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水蚀风蚀交错带小流域生态环境综合治理模式研究
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查轩 唐克丽
图 1 六道沟小流域综合治理模式框图
提 要 水蚀风蚀交错带是黄土高原侵蚀最严重的地区和黄河下游河床粗泥沙的主要来源区，其生态环境脆弱、治理难度大，加之晋陕蒙能源基地的大规模开发，也带来了新的环境问题。鉴于治黄和煤田开发及生态环境整治的紧迫需要，以水蚀风蚀交错带六道沟小流域为试区，分析研究了该区水蚀风蚀时空分布规律及脆弱生态环境特征，提出以防治水蚀和风蚀为中心，以提高生态经济效益和持续发展为目标，以基本农田优化结构和高效利用及植被建设为重点，建立具有防蚀固沙兼高效生态经济功能的大农业复合生态系统综合治理模式，取得了良好的社会与经济效益。
关键词 水蚀风蚀交错带；小流域；水蚀风蚀时空特征；治理模式
中图分类号 S157.1
文献标识码 A
文章编号 1000－3037(2000)01－0097－04
水蚀风蚀交错带是黄土高原比较独特的自然地带，该地区气候变化剧烈，地形和产沙地层复杂，植被退化，加之人为不合理的开垦和放牧，造成了以水土流失和土地沙化为突出问题的脆弱生态环境综合景观[1]。通过“七五”考察研究查明[2]，黄土高原侵蚀最严重的地区，不是出现在降雨量最多的水蚀地区，而是在降雨量为 400mm 左右的水蚀风蚀交错带，面积约 10万km2。其中晋陕蒙接壤区则为强烈侵蚀中心，年土壤侵蚀模数多在 1.5～2.0万t/km2，黄土高原最大侵蚀模数和最高含沙量均出现在这一地区。该区又是黄河下游河床粗沙的主要来源区，同时还蕴藏着丰富的优质煤炭资源。从治黄和煤田开发及生态环境整治的紧迫需要出发，以防治水蚀风蚀为中心的小流域综合治理具有重要的实际意义。
六道沟小流域地处该区的中心，属典型的水蚀风蚀脆弱生态区，其自然和社会经济状况均具有代表性。因此，通过六道沟小流域综合治理模式的研究和探索，将对于类似地区大面积整治和煤炭开发区的持续发展起到良好的示范推广作用。
1 环境背景
六道沟流域位于东经 110°21′～110°23′，北纬 38°46′～38°51′，海拔高度 1081.0～1273.9m。流域面积 6.89km2，主沟长 4.21km，自南而北流入窟野河一级支流三道河。流域辖 4 个自然村，人口 468 人，人口密度 85 人/km2。该流域土壤侵蚀十分强烈，水土流失面积占 79.28%，侵蚀模数达 15040t/km2·a。流域气候变化剧烈，旱洪及沙尘暴灾害频繁。年均气温 8.4℃，年均降水 408.5mm，其中 6～9 月降水量占全年的 80.93%，而且多是大暴雨，最大日降水量为 132mm；降水年季变化大，最大降水量 8191.1mm，最小 106.8mm。区内大风日数年均 13.5d，最多达 44d，年均沙尘暴日 11.5d，最多达 22d。
流域地貌类型为片沙覆盖的梁峁状丘陵，地形破碎，100m 以上的沟道密度达 6.45km/km2，沟谷面积占流域面积的 38.1%，梁峁坡上陡下缓，梁顶较为平缓，但易遭受风蚀。地面组成物质以沙黄土及夹有钙质结核层的老黄土为主，流域内片沙流沙覆盖面积为 12.05%。植被类型为干旱灌丛草原，天然植被已被破坏，残存天然草场多已严重沙化、退化，向荒漠化过渡[3]。
2 水蚀风蚀时空分布特征
2.1 水蚀风蚀年内动态变化特征
流域风蚀特征及风蚀量具有明显的时间变化规律，观测表明，流域内大风及沙尘暴日集中在 3～5 月，平均风速 2.8m/s，高于年平均值 2.2m/s；流域内起沙风速为 7.2m/s，以此值作为有效风蚀能计算，则 4、5 月有效风蚀能为强盛期。通过流域内风力作用、风蚀动能、坡向、土壤湿度、地面组成物质等综合因素的研究和风洞试验，建立六道沟流域风蚀流失量关系模型，得出流域年均风蚀模数为 1887.2t/km2，风蚀量以 4、5 月最大，分别占全年的 69.7% 和 29.56%，因此 4、5 月是风蚀作用最强烈的季节，即防治风蚀的关键期。
流域内气象站及径流小区观测资料表明，其降水量集中，降雨强度大。5 年平均降水量 408.5mm，7～8 月降水量占年总量的 65.9%，1994 年高达 83.5%，大暴雨多发生在该期，其径流量和侵蚀量可占年总量的 97.5% 和 96.3%，故 7～8 月份为防治暴雨侵蚀的关键月份。按流域侵蚀产沙特征，可划分为 4～5 月份的风蚀及 7～8 月份的水蚀两个侵蚀产沙高峰期。另外，流域侵蚀与产沙不同期，风蚀为水蚀创造了条件，形成风蚀水蚀交互作用，相互促进的侵蚀方式，在冬春风蚀强烈季节，将风沙堆积于坡面切沟及冲沟沟道之中，当夏季暴雨来临，强烈的水蚀将沟坡中松散的风沙堆积物一起输入沟道和河道，加剧了水土流失。
2.2 水蚀风蚀空间动态分布特征
流域内同一地形部位，水蚀风蚀交替进行，呈现水蚀风蚀的叠加侵蚀类型，由于坡度、坡向等因素的影响，水蚀与风蚀的强度不一致。从风向看，1～5 月和 9～12 月以 NW 风为主，6～8 月多为 SSE 风向。六道沟流域坡向面积表明[5]，接受风力作用最强烈的是 NW（风蚀）和 SE 坡（风积流沙），再加上次强烈的 N、W 和 S 坡，合计占流域面积的 50.70%，应作为防治风蚀的重点部位。
六道沟流域沟间地地面坡度多小于 15°，占沟间地面积的 98.49%，其中 8°以上坡地占 61.72%。梁峁坡顶部坡度一般小于 3°，虽然水蚀轻微，但风力强盛，特别是迎风坡遭受强烈风蚀，经测定，最大风蚀模数达 3万t/km2。NW 坡向梁峁坡，虽然坡度小于 15°，但因同时遭受强烈的风蚀和水蚀，土壤质地粗化，退化严重，甚至表面多为钙质结核或结盘，不得不弃耕。坡耕地径流小区观测资料表明：坡度
为 5°、14°、18°的侵蚀模数比值依次为 1∶17.4∶22.4，大于 14°的 NW 坡为强度水蚀风蚀的关键部位。
3 六道沟流域综合治理模式
3.1 综合治理目标
根据六道沟小流域水蚀风蚀时空分布特征、自然和社会经济状况以及区域国民经济发展的要求，本区综合治理应以防治水蚀和风蚀为中心，以提高生态经济效益和社会经济持续发展为目标，以基本农田优化结构和高效利用及植被建设为重点，建立具有防蚀固沙兼高效生态经济功能的大农业复合生态系统。
3.2 治理模式的建立
根据以上目标，以六道沟流域为主体，进行试验与示范。开展了水蚀风蚀时空特征及防治措施合理配置、基本农田优化利用结构和高效农业综合技术及水蚀风蚀逆境下植被优化结构和建造技术体系配置子模式的研究，同时进行生态经济效益监测和评价，在此基础上构成其综合治理模式（图 1）。
3.3 综合治理模式
3.3.1 水蚀风蚀综合治理措施配置模式
流域内水蚀风蚀时空分布特征的研究，明确了水蚀风蚀的关键季节和关键地形部位，其主要矛盾在于防治冬春季风蚀和夏季水蚀，强化植被建造，特别应重视植被优化结构。其措施配置原则为“一改、二调、三扩大”，即改造现有治理措施，重点是林草措施，增加有效覆盖度；调整治理措施布局，真正做到因地制宜；扩大防治范围，以防为主，防治结合。措施配置模式为：①坡耕地是水力和风力侵蚀非常严重的地段，适宜配置草田轮作、等高耕作、冬季留茬覆盖等措施，以尽可能提高地面覆盖度。对于坡面梯田，主要进行培肥改良，提高产量，冬季留茬防止风蚀；②盖沙地是流域内背风坡面的风成片沙地，对上部径流不足、位置较高的片沙地适宜采取死沙障固定。对上部径流较充足、肥力相对较好的片沙地适宜采取活沙障固定。对低平部位、水分条件较好的片沙地适宜采取林草措施固定，泻沙活跃、难于配置措施的陡坡片沙地段可直接采取引水拉沙造田整治；③荒草地，包括退化草地、撂荒地以及梁峁顶的砂礓光板地，适宜采取水平沟灌草、隔坡灌草、草田带状轮作以及深浅根草轮作措施，特别是应针对每年 4、5 月份的风蚀，引进常绿草树种；④沟谷地是产沙的主要地段，治理难度较大，要加强沟头、沟岸及沟坡防护，配置生物措施，并在切沟和干沟段修建淤地坝，在主沟和常流水沟，修建坝库，蓄水灌溉；⑤道路、矿区建设等是人为侵蚀的重点，应加强管理，严格执法，开展矿区复垦及环境绿化。
3.3.2 基本农田优化结构利用及高效农业综合技术体系配置
实施“一变、二改、三调整”，即由温饱型农业向效益型农业转变；改变传统的施肥方式，以磷肥为突破口，改变粗、细粮比例；调整秋夏作物，提高复种指数，调整经济作物比例，增加商品性豆类面积，调整土地利用结构。具体措施为：①控制梯田规模，加速沟坝地建设与超前利用。沟坝地的生产能力约相当于旱坡地的7 倍[6]，在协调治坡与治沟关系的同时，可通过人为引水拉沙等，加快坝地建设，促进陡坡退耕；②以水资源平衡及改土培肥为重点，开发水浇地的生产潜力。流域内水资源浪费严重，通过改玉米平作连作为间作套种和轮作，结合科学施肥和引进良种等技术，实施节水灌溉，可扩大水浇地面积 40%。在水浇地发展部分果树，其灌溉量比玉米减少 50%～60%，初期间作花生等经济作物，有较高的经济效益；③实施春小麦优化栽培模式，通过引种、播种、施肥、灌溉和病虫害防治等技术，实现增产、养地、节水和增加复种指数的目的；④以合理轮作和合理施肥为中心，建立旱地优化栽培模式，采用豆—谷—谷—马铃薯（糜子）用养结合的轮作体系，引进良种，配方施肥，地埂保护，实现梯田稳产高产。坡耕地实施草田轮作或草田带状间作，发展畜牧业。
3.3.3 植被建设与提高植被生态经济效益技术体系配置
在水蚀风蚀逆境下，干旱缺水是植被建造的主要矛盾。以合理利用降水资源为前提，采取修建隔坡水平阶等集流田间工程造林种草；以水量平衡为基础，选用抗旱抗瘠树草种；以草灌为主，改密集型乔灌为适度 (0.4) 的灌灌、草灌型配置模式，林木郁闭度可控制在 0.3～0.4。在流沙地结合采用死被沙障，以辅助幼苗期的生态效益。对以柠条为主的人工灌丛林实施高位平茬，更新复壮；对衰败的人工草地，要破除地表板结，增加就地入渗，或更新重种禾本科作物和饲草，结合增施氮、磷肥，提高产草量；对现有人工乔木林采取施肥复壮及林下设置沙障等，提高生态经济效益。在沟台地和坝地发展果树，采用良种、客土、壕栽、浇水、防冻、施肥等技术提高果树成活率，建园初期，实施果—农、果—瓜间作复合经营技术，提高经济效益。
3.4 综合治理模式效益
通过流域综合治理模式研究及试验示范，以 1990 年为基础，到 1995 年使示范区 (190hm2) 林草覆盖率由 15% 提高到 35%；人均基本农田由 0.066hm2( 其中水浇地 0.04hm2) 提高到 0.092hm2（其中水浇地 0.065hm2）；水浇地单产由 6705kg/hm2 提高到 8058kg/hm2，旱地单产由 873kg/hm2 提高到 1269kg/hm2，分别增长 20.2% 和 45.4%；新增果园 6.4hm2。人均粮食由 390kg 提高到 508.4kg，增长 30.4%；人均纯收入（包括工副业）由 830.2 元提高到 2105 元，增长 153.6%。说明该模式是合理可行的。
4 结语
(1) 通过试验与示范研究，六道沟小流域生态环境综合治理模式在水蚀风蚀交错带及其类似地区有重要的推广价值。其综合治理应以防治水蚀风蚀为中心，以提高生态经济效益和社会经济持续发展为总目标，把基本农田建设结构优化和高效利用及林草植被建设作为综合治理措施的重点，建立具有防风固沙功能兼高效生态经济的大农业复合系统。
(2) 以基本农田为主进行土地利用结构调整和优化，应作为本区建立高效生态农业的关键措施。其变革在于：以水浇地作为基本农田主体，高效利用；加速淤地坝建设，促进坝地超前利用；稳定梯田规模，巩固提高其生产力；8～15°的旱坡地主要采取草田轮作和草田带状间作措施，通过农牧结合，提高产出。另外，本项研究提出的变革水浇地种植制度、实施节水灌溉，引进良种、配方施肥、病虫害防治、发展春小麦等综合技术，也应作为本区高效生态农业建设的基本技术措施。
(3) 实行综合建造技术，能取得巨大的生态经济效益。通过平茬、翻耕、施肥等技术，对衰败的乔灌草进行复壮更新；合理利用降水资源，采取田间集流工程，发展聚流林业；采用抗旱抗瘠树草种，优化植被结构，改密集型乔灌为适度 (0.4) 的灌灌、草灌型。通过引进果树良种，并结合改土培肥、抗旱、防冻以及建园初期实行果—农、果—经间作套种等技术措施，可明显地提高产量，对指导本区的果业生产具有重要意义。
(4) 水蚀风蚀交错带的自然条件恶劣，生态环境脆弱，春季风蚀强盛，夏季水蚀严重。本区年内风蚀盛行期为 3～5 月，峰期为 4 月；水蚀集中期为 6～9 月，峰期为 8 月。在时间分布上，4、8 月份为防蚀的关键季节。在空间分布上，全部地块兼有水蚀和风蚀，最强烈的风蚀地形部位为 NW 坡（迎风坡）和 SE 坡（背风坡风积沙）及梁峁顶部，应作为防治风蚀的重点，大于 14°的 NW 坡为防治强度水蚀风蚀的关键部位。
参考文献
1 唐克丽，等．黄土高原地区土壤侵蚀区域特征及其治理途径[M]．北京：中国科学技术出版社，1991,213～222.
2 唐克丽，等．水蚀风蚀交错带和神木试区环境背景及整治方向[J]．中科院水土保持研究所集刊，1993,(18)：2～8.
3 侯庆春，汪有科．晋陕蒙接壤区水蚀风蚀交错带生态环境特征[J]．水土保持通报，1994,14(2)：8～123.
4 李锐．神府—东胜矿区一、二期工程环境效应考察[J]．水土保持研究，1994,1(4)：5～17.
5 查轩，张平仓．水蚀风蚀交错带生态环境演变监测研究方法[J]．水土保持通报，1997,17(3)：6～9
6 黄占斌，张晓伟．神木试区作物生产力的综合调查分析[J]．中国科学院水土保持研究所集刊，1993,(18)：98～103.
第一作者简介
查轩 (1961－)，男，陕西人，副研究员，主要从事土壤侵蚀与水土保持、资源与环境方面的研究。
基金项目：中国科学院重点项目 (KZ952－S1－233) 资助；福建省自然科学基金资助项目 (D9910013)。
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