水土保持研究进展

2014-12-31李晓波蒋菊生彭宗波赵春梅

热带农业工程 2014年5期

李晓波　蒋菊生++彭宗波++赵春梅

摘要简述水土流失与水土保持的概况，以及中国水土保持事业发展现状，对我国今后水土保持工作提出了展望。

关键词水土流失；水土保持；展望

中图分类号 S157.1

水土流失（water and soil loss）是指在水力、重力、风力等外营力和人为活动综合作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失[1]。引起水土流失的主要原因包括自然原因和人为原因。自然原因主要包括地形、气候、土壤、植被等；人为原因包括促进水土流失发展的消极因素和抑制水土流失发展的积极因素。其中，人为活动因素是造成水土流失的根本因素，自然因素的影响在很大程度上是因为受到人为因素的影响所致[2]。

“水土保持”一词起源于中国的黄土高原，在国外则称为“土壤保持”。水土保持措施的类型包括：工程措施，主要有梯田、鱼鳞坑、谷坊和淤地坝；林草措施，主要是植树造林和种植草类；耕作措施，如等高耕作、等高垄作、覆盖耕作和免耕。水土保持措施的初衷是为了保护农耕地的土地资源，提高土地的生产力，但随着社会经济的快速发展，水土保持措施逐渐扩展到水土资源领域的保护[3]。

1 水土流失与水土保持概况

全世界水土流失的主要发生地位于北纬40°与南纬40°之间，水土流失面积已超6 000万km2，全球沙漠化面积则每年高达600万km2。其中，美国、中国、印度、菲律宾、澳大利亚及非洲各国是水土流失较为严重的国家与地区。据资料显示，美国土地总面积的13 %遭受了强烈水蚀或风蚀，部分遭到破坏或受到侵蚀威胁的达到34 %；每年平均土壤流失量大约50亿t，每年农地土壤流失量将近17亿t[4]。而中国的水土流失面积占国土总面积的37 %，已达356万km2，其中水蚀面积达到165万km2，风蚀面积则有191万km2。在水蚀和风蚀面积中，两者交错面积将近26万km2，侵蚀形式多样，类型复杂，水蚀、风蚀、冻融侵蚀及滑坡泥石流等重力侵蚀特点不同，相互交错，成因复杂。据资料统计，中国每年的土壤流失总量达50亿t。长江流域每年流失的土壤总量为24亿t，其中上游地区每年的土壤流失总量达15.6亿t，黄河流域和黄土高原区每年流入黄河的泥沙多达16亿t[5]。

随着世界人口数量的持续增加，人们对粮食的需求量也成倍增长，然而，土壤流失严重，这也加剧了土壤流失与人口对粮食需求量之间的矛盾。相关国际机构研究推断，非洲35 %的土地（赤道以北），近东地区60 %的农田和印度51 %的农业土地正在受到危害，并且面临着“如果不迅速采取积极有效的措施使水土流失得到缓解，就一定会受到土地退化的威胁”。水土流失问题已成为全球性的公害，严重威胁着人类的生存与发展，已经引起全球的共同关注[5]。

为了解决现有的土地资源免遭侵蚀的难题，多国政府已将土地流失问题列为基本国策对待。诸如美国、中国、加拿大、澳大利亚、印度、日本等水土流失较为严重的国家，都先后成立国家级的水土保持机构和流域管理机构，建立国家和地方水土保持科研单位，也开设了与水土保持相关专业的培训，同时，相关的法律、法规和规划的完善，也促进了水土保持工作的顺利开展和实施。

2 中国水土保持事业发展现状

中国近代水土保持发展到现在已有90多年的历史，而在这一时期水土保持事业发生了巨大的变化。王礼先等在《中国水利百科全书（水土保持分册）》中将我国近代水土保持的发展划分为3个阶段：起始阶段（1923—1949年）、试验推广阶段（1950—1978年）和普及发展阶段（1979年至今）。郭廷辅等[6-7]对于我国水土保持发展也进行了阶段性划分。杨光等[7]认为中国水土保持划分为3个阶段：初始研究阶段（20世纪20年代—20世纪中），主要进行水土流失调查和建立水土保持试验站试点；全面发展、综合治理阶段（20世纪中—20世纪80年代末），国务院成立水土保持委员会，召开水土保持相关会议，确立小流域治理方针，如长江水土保持委员会等；区域治理、深入发展阶段（20世纪90年代至今），党中央已经从可持续发展的战略高度提出了对中国生态环境加强整治和重建的要求，中国的水土保持科学技术研究迎来前所未有的机遇。

2.1 水土保持相关措施

为了应对日益严重的水土流失问题，中国建立了一系列有关水土保持的法律法规，以确保水土保持工作的顺利开展。目前，2011年颁布实施的《中华人民共和国水土保持法》是我国有关水土保持的主要法律依据，《环境保护法》、《草原法》、《土地管理法》、《水法》、《农业法》等几部法律也具有借鉴意义。20世纪50年代至今，国家根据水土流失的状况，提出相关试验项目，确保水土流失得到控制，如小流域划分单元治理方案、城市水土保持试点工程、大江河水土保持治理工程、长江上游水土保持重点防治工程、“三北”防护林带防风治沙工程等。

水土保持防护措施包括：（1）以改变小地形、增加地面糙率为主的措施。主要包括等高耕作，等高沟垄耕作等方式。等高耕作是利用犁沟、耧沟等阻滞径流，增大拦蓄和入渗能力。等高沟垄耕作是利用沟内和垄上种植作物或者牧草，以蓄水拦泥、保水、保土和增产。（2）以增加植物为主的措施。主要包括轮作、间作、套种与混作，等高带状间作等方式。轮作可以使地表的覆盖程度及覆盖时间能得到增加，保证土壤不被外力侵蚀。间作、套种与混作是利用同时或不同期相间种植2种或2种以上作物的种植方式，增加地表覆盖程度，保证土壤不被侵蚀。等高带状间作则是利用密生作物带覆盖地面、减缓径流、拦截泥沙来保护疏生作物的生长。（3）改善土壤物理性状的措施，包括深耕、少耕、免耕等。（4）水土保持工程措施。例如山坡防护工程：如修建梯田、山边沟、蓄水池等，避免山坡水土流失；山沟治理工程：如修建沟头防护工程、各种拦沙坝等，防止沟床不稳固、泥沙流失以及泥石流灾害；山洪导排工程：如修建排洪沟、泄水建筑物等，为了减小山洪、泥石流所产生的危害；坡面治理工程：如修剪护坡工程、修建山坡截流沟、修建蓄水式和泄水式沟头防护工程、修建编栅护坡工程等。（5）水土保持生物措施。例如水土保持造林技术：常见的造林技术有3种途径，即改地适树、改树适地、选树适地或选地适树；混交造林：可以形成层次多或冠层厚的林分结构，具有改良土壤和保护土壤的作用，对于提高防护效能和稳定性具有重要作用；造林方法：植苗造林、播种造林、分植造林[8]。endprint

2.2 水土保持的科研成效

自1950年起，中国开始注重水土保持的基础理论及应用技术方面的研究，诸如人工降雨、水土流失的变化规律、黄河中游水沙变化规律和遥感技术应用等，已经取得了一定的研究成果。同时，许多水土保持科研工作者坚持长期不懈的研究，结合国内外水土流失治理办法，总结出中国的土壤流失与水土保持分为3个层次，即“地块-小流域-区域（或国家）”；2种模型，即统计模型和物理模型的开发；2个方面，即土壤流失评价和水土保持效益评价[9]。

3 展望

水土资源是立国之本，是人类赖以生存和发展最基本的物质基础[3]。中国的水土流失严重，形势不容乐观，已成为我国环境危害的首要问题。但是，由于我国疆域辽阔、不同地方的自然与人文环境各有不同，造成侵蚀的特征也不同，加之土壤侵蚀的影响因素多样化，过程复杂，在时间和空间上分布的随机性和不确定性，给研究土壤侵蚀问题带来不同程度的困难和挑战。同时，也严重阻碍了我国综合经济发展的速度。因此，必须加快和可持续发展水土保持事业，尤其在我国水土保持工作上应注重以下几个方面。

3.1 加强水土保持的可持续发展

水土保持的可持续发展应通过相关政策法规的颁布，加强水土保持工作监控，才能有效地改善生态环境，协调人与自然之间的关系，形成和谐的生态生产力[10] 。首先，必须将发展与规划相结合，长期利益与短期利益相结合，现实与未来相结合，使之达到水土保持的可持续发展；其次，在市场经济快速发展的条件下，要切实加强水土保持工作的社会、经济和生态效益，正确处理好水土保持和水资源可持续利用的关系，实现水资源可持续发展[11]。

3.2 完善水土保持法律制度

水土流失具有涵盖范围广、形式复杂多样、潜伏期较长等特点，中国水土保持机构在展开工作的过程中仅仅依赖政府部门的相关条例，使水土保持工作无法得到持续稳定的实施。中国水土保持的法律法规存在以下问题：水土保持的立法体系不够完善，在水土保持法律法规中忽视了生态保护，水土保持涉及的补偿机制形式化，政府对水土保持的保护机制不够健全，水土保持中公众参与制度缺乏操作性，水土保持监督体系不足，违法行为责任体系不够明确等。与具有20多部水土流失法律规范的日本以及澳大利亚国家和州分别立法的形式相比，中国水土保持法规的数量有限，条款内容不够详细，法律制度体系不够完善，国家对水土保持工作的重视还没有得到切实的改观。政府政策变动也会影响水土保持工作的展开。国家执法部门及相关政府部门更应切实加强处理，明确水土保持法中的相关条例，例如奖励条例，单位或个人何种程度的水土保持行为给予何种的奖励；将生态保护纳入相关法规，明确生态保护对于水土保持的重要性和可持续性；完善和明细水土保持补偿的相关条款，给予单位和个人相关的款项征收或补偿；强化水土保持主管机构的职能，细化水土保持职权；明确公众参与水土保持的权利和义务，构建公众参与的激励政策；细化水土保持监督制度，增加一些监督途径；明确执法主体的法律责任，构建协调责任体系。

3.3 加快水土保持产业化发展

水土保持产业化发展，须以市场导向为基础，以综合治理与综合开发为条件，充分发挥发展小流域经济优势，这将是水土保持发展的必然趋势。目前，我国水土保持界对此尚未引起注意，但是，国外的水土保持产业化已经有相当程度的发展。从21世纪的经济发展看，要改善水土流失较为严重地区的经济情况，就要在综合治理的同时，将受到侵蚀的低效益的劣质土地逐步改造为高效益的优质土地，开发出不同特色产品，发展水土保持产业[12]。

3.4 推进水土保持科技研究及措施

根据目前水土保持研究现状，以及世界各国水土保持技术的发展趋势，我国应注重加强以下几个方面技术的研究[13]，例如水土保持的生态监测技术；坡地的整治和沟壑坝系优化建设技术；降水地表径流调控与高效利用技术；林草植被快速恢复与建造技术；建立不同尺度的水蚀和风蚀预报模型；建立一系列水土流失和水土保持环境效应评价理论与指标体系；与其他学科交叉合作，如工程、农业等，建立完善的预防机制；建立更大范围的土壤侵蚀数据库，实现信息化管理，以便资源共享[8]；建立水土保持专家系统[14]，该系统是现代水土保持定量化辅助研究中必不可少的工具，随着水土保持研究工作的逐步深入，水土保持专家系统的研制、开发与应用一定会受到愈来愈多的重视。

3.5 3S技术在水土保持中的应用

随着3S技术越来越成熟，尤其是在土壤侵蚀监测、土壤空间分布调查、土壤侵蚀量估算、水土保持规划效果虚拟、水土保持规划设计等方面的研究逐渐增多。GIS在水土保持工作中应用的二次开发，已经是很多水土保持工作者研究的方向，GIS 将会在水土保持方面得到更广泛，更准确的应用[15]。我国将来水土保持工作中3S技术应用的发展趋势：（1）实现国家水土流失与水土保持的动态监测；（2）能够定期快速清查区域水土流失与水土保持状况；（3）完全建立国家水土保持管理信息系统[16]；（4）以专家系统技术为核心，由GIS 技术、决策支持系统、数据库技术和其他技术等组成的智能技术体系，建立我国未来水土保持专家系统。

参考文献

[1] 王礼先. 水土保持学[M]. 北京：中国林业出版社，2005.

[2] 周祖光. 海南岛水土保持中的植树造林研究[J]. 水土保持研究，2011，4（18）：262-264.

[3] 王礼先，孙保平，余新晓. 中国水利百科全书：水土保持分册[M]. 北京：中国水利水电出版社，2004.

[4] 冯慧敏. 美国水土保持法律法规及其借鉴研究[D]. 北京：中国农业大学，2006.

[5] 陈雷. 中国水土保持[C]. 第12届国际水土保持大会论文集，2002

[6] 郭廷辅. 水土保持的发展与展望[M]. 北京：中国水利水电出版社，1997.

[7] 杨光，丁国栋，屈志强. 中国水土保持发展综述[J]. 北京林业大学学报（社会科学版），2006（5）：72-77.

[8] 李占斌，朱冰冰，李鹏. 土壤侵蚀与水土保持研究进展[J]. 土壤学报，2008，5（45）：806.

[9] 张侠，赵德义. 水土保持研究综述[J]. 地质技术经济管理，2004，3（26）：26-30.

[10] 于常华，刘长胜，蔡立中. 浅议水土保持与可持续发展[J]. 科技成果纵横，2004 （2）：39-40.

[11] 何文社，方铎，杨具瑞，等. 试论水土保持在我国水资源可持续发展中的战略地位[J]. 水土保持学报，2001，15（6）：24-28.