我国牧区土壤风蚀、水蚀分析

王玉梅，张佳宁

（1.甘肃省农村饮水安全管理办公室，兰州 730000；2.甘肃省科学技术情报研究所，兰州730000）

土壤侵蚀是指地球表面的土壤及其母质受水力、风力、冻融、重力等外力的作用，在各种自然因素和人为因素的影响下，发生的各种破坏、分离（分散）、搬运（移动）和沉积的现象。其本质是土壤肥力下降，理化性质变劣，土壤利用率降低，生态环境恶化。土壤侵蚀是世界上头字号的环境问题，我国是土壤侵蚀最为严重的国家之一，全国的土壤侵蚀面积高达492万km2，占国土面积的51.2%［1］（见表1）。在漫长的时间里，随着我国牧业生产的发展和人口的增加，特别是不合理的草地利用活动，长时间日益加速的草地土壤侵蚀已成为人类目前所面临的安全环境问题之一，同时也导致了草地土壤退化和牧业生产的严重下降，破坏了生态环境平衡，制约了经济的快速发展。因此，土壤侵蚀问题显得更为严峻。

1 牧区土壤风蚀、水蚀状况

1.1 牧区土壤风蚀状况 我国牧区土壤类型繁多，质地复杂，气候多变，加之随着牧业生产的大发展，已有90%的草地发生不同程度的退化，牧草的退化导致了土壤风蚀的加剧。如内蒙古、青海、甘肃、四川等有许多原来优良的草地，现已风蚀沙化。致使优良的草地发生严重退化。

表1 中国土壤侵蚀面积基本情况 万km2

1.2 牧区土壤水蚀状况 广大牧区水力侵蚀较为广泛，在山区、丘陵和一切有坡度的地面，在植被发生退化后，只要下暴雨时都会产生水力侵蚀。目前，水蚀变化的动态是东、中部好转，西部恶化。如西部地区的黄土高原和长江上游的地区。还有一些退化严重的牧区草地，在季节性积雪后，春季积融时产生的径流及其造成的侵蚀也占有很大的比例，这些都是需要严重关注的问题。

2 土壤侵蚀分析

风力侵蚀和水力侵蚀均为气候作用的产物，其中降水起决定性的作用。地质地貌决定了侵蚀和堆积物的状况，局部的水文条件及土壤水分直接影响土壤侵蚀方式，植被盖度和人为因素作用下的土地利用方式可影响土壤侵蚀类型的过程，并能加速和减缓各种土壤侵蚀作用。

2.1 气候条件 气候主要通过降水来影响土壤侵蚀方式，降水较多地区以水力侵蚀为主；降水少，蒸发强烈的地区以风力侵蚀为主。在我国可将风蚀水蚀交错带与200～400 mm年降水线联系起来。随着季节变化，夏秋季节降水较多，土壤以水力侵蚀为主。冬春季节，随着降水的减少及风力活动的加强，干旱状况下的土壤以风力侵蚀为主。

2.2 草原地质地貌因素 广大牧区草地地表的物质组成和不同形态的地形对侵蚀方式有很大影响。我国水力侵蚀主要发生在土质松散的黄土高原和一些干旱半干旱已经沙化的牧区草地。从东南向西北过渡过程中，由于地形及海拔高度的影响。地形的东南则以水蚀为主，而地形的西北则以风蚀为主，风水侵蚀交错主体位于此过渡带内。

2.3 降水和融雪侵蚀 降水包括降雨和降雪2种形式，它们所形成的土壤侵蚀过程截然不同。降雨主要通过雨滴的击溅作用，导致已退化的草地土壤颗粒分离，通过形成的径流将土壤冲刷和搬运。降雪则通过雪水融化产生径流，对已退化的草地土壤颗粒进行冲刷和搬运，同时冻融过程导致草地土壤性状改变，从而影响土壤的抗侵蚀能力。降雨侵蚀在我国大部分已经退化的草地中都有发生，而降雪则主要集中在西北高寒山区和东北的部分已退化的草地中。如青藏高原的甘南高寒草甸草原退化草地上，遇冬季降雪堆积多时，到了春季雪融后产生径流，形成了好多细沟，细沟侵蚀多发生在10°以上的坡面，更集中分布在坡面面蚀带之下。细沟平均宽、深分别为13.32cm、6.57cm，但有的可深达1.3 m。有的细沟形成后土壤外露，再加上风力逐年侵蚀，细沟越来越大，对土壤造成直接损失，土壤中大量有机质和营养元素被运走，导致草地难以恢复。同时在经历了整个冬季的冻结后，在积雪融化初期，气温在零点附近摆动，还会发生反复的冻结与融化过程，这些过程会改变土壤物理性质，影响土壤侵蚀。冻融作用影响的土壤物理性质主要有团聚体稳定性、土壤水分传导率、土壤可蚀性、抗剪切力等。

2.4 人类活动导致侵蚀的物理过程 我国牧区有不少历史上曾是优良的天然草场，土壤肥沃、植被茂盛。但是，进入20世纪，随着农业生产方式的大规模进入，人口数量和人类经济活动急剧增强，对草原施加的压力越来越大，导致草原土壤退化，风蚀、水蚀使土壤结构发生明显变化，以物理性砂粒为主的地表组成物质的松散性，为沙漠化发生发展提供了物质基础。在这些潜在因素基础上，任何人为的强度经济活动、过度放牧都会加大土壤物理性状的改变，导致草地风蚀、水蚀的发生发展。

2.4.1 草原开垦与土壤风蚀的关系 风速影响研究表明，使土壤开始移动的风速是5～6 m/s（4级左右的风力）。这时，粒径0.05～0.10 mm的小颗粒土壤开始移动，当风速达到9 m/s（6级风力）的时候，0.05～0.10 mm的小颗粒土壤被吹向空中，0.5～2.0 mm的大颗粒也开始滑动。小颗粒土壤不断被吹走，剩下的是沙砾，产生土壤的沙化。特别是新开垦的草原，被翻到地面的细粒土壤很多，遇到强风细粒土壤就会被吹向空中［2］。从上述可以看出，土壤沙化面积的扩大有2个途径：一是由于沙砾滚动和跳跃造成沙区向前推进，这主要发生在沙漠边缘地区。二是由于细粒土壤不断被吹向空中，地面只留下沙砾，非沙化地区沙化，这主要发生在被开垦的草原。草地变成耕地后，特别是每年作物收获后到第2年新苗长出期间，地面上无任何遮盖物，土壤风蚀最容易发生。春季北方的气温回升迅速、几乎没有降水、风力强劲，而土壤逐渐解冻，处于干燥、松散的状态，这个季节的风蚀最为严重，容易形成风蚀坑。这在陕西北部、宁夏、内蒙古、新疆、甘肃等一些干旱半干旱地区尤为突出。如张德平［3-4］等对内蒙古呼伦贝尔盟187个风蚀坑的研究证实，人类活动诱发的侵蚀占87%。其中翻耕、道路、人类定居活动成因的风蚀坑分别占35.8%、34.8%、16.0%。牛道以及其他牲畜在穿过沙丘带时扰动薄弱土层，确实存在引起固定、半固定沙丘活化的现象。此外，牲畜踩踏造成风蚀坑边缘陡坎薄弱的土层破碎、塌落，从而引起风蚀坑活化的现象比较普遍。

另外，在草原上挖药材等也加重风蚀的形成，宁夏盐池等地在半荒漠草地中挖甘草，平均每个坑挖1m2，之后由于风力的侵蚀，致使大量的风蚀坑形成。

2.4.2 草原开垦与土壤水蚀的关系 旱田、草地、林地的吸透水能力分别是 15～50、50～130 和 20～700 mm/h［2］；有植被的地方，植物的叶子可以阻挡雨滴直接撞击表土；植物的躯干可以阻止水的流动，植物的根系挡住土壤，使土壤不被水冲走，并能把过多的雨水输送到地下，从而防止土壤水蚀的发生。若以无植被的裸地上发生的土壤流失量为1，则繁茂的牧草地的流失量仅为0.007，而种植了玉米、大豆的农地上的土壤流失量则高达0.75。种植牧草可以有效防止土壤水蚀的发生。我国北方草原区域的降水主要集中在每年的7—9月，且多暴雨，不能及时渗透到地下的雨水由高处向低处流淌。当草原被开垦后，表土松散，流淌的地表水会将表土及其营养成分带走，并将地表切成沟壑状，由此造成土壤水蚀。

草地土壤侵蚀方式为，风力侵蚀多发生在梁峁顶和红土泻留面上，侵蚀极其轻微；水力侵蚀形态主要有磷片侵蚀、层状侵蚀、细沟侵蚀和浅沟侵蚀等。

在我国的农牧交错带，草原开垦为农田后，土壤有机质呈明显的下降趋势，由于风蚀沙化，土壤养分质量分数逐年减少。在各类型草原区，径流对土壤养分的再分布有重要影响。地面覆盖度低，裸露面积越大，径流量也越大，径流带走的养分也越多。水蚀作用直接剥蚀地表，将富含养分的表层土壤带走尤其是在农牧交错带，水土流失对土壤肥力的影响极大。我国每年由于水土流失所损失的N、P、K养分相当于4×107t化肥；黄河的泥沙主要来自中、上游干旱半干旱地区的水土流失。因此，采用各种有效措施控制土壤侵蚀，防止水土流失是当前草地恢复过程中的一项重大问题。

3 土壤侵蚀控制

3.1 防治土壤侵蚀的生物措施 植被可以通过覆盖土壤表面、分解风力以及阻挡输沙等途径起到对风蚀地表的保护作用，其形式主要有营造防风林、防风草带，增加地表植被、利用生物性结皮保护地表等。

3.2 防治土壤侵蚀的化学措施 化学固沙是将化学制剂喷洒到土壤表面，从而固定流沙的一种工程措施。土壤表面的流沙经化学材料处理后，可形成具有一定强度的保护层或固结层。其保护机制一是保护地表免遭风力侵蚀；二是其光滑的表面能使风沙流顺利输移，防止产生积沙。常用的固沙材料有石油类产品、高分子材料固沙液以及无机材料等。

3.3 防治土壤侵蚀的机械措施 机械措施主要是以降低风速、改变土壤表层结构、提高临界起沙风速等方式增强土壤的抗风蚀性，是一种使用非常广泛而有效的抗风蚀形式。其方法多样，可以使用的材料也很多，而且使用时几乎不受自然条件的限制，简便易行。根据所使用材料和方法的不同，机械措施的抗风蚀机理也有差异。机械措施的抗风蚀性主要通过增加土壤表面的粗糙度、减小风速、阻挡风沙流、覆盖地表、阻隔可蚀性颗粒的裸露等方式对土壤起到保护作用。

地表覆盖就是用一定的材料覆盖地表，从而避免地表风蚀的一种方法。其作用机理主要是：减小地表风速，避免可蚀性颗粒裸露，固定土壤颗粒。用砾石覆盖地表是在西北地区经常使用的一种防风蚀方法。利用草方格固定流沙的方法在我国很多风沙区被广泛采用。实践证明，草方格固沙是一项非常可行和有效的方法，不仅可以减小风蚀，还可以增加土壤养分，生态效果明显。

［1］彭珂珊.我国地壤侵蚀状况与主要影响因素分析［J］.石家庄经济学院学报，2000，23（2）：211-215.

［2］赵立祥.开垦草原导致荒漠化的物理过程［J］.中国草地，2004，26（2）：68-69.

［3］张德平，王效科，孙宏伟，等.呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究［J］.中国沙漠，2007，27（2）：214-219.

［4］张德平，孙宏伟，王效科，等.呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（Ⅱ）：发育过程［J］.中国沙漠，2007，27（1）：20-23.