重庆市水土保持科技需求及重点领域

2015-01-27郭宏忠蒋光毅史东梅刘益军于亚莉汪三树

中国水土保持 2015年1期

关键词：三峡库区土壤侵蚀面源

郭宏忠，江东，蒋光毅，史东梅，刘益军，于亚莉，汪三树

(1.重庆市水土保持生态环境监测总站，重庆 401147；2.西南大学资源环境学院，重庆 400715；3.重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 400020)

重庆市水土保持科技需求及重点领域

郭宏忠1，江东1，蒋光毅1，史东梅2，刘益军2，于亚莉3，汪三树3

(1.重庆市水土保持生态环境监测总站，重庆 401147；2.西南大学资源环境学院，重庆 400715；3.重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 400020)

土壤侵蚀；水土保持；科技；重庆市

重庆市位于三峡库区腹地，库区城镇搬迁、移民后靠安置、经济建设活动等使得人为水土流失加剧，做好其水土保持工作对三峡工程长期安全运行、长江中下游防洪与生态安全等具有重要意义。根据重庆市大城市、大农村、大库区的特点，提出水土保持科技发展的7个重点领域，包括区域土壤侵蚀环境和侵蚀类型辨识、小流域水沙规律及治理模式、生产建设项目侵蚀特征及调控技术、流域水土流失面源污染机理及调控技术、水土保持措施防蚀机理及适宜性评价、流域生态补偿机制及标准、水土流失快速调查及监测评价技术等。此外，还应密切关注基础性水土保持监测站点建设、三峡库区典型小流域治理模式探索、生产建设项目水土流失定量化分析、新技术新材料新方法推广应用等。

重庆市在全国水土保持区划中属西南紫色土区(四川盆地及周围山地丘陵区)。据全国水利普查结果，2011年重庆市水土流失面积3.14万km2，占土地总面积的38.06%，其中中度及以上水土流失面积2.07万km2，占水土流失面积的66.06%，土壤侵蚀模数3 392.59 t/(km2·a)，年土壤侵蚀量达1.06亿t。重庆市地处三峡库区腹心地带，库区城镇搬迁、移民后靠安置、经济建设活动等使得库区人为水土流失加剧，库区的水土保持工作对三峡工程长期安全运行、长江中下游防洪与生态安全等具有重要意义。在水利部《全国水土保持科技发展规划纲要(2008—2020年)》的指导下，根据重庆市土壤侵蚀环境和水土保持工作特点，结合国内外土壤侵蚀与水土保持发展趋势，对重庆市水土保持科技需求与重点领域进行了分析和探讨。

1 重庆市水土保持科技需求

(1)三峡库区安全运行的水土保持科技需求。重庆市地处我国典型的生态环境脆弱区，所辖的巫山县、巫溪县、奉节县、云阳县、开县、万州区、涪陵区、丰都县、武隆县、石柱县、长寿县、渝北区、巴南区、江津区及重庆核心城区均属三峡库区。库区原生生态环境脆弱，坡耕地分布广、垦殖指数高，人为水土流失严重[1]，尤其是在三峡工程建成后，受到人为因素的强烈干扰，引发了一系列严重的水土流失、地质灾害、面源污染等。根据库区生态环境特点和三峡工程水库安全运行需要，重庆市水土保持工作应将水土流失导致的泥沙淤积和面源污染作为研究重点，探索相应的治理措施与技术。

(2)流域可持续发展的水土保持科技需求。长期以来，在长江上游和西南诸河区已形成了包含以坡改梯和坡面水系为主的坡耕地综合整治、泥石流和滑坡重点治理、清洁小流域建设、石漠化综合防治、生产建设项目水土保持等水土流失治理模式[2-4]。根据流域可持续发展目标，对市县(流域)范围内自然因素和人为因素在水土流失和水土保持方面的影响和作用进行定量评价，构建流域生产力模型，以探讨自然资源、生态环境、经济发展与移民环境容量之间的相互作用和定量关系，这对于有效防治坡耕地水土流失、促进农村产业结构调整、提高农民收入和生活水平具有重要的科学意义和实践价值。

(3) 水土保持行业规范化管理的科技需求。随着水土保持项目规范化管理理念的贯彻落实，科研、管理人员要密切结合学科发展方向和社会实践加强系统研究[5]，积极探索科技成果转化的有效途径[6]。根据行业和科技发展趋势，结合重庆市的实际情况，制定水土保持科技规划，明确今后的工作重点，通过加强科技培训、加快工程建设，逐步提高水土保持科技贡献率。

2 重庆市水土保持科研的基本原则

(1)将三峡库区水土保持作为重庆市水土保持的特色和重点。三峡库区(重庆段)水土流失主要发生在受人类活动影响强烈的旱坡地和疏林地[7]，存在严重的坡耕地水土流失、消落带土壤侵蚀及水位周期性变化引起的崩塌、滑坡、泥石流等，独特的侵蚀特征和恶劣的环境条件对重庆市水土保持科技发展和集成创新提出了较高要求。

(2)根据区域特色，将水土保持理论研究与生产实践相结合。根据重庆市大库区、大农村、大都市特点，坚持水土保持科技发展服务流域治理、生态修复、生产建设项目的原则，加强基础理论与关键技术研究。

(3)重点突破，长远目标与近期目标相结合。重庆市水土保持工作既有以土地利用结构调整为中心的大农业生产特点，又具有为流域生态系统服务的生态环境支持功能。因此，重庆市水土保持科技工作应以三峡库区坡耕地整治和消落带保护研究为重点，以泥沙输移、面源污染防控研究为近期目标，远期目标应关注提高土地生产力和生态环境容量的相关技术问题。

(4)注重实用技术和高新技术应用相结合。重庆市水土保持部门在引进国内外研究成果的基础上加强集成创新，分析、应用和推广水土保持新材料、新技术、新工艺，加快实用性强、易接受、成本低、见效快的实用技术开发、集成与传统工艺改造，鼓励实用技术推广和高新技术应用，以提高水土保持科技含量。

3 重庆市水土保持科技发展重点领域

(1)区域土壤侵蚀环境和侵蚀类型辨识。区域性土壤侵蚀过程和发生机理研究是合理配置水土保持措施、进行流域综合治理的理论依据和前提条件[8]。重庆市水土流失和土壤侵蚀环境具有多方面的特殊性：首先，在重庆市分布面积最广的紫色土是一种高侵蚀性的岩性土，紫色土坡耕地土地生产力在土壤侵蚀过程中并未呈现出明显的“水土流失—土地生产力下降”规律[9]，这在一定程度上造成当地居民对土壤侵蚀潜在危险性认识不足；其次，由于库区坡耕地分布面积大且垦殖率高，坡耕地水土流失不仅成了三峡库区泥沙的来源地，而且破坏了土壤的水源涵养功能，加剧了干旱对农业生产造成的不利影响；再次，三峡库区的库岸崩塌、消落带土壤侵蚀是在水力-重力复合交替作用下产生的，同时面源污染造成的水体富营养化将直接影响水库功能发挥。根据上述特点，重庆水土保持重点研究领域有紫色土丘陵区坡耕地侵蚀发育过程、机制、防治途径及流失量计算，土壤侵蚀潜在危险度评估与预警[6]，水力侵蚀临界条件及土壤侵蚀危险期确定[10]，土壤抗侵蚀能力的物理机制及评价指标，土壤侵蚀与水土保持的生态环境效应评价等。

(2)小流域水沙规律、流域治理模式和小流域健康评价研究。泥沙输移比是反映流域水流输送侵蚀泥沙能力的重要指标[2]。对三峡库区重庆段各级流域来说，分析泥沙输移比特征有助于评价坡面水土保持措施和流域治理工程的减水减沙效益，从而合理估算入库泥沙量，保证三峡工程永续利用。因此，重庆市水土保持工作应重点研究各种时空尺度下的土壤侵蚀过程及影响因素定量化分析、水土流失/流域治理的空间尺度转换、小流域侵蚀泥沙来源及泥沙输移比特征、流域水土保持措施效益分析评价、流域水土资源开发及高效利用模式、流域治理的“尺度-结构-过程”模式分析等。

(3)生产建设项目侵蚀特征及调控技术研究。生产建设项目造成的水土流失类型和形式与流域内传统陡坡开垦、破坏植被等引发的水土流失存在明显差异，生产建设项目水土流失在侵蚀动力、侵蚀对象、侵蚀类型和水土流失形式、防治范围及对周边生态环境的影响等方面与流域水土流失原理、措施体系有本质区别[11-12]。针对生产建设项目人为水土流失状况，加强线性、点(面)状生产建设项目和工矿区土壤侵蚀环境、侵蚀类型分析，生产建设项目水土流失预测模型及适用性评价，生产建设项目诱发性土壤侵蚀危险性评价，生产建设项目植被生态修复模式及技术体系，边坡工程绿化新技术应用及效应评价等方面的研究。

(4)流域水土流失面源污染机理及调控过程研究。农业面源污染已成为水环境污染的最重要来源，水土流失造成的径流和泥沙携带污染物不仅会造成水体富营养化，而且会导致土地退化、肥力降低等[13]。针对国内非点源污染防治多采用基于发生过程模拟而提出污染控制技术措施的现状，重庆市水土流失面源污染问题重点研究领域有面源污染形成过程、污染物富集和迁移规律，非点源污染模型土壤侵蚀因子计算，农业非点源污染模型及适用性评价，水源地面源污染防治技术，生态清洁型小流域建设技术体系，流域尺度面源污染防治措施及控制技术体系等，特别要加强岸边带生态系统的廊道、缓冲带和植被护岸功能及其在防治非点源污染和土壤侵蚀方面的作用研究等[14]。

(5)水土保持措施防蚀机理及适宜性评价。常用的水土保持措施有耕作措施、林草措施、工程措施和规划管理措施等[2]。根据重庆市实际，水土保持工作重点研究领域有水土保持措施的防侵蚀性机理及适用性评价，“3S”技术在小流域治理措施布置中的应用，流域/区域尺度水土保持措施效益分析及环境评价，水土保持林草优良品种引进、培育和产业化开发技术，参与式农户水土保持模式等。

(6)流域生态补偿机制及标准研究。流域生态补偿是以实现社会公正为目的，在流域内上下游各地区间实施的以支付生态补偿金为主要内容的行为[15]，通过建立能协调相关主体在水土保持生态效益及经济利益之间的分配关系、激励水土保持行为的相关政策法规及制度等，以经济补偿形式解决利益分配不公平的问题[16]。相关方面重点研究领域有流域生态系统功能及其作用机理[17]，流域水系环境背景值及环境容量，重庆市水土保持生态补偿机制、主体客体和补偿标准[18]，重大水利工程对流域生态系统的影响，三峡库区水陆交错带生态过程及功能，三峡库区流域生态系统补偿机制、标准和管理体制等。

(7)水土流失快速调查及监测评价技术研究。我国水土流失治理已从单一维护土地生产力目标转向保护侵蚀区生态环境、保证当地社会经济可持续发展和减少非侵蚀区损失、保证生态环境良性循环等多目标并重的阶段发展[6]。但是，目前重庆市土壤侵蚀调查和水土保持评估方法主要采用基于区域调查的宏观评价和微观小区试验方法，其调查和试验结果难以直接外推或应用到其他区域，因此急需开展水土流失快速调查及评估体系方面的研究。相关方面重点研究领域有基于“3S”技术的土壤侵蚀与水土保持评价技术、基于数学模型的土壤侵蚀快速调查与水土保持技术、水土流失因子快速测度仪器开发与应用、生产建设项目水土流失快速调查及监测技术、区域性数字水土保持技术标准、水土保持信息基础设施的构建技术规范等。

[1] 郭宏忠,冯明汉,赵健,等.三峡库区水土流失防治分区及防治对策[J].西南农业大学学报:社会科学版,2010,8(3):25-27.

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[3] 张鲁,周跃,张丽彤.国内外土地利用与土壤侵蚀关系的研究现状与展望[J].水土保持研究,2008,15(3):43-48.

[4] 崔鹏,王道杰,范建容,等.长江上游及西南诸河区水土流失现状与综合治理对策[J].中国水土保持科学,2008,6(1):43-50.

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[6] 李锐.中国水土流失基础研究的机遇与挑战[J].自然杂志,2008,30(1)：6-11.

[7] 李月臣,刘春霞,赵纯勇,等.三峡库区重庆段水土流失的时空格局特征[J].地理学报,2008,63(5)：502-513.

[8] 郑粉莉,王占礼,杨勤科.我国土壤侵蚀科学研究回顾和展望[J].自然杂志,2008,30(1):12-17.

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