云南省水土流失治理及水土保持效益研究

孟廣濤

(云南省林業(yè)科學(xué)院,云南昆明 650204)

云南省水土流失治理及水土保持效益研究

孟廣濤

(云南省林業(yè)科學(xué)院,云南昆明 650204)

水土流失;治理模式;水土保持效益;云南

云南省水土流失面積 13.417萬km2,占全省土地總面積的 35.04%,年土壤流失總量 50 813萬 t,水土流失已成為制約區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素。在分析云南省自然地理概況的基礎(chǔ)上,根據(jù)多年的研究成果和資料,介紹了云南省水土流失治理空間布局模式以及不同類型區(qū)水土流失治理的適宜樹(草)種和配置模式,并以會澤縣頭塘小流域為例進行了水土保持效益評價。

云南是一個多民族聚居的邊疆山區(qū)省,山地面積占全省總面積的 94%,境內(nèi)地勢西北高東南低,地形起伏大,河谷縱橫,地質(zhì)構(gòu)造運動頻繁,深大斷裂帶廣布;氣候類型復(fù)雜多樣,河流、湖泊眾多,年降雨量大而集中,加上人口劇增帶來的人類活動影響,全省水土流失十分嚴重。2004年遙感調(diào)查成果顯示,全省水土流失面積 13.417萬 km2,占土地總面積的 35.04%,其中:輕度流失面積 7.60萬 km2,占流失總面積的 56.64%;中度流失 4.66萬 km2,占 34.73%;強烈流失 9 986.30 km2,占7.44%;極強烈流失 1 429.51 km2,占 1.07%;劇烈流失 154.29 km2,占 0.12%。全省年土壤流失總量 50 813萬 t,平均侵蝕模數(shù) 1 326 t/(km2?a),年均侵蝕深 0.98mm。水土流失造成生態(tài)環(huán)境惡化、自然災(zāi)害頻發(fā)、土地生產(chǎn)力下降、水資源枯竭等,嚴重制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展,強化治理水土流失已迫在眉睫。

1 云南省自然地理概況

云南省地處我國西南邊陲,東鄰廣西、貴州,南、西南和西部與緬甸接壤,東南和南部與越南、老撾毗鄰,北靠四川,西北部與西藏相連 ,位于東經(jīng) 97°32′— 106°12′、北緯 21°08′— 29°15′之間,是集“老、少、邊、窮、山”為一體的農(nóng)業(yè)大省。 受太平洋、印度洋海洋季風(fēng)氣候和西亞地區(qū)大陸性氣候以及青藏高原氣候隨季節(jié)的交叉控制,形成了具有寒、溫、亞熱帶、熱帶氣候的復(fù)雜的西部高原季風(fēng)氣候類型,氣候災(zāi)害種類繁多。受第三紀末以來新構(gòu)造運動的強烈影響,地勢自西北向東南呈階梯式分布,巨大山體與大江河谷相間排列,海拔在 76—6 740m之間,高差懸殊達 6 664 m,形成了高山峽谷、干熱河谷、巖溶山地、泥石流多發(fā)區(qū)等幾大生態(tài)脆弱帶同時存在的狀況。境內(nèi)河流、湖泊眾多,水資源豐富,其蘊藏量居全國第二位。土壤、植被類型豐富,自然條件復(fù)雜多樣且地區(qū)差異明顯,具有眾多生物種類生存和繁衍的生境條件,是國家重點保護的珍稀瀕危物種數(shù)量最多的省份[1]。

2 小流域綜合治理空間布局模式

云南省山地小流域從空間格局上可劃分為 4個空間層次,即溝谷區(qū)、山下部緩坡區(qū)、山中部過渡區(qū)和山上部陡坡區(qū)。小流域的溝谷至山下部集水區(qū)以農(nóng)業(yè)種植為主,溝谷至山中部(或山上部)的集水區(qū)以農(nóng)林、村寨或以林為主。根據(jù)小流域各空間層次的地貌結(jié)構(gòu)、土地利用現(xiàn)狀、徑流及侵蝕狀況等生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)特征[2],對位配置各區(qū)域的水土保持措施如下。

2.1 以地貌結(jié)構(gòu)和分布格局為依據(jù)的水土保持措施配置模式

(1)山體上部以土壤現(xiàn)狀侵蝕和潛在侵蝕危險性等級為依據(jù),配置水土保持林和防護 -用材兼用林相結(jié)合的集中林片。為提高林分的防護功能,或在一定時間內(nèi)暫時替代或補充喬木層防護林功能,采取針闊混交林或喬灌復(fù)層林結(jié)構(gòu)形式。

(2)山體下部及中部配置護溝林帶、護坡林及護坡 -薪炭兼用林相結(jié)合的林片。護溝林早期種植速生樹種,這對侵蝕溝的封閉、控制溯源侵蝕和側(cè)蝕有很好的作用;護坡薪炭林以優(yōu)良的萌生力強的樹種為主。

(3)山體下部緩坡耕地、村莊周圍以及耕地與山地連接部位,配置與經(jīng)濟林相結(jié)合的農(nóng)林片、帶、網(wǎng)。

2.2 以耕地為主的低山緩坡地帶水土保持措施配置模式

以耕地為主的低山緩坡地帶,采取以經(jīng)濟林為主的植物埂與護溝、護路林帶相結(jié)合的農(nóng)田林網(wǎng)式配置;為提高經(jīng)濟效益、美化村寨環(huán)境、減少水土流失,實行以村莊為中心的水土保持林農(nóng)間作與居民點四周的庭院經(jīng)濟樹種相結(jié)合的網(wǎng)點式配置。

2.3 嚴重水土流失區(qū)水土保持措施配置模式

嚴重水土流失區(qū)草被自然恢復(fù)能力差,為了快速治理水土流失、盡早發(fā)揮防護效益,水土保持措施配置需將植物措施與工程措施有機地結(jié)合起來,配置以速生樹種為主的防護林,并輔以攔沙壩、排水溝、微型谷坊、坡改梯等治理山地侵蝕溝的立體防護措施體系;采取喬灌草結(jié)合的方法迅速提高地表覆蓋,以有效減少水土流失。

3 云南省各個分區(qū)植物措施的樹種選擇及治理措施配置模式

云南省水土保持生態(tài)建設(shè)規(guī)劃將全省劃分為 8個不同的水土流失類型區(qū),即滇西北高山峽谷無明顯流失區(qū)、滇中滇東北山原中度流失區(qū)、滇中高原湖盆輕度流失區(qū)、滇西中低山寬谷無明顯流失區(qū)、滇西中低山寬谷輕度流失區(qū)、滇西南中低山寬谷無明顯流失區(qū)、滇南中低山寬谷中度流失區(qū)和滇東南巖溶丘陵中度流失區(qū)。根據(jù)對各區(qū)生態(tài)恢復(fù)進行的試驗研究,各區(qū)植物措施樹種選擇及配置模式如下。

3.1 滇西北高山峽谷無明顯流失區(qū)

(1)適宜樹種?？蛇x擇的適宜樹種有川滇高山櫟、黃背櫟、川楊、山楊、白樺、紅樺、云杉、蒼山冷杉、大果紅杉、高山松、藏柏、沙棘、槭樹、花楸等。

(2)配置模式。根據(jù)當?shù)卦兄脖粻顩r營造純林或混交林,對草地和退耕地實行塊狀或帶狀針闊混交;對于針葉林、箭竹林或闊葉林等原生植被的林地,可補植闊葉或針葉樹種,實行針闊混交,混交比例為 7(針)∶3(闊),株行距 2m×2m或 2 m×3m。

3.2 滇中滇東北山原中度流失區(qū)

(1)適宜樹(草)種。山上部適宜樹種主要為華山松、云南松、旱冬瓜、山楊、高山櫟、高山栲、馬桑、胡頹子等,山中下部適宜樹(草)種主要為云南松、圓柏、柳杉、桉樹、相思、榿木、旱冬瓜、刺槐、滇楊、馬桑、胡頹子、黑麥草、百喜草、香根草等。

(2)配置模式。以針闊混交為主適當配置灌草植被,形成喬灌草相結(jié)合的復(fù)層結(jié)構(gòu)。混交林模式主要有松櫟、松榿、榿柏、松樹馬桑等,針葉樹株行距一般為 1.5m×1.5m,闊葉樹株行距一般為 2.0m×2.0m,以帶狀或塊狀混交為宜。

3.3 滇中高原湖盆輕度流失區(qū)

(1)適宜樹(草)種。適宜樹(草)種有云南松、華山松、杉木、圓柏、墨西哥柏、桉樹、麻櫟、栓皮櫟、刺槐、滇楊、旱冬瓜、馬桑、胡頹子、三葉草、香根草、龍須草、黑麥草等。

(2)配置模式。以針闊混交、喬灌草相結(jié)合形成復(fù)層混交結(jié)構(gòu)。主要混交的模式有松櫟、松樹旱冬瓜、旱冬瓜柏類、松樹馬桑等,針葉樹種植的株行距一般為 1.5m×1.5m,闊葉樹種植的株行距為 2.0m×2.0m,采用帶狀或塊狀混交。

3.4 滇西中低山寬谷無明顯流失區(qū)

(1)適宜樹種。適宜樹種有云南松、華山松、禿杉、旱冬瓜、栓皮櫟、麻櫟、槲櫟、青岡櫟、黃毛青岡、馬桑、胡頹子、滇榛等。

(2)配置模式。采用旱冬瓜與云南松、華山松混交,栓皮櫟(麻櫟、槲櫟)與云南松、黃毛青岡與云南松針闊混交或喬灌混交,采用行間或株間混交,株行距 2.0m×1.5m或 2.0m×2.0 m。

3.5 滇西中低山寬谷輕度流失區(qū)

(1)適宜樹種。適宜樹種有云南松、華山松、禿杉、旱冬瓜、栓皮櫟、麻櫟、槲櫟、青岡櫟、黃毛青岡、側(cè)柏、圓柏、藏柏、墨西哥柏、苦刺、牡荊、車桑子、山毛豆、馬桑、胡頹子、滇榛等。

(2)配置模式。云南松、華山松與旱冬瓜混交,云南松與櫟類混交,云南松與黃毛青岡混交,或松類與馬桑等進行喬灌混交。山地造林中,按小地形和立地條件的變化,采用不規(guī)則的塊狀混交,主要樹種的比例應(yīng)不少于 50%,伴生樹種所占比例初植時占 25%～50%,株行距 2.0m×1.5m或 2.0m×2.0m。

3.6 滇西南中低山寬谷無明顯流失區(qū)

(1)適宜樹種。適宜樹種有思茅松、西南樺、紅木荷、馬占相思、大葉相思、臺灣相思等。

(2)配置模式。以思茅松與西南樺或思茅松與相思類組成混交類型,采用帶狀(5行一帶)或不規(guī)則混交方式。

3.7 滇南中低山寬谷中度流失區(qū)

(1)適宜樹種。適宜樹種有思茅松、西南樺、柚木、山桂花、云南石梓、肉桂、黃樟、馬占相思、大葉相思、臺灣相思等。

(2)配置模式。以思茅松與西南樺、思茅松與相思類、思茅松與木荷組成的混交類型,采用帶狀(5行一帶)或塊狀(5株 ×5株)混交方式,種植株行距為 2.0m×2.0m。

3.8 滇東南巖溶丘陵中度流失區(qū)

(1)適宜樹種。適宜樹種有八角、肉桂、油茶、油桐、烏桕、蒜頭果、竹子、紅椿、西南樺、毛椿、木荷、川滇榿木、云南松、杉木、大果棗、酸棗等。

(2)配置模式。山上部配置防護林和用材林樹種,中下部配置經(jīng)濟林樹種,采用針闊葉樹種小塊狀混交方式。

4 以會澤縣頭塘小流域為例的水土保持效益評價

4.1 監(jiān)測設(shè)施體系建設(shè)

建立以小流域→小集水區(qū)→坡面(或山體層次)→地塊為單元的水土流失分級監(jiān)測設(shè)施體系[3]:第一級監(jiān)測設(shè)施布設(shè)在小流域出口處,布設(shè)復(fù)合式量水建筑物[4]進行徑流泥沙觀測,研究流域治理前后的水土流失變化;第二級在完全閉合的小集水區(qū)出口建立徑流站,觀測小集水區(qū)內(nèi)的徑流泥沙變化;第三級以復(fù)合侵蝕特點為依據(jù),采用典型研究方法,研究不同地塊的典型組合,觀測嚴重侵蝕坡面、植被覆蓋坡面的徑流泥沙狀況,進行自身對比和平行對比,為水土保持措施的配置提供依據(jù);第四級是根據(jù)對山地徑流泥沙的系統(tǒng)分析,布設(shè)徑流小區(qū)研究不同地類的水土流失特點,選取水土流失最大的地類和林地,布設(shè)徑流小區(qū)進行觀測[5]。

4.2 坡面森林類型的水土保持效益

不同地類的土壤物理性狀及持水性能差異顯著。林地土壤的物理性狀和持水性能要優(yōu)于其他地類,雨季(5—10月)和旱季(11月—翌年 4月)其土壤含水量均高于其他地類,土壤的水文效應(yīng)以針闊混交林為最好,其次是針葉林[6](表 1)。

裸地和坡耕地是流域產(chǎn)沙的主要源地。坡耕地土壤侵蝕量是林地的 18.6～36.1倍,是灌草地的 6.1倍;裸地土壤侵蝕量遠大于坡耕地,約是林地的 100倍。進行不同植被類型的土壤流失比較,可知林地的水土保持功能要優(yōu)于其他地類,不同地類水土保持功能大小的排序為針闊混交林地 ＞針葉林地 ＞灌草地 ＞坡耕地 ＞裸地(表 2)。

新造林的水土保持效益隨著幼林的生長和林分郁閉度的增加,水土保持功能在逐漸提高,削減徑流的能力也隨之增加(表 3)。

4.3 小流域水土保持效益

小流域治理前后土壤侵蝕模數(shù)變化明顯。從表 4看出(設(shè)置 3個集水區(qū)進行平行對比),治理后侵蝕模數(shù)下降了 18%以上,隨著植被覆蓋率的提高,林分結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化,水土保持的效果會更加明顯。

表 1 不同地類土壤物理性狀及持水性能

表 2 不同地類水土流失比較

表 3 造林前后水土流失對比

表 4 不同集水區(qū)治理前后的土壤侵蝕狀況比較

徑流量的年內(nèi)分布是雨季明顯高于旱季,年徑流深、年徑流系數(shù)隨植被覆蓋率的增加而減少(表 5)。

小流域土壤侵蝕模數(shù)隨植被覆蓋率的增加而減少。據(jù)觀測,頭塘小流域植被覆蓋率由 18.6%上升到 42.4%時,土壤侵蝕模數(shù)由 1 831 t/(km2?a)下降到 1 165 t/(km2?a),侵蝕模數(shù)減少了 36%。

表5 不同集水區(qū)徑流分配情況

5 結(jié) 語

(1)云南地貌多元化、立體氣候明顯、植被類型多樣,因此要選擇適宜的樹(草)種和配置模式進行分區(qū)治理,并建立以小流域→小集水區(qū)→坡面(或山體層次)→地塊為單元的分級監(jiān)測設(shè)施體系進行水土流失監(jiān)測,以便為評價流域綜合治理的水土保持效益提供科學(xué)依據(jù)。

(2)若經(jīng)過治理的小流域植被覆蓋率能達到 30%以上,并形成多樹種、多林種、多層次相結(jié)合,片、帶、網(wǎng)點結(jié)構(gòu)和空間布局比較合理的水土保持治理措施體系,則能加快該區(qū)經(jīng)濟發(fā)展,促進區(qū)域生態(tài)處于良性循環(huán)之中。

(3)在森林群落中,林下灌木、草本及枯枝落葉層在防止水土流失中起著重要作用[7];林地的水土保持功能優(yōu)于其他地類,不同植被按保持水土功能的大小排序為針闊混交林地＞針葉林地＞灌草地＞坡耕地＞裸地。因此,控制水土流失必須從恢復(fù)植被入手,盡可能營造針闊混交林和喬灌草復(fù)層林。

[1]楊煥宗,張延明.資源?區(qū)域?布局——云南農(nóng)業(yè)資源區(qū)劃實踐[M].昆明:云南科技出版社,2000.

[2]郎南軍,郭立群,孟廣濤,等.金沙江流域高原山地系統(tǒng)分異規(guī)律的分析研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2002,24(2):31-38.

[3]孟廣濤,方向京,陳宏偉,等.金沙江山地系統(tǒng)典型小流域水文效應(yīng)監(jiān)測方法[J].云南林業(yè)科技,1994,23(3):31-35.

[4]張增哲.流域水文學(xué)[M].北京:中國林業(yè)出版社,1992.

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[6]李貴祥,孟廣濤,方向京,等.珠江源頭區(qū)幾種主要林分類型下土壤的水分涵養(yǎng)功能研究[J].水土保持學(xué)報,2006,20(6):34-36,40.

[7]楊立文,石清峰.太行山主要植被枯枝落葉層的水文作用[J].林業(yè)科學(xué)研究,1997,10(3):283-288.

S157.2

A

1000-0941(2011)02-0034-03

孟廣濤(1969—),男,湖南新邵縣人,研究員,博士,主要從事水土保持、森林生態(tài)方面的研究。

2011-01-17

(責(zé)任編輯 趙文禮)