晋北水蚀风蚀交错区土壤侵蚀状况研究报告*

卫正新 李有华 张 勇 霍贵中 王 强

(山西省水土保持科学研究所)

2000年以来，我国北方地区频频出现沙尘暴天气，严重影响到京津地区的正常生产与生活。为此，国家林业局、农业部、水利部等联合开展了“京津风沙源治理工程”。经国务院批准，项目于2001年启动，工程初步规划10 a。根据规划，山西省北部有13个县(市、区)被列入项目工程范围。项目区气候干燥，土质疏松，植被稀少，风大沙多，属水蚀、风蚀交错区。夏秋雨水集中时节，容易形成水力侵蚀，冬春风速大于5 m/s时会就地起尘，引起严重风蚀。多年来，项目区开展了持续的水土流失治理，但在水土流失规律方面研究甚少，缺乏实地观测的区域不同治理程度下的土壤侵蚀状况数据。据调查，20世纪60－70年代，项目区的大泉山水土保持科学试验站曾对荒坡、坡耕地、人工草地等地类进行过天然降雨小区径流泥沙观测，但由于没有对资料及时进行整编，后因人员变动、单位撤消，资料已无法查找。20世纪80年代，项目区的右玉水土保持科学试验站对农耕地和小叶杨林地进行过风蚀量的定位观测，取得了一些资料，但没有进行水蚀观测，不能全面反映土壤侵蚀状况。“京津风沙源治理工程”启动实施后，在制定土地利用规划和工程设计、生态建设效益评价中采用的土壤侵蚀模数，都是参考其他地区资料进行估算的，误差很大。另外，随着多年来的水土流失不断治理及气候条件的变化，土壤侵蚀状况也发生了较大程度的变化。为了给该区合理安排各种水土保持措施提供科学依据，给京津风沙源治理工程提供一套严密、科学，能定量反映水土流失治理情况的动态监测体系和效益评价体系，我所向省科技厅申报了“晋北水蚀风蚀交错区土壤侵蚀模数动态监测研究”项目，2005年被正式列为计划。根据基础研究项目资助经费和试验设计，布设试验小区进行长期观测研究不但经费不足，而且时间上也难以达到要求，因此不能按原项目合同计划完成任务。据此，我所于2007年向省科技厅基础研究处提出项目变更申请，将项目调整为“晋北水蚀风蚀交错区土壤侵蚀现状调查研究”。根据项目变更批复后的研究内容和实地调查情况，在对调查数据统计分析的基础上，提出了“晋北水蚀风蚀交错区土壤侵蚀状况研究报告”。

1 研究区概况

研究区位于我省北部海河流域永定河上游的大同、朔州两市，西北部与内蒙古的丰镇、凉城、清水河相邻，东与河北省怀安、阳原、尉县、涞源等县(市)相交，南与我省忻州市接壤。总面积19373 km2。地貌特征为:山川相间，盆地四周断层发育，坡度较陡，地貌类型多样，不仅有山地、丘陵、盆地等常态地貌，而且有火山、沙丘、岩溶等特殊地貌，山丘面积广阔。受西伯利亚寒流与东南部洋面暖流的强烈影响，形成了典型的北方气候特征。夏季炎热多雨，春季干燥多风，秋季凉爽宜人，冬季寒冷少雪。多年平均气温5.4℃左右，极端最高气温38.3℃，极端最低气温－39℃，年日照时数2671～3100 h。多年平均降水量254－443 mm，7－9月降水量约占全年降水量的60%以上。无霜期104－135 d，年大风日数18－99 d。气象灾害频繁，其中以大风、干旱、冰雹、暴雨、寒流等居多。

项目区土壤类型复杂多样，为森林土壤向草原土壤的过渡地带。区域内有11个土类23个亚类。11个土类分别为风沙土、山地草甸土、褐土、栗褐土、栗钙土、潮土、盐碱土、石质土、粗骨土、黄绵土、红黏土。森林资源主要为人工林，覆盖率仅13%。乔木林以小叶杨“小老树”为主，落叶松、油松、樟子松分布较广泛。天然次生林以辽东栎、白桦、红桦、山杨、侧柏居多，灌木以沙棘、虎榛子、锈线菊为主，杜鹃、山桃、山杏、六道木、酸枣、照山白等也有分布。草本植物在本区占优势，主要有百里香、铁杆蒿、沙蒿、针茅、碱蓬、碱茅、芦苇、蒲草、萎陵菜等。

2 研究内容及方法

项目以黄土缓坡丘陵较强烈侵蚀区的右玉县源子河流域、黄土丘陵阶地中度侵蚀区的朔城区峪沟流域、土石山地较轻微侵蚀区的山阴县水头沟流域、冲积平原轻微侵蚀区的怀仁县小峪沟流域为典型代表进行调研，分别调查流域(坝控)面积、不同地类面积及比例、不同地类土壤结构、活土层厚度、流域高差、坡面地类垂直分带、沟壑密度、沟道比降、淤地坝淤积情况、沟道物质组成、主要侵蚀方式和降雨特征等。利用1∶10000地形图在现场勾绘小班，对不同地类、面积编号登记;对不同地类的土壤结构、活土层厚度在现场挖剖面解析;沟道物质组成、淤地坝淤积情况、主要侵蚀方式、沟道比降及降水特征、植被分布、植被覆盖度等实地调查，然后通过室内整理分析，探讨不同类型流域的土壤侵蚀情况。

3 调查结果与分析

3.1 不同类型流域土地利用现状

实地调查不同类型流域土地利用现状见表1，水土保持情况见表2。

表1 不同类型流域土地利用现状

表2 不同类型流域水土保持措施及治理度

从表1可知，4条流域中农业用地、林业用地所占比例较小，分别为15.6%和10.8%;未利用地和其他用地所占比例较大，分别为55.2%和18.4%。

从表1和表2可知:源子河流域的用地情况为农业24.98%、林业 9.74%、未利用 52.91%、其他12.37%;在农业用地中，只有 0.20 hm2沟坝地，其余都是坡耕地;从整个流域看，水土保持措施面积只有18.50 hm2，综合治理度为9.60%，因而侵蚀较为强烈。

峪沟流域用地情况为农业 4.11%、林业13.96%、未利用60.28%、其他 21.65%。未利用和其他用地超过80%，水土保持措施面积41.65 hm2，综合治理度为17.31%，侵蚀属中度。

水头沟流域用地情况为农业21.80%、林业6.48%、未利用49.83%、其他21.89%。农业用地中，梯田和沟坝地占41.79%，水土保持措施面积12.65 hm2，综合治理度为 12.62%，侵蚀较轻微。

小峪沟流域用地情况为农业22.73%、林业8.03%、未利用50.53%、其他18.71%。农业和林业用地比例较大，且坡度较缓，未利用地的自然植被盖度相对较高。水土保持措施面积7.70 hm2，综合治理度为16.28%，侵蚀轻微。

3.2 不同类型流域特征分析

不同类型流域坡度组成见表3。

表3 不同流域坡度组成比例

从表3可知，项目区＜3°的平坡只占总面积的2.99%，3°－8°的缓坡和8°－15°的斜坡占总面积的69.46%，＞25°的急坡占总面积的9.83%。尽管项目区平坡地所占面积比例小，但陡坡和急坡地也较小，只占总面积的27.55%。从总体上看地形比较平缓。

各流域其他特征情况见表4。

表4 不同类型流域其他特征情况表

从表4可知，项目区各流域的沟道比降均大于4%，平均为6.02%;流域的相对高差较大，平均为229 m;林草覆盖率偏低，平均只有10.8%;沟壑密度较小，平均为 1.6 km/km2。

3.3 不同类型流域降水特征

据对项目区降水资料(见表5)统计分析，6－9月降水约占全年降水的73.6%。年平均降水量低于400 mm属于半干旱地区。最大年降水量和最小年降水量相差悬殊，各县分别是:右玉县406 mm，朔城区 460.3 mm，山阴县 374.6 mm，怀仁县341.9 mm。右玉县和朔城区差异超过400 mm。尽管项目区总的降水量偏少，但降水变异系数较大，丰水年遇上大到暴雨，在治理度较低的山坡地，容易产生严重的水土流失。

3.4 不同类型流域土壤侵蚀状况

不同类型流域淤地坝淤积情况调查结果见表6。

表5 不同流域降水特征表(mm)

表6 不同类型流域淤地坝情况调查表

据实地调查，不同类型流域产沙情况大致相同，侵蚀方式以水蚀和重力侵蚀为主，风蚀为次。

右玉县源子河流域地处黄土缓坡丘陵较强烈侵蚀区，2005年11月修筑完工1座均质土坝，经过2006 年、2007 年 2 a的运行，拦泥 7918.7 m3，淤成坝地0.20 hm2。由于流域上游为岩石出露的陡坡难利用地，下游为较平缓的农耕地，降水在上游集中后容易对下游形成冲刷， 导致下游切沟和冲沟明显。

朔城区峪沟流域地处黄土丘陵阶地中度侵蚀区，2002年6月修筑完工1座均质土坝，经过2002－2008年的淤积，共拦泥 33347.2 m3，淤成坝地0.5 hm2。流域上游也有岩石出露的陡坡难利用地，但该流域的林草覆盖率和水土保持综合治理度在4条流域中最高，降水在上游也容易集中，并对下游形成冲刷，但下游切沟和冲沟没有右玉县源子河流域明显，侵蚀属中等。

山阴县水头沟流域地处土石山地较轻微侵蚀区，2002年1月修筑完工1座均质土坝，经过2002－2007 年的淤积，拦泥 9785.8 m3，淤成坝地0.4 hm2。流域上游有少部分岩石出露的陡坡难利用地，林草覆盖率和水土保持综合治理度较高，降水在上游集中后，对下游会形成一定的冲刷，下游切沟和冲沟不明显，侵蚀较轻微。

怀仁县小峪沟流域地处冲积平原轻微侵蚀区，2003年6月修筑完工1座均质土坝，经过2003－2008年的淤积，拦泥 4258.6 m3，淤成坝地0.35 hm2。流域上游为陡坡难利用地，林草覆盖率较高，降水径流集中较少，对下游形成的冲刷也小，水土流失轻微。