在水土流失区可以看到:大多数冲沟,尤其是崩岗群都分布在谷地丘陵的阳坡(南坡、西南坡和西坡),这也是小气候因素造成的。因此,本省严重水土流失区主要分布在深风化岩构成的河谷盆地丘陵台地上。这就是粤东梅江谷地、五华河谷地、东江上游谷地、粤西的南江中上游罗定盆地、鉴江上游信宜盆地、德庆县马圩河谷地和悦城河谷地、广宁县古水河谷地、怀集县永固盆地粤北清远滨江谷地等地区成为本省最严重水土流失区的原因。这些地区是本省治理水土流失的重点地区。此外,粤北南雄盆地和连县星子盆地因大面积紫色砂叶岩分布,水土流失也非常严重,也是治理的重点地区。
四、治理水土流失的主要措施
长期以来的实践表明,生物措施是治理水土流失的根本措施。但是对于冲蚀和崩蚀流失类型,尤其是深风化岩沟蚀和崩岗的各冲蚀、崩蚀类型,应采取必要的工程措施,并与生物措施相结合。过去的失误主要在于偏重工程措施,轻视生物措施,而且忽视综合治理和开发,应引以为戒。
1.生物措施治理水土流失的机制
如上所述,引起水土流失的各种自然因素中地形高度、坡向和植被主要是通过小气候起作用的。因此,引发水土流失的诸因素可以归结为岩性、地形坡度、大气候和小气候。其中,岩性、坡度和大气候是不可变因素或难改变因素。小气候为最活跃的因素,又是可变因素,可通过恢复森林植被而改变,进而改善生态环境和土层物理性状,增强土体抗侵蚀能力,达到控制水土流失的目的。
地表有良好的森林植被,其作用首先是使空气和土壤湿度增加,吸收和阻挡阳光,降低地表气温和土温,缩小土层温湿的变幅,从而保持土体湿润,增强抗蚀力。同时,森林植被又有截流、减弱暴雨冲刷力、保护地表、并通过其有机质和根部改善土壤结构、固定土粒和土体等作用。此外还可通过有机质和微生物恢复和增强地力,从而改善生态环境和生产条件,促进生产的发展。进而解决引起水土流失的社会经济问题,从根本上使治理水土流失的成效得到巩固。因此可以说,生物措施是治理任何一种水土流失类型都必须采取的措施。
2.重视保护“地皮植被”,“草、灌、乔”结合,发展高效生态林
采取生物措施治理水土流失,不仅在于恢复森林植被,还必须恢复灌丛、草被,尤其应重视草被和地衣苔藓等“地皮植被”的特殊作用,加强保护。只有采取先种草,再造林的办法,促进植被的恢复和多层次植被的形成,才能有效地制止水土流失。因为在水土流失地,尤其是严重的水土流失地上,土壤往往已经丧失,植树造林难以成活,即使造林成活,也因地表裸露,仍难以制止水土流失。因此,在采取生物措施治理水土流失过程中,应实行“草、灌、乔”相结合,首先发展“造土植被”,尽量保护好地衣苔藓,种草之后植树造林,并尽可能发展和保护好灌丛,形成以林为主体,以草、灌为依托,多层植被,互相促进。实践证明,这是恢复水土流失地植被的有效办法。
造林树种应尽可能以阔叶树种为主,或以针、阔叶树种混交的形式,建成高效生态林。在以往几十年治理水土流失中,由于不注意树种的选择,一般以为有林便可以制止水土流失。为了复林,大部分地区采用马尾松为先锋树种,或选种木麻黄,结果是虽然有了林,但林下空旷、地表裸露,水土流失照样发展。部分地区种植纯桉树,因桉树林落叶含大量挥发油,地表植被无法形成,也不能有效地制止水土流失。这些都有深刻的教训。在深风化岩冲蚀崩岗和崩蚀崩岗地,除采取工程措施外,生物措施应大量栽种竹子和阔叶树种。但对“死崩岗”则只要采取生物措施,保护好植被就可以了。若采取工程措施,破坏土层,则可重新诱发新的水土流失发生。一些因地质的原因形成的“死崩岗”,甚至会诱发成新的崩岗流失。
本省水土流失地发展植被,草本有豆科牧草和禾本科的地毯草(Axonopus compressus Baeuv)、牛筋草(Eleusine indica(L.) Geartn)、拌根草(Digitania adscendens Henrard)、竹节草(Chrysopogon aciculatus Trim)等。灌木可栽种山指甲、柃木以及油茶等。乔木以台湾相思,大叶相思、黎蒴、构树、榕树、鸭脚木、麻楝等为好。并需要加强封山育林,尽可能恢复天然植被,发展成高效生态林。
3.实施工程措施,治理强烈水土流失类型
工程措施是治理各类冲蚀、崩蚀等水土流失类型的应急措施。但是工程措施需要大量的人力、财力和物力。而以往的做法是:凡沟蚀和崩岗,不管流失活动程度如何,一律以工程治理为先,环山沟、鱼鳞坑、谷坊、拦沙坝一起上,却忽视生物措施,既花费大量人力和财力,工程却不巩固。尤其是深风化岩丘陵坡地全面动工的结果,又加剧了水土流失,甚至有些缓蚀类型的崩岗,竟诱发成大面积崩蚀流失。
采取工程措施的正确方法是对强烈流失型在土体严重侵蚀地段的下方,选取有利封闭泥沙,又较稳定的部位,修筑拦沙坝,坝内则尽可能少动土,以生物措施为主,大量种植竹子、树木和草丛,崩岗壁可用人工施肥办法加速草木生长,对于处于冲蚀发展阶段的冲沟,可修筑一些谷坊拦沙蓄水,以便种树种草。凡缓蚀流失类型,一般可采取“乔、灌、草”相结合的生物措施,迅速、全面恢复植被。这种做法可称为“少动土,采用关键工程”的措施。五华县水土流失治理和开发综合试验的成功证明这是行之有效的办法。
4.治理与开发相结合,从根本上巩固水土保持成果
根据上述分析,森林植被的破坏,引起小气候和土层物理性状的变化是造成水土流失的关键因素。但是,导致森林植被受破坏除了政策上的原因外,主要是由生活能源紧缺和经济问题引起的。因此,水土流失问题实际上也是一个经济问题和社会问题。解决的办法是在采取生物措施的过程中,把治理与开发结合起来,在发展森林植被的同时,因地制宜地结合发展牧草、薪炭林、经济林和果林,综合利用土地,使之既发挥生态效益,又发挥经济效益,使当地群众在治理水土流失中既解决生活用能,又增加收入,水土流失的治理才可望得到巩固。这也是历史的经验和教训,应十分重视。
五、以林为主,建立小流域良性循环生态一经济体系,是综合治理水土流失的良好模式
在国家计委、中国科学院自然资源综合考察委员会、广东省国土厅、水电厅以及广东省梅州市、五华县等有关领导和部门的支持下,在中国科学院南方山区综合科学考察队四分队考察调查的基础上,根据“以生物措施为主、生物措施和工程措施相结合、治理和开发相结合”原则,1985年以来在广东省五华县河子口和新一两村开展水土流失的综合治理和开发试验证明:正确区分水土流失类型,治理与开发相结合,进行综合治理的指导思想和原则是正确的。并且证明:以林为主,建立(小)流域良性循环的生态一经济体系是综合治理水土流失的良好模式。
河子口和新一两村位于粤东韩江上游梅江支流五华河流域,土地面积共235km2,地貌属河谷丘陵。丘陵面积占土地总面积的70%以上,海拔高度250-400m,相对高度100-300m,岩性组成以粗粒和中粒黑云母花岗岩为主,部分丘陵为变质砂叶岩、紫色砂叶岩和第四纪红土构成。由于植被长期遭破坏,在南亚热带季风气候条件下,成为严重水土流失区。两乡水土流失面积达1046km2,占丘陵面积的636%,其中的41%,即431km2为深风化岩沟蚀冲蚀或为崩岗崩蚀类型,共计有崩岗448处,满山千沟万壑,不少土地已寸草不生,举目荒凉。
1985年7月在科学考察调查的基础上制订了治理和开发综合试验方案,决定进行分类治理:在崩蚀类型区采取工程措施与生物措施相结合,以治理为主,工程治理则以少动土或不动土为原则,一般选取在崩蚀、冲蚀区下游统一修筑拦沙坝,流失区内不动土以保护地衣苔藓,广种牧草、竹子、灌木和混交的针、阔叶树种,尽快恢复植被,固定沙土;在冲蚀缓蚀类型区实行治理开发相结合,其中冲蚀类型区种草、种树,结合发展薪炭林,缓蚀类型区以保护与开发相结合,林、果、草相结合,以生物措施为主,丘陵顶部营造水土保持林,中部坡地营造薪炭、水保两用林,丘陵坡麓种植荔枝、梅、李等果树以及紫胶寄主树和牧草等;河谷平地建设基、塘、田立体农业生产体系。这样,试验区基本形成了以林为主,林、农、牧、渔合理布局的农业生态—经济生产体系。
生产上则在保证粮食和林业发展的基础上,积极发展水果、畜牧水产业和工副业,抓经济发展以保护林业。为了保护森林,在发展薪炭林、薪草生产的同时,大力推广应用沼气,改灶节燃并提倡以煤代柴和发展小水电。
经过4年的努力,到了1989年,两村9520%的水土流失地已全面得到整治,共造林种果175万亩,其中经济林860亩、水果2400亩、牧草400亩。畜牧业方面,两村养猪养鸡业获得了大发展,尤其是创办了一个养鸡场,推动养鸡专业户的增加,并形成以牧促果、以牧促农、以牧促渔(共养鱼263亩)的生产体系,还开展工副业多种经营,逐步建成良性循环的生态—经济生产体系。目前,水土流失已基本被控制了,泥沙不再入田,河床下切了50~80cm以上。5000多农民人平收入比1985年翻了一番多,到了1990年人平收入已达到1034元,出现了一批治山致富的万元户。河子口村成为五华县的“首富村”。新一村也有年收入万元以上的养鸡专业户。两村人均口粮也有较大增长,成为科学治理水土流失的好典型。
1985年省人大和有关部门在兴宁县召开全省山区水土流失治理学术讨论会,总结历年治理水土流失的经验和教训,开部署全面开展水土保持工作。此后省委和省政府向全省发出号召,提出十年绿化广东大地。经各级党政部门和广大人民群众的不懈努力,全省已基本上消灭了荒山,有林地面积从1985年的6956万亩增加到1990年的11256万亩,森林覆盖率从26796提高到451%,以造林种果种草为主要措施的水土保持工作已带来全省山区的改观。
参考文献
1. 陈朝辉:韩江上游水土流失特点和整治措施,广东亚热带山地开发利用研究,(1)(总第6期),1986。
2. 陈朝辉:广东山区农业,广东科技出版社,19907。
3. 李学仁等:中国亚热带东部丘陵山区水土流失与防治,科学出版社,1989。
A DYNAMIC CLASSIFICATION FOR SOIL
EROSION AND ITS CONTROL
Chen Chaohui
(Guangzhou Institute of Geography)
Key words: Soil erosion; Dynami classification; South China
Abstract
Based on the investigation to mountainous region in South China, a dynamic classification of soil erosion are advanced in this paper. The basis for classification is mainly rock series and dynamic state of soil erosion.Control measures are put foreward against different kinds of soil erosion. The theory and experiments in South China for the classification are also introduced in detail.