定西黄土丘陵沟壑区水土流失研究进展

2012-03-31马海霞

草原与草坪 2012年4期

马海霞

（定西市水土保持科学研究所，甘肃定西 743000）

自20世纪50年代，我国就开始探讨有关小流域的有效治理方法和途径，是世界上较早开展小流域治理的国家之一。在总结以往防治水土流失成功经验的基础上，我国于1980年提出了水土保持小流域综合治理的思想，并在全国范围内设点推广以小流域为单元进行综合治理的水土保持工作。20世纪末以来，我国实施了大规模的生态恢复工程，小流域综合治理从此进入了快速发展时期［1］。黄土丘陵沟壑区是我国生态环境脆弱、贫困人口集中分布的主要地区之一，水土流失也是该地区生态环境恶化的主要原因，同时，是导致当地群众贫困落后的主要根源。我国水土保持的长期经验证明，在半干旱黄土丘陵沟壑区以小流域为单位的治理是防治水土流失的最佳形式［2］。开展小流域治理，从生态经济学的观点看，既是解决水土流失的主要途经，也是促进当地经济发展的好办法。伴随着小流域水土流失综合治理实践的不断深入，国内一些学者对其治理模式、措施，尤其是效益评价等方面进行了较为深入的研究。在综合相关文献的基础上，回顾了定西市安家沟、九华沟和高泉沟小流域水土流失综合治理模式、措施等方面的相关研究，以期对后续研究有所参考和启示。

定西市位于甘肃省中部，区内大部分属干旱黄土低山丘陵沟壑区，气候类型为典型的大陆性季风气候。境内河流基本上都是洪水季节性河流，主要有西巩河、东河、西河、称钩河等。年均降水量只有420mm，且时空分布极不平衡，75%以上的降水集中在7～9月，而且多以暴雨形式出现，常形成暴雨径流，导致严重的水土流失，加之降水与农作物需水供需错位等，致使定西地区水资源严重缺乏。通过小流域综合治理，调控径流，充分利用水资源势在必行。

定西市土壤主要是黄土母质基础上发育起来的灰钙土和盐渍土，流域内自然植被覆盖度低，自然覆盖度阳坡在25%～35%，阴坡及部分梁顶在50%～60%。乔木主要有油松（Pinus tabuliformis）、侧柏（Platycladus orientalis）、山杏（Prunus armeniaca）等，灌木有沙棘（Hippophae rhamnoides）、柠条（Caragana ssp.），草本植物为紫花苜蓿（Medicago sativa）、红豆草（Onobrychis vichfolia）、针茅（Stipa bungeana）、百里香（Thmus mandschuricus）。主要的农作物有马铃薯（Solanum tuberosum）、春小麦（Triticum aestivum cv.Leguan）、玉米（Zea mays）、胡麻（Linum usitattissimum）及豌豆（Caragana kansuensis）等。

1 水土流失研究

1.1 安家沟流域水土流失研究进展

通过对安家沟流域15个径流小区1986～1999年的水文监测资料进行总结得出，相同坡度等级下5种土地利用类型坡地的单位面积年产流量之间及单位面积年产沙量之间都存在显著差异，大小顺序均表现为：坡耕地＞人工草地＞乔木林地＞自然草地＞灌木林地［3］。进一步研究得出，不同土地利用类型坡地径流量和侵蚀量与降水特征值（雨量、雨强、历时等）和下垫面因子（坡度、土地利用、前期土壤水分状况等）关系密切。抵抗径流侵蚀的能力依次为沙棘＞荒草＞油松＞苜蓿＞小麦。多年生植被（如沙棘、油松等）的径流侵蚀随生长年数增长而减弱，以生长初期最为严重，随后逐渐减弱并稳定在一个较低的水平上。因而认为，不同土地利用类型下的径流侵蚀不仅取决于该植被类型，更重要的是决定于该植被所处的生长发育阶段［4，5］。前人通过对安家沟流域不同降水强度和土地利用方式的区组实验，研究得出不同雨强平均径流系数为林地＞耕地＞栽培草地＞天然草地，进一步得出在黄土丘陵生态脆弱区草地具有良好的降水蓄积效果，同时表明林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降水的截留、阻滞和削弱具有显著功效［6］。且对沟坡水土流失治理的研究得出，沟坡生态修复可采用反坡台、雨鳞坑和“上坝下塘”等工程措施，根据沟坡环境条件，植被建设应先恢复到与水热条件相符的潜在景观，其植被可先以灌木为主。在该地区可以采用甘蒙柽柳、甘蒙柽柳＋白刺、杨树和杨树＋沙棘等几种植被恢复模式［7］。

在小流域治理模式上，安家沟流域采用了生态经济型治理模式（林农复合经营模式、雨水集流庭院经济复合经营模式）和水土流失防治型治理模式（生物措、工程措施、生物工程相结合），从梁峁顶到沟底层层拦蓄天然降水，使水土流失的危害减少到最小［8］。蔡国军等［8］，孙飞达等［10］针对安家沟流域的自然特点，提炼出了3种典型的农林复合模式，即：林－粮复合经营模式、林－草－畜复合经营模式和庭院经济复合经营模式。分别分析了3种模式的组成、结构及功能，对3种模式的经济效益进行了评价。结果表明：与坡地农田系统相比，3种典型的农林复合模式均具有较高的经济效益，其中，庭院经济复合经营模式效益最大，林－草－畜复合经营模式效益次之，林－粮复合经营模式效益最低，但均高于对照模式。结合不同农林复合生态系统的主要生态功能，进一步组合为5个比较典型的农林复合优化模式：陡坡地水土保持林模式、缓坡地退耕还林（草）模式、梯田地农林复舍模式、房前屋后雨水集流庭院经济模式，侵蚀沟水土保持林模式。在实际生产中，应结合具体情况，营建相应的模式，以追求最大的经济效益与生态效益。

1.2 九华沟、高泉沟流域水土流失研究进展

九华沟流域的水土保持综合治理开发，采取治坡与治沟结合，工程措施与植物措施对位配置，将导致水土流失的主导因子即降水径流，通过径流调控体系和径流开发利用体系变为有效水资源，变害为利，实现水土资源的科学合理利用［11］。经过5年的综合治理开发，该流域水土流失基本得到控制，全流域内综合治理面积由37.3km2增加到71.6km2，治理程度由44.9%提高到86.3%，年平均径流模数由17 000m3/km2降低到 1 557.28m3/km2，土壤侵蚀模数由原来的5 460t/km2减少到915t/km2，减沙效益达83.06%，林草覆盖率由24.0%提高到57.1%，流域年总收入由502.65万元增加到1 404.64万元，农民人均年纯收入由757元增加到1 486元，人均年产粮由427kg增加到654kg。径流调控技术在农业总产值的总增量中，科技进步贡献率占56.71%，对流域内农民的脱贫致富起到了关键性的作用［12－14］。

高泉小流域，以“全部降雨就地入渗拦蓄”为指导思想，坡耕地修建水平梯田，使降水就地拦蓄入渗，改善粮油作物的生产环境；村庄道路以营造小型拦水工程为主，发展“四旁”林果业，改善人们的生活环境，收到日益显著的社会效益、生态效益和经济效益［15］。在对高泉沟流域1988～1995年8年31个观测小区定位观测的63次产流资料模拟分析得出，影响小区产流量的主导因子是小区水平投影面积、坡度、产流雨量、降水总量，以及土壤和植被类型［16］。且董荣万等［17］通过在高泉沟小流域建立的水土流失监测网络，系统研究了小流域自然因素和人为因素与土壤侵蚀的关系，小流域水土流失时空变化规律及小流域水流泥沙概念性耦合模型，揭示了定西黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀规律，并建立了坡面土壤侵蚀数学模型。得出，人为因素减水减沙的贡献率分别为79.11%和85.69%，由降水减少引起的减水减沙的贡献率分别为20.89%和14.30%；并应用水流泥沙概念性耦合模型，对“两期”治理效果进行了分析评价，探索了模型法评估水土保持减水减沙总效果的途径。朱兴平［18］以高泉沟流域为试验区，对黄丘五副区小流域水土流失的时空变化进行了研究。结果表明，小流域水土流失的时段分布不均匀，空间差异悬殊。从时间上看，一次降水的水土流失在不同产流时段上差异较大，径流量、输沙量主要集中于某一产流时段内；年内各月间的水土流失在数量上变化较大，5～8月分别集中了年径流总量、输沙总量的90.95%、97.79%；年际间的水土流失量各异，多年的水土流失量大小主要取决于暴雨次数多、雨强大的个别年份。从空间上看，梁峁坡面为主要产流区，沟谷为主要产沙区，沟坡沟底难利用地侵蚀最严重，梁峁坡面的产流量对沟谷产沙量的影响极显著。