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水土流失综合防治模式及作用分析

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摘要:辽西北地区水土流失严重,是水土流失综合防治实施最早的区域,通过多年的治理,形成了多模式并举结合产业引领的特色水土流失防治体系。科学地总结辽西北地区水土流失综合防治技术模式,并分析其蓄水保土机理,以期对推动水土保持理念的创新与发展起到一定的借鉴作用。

关键词:水土流失;治理模式;水土保持机理

辽西北地区包括阜新、朝阳、锦州、葫芦岛、铁岭五市,海拔200~1160m,低山丘陵为主要地貌特征。由于受山地的特殊环境和各种人为因素影响,致使水土流失严重,水土流失不仅导致生态退化,而且严重制约当地经济和社会的发展。上个世纪90年代初和本世纪初,相继启动了大凌河流域国家重点治理工程和阜新、铁岭黑土区水土流失治理试点工程,各级水土保持部门通过科学规划、试验和生产相结合、治理与开发相结合,坚持以小流域为单元,注重三大效益的协调统一,开展了多种模式并用的水土流失综合防治工作。对改善当地生态环境、农民增收、农村经济发展起到了积极的推动作用。

1主要模式

1.1以工程措施为依托的荒山植被重建与强化模式主要应用在植被盖度较低,坡面土层较薄的荒山,这类山区地表缺乏植被的覆盖,土壤缺乏植物根系的有力固着,因此在雨量偏大时容易引发水土流失,使原本荒凉的坡面更加雪上加霜。模式突出特点是陡坡“槽带式”、缓坡地“网格式”。措施布局着眼控制两个关键点:1)工程措施拦蓄及重新分配坡面径流,进而减小径流冲击力的汇聚与集中。现阶段主要依靠水平槽、鱼鳞坑、截水沟、果树台田等措施来实现。2)植物措施保护地表、固着土壤。工程措施辅以刺槐、油松、樟子松、紫穗槐等水保林或是苹果、梨、山楂、大枣等经济林,台田空闲土地种植牧草、瓜类、豆类、中草药等作物,既提高土地利用率,也起到阻滞径流作用。同时注重对疏林、中幼林山地进行生态修复,封、育、补相结合,快速恢复抗逆性强的植被系统。措施实施以来,项目区林地面积及植被盖度有了显著的提高,具体变化见图1。

1.2以提高土地生产力为着眼点的坡耕地改造模式辽西北地形起伏变化大,这决定了坡耕地仍是农民赖以生存的生命线,同时也是侵蚀泥沙产生的策源地。因此,做好坡耕地水土流失的防治,提高其单位面积产量,既能减少侵蚀产沙,又能紧密联系当地群众投入到水土保持设施的建设与维护中。模式突出特点是“鳞次栉比,绵延如带”。采用保土耕作,修筑水平梯田、坡式梯田,栽植地埂植物带等拦蓄地表径流,变“三跑田”为“三保田”。具体做法是:根据项目区地质地貌条件的差异,实施了多种各具特色的田块改造模式:如土埂水平梯田标准化建设模式,石埂水平梯田标准化建设模式,陡坡耕地石埂水平梯田建设模式,缓坡地“长、宽、平、直”水平梯建设模式;土埂梯田地埂植物带示范;地埂植物带结合保土耕作。创建了坡耕地“宽带式”水土流失防治体系。随着田块改造措施的逐年大力实施。使坡耕地的水土流失得到有效控制,土壤肥力得到稳步提升。调查年份各措施的数量及保土效果见表1、表2。

1.3以多层拦於为手段的沟壑治理模式沟壑是地表径流汇入河流的通道,也是泥沙汇聚的通道。辽西北低山丘陵区大小沟壑数量超过40万条,分布密集,除铁岭外(铁岭沟壑密度0.30~1.00km/km2),其它四市沟壑密度为1.20~4.20km/km2[1]。多数沟壑尚处于发育阶段,如不有效治理,将使沟蚀愈演愈烈。大量的侵蚀泥沙从沟道通过,由于泥沙颗粒的摩擦力、水流自坡面下降的势能,使径流的侵蚀力增强;加之降雨、冻融等作用致使沟壑自身出现横向、纵向扩张,加剧水土流失。因此,坡面向下的泥沙流与具有扩张性的沟道,是沟道侵蚀的决定性因素。治沟模式的突出特点是“三维布局,梯级拦淤”,既拦截利用坡面径流,减少坡面泥石流入沟;应用沟头防护工程保护沟头、沟岸等脆弱易蚀部位,防止沟道进一步扩张;沟道内,沿纵向坡降逐级设置谷坊工程分层拦淤;从支沟到干沟,全方位治理,多目标治沟,充分利用工程措施与植物措施在沟壑治理中此消彼长的过程,组成一个上下多防线、措施多功能,效果可持续性强的综合治沟体系。共修建谷坊66132座,小型护岸护滩工程296.10km,沟头防护801.65km,与其相配套的坡面水系工程共修建蓄水池644座,灌排沟渠4806.88km。有效的拦蓄了坡面入沟泥沙及沟道输出泥沙。

1.4清淤与固岸造景相结合的生态型小河道治理模式小河道治理,终极目标是河道过流顺畅的同时,岸坡及河道水土流失降至最低,在保证河道自然走向不变的情况下,对河道内影响行洪的淤泥进行适当清理,做好不伤及原河床。预防河岸的冲蚀与扩张最好的方法是在河道两侧修工程护岸,护岸规格应根据往年洪水位和地形确定。为了延缓径流,可在上游修建一些拦洪坝,以迟滞、缓解水流,减弱水流的沿程加速度。护岸的设计应注重工程与植物措施相结合,可采用工程与植物布景相辅相成的设计理念,实现对河道的保护与美化。而对来洪量大的河道,需要在下游建设塘坝等防洪排导设施,注重径流的分散利用,将分散的径流用于特色的渔业开发,实现产业引领型河道治理与开发。

1.5积极拓展产业引领型水土保持模式1.5.1水土保持工程景观化水土保持工程布局着眼于周边景观的融入度、契合度,除了作为保持水土的主要措施外,规模化、标准化、配有小品建筑的工程群,还可以为周边景观增色或者是起到“画龙点睛”的效果。同时工程建设过程中,充分利用原有的局地地形、地貌优势,尽量不改变原利用类型,仅在原基础改变土地的抗蚀、入渗、径流路径等。使土石方的运移与开挖降到最低,减少水土保持工程修建过程中对项目区造成的“创伤面”。此外,保有原土地利用类型,有利于结合项目区群众的土地利用思路,将项目区群众对水土保持工程建设与维护的积极性发挥到最大。1.5.2配套植物措施产业化,相关产品绿色有机化水平槽、台田等工程措施竣工后,以果树、林木等作为辅助。果木的选取充分考虑项目区现今及将来的产业变化动向,将当地的主打林果应用到水土流失治理上,既能保持水土,又能助力当地经济发展。而且水土保持工程的修建都是成规模的,因此也就保证了配套产业的规模化、集约化,有利于提高产品的竞争力及品牌凝聚力。诸如朝阳县的山地大枣、北票的山杏杏仁乳、凌源的保护地花卉等产业化基地,兴城的坡地富硒苹果等。近年,有机杂粮在人们的食物结构中占有了一席之地。随着人们对食品安全的日益重视,消费者的餐饮观念逐步由多而广向少而精转变,人们对餐饮食材的原始质量、质地有了更高的要求。这就催生了食材向绿色有机方面转化。比较突出的有建平县梯田结合地埂植物带进行谷子种植;阜新的花生、小麦产业等。形成一条横贯辽西北的水土保持产业化开发带。由于梯田、台田等水土保持设施的建设,可能会造成原有田地面积的减小,但通过树立品牌、提升品质,使产品单价有了大幅度提高,农民收入不降反增,更可贵的是水土保持工程建设为项目区带来潜在环境效益。这些都成为坡耕地改造、老果园改造、经济林建设等水土保持工程建设的助推力,使区域水土流失治理与经济增长进入良性生态循环阶段(见图2)。

2蓄水保土机理分析

2.1对裸地的保护考虑到坡面工程建设之初,作用明显,但随着后期的逐渐淤满,蓄积能力下降。所以,工程措施施工的同时跟进植物措施,工程措施的效益最大时期正是植物措施蓄水保土能力由弱变强的过渡期。所以果树台田、水平槽、梯田都配有必要的植物措施作为保障,不同植物的根系在土壤中形成深浅不一的网状抗蚀组,在一定程度上能够增加土体之间的拉力;土壤表层由枯落物腐殖形成蓄水透气层,对水分入渗起到一定的促进和缓冲作用;土体上部植株的茎、叶错落分布,对降雨势能起到有效的消减作用。以上种种对裸地的保护都在不同程度上起到了改良土壤性状、提高土壤肥力的作用。根据《森林生态系统服务功能评估规范》估算的1993—2014年各项措施保持土壤肥力情况见表3。

2.2坡面径流的疏导与利用坡面的降雨径流的排导与收集利用,主要是通过改变坡面的排水格局,分散消减径流的侵蚀力。主要通过两种方法实现:一是坡耕地改造成梯田,增加田面的蓄水能力;二是通过在坡面布设截、排水沟等径流疏导措施,在坡下布置蓄水池,实现径流的收集备用。治理后的坡面瘠薄的可进行植被恢复,通过植被的根系及枯落物养土保墒;比较肥沃的坡面修建梯田、果树台田等用于粮果生产,即减少坡地的水土流失、养分流失,又能含蓄水源为农业生产服务。辽西北地区主要水土保持措施单位面积保土量见表4。

2.3沟道、河道的防护与景观强化沟道由于沟岸塌方与泥沙流摩擦也会产生水土流失。在坡面与沟道的衔接段设置沟头的防护工程,沟道内布设谷坊等拦泥措施,同时增加沟坡、沟岸的植被覆盖,使沟道水土流失防治体系立体化、系统化,拦淤、滤清作用明显;在河道内,通过对河岸的工程加固、对河床的清淤与疏浚使过流更加顺畅。谷坊、小型护岸工程等既有助于防治沟道横向、纵向的扩张减轻沟蚀,也有助于沟道泥沙梯级淤积,加快淤地的形成与利用进度。对于有水的沟道及河道,土质的岸坡往往受降雨、冻融、径流等外力的刺激,使泥沙进入水流中,形成侵蚀,增大了河流的输沙量,同时也影响水质。但是,若是通过护岸工程、优选的植物、造景等措施,强化岸坡的稳定性,既减轻了侵蚀,又强化了岸坡的景观效果。

2.4水土保持生态产业预防、控制水土流失其核心主旨是通过植物、工程等措施,减少水土流失区的土壤基质、养分的流失。使依赖土地的地表生态景观得以维系与发展,使土地生产力得以高效可持续的发挥,进而实现土地经济效益的释放。因此,除了生态功能外,经济功能是土地的又一重要功能。在水土流失区,土地的这两方面功能均被削弱。经济效益主要包括两方面:一是依赖土地而生成的特有生态景观对民众游憩需求的满足,进而生成经济效益;二是通过人类的耕种而产出的粮、果、花、药等土地生产价值带来的效益。而且,生态景观对土地的生产力具有明显的促进作用。因此,在水土流失综合治理过程中,因地制宜地做好生态景观与土地生产能力协调建设与发展是十分重要的。多年来,在水土流失综合治理中相关部门根据辽西北区域的特点,充分发挥区位优势,构建景观化保水保土新型模式。根据周边景观,开发出与周边景观协调,并可以为周边景观增色的水土保持措施体系,注重旅游业、生态产业的开发与应用。有计划地将当地第三产业由资源消耗、环境受损型转变为资源可再生、环境可持续型。即将创业重心由单一地依赖不可再生资源,转变为利用、引进可再生的生物、植物资源,创业致富的同时最大限度地保护、改善了生态环境。使水土保持更加贴近农民,成为当地经济的一个助力点。这种产业型水土保持理念的引入,对项目区产业的转型起到了推动及促进作用,新型水保蔬菜、粮果的种植与开发成为项目区新的经济增长点,实现了水土保持与经济增长的直接挂钩,充分调动了当地群众建设、维护水土保持工程的积极性。由此,水土保持工程的保存率及服务年限得到了大大的提高。

3结语

辽西北地区在保障全省的粮食安全和生态安全、促进国民经济建设和可持续发展中具有极其重要的地位。因此,在今后的水土流失防治中将更加注重措施的多元化与实效性,蓄水保土及相关效益的持续性。积极探索新技术新方法,在减轻水土流失的同时,引领项目区经济的良性可持续发展。

[参考文献]

[1]王辅强.辽西北低山丘陵区水土流失特点及主要影响因素分析[J].中国水土保持,2017(9):64-66.

作者:丛子健 贾天会 邹桂霞 李凤鸣 单位:辽宁省水土保持研究所

地理科学进展杂志责任编辑:张雨    阅读:人次