阜新老二色小流域水土保持综合治理生态监测与效益评价

(辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭 112000)

阜新老二色小流域水土保持综合治理生态监测与效益评价

李中艳

(辽宁省铁岭水文局，辽宁 铁岭 112000)

为了解阜新黑土区水土流失状况，实现小流域水土保持综合治理，选取阜新区老二色流域进行多年实地生态监测，针对当地的水土流失状况及水土保持综合治理工作的开展情况，将样方调查法、环刀浸水法等多种方法有效结合，对老二色小流域水土保持措施进行了全方位评价，得到如下结论：水土保持综合治理工作开展后，老二色小流域植物覆盖度从34.5%增加到39.75%，形成一个完整的多层次生态系统；水土流失现象、不合理利用土地现象得到改善；黑土地产量逐渐提高，居民人均收入相应提高，生态治理工作全部收益达到2936.1万元；整个老二色流域的水土流失现象被有效控制，整体态势向良性发展。

阜新黑土区；老二色流域；水土保持综合治理；生态监测；效益评价

由于自然和人为活动的双重原因，水土流失现象已成为东北黑土区所面临的关键生态建设问题之一[1]。水土流失现象日益严重导致的土壤板结化和盐碱化，使得黑土养分大量流失，丧失了基本的耕种能力，严重影响了东北黑土区的经济发展[2]。辽宁省虽是分布黑土的主要地区，但土壤侵蚀现象十分严重，土壤侵蚀面积可达15.21万km2。东北黑土区生态环境问题逐渐引起国内外研究者的关注。

近年来，国内外众多学者针对东北黑土区水土保持问题进行了大量的研究，研究成果较为丰富，但大多数的研究仅是从东北黑土区土壤侵蚀状况、水土流失治理、生态环境建设等方面进行探索[3]。研究成果为东北黑土区黑土地的可持续利用做出突出贡献，但东北黑土区水土保持治理的生态监测和效益评价等方面研究的较少，已有的研究也存在一些值得商榷之处[4]。本文以辽宁省阜新地区老二色小流域为研究区域，重点针对黑土地水土保持工作的生态监测和效果评价进行研究，为其他类似生态环境治理工作提供一定的参考。

1 研究内容

1.1 研究区概况

老二色流域位于阜新市东北部的蒙古族自治县，在阜新地区经济发展历程中，起着举足轻重的的作用。整个流域的面积为2568km2，长度为142km。老二色流域所在区域属于北温带半干旱季风大陆性地区，雨热同期，流域全年平均气温7.6℃，全年无霜期为160～190d，降水量分配极不均匀，全年80%的降水量主要集中在6—9月，占全年总降水量的2/3，降水形式多为大雨或暴雨，极易引起洪水、滑坡等自然灾害的发生。水土流失现象严重，水土流失面积为1240.3km2[5]。植被主要为松树、杨树、野生草等，流域的植被覆盖率为7.9%，土壤类型主要为褐土，约3/4的土壤为褐土。整个流域主要以农业生产活动作为主要产业，黑土资源开发利用不合理(见表1)。49%的黑土地为农业用地，林业用地约占26.3%，未完全开发土地约占24.3%。该流域的土壤侵蚀类型按侵蚀的程度不同依次划分为轻度、中度、强度、极强度侵蚀(见表2)，其中轻度和中度侵蚀分布最广，达82.25%[6]。

表1 阜新老二色流域土地利用状况

表2 阜新老二色流域水土流失状况

2 监测内容和研究方法

在阜新老二色小流域，随机选取15个具有明显特征的径流小区域作为本次水土保持综合治理效果的监测对象，对老二色小流域不同的治理模式下各个区域的治理效果进行监测和评价[7]。水土保持综合治理监测的内容和方法如下：

a. 覆盖在老二色流域地表上的植物状况监测。用样方调查法作为研究方法调查植物的种类、数量、分布特征、生态功能等，把样方的标准面积定为50m×20m。监测乔木时，将样方分成个10m×20m的小样方测定，每个10m×20m的小样方中选用5m×5m的样方监测灌木层，数量为1个；选用1个4m×4m的样方监测草木层。进行监测记录工作时，分别记录下乔木、灌木层的树种、树高、直径、郁闭度；草本层的结构、覆盖度等。

b. 老二色流域土壤状况监测。测土壤的重度和孔隙度时选用环刀浸水法作为监测方法；监测土壤质地时选用筛法和比重计速测法进行监测；选用环法渗透法作为监测土壤持水蓄水能力、渗透能力的监测方法；同时监测土壤的酸碱度、各种养分的含量。

c. 老二色流域区位特征的监测。选用径流小区法和侵蚀测定法作为监测区域径流量和侵蚀模数的方法；选用各种试验时期监测老二色流域的气候特征[8]。

3 监测结果与分析

3.1 生物效应变化

在进行水土保持综合治理过程中，随着各种人工或生态举措的展开，在2010—2015年老二色流域内的植物的种类、数量、分布特征、生态功能等生物特征都逐渐增加，林地、灌木层、草木层的生物量分别增加了8%、10%、15%。结果表明：在老二色小流域水土保持综合治理工作中，不同区域不同土地开发方式的植物种群生物特征逐渐趋于顺行演替过程，其中草本类和灌木类生物量速度较快，2015年草本类和灌木类分别增加了7种、4种植物。 2010—2015年老二色小流域植物覆盖度从34.5%增加到39.75% ，表明通过一系列水土保持综合治理工作后，老二色小流域生物种类多样性得以恢复，植物覆盖率增加[9]。

3.2 土壤效应变化

通过一系列水土保持综合治理工作后，2010—2015年老二色小流域土壤内的有机质含量不断增加，有机质含量由原来的25.98g/kg增加至29.75g/kg。在综合治理工作中，随植被数量大量增加，土壤中的N元素作为养分被大量吸收，随着治理工作的逐步推进，植被的固氮能力不断加强，生态环境逐步改善，N元素出现富集现象，导致土壤中N元素的含量呈现先减少后增加的趋势。但土壤中P、K元素的含量，因在不同区域分布不均缘故，不同区域的变化趋势不明显。2010—2015年，侵蚀程度不同的土壤的N、P、K元素都有不同程度的变化，其中强度侵蚀土壤变化范围最大(见表3)。

表3 2012—2015年不同侵蚀程度土壤N、P、K元素和有机质含量变化

由于老二色小流域开展水土保持工作，不同侵蚀程度的土壤地表上植被覆盖率逐渐增加，植被对土壤的稳固作用逐步加强，导致土壤的孔隙度变大，土壤中度变小。强度侵蚀、中度侵蚀、轻度侵蚀重度由2010年的1.45g/cm3、1.48g/cm3、1.37g/cm3，减小到2016年的1.32g/cm3、1.33g/cm3、1.15g/cm3，孔隙比增加至38.3%、39.5%、44.2%。该小流域土壤的pH值逐步随着水土保持治理工作向中性发展[10]。

3.3 区位效应变化

随着水土保持工作不断进行，各个区域的植被覆盖率逐渐增加，生态系统开放性降低，系统稳定性逐渐提高，植被内光照强度下降，植被调节气温的能力变强，有效地控制植被内温度的变化。不同侵蚀程度的土壤，相对湿度不同，植被内的空气湿度及土壤含水量都不同。因植被生物多样性的丰富，地表径流能力减弱，整个生态系统处于稳定状态。

4 生态效益分析及评价

水土保持综合治理的主要目的是为了有效保护土壤和控制水土流失。本次评价工作参考了大量老二色流域的有关资料，选用对比法作为研究方法，分别从经济效益、生态效益、社会效益等方面对老二色流域水土保持工作进行效益评价。

老二色小流域结合当地的地形和土壤侵蚀情况，制定生物措施、工程措施相结合的治理模式。坡度过陡的区域，采取封山措施；坡度大于15°的山腰种植油松、松枝子等树种，在林下撒播优质野草，人工补植促进植被的修复；在坡度小于15°的部分选取抗风能力更强的油松、樟子松等树种，适当的种植梨树、桃树等果树。治理时间分为三期：2010—2015年为第一期；2015—2020年为第二期；2020—2030年为第三期。整体计划治理流域面积1240.3km2，退耕还林152.6km2，水利工程523项。自2010年起开始制定总体规划，2010年底初级计划基本落实到位。老二色小流域水土保持治理工作预计投资320万元，经过计算得出年支出费用达到36.1万元，20年综合治理项目整体投资840万元。

参考阜新地区农产品的价格，将各项水土保持措施的增量产值作为计算基础，以2010年为基准年，经一系列计算最终得出，各类水土保持措施增产产品最终带来的直接效益为1736.8万元(见表4)。

表4 老二色小流域水土保持综合治理效益指标

水土保持治理工作前3年为低效益时期，3～10年为效益增加期，10年以后为明显效益期。因阜新黑土地区水土流失状况严重，土壤养分流失，应从保土价值和持水价值两个方面进行水土保持治理工作的效益评价，因此计算保土价值时，可以计算土壤养分的潜在生态能力值。

Er=∑SCiPi(i=N,P,K)

式中Er—— 保土价值，万元/年；

∑S—— 减少的侵蚀保土量，万t/年；

Ci—— 土壤中N,P,K的含量；

Pi—— N,P,K的市场价格。

结合阜新老二色小流域的当地自然状况以及当地化肥的市场价格，计算得出该流域水土保持治理项目的保土价值为195.38万元/年。

蓄水持水能力是水的标准市场价格与蓄水水源的价值量相乘得到的。2015年阜新老二色流域的自来水价格为1.5元/m3,经过计算得出该流域水土保持治理项目的保水效益41.21万元/年。阜新老二色流域水土保持治理项目的整体收益为保土价值与持水价值的和，约为236.59万元/年，3年后水土保持效益逐渐增长。2030年，老二色小流域水土保持生态治理全部收益为2936.1万元。

5 结 语

本文参考了大量阜新老二色流域的有关水土保持综合治理资料，打破了原有的固定水土保持研究模式，重点针对黑土地水土保持工作的生态监测和效果评价进行研究。研究结果发现：经过5年的初期治理工作，取得十分显著的生态效益、经济效益和社会效益。老二色小流域水土保生态环境得到了初步改善，生态系统稳定性逐渐提高。2010—2015年期间老二色小流域植物覆盖度从34.5%增加到39.75%，预计2025年整体植被覆盖率达到60%以上，形成一个完整的多层次生态系统，使得水土流失现象、不合理利用土地现象得到改善。土壤侵蚀现象得到改善，黑土地产量逐渐提高，居民人均收入相应提高。到2030年，老二色小流域水土保持生态治理全部收益为2936.1万元。结果表明：老二色小流域的水土保持综合治理取得良好的生态效益。该区域关于黑土区小流域的生态治理经验可为类似治理工程提供借鉴。

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EvaluationofsoilandwaterconservationcomprehensivegovernanceecologicalmonitoringandbenefitinFuxinLaoersesmallriverbasin

LI Zhongyan

(LiaoningTielingHydrographicOffice,Tieling112000,China)

Fuxin Laoerse small river basin is selected for ecological monitoring in the field for many years to understand the status of the soil and water loss in Fuxin black soil district and realize small river basin comprehensive governance of soil and water conservation. Sample plot investigation method, circular knife flooding method and many other methods are effectively combined for comprehensive evaluation on Laoerse small river basin water and soil conservation measures in view of the local soil and water loss situation as well as progress of comprehensive governance of soil and water conservation work. The following conclusions are obtained: the vegetation coverage in Laoerse small river basin is increased from 34.5% to 39.75% after comprehensive governance of soil and water conservation work, thereby forming a complete multi-level ecosystem. The phenomenon of water and soil erosion as well as unreasonable use of land have been improved. The production of black land is gradually increased, and the per capita income of residents is increased accordingly. Total income of ecological governance work is up to 29.361 million Yuan. The water and soil erosion in the whole Laoerse small river basin is effectively controlled, and the overall situation is benignly developed.

Fuxin black soil region; Laoerse small river basin; comprehensive treatment of soil and water conservation; ecological monitoring; benefit evaluation

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.011.012

TV213

A

2096-0131(2017)011-0044-04