秦皇島市土壤侵蝕的特點、原因及保護對策

趙忠寶,何鑫,耿世剛,李克國,魏德全

(1.中國環(huán)境管理干部學院,河北秦皇島066004;2.綏中縣前所鎮(zhèn)林果技術服務中心,遼寧葫蘆島125205)

秦皇島市土壤侵蝕的特點、原因及保護對策

趙忠寶1,何鑫1,耿世剛1,李克國1,魏德全2

(1.中國環(huán)境管理干部學院,河北秦皇島066004;2.綏中縣前所鎮(zhèn)林果技術服務中心,遼寧葫蘆島125205)

土壤侵蝕是一種危害嚴重、分布范圍廣的生態(tài)環(huán)境問題,影響人與自然的和諧共存,以及各業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。通過分析秦皇島市土壤侵蝕特點、原因,提出綜合治理土壤侵蝕的對策和措施,以期為今后該區(qū)土壤侵蝕防治與治理提供科學依據(jù)。

秦皇島市;土壤侵蝕;生態(tài)環(huán)境問題;綜合治理

我國是世界上土壤侵蝕最嚴重的國家之一。全國幾乎每個省都有不同程度的土壤侵蝕,其分布之廣、強度之大、危害之重,在全球屈指可數(shù),土壤侵蝕被稱為中國的頭號生態(tài)環(huán)境問題。本文主要分析秦皇島市近10年土壤侵蝕的特點、成因,并提出合理的治理對策和措施,以期為該區(qū)生態(tài)環(huán)境治理和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 秦皇島市土壤侵蝕的特點

1.1 土壤侵蝕面積大,分布廣

秦皇島市地處河北省東北部,燕山山脈東段,陸域總面積7 812.4 km2,其中土壤侵蝕面積2 972.3 km2,占陸域總面積的38%。長城以北的中低山區(qū)、長城以南至京山鐵路以北的丘陵臺地區(qū)和沿海風沙區(qū)都存在土壤侵蝕現(xiàn)象,是冀東地區(qū)土壤侵蝕比較嚴重的區(qū)域之一。

1.2 土壤侵蝕類型多

秦皇島市土壤侵蝕類型主要為水蝕、風蝕、重力侵蝕和風暴潮侵蝕四大類。水蝕主要分布于長城以北的中低山區(qū)和長城以南至京山鐵路以北的丘陵臺地區(qū),土壤侵蝕模數(shù)在1 100～4 650 t/(a·km2),土壤侵蝕面積2 831 km2;風力侵蝕主要分布在山海關至灤河入?？谘睾Ｒ粠эL沙區(qū),由于受海風侵蝕,呈零星壯分布,侵蝕模數(shù)1 000～1 500 t/(a·km2),風蝕面積92 km2;風暴潮侵蝕(海水入侵+風力侵蝕)主要分布于灤河口段、大蒲河段、洋戴河區(qū)、海港區(qū)南部、卸糧口段和石河段,侵蝕面積24.8 km2;重力侵蝕表現(xiàn)為崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷、采空塌陷、地裂縫,主要分布于北部中低山區(qū)和丘陵臺地區(qū)的采礦區(qū)以及人為不合理的開墾區(qū),常伴隨水力侵蝕一起出現(xiàn),侵蝕面積24.5 km2。

1.3 土壤侵蝕的時間較為集中

秦皇島市土壤侵蝕主要集中在夏、冬兩季。80%的降水集中在7～8月份,暴雨發(fā)生率高,易造成山洪暴發(fā),除了一般的坡面侵蝕和溝壑浸蝕外,還有崩塌、滑坡和泥石流等現(xiàn)象發(fā)生;冬季受西伯利亞大陸氣團控制,常有寒潮大風降溫天氣,寒潮期一般自11中下旬至來年3月中下旬,時間長、風力大為風力侵蝕和風暴潮侵蝕創(chuàng)造了條件。

1.4 土壤侵蝕危害較為嚴重

全市受重力侵蝕的人數(shù)為4 228人,潛在經(jīng)濟損失總數(shù)為6 447萬元。自上世紀50年代以來,全市突發(fā)性地質災害101起,造成61人死亡,損毀房屋810間、農(nóng)田201 hm2、公路41.65 km,直接經(jīng)濟損失2 203.5萬元[1]。

2 土壤侵蝕的成因分析

引起秦皇島市土壤侵蝕的原因主要有兩個方面:自然因素和人為因素。

2.1 自然因素

2.1.1 地形地貌

秦皇島市地處燕山山脈東段,地形地貌復雜,峰巒迭起,山坡陡峭,河曲發(fā)育。地勢北高南低,地貌類型由中低山、丘陵、平原呈梯級狀分布。以東西走向的長城為界,以北為構造侵蝕中低山區(qū),面積3 660 km2,占全市總面積的46.9%,1 000 m以上山地,切割深度300～500 m,山坡坡度40°～60°,該區(qū)地貌特點是地勢高聳,地形陡峻、起伏大,切割劇烈,多見尖頂狀山體;長城以南至京山鐵路以北為構造剝蝕丘陵臺地區(qū),面積2 202.5 km2,占全市總面積的28.2%,山高100～1 000 m,地形坡度一般5°～25°,切割深度小于200 m,該區(qū)地形變化較舒緩,地面坡狀起伏[2]。沿海地區(qū)由于受近海河流、海潮、季風等作用,形成了一些高低起伏的沙丘,一般高出海面5～30 m,昌黎縣大圩頂沙丘最高,海拔約30 m。總之,復雜的地形地貌、較大的地形坡度、低起伏的沙丘,為水力侵蝕、重力侵蝕和風力侵蝕創(chuàng)造了有利的條件。

2.1.2 巖性與土壤

秦皇島市山區(qū)以花崗巖為主,不易風化、剝蝕,覆蓋著薄殼土層,土壤多屬褐土與棕色森林土,土層較薄,附著能力差?；◢弾r為中生代燕山運動中形成,絕對年齡大約為1億年?；◢弾r立方解理發(fā)育,在海拔200 m以下的低山丘陵花崗巖風化形成大量球狀風化體,但在海拔200 m以上受冰期時寒凍風化冰劈作用形成大量的石柱峰林,在都山的山頂形成石海?；◢弾r寒凍風化冰劈作用下還堆積大量的石屑,形成石屑坡和石屑堆。這些石屑數(shù)量巨大,主要堆積在不穩(wěn)定的山坡或山凹中,受重力作用和水力作用的雙重影響,往往形成崩塌、滑坡、泥石流等地質災害[3]。

2.1.3 森林植被

秦皇島市植被類型為暖溫帶落葉闊葉林,并有溫性針葉林分布。建國初期,北部山區(qū)森林覆蓋率高達95%。上世紀五六十年代搞“大躍進”、“以糧為綱”,對森林植被進行了嚴重破壞。經(jīng)過多年的封山育林和人工補植,目前北部山區(qū)森林覆蓋率為57%,但森林結構不合理,人工林較多,天然林較少,中幼齡林偏多,單層林較多,林下枯枝落層較薄,林下土壤侵蝕的現(xiàn)象普遍存在。

2.1.4 氣候

秦皇島屬暖溫帶半濕潤季風氣候,年平均降水可達800 mm。冬季受西伯利亞大陸氣團控制,天氣寒冷干燥,常有寒潮大風降溫,寒潮期一般自11中下旬至來年3月中下旬。時間長、風力大,為風力侵蝕和風暴潮侵蝕創(chuàng)造了條件。夏季東南季風從海上吹來大量暖濕空氣,極峰位置穩(wěn)定在北緯40度附近,受燕山地形的影響,山地迎風坡多形成暴雨中心,暴雨較為集中,歷時短,洪峰流量大,沖刷強度大,常攜帶大量泥沙,嚴重時還形成崩塌、滑坡、泥石流等地質災害。

2.2 人為因素

人為因素造成和加劇了土壤侵蝕。近幾年來,隨著人口增長和經(jīng)濟的發(fā)展,人為造成土壤侵蝕的面積呈現(xiàn)不斷增長的趨勢。據(jù)統(tǒng)計,全市每年因人為因素新增土壤侵蝕面積30～50 km2。人為因素主要有:(1)有的地方盲目開發(fā)“四荒”,搞經(jīng)濟林果基地開發(fā),順坡抽槽、間作農(nóng)作物,沒有采取任何有效的水土保持措施。一遇降雨,水沖土跑,產(chǎn)生土壤侵蝕。這種現(xiàn)象在北部山區(qū)普遍存在。(2)山區(qū)的開礦、修路等開發(fā)建設項目面廣量大,而又沒有按規(guī)定編報水土保持方案,未執(zhí)行“三同時”制度,廢渣、尾礦、矸石、剝離表土亂堆亂倒,造成開發(fā)建設性土壤侵蝕。據(jù)調查資料顯示,全市25家水泥灰?guī)r礦、70個煤礦、61家鐵礦等都存在著不同程度的人為土壤侵蝕現(xiàn)象。(3)城市化過程中造成土壤侵蝕,這是秦皇島市人為土壤侵蝕的又一重要因素。隨著城市建設規(guī)模的不斷擴大,不合理的開發(fā)水土資源,亂挖亂倒棄土,甚至已開發(fā)推平的土地長時間擱置裸露,形成大片的裸露面和廢棄的虛土,造成土壤侵蝕。(4)河道采砂和海岸帶工程建設等造成海水侵蝕。

3 土壤侵蝕的防治措施

土壤侵蝕的防治與治理應以小流域為基本單元,預防為主、保護優(yōu)先,因地制宜、分區(qū)防治,全面做好預防監(jiān)督、綜合治理和生態(tài)修復相結合等要求,結合《秦皇島生態(tài)市建設規(guī)劃2006—2020》和《秦皇島市水土保持生態(tài)建設規(guī)劃2005—2015》提出如下防治措施:

3.1 北部中低山、丘陵中度侵蝕區(qū)

本區(qū)海拔在500～1 500 m之間,該區(qū)是秦皇島市的生態(tài)屏障,主導生態(tài)功能為水土保持、涵養(yǎng)水源與生物多樣性保護,土壤侵蝕的防治與治理措施有:

3.1.1 進一步強化封山育林,增強森林生態(tài)系統(tǒng)的自我修復能力

生態(tài)修復是新世紀水土保持生態(tài)建設思路的重大戰(zhàn)略調整,具有投入小、見效快、效益好等特點。該區(qū)封山育林50多年來,生態(tài)得到保護和恢復演替,但還存在封而不死、放牧、平茬砍柴的傳統(tǒng)現(xiàn)象。今后,應加大封山育林工作力度,實行封山禁牧,積極實施飛播造林。封山育林會使植被得到恢復,增加枯落物貯量,改變土壤結構狀況,增強林分的水源涵養(yǎng)和水土保持作用。秦皇島市石河水庫水文觀測站對山海關林場所轄范圍內石河流域的徑流量、輸沙量、侵蝕模數(shù)等進行了34年觀測,結果表明,在封山育林初期(1957—1966)年均徑流量為1.57億m3,年均輸沙量為12 357萬t,侵蝕模數(shù)為221 t/hm2;1987—1990年期間(封禁33～36年),年均徑流量減少到0.975億m3,年均輸沙量減少到1.817萬t,侵蝕模數(shù)減少到32 t/hm2,分別下降了38%、85%、86%。這將會使水庫的使用壽命延長幾百年[4]。

3.1.2 實施坡改梯、退耕還林,增強水土保持功能

在坡度5°～25°的耕地,必須實施坡改梯。山坡地為環(huán)境敏感區(qū),開發(fā)利用不當,極易造成嚴重土壤侵蝕。水平梯田和臺地是山丘區(qū)沿坡地等高線修建的臺階形田地,它可以改變微地形,增加地面糙度。利用作物自身攔擋泥沙,攔蓄雨水,阻滯徑流,提高地表的抗蝕力,防治土壤侵蝕,達到保水、保土、保肥的目的,為山丘區(qū)坡地植被的恢復創(chuàng)造條件[5]。坡耕地改造是改變微地貌、有效遏制土壤侵蝕的關鍵技術。坡度大于25度的坡耕地必須退耕還林還草,營造薪炭林、水土保持林和經(jīng)濟林。根據(jù)四川省遂寧市中區(qū)對坡改梯田和坡改梯土典型地塊減沙的實地觀測資料,坡耕地改水平梯田和坡耕地改梯土后,每年徑流量可分別就地減少原徑流流失量的92%和70.6%～83.4%,泥沙可就地減少原泥沙流失量的94.9%和86%～90.2%,可見,坡改梯后其減蝕減沙的效果是很明顯的[6]。

3.1.3 利用先進的耕作措施和造林技術

積極推廣少耕免耕、橫向耕作等高耕作耕作技術,通過增加地面覆蓋度及地形改變達到保水保土的目的。造林實行穴狀種植,修建坑穴、魚鱗坑等措施,以減少破壞土壤結構、增加地面覆蓋度、改變微地形及蓄水為主達到保水保土的目的。實驗表明,在降雨強度一定的條件下,免耕作業(yè)區(qū)的徑流量至少比傳統(tǒng)作業(yè)區(qū)減少2倍,泥沙輸移量減少4倍[7]。

3.1.4 積極發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)

發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)能夠把種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、加工業(yè)和農(nóng)村能源聯(lián)系在一起,達到調整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構、物質循環(huán)利用、發(fā)展經(jīng)濟、保持水土的目的。一是積極發(fā)展沼氣池,把沼氣池、廁所、豬舍結合起來,改變傳統(tǒng)的能源利用結構,遏制亂砍濫伐的現(xiàn)象。同時,產(chǎn)生的沼渣、沼液是很好的有機肥料,可以改善土壤結構。二是發(fā)展立體種植。通過間作套種,增加地面覆蓋度、覆蓋時間和利用空閑生態(tài)位達到保持水土的目的。三是發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)田。節(jié)水灌溉是根據(jù)作物需水規(guī)律及當?shù)毓┧畻l件,為有效利用灌溉水獲取農(nóng)業(yè)的最佳效益,具有高產(chǎn)、高效、優(yōu)質等特點,主要有渠道防滲、低壓管道輸水、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術。節(jié)水灌溉主要是通過消弱水的移動路線及動能來達到保持水土的目的。如河北太行山區(qū)白莊水土保持型生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)系統(tǒng),經(jīng)過1997—2000年的循環(huán)運轉,在提高植被覆蓋率、增加土壤肥力、減少土壤侵蝕、提高糧果產(chǎn)量等方面取得了明顯的效果。2000年8月30日降雨189 mm,20年一遇,試區(qū)內水利水保工程沒有受到任何破壞,經(jīng)過測流和泥沙量觀測,整個試區(qū)內的土壤侵蝕量很小,僅為685 t/(km2·a)[8]。

3.1.5 加快礦區(qū)的生態(tài)恢復與重建

秦皇島市的礦山主要分布在北部的中低山區(qū)及中部的丘陵臺地區(qū),具有規(guī)模小、開采強度大、土壤侵蝕嚴重、危害大等特點。礦區(qū)的生態(tài)恢復堅持“誰造成水土流失誰負責治理”的原則,因地制宜,采用先進的工程措施、生物措施與農(nóng)業(yè)耕作措施相結合。對閉坑礦山進行綜合整治,倡導景觀化治理,建設礦山公園;對尾礦庫進行壩面加固、覆土、種草;露天采礦邊坡,修建臺階進行覆土,實行臺階式綠化;塌陷區(qū)根據(jù)塌陷程度,采取農(nóng)、林、牧、漁綜合利用的措施。

3.1.6 加快制定水土保持生態(tài)補償政策

水土保持的生態(tài)服務功能具有空間流轉性,它既產(chǎn)生本地效益,也產(chǎn)生異地效益[9]。北部山區(qū)的主導生態(tài)功能為水土保持,境內河流眾多,流域面積在100 km2的較大河流有21條,均發(fā)源于北部山區(qū)。北部山區(qū)為南部平原地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展及人民生活提供水資源保障和生態(tài)安全保障,然而北部山區(qū)地處特殊位置,經(jīng)濟發(fā)展受到限制,人民生活水平較為貧困。根據(jù)溫家寶總理在2006年的“第六次全國環(huán)境保護大會”上明確指出德“誰開發(fā)誰保護、誰破壞誰恢復、誰受益誰補償、誰排污誰付費”的原則,加快制定北部山區(qū)水土保持生態(tài)補償機制,切實保護水源地。南部平原地區(qū)應該在政策、資金、實物等方面給予北部中低山丘陵區(qū)一定的補償。補償資金以國家為輔,地方為主,積極爭取國際贈、貸款。同時開征礦產(chǎn)開采費和旅游資源費。

3.2 南部沿海平原中度侵蝕區(qū)

3.2.1 加強農(nóng)田水利工程和農(nóng)田防護林體系建設

大量試驗證明,農(nóng)田防護林的生態(tài)效應主要表現(xiàn)為防風固沙、減少徑流、減少蒸發(fā)量。南部沿海平原地區(qū)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主,由于農(nóng)田植被覆蓋高,地勢平緩,土壤侵蝕強度較弱,但局部人為不合理利用土地也造成了嚴重的土壤侵蝕現(xiàn)象。土壤侵蝕攜帶農(nóng)田大量營養(yǎng)物質進入河流或湖泊,造成河流或湖泊富營養(yǎng)化。再加上現(xiàn)存農(nóng)田防護林帶殘缺不全,很多農(nóng)田沒有林網(wǎng)建設,防風固沙、保持水土的能力十分有限。解決農(nóng)田土壤侵蝕的根本措施就是加強農(nóng)田水利工程和農(nóng)田防護林建設,建設高標準農(nóng)田,實現(xiàn)喬、灌、草相結合,實現(xiàn)林隨路走,林隨溝、渠走,做到水不出田,肥不出溝。

3.2.2 優(yōu)化沿海防林體系建設

沿海防護林體系在防災減災、保障人民生命財產(chǎn)安全、防風固沙、阻擋風暴潮等自然災害的侵襲、改良土壤和穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面發(fā)揮了明顯作用。秦皇島海岸線長126.4 km,是風力侵蝕分布的主要地段。上世紀50年代以前,沿海岸線分布大量流動沙丘,風沙起時,淹沒樓房,淹沒鐵路,給人民群眾的生活帶來嚴重災害。從上世紀50年代開始,國家號召人民沿海岸線大規(guī)模植樹造林。到上世紀70年代,基本形成了沿海防護林體系,使流動的沙丘得以有效固定。沿海防護林由于林齡較長、樹種單一,大多地段樹木出現(xiàn)老化現(xiàn)象,病蟲害嚴重,抵抗臺風的能力逐漸減弱。目前應該加強沿海防護林更新改造,優(yōu)化林帶結構,加大未合攏階段的造林步伐,最大限度地發(fā)揮沿海防護林的生態(tài)功能。

3.3.3 海水入侵綜合防治

首先要禁止海岸采砂。據(jù)研究,秦皇島市海岸侵蝕的原因除風暴潮外,主要是攔蓄河水造成的輸沙量減少和人工采挖砂石對海岸的直接破壞[10]。攔蓄河水的目的是蓄積季節(jié)性降水,供經(jīng)濟發(fā)展及人民生活使用,有利有弊,目前難以解決。采挖砂石是一種掠奪性的破壞,已使許多良好的沙質海岸遭受破壞,海岸侵蝕加劇,嚴重影響了秦皇島市的海岸風景線和生態(tài)安全,應該嚴格執(zhí)行《中華人民共和國海洋環(huán)境保護法》,禁止在海岸采挖砂石。同時應加大海岸線的監(jiān)管和監(jiān)督力度,嚴厲打擊海岸采挖砂石行為。其次,在海水入侵嚴重地區(qū)工程護岸。在海水入侵嚴重地區(qū),因地制宜,科學論證,采取工程護岸,防止風暴潮對海岸線侵蝕。

[1]任改娟,郝文輝.秦皇島市崩塌環(huán)境地質災害特征及其防治對策[J].中國環(huán)境管理干部學院學報,2009,19(1):9-11.

[2]任志軍.秦皇島市礦產(chǎn)開發(fā)引發(fā)的地質環(huán)境問題及對策[J].化工礦產(chǎn)地質,2006,28(2):94-100.

[3]孔繁德.秦皇島北部山區(qū)水土流失的特點及形成因素與防治對策[J].水土保持研究,2003,10(2):52-54.

[4]費世民,彭鎮(zhèn)華,周金星,等.我國封山育林研究進展[J].世界林業(yè)研究,2004,17(5):29-33.

[5]邱雪紅,楊潔.江西省林地水土流失狀況調查及對策[J].亞熱帶水土保持,2007,19(4):35-37.

[6]李龍國,曹叔尤,舒仲英.淺論節(jié)水灌溉與水土流失[J],中國水土保持科學,2008,6(增刊):63-66.

[7]楊麗娜,永雙,白毅.耕作措施對地表徑流和產(chǎn)沙量的影響[J].水土保持應用技術,2006,(3).

[8]陳建卓.太行山石灰?guī)r山地水土保持型生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗研究[J].水土保持通報,2005,25(1):82-87.

[9]胡世明.水土保持生態(tài)補償?shù)呢斦Σ摺谏鷳B(tài)轉移的橫向轉移支付制度[J].閩江學院學報,2009,30(1):59-63.

[10]張立海,劉鳳民,劉海青,等.秦皇島地區(qū)海岸侵蝕及主要原因[J],地質力學學報,2006,12(2):261-264.

The Characteristics and Reasons of Soil Erosion in Qinhuangdao City and Its Protection Measures

Zhao Zhongbao1,He Xin1,Geng Shigang1,Li Keguo1,Wei Dequan2
(1.Environmental Management College Of China,Qinhuangdao Hebei066004;2.QianS uo Forestry and Orchard Technical Service Center In S ui Zhong County,Huludao Liaoning125205)

Soil erosion is an ecological environmental issue with great harm and a wide range of distribution,which affects the harmony between man and nature co-existance,and the sustainable development in all walks of life.The paper put forward comprehensive treatment strategies and measures of soil erosion by analyzing the characteristics and reasons of soil erosion in Qinhuangdao city so as to provide scientific proof in the future prevention and treatment of soil erosion.

Qinhuangdao;soil erosion;ecological environmental issue;comprehensive treatment

X144

A

1008-813(2010)03-0028-05

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.03.008

2010-04-02

趙忠寶(1980—),男,河南省滑縣人,畢業(yè)南京林業(yè)大學水土保持與荒漠化防治專業(yè),碩士,講師,主要研究生態(tài)規(guī)劃、水土保持。