我國牧區(qū)土壤風蝕、水蝕分析

王玉梅，張佳寧

（1.甘肅省農(nóng)村飲水安全管理辦公室，蘭州 730000；2.甘肅省科學技術(shù)情報研究所，蘭州730000）

土壤侵蝕是指地球表面的土壤及其母質(zhì)受水力、風力、凍融、重力等外力的作用，在各種自然因素和人為因素的影響下，發(fā)生的各種破壞、分離（分散）、搬運（移動）和沉積的現(xiàn)象。其本質(zhì)是土壤肥力下降，理化性質(zhì)變劣，土壤利用率降低，生態(tài)環(huán)境惡化。土壤侵蝕是世界上頭字號的環(huán)境問題，我國是土壤侵蝕最為嚴重的國家之一，全國的土壤侵蝕面積高達492萬km2，占國土面積的51.2%［1］（見表1）。在漫長的時間里，隨著我國牧業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人口的增加，特別是不合理的草地利用活動，長時間日益加速的草地土壤侵蝕已成為人類目前所面臨的安全環(huán)境問題之一，同時也導致了草地土壤退化和牧業(yè)生產(chǎn)的嚴重下降，破壞了生態(tài)環(huán)境平衡，制約了經(jīng)濟的快速發(fā)展。因此，土壤侵蝕問題顯得更為嚴峻。

1 牧區(qū)土壤風蝕、水蝕狀況

1.1 牧區(qū)土壤風蝕狀況 我國牧區(qū)土壤類型繁多，質(zhì)地復雜，氣候多變，加之隨著牧業(yè)生產(chǎn)的大發(fā)展，已有90%的草地發(fā)生不同程度的退化，牧草的退化導致了土壤風蝕的加劇。如內(nèi)蒙古、青海、甘肅、四川等有許多原來優(yōu)良的草地，現(xiàn)已風蝕沙化。致使優(yōu)良的草地發(fā)生嚴重退化。

表1 中國土壤侵蝕面積基本情況 萬km2

1.2 牧區(qū)土壤水蝕狀況 廣大牧區(qū)水力侵蝕較為廣泛，在山區(qū)、丘陵和一切有坡度的地面，在植被發(fā)生退化后，只要下暴雨時都會產(chǎn)生水力侵蝕。目前，水蝕變化的動態(tài)是東、中部好轉(zhuǎn)，西部惡化。如西部地區(qū)的黃土高原和長江上游的地區(qū)。還有一些退化嚴重的牧區(qū)草地，在季節(jié)性積雪后，春季積融時產(chǎn)生的徑流及其造成的侵蝕也占有很大的比例，這些都是需要嚴重關(guān)注的問題。

2 土壤侵蝕分析

風力侵蝕和水力侵蝕均為氣候作用的產(chǎn)物，其中降水起決定性的作用。地質(zhì)地貌決定了侵蝕和堆積物的狀況，局部的水文條件及土壤水分直接影響土壤侵蝕方式，植被蓋度和人為因素作用下的土地利用方式可影響土壤侵蝕類型的過程，并能加速和減緩各種土壤侵蝕作用。

2.1 氣候條件 氣候主要通過降水來影響土壤侵蝕方式，降水較多地區(qū)以水力侵蝕為主；降水少，蒸發(fā)強烈的地區(qū)以風力侵蝕為主。在我國可將風蝕水蝕交錯帶與200～400 mm年降水線聯(lián)系起來。隨著季節(jié)變化，夏秋季節(jié)降水較多，土壤以水力侵蝕為主。冬春季節(jié)，隨著降水的減少及風力活動的加強，干旱狀況下的土壤以風力侵蝕為主。

2.2 草原地質(zhì)地貌因素 廣大牧區(qū)草地地表的物質(zhì)組成和不同形態(tài)的地形對侵蝕方式有很大影響。我國水力侵蝕主要發(fā)生在土質(zhì)松散的黃土高原和一些干旱半干旱已經(jīng)沙化的牧區(qū)草地。從東南向西北過渡過程中，由于地形及海拔高度的影響。地形的東南則以水蝕為主，而地形的西北則以風蝕為主，風水侵蝕交錯主體位于此過渡帶內(nèi)。

2.3 降水和融雪侵蝕 降水包括降雨和降雪2種形式，它們所形成的土壤侵蝕過程截然不同。降雨主要通過雨滴的擊濺作用，導致已退化的草地土壤顆粒分離，通過形成的徑流將土壤沖刷和搬運。降雪則通過雪水融化產(chǎn)生徑流，對已退化的草地土壤顆粒進行沖刷和搬運，同時凍融過程導致草地土壤性狀改變，從而影響土壤的抗侵蝕能力。降雨侵蝕在我國大部分已經(jīng)退化的草地中都有發(fā)生，而降雪則主要集中在西北高寒山區(qū)和東北的部分已退化的草地中。如青藏高原的甘南高寒草甸草原退化草地上，遇冬季降雪堆積多時，到了春季雪融后產(chǎn)生徑流，形成了好多細溝，細溝侵蝕多發(fā)生在10°以上的坡面，更集中分布在坡面面蝕帶之下。細溝平均寬、深分別為13.32cm、6.57cm，但有的可深達1.3 m。有的細溝形成后土壤外露，再加上風力逐年侵蝕，細溝越來越大，對土壤造成直接損失，土壤中大量有機質(zhì)和營養(yǎng)元素被運走，導致草地難以恢復。同時在經(jīng)歷了整個冬季的凍結(jié)后，在積雪融化初期，氣溫在零點附近擺動，還會發(fā)生反復的凍結(jié)與融化過程，這些過程會改變土壤物理性質(zhì)，影響土壤侵蝕。凍融作用影響的土壤物理性質(zhì)主要有團聚體穩(wěn)定性、土壤水分傳導率、土壤可蝕性、抗剪切力等。

2.4 人類活動導致侵蝕的物理過程 我國牧區(qū)有不少歷史上曾是優(yōu)良的天然草場，土壤肥沃、植被茂盛。但是，進入20世紀，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的大規(guī)模進入，人口數(shù)量和人類經(jīng)濟活動急劇增強，對草原施加的壓力越來越大，導致草原土壤退化，風蝕、水蝕使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，以物理性砂粒為主的地表組成物質(zhì)的松散性，為沙漠化發(fā)生發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在這些潛在因素基礎(chǔ)上，任何人為的強度經(jīng)濟活動、過度放牧都會加大土壤物理性狀的改變，導致草地風蝕、水蝕的發(fā)生發(fā)展。

2.4.1 草原開墾與土壤風蝕的關(guān)系 風速影響研究表明，使土壤開始移動的風速是5～6 m/s（4級左右的風力）。這時，粒徑0.05～0.10 mm的小顆粒土壤開始移動，當風速達到9 m/s（6級風力）的時候，0.05～0.10 mm的小顆粒土壤被吹向空中，0.5～2.0 mm的大顆粒也開始滑動。小顆粒土壤不斷被吹走，剩下的是沙礫，產(chǎn)生土壤的沙化。特別是新開墾的草原，被翻到地面的細粒土壤很多，遇到強風細粒土壤就會被吹向空中［2］。從上述可以看出，土壤沙化面積的擴大有2個途徑：一是由于沙礫滾動和跳躍造成沙區(qū)向前推進，這主要發(fā)生在沙漠邊緣地區(qū)。二是由于細粒土壤不斷被吹向空中，地面只留下沙礫，非沙化地區(qū)沙化，這主要發(fā)生在被開墾的草原。草地變成耕地后，特別是每年作物收獲后到第2年新苗長出期間，地面上無任何遮蓋物，土壤風蝕最容易發(fā)生。春季北方的氣溫回升迅速、幾乎沒有降水、風力強勁，而土壤逐漸解凍，處于干燥、松散的狀態(tài)，這個季節(jié)的風蝕最為嚴重，容易形成風蝕坑。這在陜西北部、寧夏、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅等一些干旱半干旱地區(qū)尤為突出。如張德平［3-4］等對內(nèi)蒙古呼倫貝爾盟187個風蝕坑的研究證實，人類活動誘發(fā)的侵蝕占87%。其中翻耕、道路、人類定居活動成因的風蝕坑分別占35.8%、34.8%、16.0%。牛道以及其他牲畜在穿過沙丘帶時擾動薄弱土層，確實存在引起固定、半固定沙丘活化的現(xiàn)象。此外，牲畜踩踏造成風蝕坑邊緣陡坎薄弱的土層破碎、塌落，從而引起風蝕坑活化的現(xiàn)象比較普遍。

另外，在草原上挖藥材等也加重風蝕的形成，寧夏鹽池等地在半荒漠草地中挖甘草，平均每個坑挖1m2，之后由于風力的侵蝕，致使大量的風蝕坑形成。

2.4.2 草原開墾與土壤水蝕的關(guān)系 旱田、草地、林地的吸透水能力分別是 15～50、50～130 和 20～700 mm/h［2］；有植被的地方，植物的葉子可以阻擋雨滴直接撞擊表土；植物的軀干可以阻止水的流動，植物的根系擋住土壤，使土壤不被水沖走，并能把過多的雨水輸送到地下，從而防止土壤水蝕的發(fā)生。若以無植被的裸地上發(fā)生的土壤流失量為1，則繁茂的牧草地的流失量僅為0.007，而種植了玉米、大豆的農(nóng)地上的土壤流失量則高達0.75。種植牧草可以有效防止土壤水蝕的發(fā)生。我國北方草原區(qū)域的降水主要集中在每年的7—9月，且多暴雨，不能及時滲透到地下的雨水由高處向低處流淌。當草原被開墾后，表土松散，流淌的地表水會將表土及其營養(yǎng)成分帶走，并將地表切成溝壑狀，由此造成土壤水蝕。

草地土壤侵蝕方式為，風力侵蝕多發(fā)生在梁峁頂和紅土瀉留面上，侵蝕極其輕微；水力侵蝕形態(tài)主要有磷片侵蝕、層狀侵蝕、細溝侵蝕和淺溝侵蝕等。

在我國的農(nóng)牧交錯帶，草原開墾為農(nóng)田后，土壤有機質(zhì)呈明顯的下降趨勢，由于風蝕沙化，土壤養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)逐年減少。在各類型草原區(qū)，徑流對土壤養(yǎng)分的再分布有重要影響。地面覆蓋度低，裸露面積越大，徑流量也越大，徑流帶走的養(yǎng)分也越多。水蝕作用直接剝蝕地表，將富含養(yǎng)分的表層土壤帶走尤其是在農(nóng)牧交錯帶，水土流失對土壤肥力的影響極大。我國每年由于水土流失所損失的N、P、K養(yǎng)分相當于4×107t化肥；黃河的泥沙主要來自中、上游干旱半干旱地區(qū)的水土流失。因此，采用各種有效措施控制土壤侵蝕，防止水土流失是當前草地恢復過程中的一項重大問題。

3 土壤侵蝕控制

3.1 防治土壤侵蝕的生物措施 植被可以通過覆蓋土壤表面、分解風力以及阻擋輸沙等途徑起到對風蝕地表的保護作用，其形式主要有營造防風林、防風草帶，增加地表植被、利用生物性結(jié)皮保護地表等。

3.2 防治土壤侵蝕的化學措施 化學固沙是將化學制劑噴灑到土壤表面，從而固定流沙的一種工程措施。土壤表面的流沙經(jīng)化學材料處理后，可形成具有一定強度的保護層或固結(jié)層。其保護機制一是保護地表免遭風力侵蝕；二是其光滑的表面能使風沙流順利輸移，防止產(chǎn)生積沙。常用的固沙材料有石油類產(chǎn)品、高分子材料固沙液以及無機材料等。

3.3 防治土壤侵蝕的機械措施 機械措施主要是以降低風速、改變土壤表層結(jié)構(gòu)、提高臨界起沙風速等方式增強土壤的抗風蝕性，是一種使用非常廣泛而有效的抗風蝕形式。其方法多樣，可以使用的材料也很多，而且使用時幾乎不受自然條件的限制，簡便易行。根據(jù)所使用材料和方法的不同，機械措施的抗風蝕機理也有差異。機械措施的抗風蝕性主要通過增加土壤表面的粗糙度、減小風速、阻擋風沙流、覆蓋地表、阻隔可蝕性顆粒的裸露等方式對土壤起到保護作用。

地表覆蓋就是用一定的材料覆蓋地表，從而避免地表風蝕的一種方法。其作用機理主要是：減小地表風速，避免可蝕性顆粒裸露，固定土壤顆粒。用礫石覆蓋地表是在西北地區(qū)經(jīng)常使用的一種防風蝕方法。利用草方格固定流沙的方法在我國很多風沙區(qū)被廣泛采用。實踐證明，草方格固沙是一項非常可行和有效的方法，不僅可以減小風蝕，還可以增加土壤養(yǎng)分，生態(tài)效果明顯。

［1］彭珂珊.我國地壤侵蝕狀況與主要影響因素分析［J］.石家莊經(jīng)濟學院學報，2000，23（2）：211-215.

［2］趙立祥.開墾草原導致荒漠化的物理過程［J］.中國草地，2004，26（2）：68-69.

［3］張德平，王效科，孫宏偉，等.呼倫貝爾沙質(zhì)草原風蝕坑研究［J］.中國沙漠，2007，27（2）：214-219.

［4］張德平，孫宏偉，王效科，等.呼倫貝爾沙質(zhì)草原風蝕坑研究（Ⅱ）：發(fā)育過程［J］.中國沙漠，2007，27（1）：20-23.