江西水土保持生態(tài)科技園建設(shè)現(xiàn)狀與發(fā)展探索

武 藝，王 農(nóng)，謝頌華

(江西省水土保持科學(xué)研究所，江西南昌330029)

紅壤廣泛分布于我國南方熱帶和亞熱帶地區(qū)的15個(gè)省(市、區(qū))，是南方重要的土壤資源。江西省紅壤總面積10.81萬km2，占全省土地面積的64.78%［1］。江西省既是我國南方水土流失嚴(yán)重的省份，又是我國南方紅壤分布地帶的中心區(qū)域，還是我國水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。紅壤分布區(qū)地貌類型復(fù)雜、土地利用方式及植被覆蓋多樣、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動頻繁，長期對山丘坡地資源的不合理利用，致使區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，水土流失嚴(yán)重。為推動紅壤坡地區(qū)水土流失研究，促進(jìn)該區(qū)生態(tài)環(huán)境改善和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水利部在江西省九江市德安縣建設(shè)了國家級的水土保持生態(tài)科技園。

1 科技園建設(shè)現(xiàn)狀

江西水土保持生態(tài)科技園位于江西省九江市德安縣境內(nèi)，總面積80 hm2。園區(qū)南距省會南昌市70 km，北離九江市50 km，毗鄰廬山風(fēng)景區(qū)和共青城市，地理位置得天獨(dú)厚，地貌類型為低丘崗地，屬南方紅壤丘陵侵蝕區(qū)［2］。

2000年江西省水土保持科學(xué)研究所在臺灣廖綿浚博士的指導(dǎo)下編制完成了江西水土保持生態(tài)科技園建設(shè)規(guī)劃，并在國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水土保持項(xiàng)目支持下，啟動了科技園部分設(shè)施建設(shè)。至2010年底，共投入建設(shè)資金1000余萬元，完成了科研試驗(yàn)區(qū)中的徑流泥沙觀測小區(qū)、草溝試驗(yàn)小區(qū)、人工模擬降雨試驗(yàn)小區(qū)、坡地生態(tài)果業(yè)開發(fā)試驗(yàn)小區(qū)、水土保持觀賞植物試驗(yàn)小區(qū)、水土保持優(yōu)良植物繁育區(qū)和推廣應(yīng)用區(qū)中的坡地生態(tài)果業(yè)開發(fā)技術(shù)推廣小區(qū)、生態(tài)建設(shè)區(qū)中的生態(tài)恢復(fù)小區(qū)等8個(gè)小區(qū)的建設(shè)。同時(shí)，科技園作為科研的主要基地，取得各類科研成果30多項(xiàng)，有效地推動了江西紅壤丘陵區(qū)水土保持科技事業(yè)發(fā)展，保障了區(qū)內(nèi)水土資源的合理配置，為促進(jìn)水土流失區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展起到了重要作用。

經(jīng)過10年的運(yùn)行，江西水土保持生態(tài)科技園受當(dāng)時(shí)建設(shè)條件和發(fā)展方向的局限，已不能適應(yīng)現(xiàn)有社會、經(jīng)濟(jì)與水土保持科技發(fā)展的要求，難以有效地為水土保持科技創(chuàng)新提供新的必要的支撐，急需從水土保持科研創(chuàng)新能力、水土保持科技交流與展示、水土流失治理模式示范與推廣和生態(tài)景觀建設(shè)等4個(gè)方面進(jìn)行提升和建設(shè)，以有效改善科研創(chuàng)新環(huán)境。

2 科技園的定位與目標(biāo)調(diào)整

隨著科學(xué)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的變化，水土保持學(xué)科理論與內(nèi)涵發(fā)生了許多變化，水土保持實(shí)踐產(chǎn)生了新的思路與舉措，對水土保持科學(xué)技術(shù)也提出了許多新要求［3］。為了適應(yīng)新的水土保持科技發(fā)展要求，強(qiáng)化科研基礎(chǔ)平臺建設(shè)，服務(wù)于鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)和南方紅壤區(qū)水土保持研究，在原有規(guī)劃和建設(shè)的基礎(chǔ)上，對科技園定位和建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整。

2.1 科技園的定位

遵循經(jīng)濟(jì)與自然發(fā)展規(guī)律，研究南方紅壤區(qū)水土保持科技現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，并結(jié)合目前國內(nèi)外相關(guān)園區(qū)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮科技園的技術(shù)優(yōu)勢，不斷完善科研成果、不斷發(fā)展科研成果、不斷提供更新更好的成果，為推動紅壤丘陵區(qū)水土保持科技事業(yè)發(fā)展，保障區(qū)域內(nèi)水土資源合理配置，促進(jìn)水土流失區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供水土保持科技保障。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

統(tǒng)籌規(guī)劃，突出重點(diǎn)，集中力量建設(shè)功能齊全、管理運(yùn)行規(guī)范、富有區(qū)域特色的一流水土保持生態(tài)科技園。

(1)逐步改善科研儀器和配套的實(shí)驗(yàn)分析條件，形成具有常規(guī)實(shí)驗(yàn)分析和自動觀測相結(jié)合的綜合測試分析能力，為我國南方乃至亞熱帶地區(qū)水土保持科學(xué)研究提供專業(yè)研究平臺。

(2)進(jìn)一步從重點(diǎn)研究方向與關(guān)鍵技術(shù)、成果推廣與轉(zhuǎn)化、基礎(chǔ)平臺和人才隊(duì)伍建設(shè)等4個(gè)方面，完善科研平臺的發(fā)展體系。

(3)建設(shè)綜合性的水保科研交流中心，打造具有聲光電綜合演示功能的土壤侵蝕影響因子展示廳，構(gòu)建水土流失治理及生態(tài)開發(fā)模式最佳實(shí)踐示范區(qū)和水土保持實(shí)踐活動區(qū)，為水土保持生態(tài)建設(shè)提供科普、教育、培訓(xùn)的實(shí)踐平臺。

(4)整合區(qū)內(nèi)生態(tài)景觀資源，立足生態(tài)、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展理念，突出水土保持文化內(nèi)涵，打造具有高質(zhì)量的水土保持文化主題公園，為南方紅壤區(qū)提供一個(gè)生態(tài)文化展示平臺。

3 科技園二期工程科研平臺建設(shè)與配套設(shè)施

江西水土保持生態(tài)科技園總面積80 hm2，分科研試驗(yàn)區(qū)、推廣示范區(qū)、生態(tài)修復(fù)區(qū)和科普展示區(qū)幾個(gè)部分。二期工程的主要建設(shè)范圍在科普展示區(qū)，用地面積6.67 hm2，建筑面積16850 m2。主要建設(shè)內(nèi)容包括坡耕地土壤水量平衡試驗(yàn)區(qū)、棄土(渣)試驗(yàn)區(qū)、生態(tài)護(hù)坡試驗(yàn)區(qū)、綜合護(hù)坡試驗(yàn)區(qū)、人工模擬降雨大廳、實(shí)驗(yàn)樓、水?？破照故緩d、辦公生活管理房和水?？蒲薪涣髦行?個(gè)部分。

3.1 建設(shè)理念

以“科研、實(shí)踐、文化、自然、融合”為中心內(nèi)容，以技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三者統(tǒng)一為基準(zhǔn)點(diǎn)，著力建設(shè)富有特色的高質(zhì)量的水土保持科技園。

(1)繼承和延續(xù)原規(guī)劃脈絡(luò)，充分體現(xiàn)融舊合新的建設(shè)理念。立足現(xiàn)有建設(shè)成果，兼顧實(shí)踐與科技的發(fā)展需求。

(2)強(qiáng)調(diào)科技園建設(shè)的整體性，包括功能布局、分區(qū)建設(shè)、單體分布、科研設(shè)施、生活空間分布、景觀系統(tǒng)與基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃，形成統(tǒng)一整體。

(3)在兼顧整體性的同時(shí)，強(qiáng)化各功能分區(qū)的獨(dú)立性，包括功能、規(guī)模和核心價(jià)值。

(4)充分利用園區(qū)的自然環(huán)境，營造山水相融的科研環(huán)境。

3.2 科研平臺建設(shè)

(1)坡耕地土壤水量平衡試驗(yàn)區(qū)。在該試驗(yàn)區(qū)布設(shè)20個(gè)徑流小區(qū)，每個(gè)小區(qū)100 m2，設(shè)置兩種土體坡度(8°和15°)，混凝土底板分別采用和土體坡度平行以及遞增2°兩種情況進(jìn)行配對試驗(yàn)(對土體坡度8°的小區(qū)采取2種處理，每種3次重復(fù);對15°的小區(qū)采取2種處理，每種處理2次重復(fù))。

(2)棄土(渣)試驗(yàn)區(qū)。在該試驗(yàn)區(qū)共設(shè)置8種棄土棄渣類型，即花崗巖發(fā)育的紅壤、紅砂巖發(fā)育的紅壤、第四紀(jì)紅土發(fā)育的紅壤、紫色頁巖發(fā)育的紫色土、稀土尾礦、煤矸石、房渣土及電廠灰渣，共布設(shè)24個(gè)徑流小區(qū)，每個(gè)小區(qū)50 m2。

(3)生態(tài)護(hù)坡試驗(yàn)區(qū)。在該試驗(yàn)區(qū)共布設(shè)18個(gè)徑流小區(qū)，每個(gè)小區(qū)50 m2，坡比采用實(shí)踐中較為常用的1∶1.5和1∶2。

(4)綜合護(hù)坡試驗(yàn)區(qū)。在該試驗(yàn)區(qū)共布設(shè)20個(gè)徑流小區(qū)，每個(gè)小區(qū)30 m2，坡比均為1∶1。

(5)人工模擬降雨大廳。該大廳建筑面積1200 m2(長40 m，寬30 m)，建筑物高度20 m。建筑采用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架形式，充分考慮功能布局靈活，便于后期模擬降雨設(shè)備運(yùn)輸及安裝。

(6)實(shí)驗(yàn)樓。配置了與野外試驗(yàn)相配套的室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)施，可開展土壤理化性質(zhì)分析、水質(zhì)分析、植物培養(yǎng)以及小氣候研究，為水土保持研究提供更好的工作環(huán)境。

3.3 配套設(shè)施

(1)水土保持科研交流中心。建設(shè)面積7000多m2，建筑物高度約15 m，采用框架結(jié)構(gòu)。建設(shè)的目的是為國內(nèi)外學(xué)者以及開展水土保持科研的人員提供科學(xué)研究、學(xué)習(xí)和交流的場所，成為高等院校碩士、博士研究生實(shí)習(xí)的基地以及廣大基層水土保持科技人員的培訓(xùn)中心。

(2)水保科普展示廳。運(yùn)用聲光電等先進(jìn)的科技手段集中展示影響土壤侵蝕的降雨、地形、土壤、植被和人類活動五大因子的作用，并直觀展示水土流失的形成、危害及水土保持治理成效，以先進(jìn)的科技和生態(tài)理念打造水土保持科普教育平臺，向社會和中小學(xué)生傳播愛護(hù)環(huán)境、改善環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的理念。

(3)辦公生活管理房。這是科研人員及管理運(yùn)行常駐人員的辦公和生活場所，應(yīng)能滿足50人的長期住宿需要。

4 主要試驗(yàn)內(nèi)容與研究方向

4.1 主要試驗(yàn)內(nèi)容

(1)坡耕地土壤水量平衡試驗(yàn)區(qū)?；赟PAC模型理論，通過觀測自然降雨下土壤水分、溶質(zhì)的變化和運(yùn)動過程，運(yùn)用水量平衡原理研究坡耕地降雨—入滲—徑流關(guān)系、徑流與溶質(zhì)耦合關(guān)系和坡耕地水土流失與養(yǎng)分流失過程模型，對于深入認(rèn)識紅壤坡地水文過程和坡地土壤水分循環(huán)機(jī)理，優(yōu)化水資源配置，指導(dǎo)坡耕地可持續(xù)經(jīng)營和控制鄱陽湖區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染，都具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

(2)棄土(渣)試驗(yàn)區(qū)。以南方紅壤區(qū)不同成土母質(zhì)發(fā)育的土壤和主要生產(chǎn)建設(shè)棄土(渣)類型為研究對象，通過對徑流泥沙、土壤植被以及棄土棄渣中的滲透水進(jìn)行觀測，研究在生產(chǎn)建設(shè)中棄土(渣)區(qū)域的水土流失規(guī)律和面源污染情況，探索生產(chǎn)建設(shè)活動造成的“跡地”快速恢復(fù)技術(shù)和棄土(渣)區(qū)滲透水污染防治技術(shù)。

(3)生態(tài)護(hù)坡試驗(yàn)區(qū)。針對開發(fā)建設(shè)活動中一般性邊坡的不同護(hù)坡形式，進(jìn)行徑流泥沙以及土壤、植被等指標(biāo)的觀測，結(jié)合邊坡防護(hù)工程實(shí)踐開展植物防護(hù)技術(shù)研究，從而篩選出更優(yōu)的護(hù)坡植物種類、材料要求及配合比設(shè)計(jì)方法等，探索植物護(hù)坡的作用機(jī)理，為邊坡生態(tài)防護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

(4)綜合護(hù)坡試驗(yàn)區(qū)。主要針對目前生產(chǎn)建設(shè)中建設(shè)單位對陡坡所采取的各種防護(hù)形式進(jìn)行的徑流泥沙以及植被、土壤相關(guān)指標(biāo)觀測，探索由生產(chǎn)建設(shè)活動造成的受損土地的快速恢復(fù)技術(shù)，比較評價(jià)工程建設(shè)實(shí)踐中所采用的各種邊坡防護(hù)形式的水土保持效應(yīng)，為解決開發(fā)建設(shè)活動引起的嚴(yán)重水土流失防治提供技術(shù)支持。

(5)人工模擬降雨大廳。將該廳劃分為4個(gè)獨(dú)立的降雨區(qū)，模擬從小雨到暴雨的各種雨型，可進(jìn)行各種下墊面土壤侵蝕規(guī)律研究，也可解決設(shè)站觀測幾十年一遇的大暴雨問題，大大縮短了研究周期，為研究土壤侵蝕過程和機(jī)理提供了重要的平臺。

4.2 研究方向

4.2.1 科研方向

(1)南方紅壤區(qū)土壤侵蝕過程與預(yù)報(bào)。通過長期定點(diǎn)觀測、試驗(yàn)與模擬，系統(tǒng)研究南方紅壤的土壤侵蝕發(fā)生機(jī)理、侵蝕過程、演變規(guī)律及驅(qū)動機(jī)制，從而進(jìn)行土壤侵蝕監(jiān)測預(yù)報(bào)研究。主要包括:土壤侵蝕演變規(guī)律、發(fā)生機(jī)理及預(yù)測預(yù)報(bào)，土壤侵蝕與水土保持效益、環(huán)境影響評價(jià)，水土流失試驗(yàn)方法與動態(tài)監(jiān)測技術(shù)改進(jìn)等。

(2)土壤侵蝕與流域生態(tài)環(huán)境。從宏觀角度著手，以流域?yàn)閱卧到y(tǒng)研究土壤侵蝕對徑流泥沙、面源污染、洪澇干旱等的影響及機(jī)理，探索其防治技術(shù)與模式，從而實(shí)現(xiàn)流域水土資源的優(yōu)化配置與高效利用。主要包括:小流域綜合治理技術(shù)與集成，流域水土保持措施優(yōu)化配置及其調(diào)控徑流、防洪減災(zāi)技術(shù)，水土流失區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)，水土保持與全球氣候變化的耦合關(guān)系及評價(jià)模型。

(3)植被退化機(jī)制及其恢復(fù)技術(shù)。深入開展南方紅壤丘陵侵蝕區(qū)植被退化機(jī)制與影響的主導(dǎo)因素、植被恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)與配置模式研究，以解決林下水土流失、濱湖沙地治理和崩崗侵蝕治理等難題。主要包括:土壤侵蝕區(qū)退化生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)機(jī)制，水土流失區(qū)林草植被快速恢復(fù)與生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，水土保持措施防蝕機(jī)理及適用性評價(jià)研究。

(4)現(xiàn)代坡地生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)利用。積極探索集防治水土流失和改善、美化生態(tài)景觀于一體的新型水土流失治理技術(shù)，形成以人為本、人與自然和諧相處的水土保持生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。主要包括:坡耕地水土綜合整治技術(shù)，水土保持農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，豐水區(qū)集水節(jié)灌技術(shù)，坡地農(nóng)業(yè)水土保持綜合效益。

(5)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治。開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的水土流失是一種人為加速侵蝕，其水土流失防治主要是通過深入研究人為水土流失產(chǎn)生的規(guī)律與機(jī)理，探索相應(yīng)的防治技術(shù)與措施。主要包括:人為再塑地貌水土流失規(guī)律，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目與城市水土流失防治技術(shù)，開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測評價(jià)。

(6)高新技術(shù)應(yīng)用。主要是積極引進(jìn)國內(nèi)外與水土保持相關(guān)的高新技術(shù)，然后進(jìn)行集成、組裝和展示，通過試驗(yàn)示范進(jìn)行推廣應(yīng)用。主要包括:水土流失快速自動化和信息化觀測，水土保持新材料、新工藝、新技術(shù)應(yīng)用等。

4.2.2 推廣示范方向

長期以來，廣大水土保持科技工作者研究的科研成果，由于中間試驗(yàn)、推廣經(jīng)費(fèi)不足等原因，難以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。針對這一現(xiàn)狀，科技園積極開展水土保持科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，提高水土保持科技成果的轉(zhuǎn)化率，提高水土保持科技對水土保持事業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)率。加強(qiáng)面向基層的實(shí)用技術(shù)培訓(xùn)，加大科技成果的轉(zhuǎn)化力度，在努力將水土保持研究成果服務(wù)于水土資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)維護(hù)的同時(shí)，不斷加快水土保持科研創(chuàng)新步伐。

針對贛南特有的六套水土保持關(guān)鍵技術(shù)(水土保持生物措施配置技術(shù)、水土保持工程措施配置技術(shù)、水土保持綜合治理措施優(yōu)化配置技術(shù)、花崗巖不同土壤出露層水土保持措施配置技術(shù)、不同侵蝕級別水土保持措施配置技術(shù)、紫色頁巖侵蝕區(qū)水土保持措施配置技術(shù))和十大水土保持綜合治理模式(小流域綜合治理模式、頂林—腰果—底谷(養(yǎng)殖)立體治理模式、現(xiàn)代坡地生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)——前埂后溝+梯壁植草+反坡臺地、現(xiàn)代坡地生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)——水平竹節(jié)溝+喬+灌+草、現(xiàn)代坡地生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)——坡面雨水集蓄、現(xiàn)代坡地生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)——崩崗治理模式、“豬—沼—果”循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)治理模式、“封禁+補(bǔ)種+管護(hù)”生態(tài)修復(fù)治理模式、水土流失區(qū)植物優(yōu)化組合治理模式、礦山植被恢復(fù)治理模式)進(jìn)行有選擇性的推廣示范。

5 預(yù)期成果

科技園可大大增強(qiáng)鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)和我國南方紅壤區(qū)的水土保持科研創(chuàng)新能力，加快水?？蒲袆?chuàng)新步伐，推進(jìn)科技進(jìn)步，為我國乃至亞熱帶地區(qū)水土保持生態(tài)建設(shè)提供科技支撐;科技園將輻射與帶動12個(gè)各具特色的水土保持科研基地發(fā)展，包括江西省主要侵蝕類型區(qū)，主要山地農(nóng)業(yè)發(fā)展方向以及崩崗、坡耕地等特殊紅壤侵蝕研究基地建設(shè);將成為水土保持科技培訓(xùn)和人才培養(yǎng)的基地，提高水土保持從業(yè)人員的業(yè)務(wù)水平，為水土保持生態(tài)建設(shè)提供人才支撐;將成為水土保持科普教育和生態(tài)安全宣傳基地，增強(qiáng)和擴(kuò)大水土保持宣傳教育能力和效果，提高社會和公眾的水土保持意識和國策觀念;將成為水土保持生態(tài)建設(shè)的窗口、機(jī)制創(chuàng)新和改革發(fā)展的示范、人與自然和諧相處的典型。

總之，江西構(gòu)建以水土保持研究為主的生態(tài)科技園，可以充分發(fā)揮地域優(yōu)勢，有效開展針對南方紅壤區(qū)的水土保持應(yīng)用基礎(chǔ)、實(shí)用技術(shù)和高新技術(shù)等方面的試驗(yàn)研究，同時(shí)利用生態(tài)科技園的輻射和帶動作用，積極探索新的水土流失治理機(jī)制和模式，以實(shí)現(xiàn)紅壤侵蝕區(qū)水土資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)維護(hù)。

［1］趙其國，謝為民，賀湘逸.江西紅壤［M］.南昌:江西科學(xué)技術(shù)出版社，1988:62－63.

［2］方少文.江西水土保持生態(tài)科技園的建設(shè)與成效［J］.中國水土保持，2009(7):1－2.

［3］李銳.中國水土保持科技發(fā)展之路如何走［J］.科學(xué)新聞，2008(7):39－40.