定西黃土丘陵溝壑區(qū)水土流失研究進(jìn)展

馬海霞

（定西市水土保持科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000）

自20世紀(jì)50年代，我國就開始探討有關(guān)小流域的有效治理方法和途徑，是世界上較早開展小流域治理的國家之一。在總結(jié)以往防治水土流失成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國于1980年提出了水土保持小流域綜合治理的思想，并在全國范圍內(nèi)設(shè)點(diǎn)推廣以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行綜合治理的水土保持工作。20世紀(jì)末以來，我國實(shí)施了大規(guī)模的生態(tài)恢復(fù)工程，小流域綜合治理從此進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期［1］。黃土丘陵溝壑區(qū)是我國生態(tài)環(huán)境脆弱、貧困人口集中分布的主要地區(qū)之一，水土流失也是該地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因，同時(shí)，是導(dǎo)致當(dāng)?shù)厝罕娯毨浜蟮闹饕?。我國水土保持的長期經(jīng)驗(yàn)證明，在半干旱黃土丘陵溝壑區(qū)以小流域?yàn)閱挝坏闹卫硎欠乐嗡亮魇У淖罴研问剑?］。開展小流域治理，從生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)看，既是解決水土流失的主要途經(jīng)，也是促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的好辦法。伴隨著小流域水土流失綜合治理實(shí)踐的不斷深入，國內(nèi)一些學(xué)者對(duì)其治理模式、措施，尤其是效益評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了較為深入的研究。在綜合相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，回顧了定西市安家溝、九華溝和高泉溝小流域水土流失綜合治理模式、措施等方面的相關(guān)研究，以期對(duì)后續(xù)研究有所參考和啟示。

定西市位于甘肅省中部，區(qū)內(nèi)大部分屬干旱黃土低山丘陵溝壑區(qū)，氣候類型為典型的大陸性季風(fēng)氣候。境內(nèi)河流基本上都是洪水季節(jié)性河流，主要有西鞏河、東河、西河、稱鉤河等。年均降水量只有420mm，且時(shí)空分布極不平衡，75%以上的降水集中在7～9月，而且多以暴雨形式出現(xiàn)，常形成暴雨徑流，導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，加之降水與農(nóng)作物需水供需錯(cuò)位等，致使定西地區(qū)水資源嚴(yán)重缺乏。通過小流域綜合治理，調(diào)控徑流，充分利用水資源勢(shì)在必行。

定西市土壤主要是黃土母質(zhì)基礎(chǔ)上發(fā)育起來的灰鈣土和鹽漬土，流域內(nèi)自然植被覆蓋度低，自然覆蓋度陽坡在25%～35%，陰坡及部分梁頂在50%～60%。喬木主要有油松（Pinus tabuliformis）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）、山杏（Prunus armeniaca）等，灌木有沙棘（Hippophae rhamnoides）、檸條（Caragana ssp.），草本植物為紫花苜蓿（Medicago sativa）、紅豆草（Onobrychis vichfolia）、針茅（Stipa bungeana）、百里香（Thmus mandschuricus）。主要的農(nóng)作物有馬鈴薯（Solanum tuberosum）、春小麥（Triticum aestivum cv.Leguan）、玉米（Zea mays）、胡麻（Linum usitattissimum）及豌豆（Caragana kansuensis）等。

1 水土流失研究

1.1 安家溝流域水土流失研究進(jìn)展

通過對(duì)安家溝流域15個(gè)徑流小區(qū)1986～1999年的水文監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行總結(jié)得出，相同坡度等級(jí)下5種土地利用類型坡地的單位面積年產(chǎn)流量之間及單位面積年產(chǎn)沙量之間都存在顯著差異，大小順序均表現(xiàn)為：坡耕地＞人工草地＞喬木林地＞自然草地＞灌木林地［3］。進(jìn)一步研究得出，不同土地利用類型坡地徑流量和侵蝕量與降水特征值（雨量、雨強(qiáng)、歷時(shí)等）和下墊面因子（坡度、土地利用、前期土壤水分狀況等）關(guān)系密切。抵抗徑流侵蝕的能力依次為沙棘＞荒草＞油松＞苜蓿＞小麥。多年生植被（如沙棘、油松等）的徑流侵蝕隨生長年數(shù)增長而減弱，以生長初期最為嚴(yán)重，隨后逐漸減弱并穩(wěn)定在一個(gè)較低的水平上。因而認(rèn)為，不同土地利用類型下的徑流侵蝕不僅取決于該植被類型，更重要的是決定于該植被所處的生長發(fā)育階段［4，5］。前人通過對(duì)安家溝流域不同降水強(qiáng)度和土地利用方式的區(qū)組實(shí)驗(yàn)，研究得出不同雨強(qiáng)平均徑流系數(shù)為林地＞耕地＞栽培草地＞天然草地，進(jìn)一步得出在黃土丘陵生態(tài)脆弱區(qū)草地具有良好的降水蓄積效果，同時(shí)表明林冠層、灌木層和枯枝落葉層對(duì)降水的截留、阻滯和削弱具有顯著功效［6］。且對(duì)溝坡水土流失治理的研究得出，溝坡生態(tài)修復(fù)可采用反坡臺(tái)、雨鱗坑和“上壩下塘”等工程措施，根據(jù)溝坡環(huán)境條件，植被建設(shè)應(yīng)先恢復(fù)到與水熱條件相符的潛在景觀，其植被可先以灌木為主。在該地區(qū)可以采用甘蒙檉柳、甘蒙檉柳＋白刺、楊樹和楊樹＋沙棘等幾種植被恢復(fù)模式［7］。

在小流域治理模式上，安家溝流域采用了生態(tài)經(jīng)濟(jì)型治理模式（林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營模式、雨水集流庭院經(jīng)濟(jì)復(fù)合經(jīng)營模式）和水土流失防治型治理模式（生物措、工程措施、生物工程相結(jié)合），從梁峁頂?shù)綔系讓訉訑r蓄天然降水，使水土流失的危害減少到最?。?］。蔡國軍等［8］，孫飛達(dá)等［10］針對(duì)安家溝流域的自然特點(diǎn)，提煉出了3種典型的農(nóng)林復(fù)合模式，即：林－糧復(fù)合經(jīng)營模式、林－草－畜復(fù)合經(jīng)營模式和庭院經(jīng)濟(jì)復(fù)合經(jīng)營模式。分別分析了3種模式的組成、結(jié)構(gòu)及功能，對(duì)3種模式的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：與坡地農(nóng)田系統(tǒng)相比，3種典型的農(nóng)林復(fù)合模式均具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，其中，庭院經(jīng)濟(jì)復(fù)合經(jīng)營模式效益最大，林－草－畜復(fù)合經(jīng)營模式效益次之，林－糧復(fù)合經(jīng)營模式效益最低，但均高于對(duì)照模式。結(jié)合不同農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的主要生態(tài)功能，進(jìn)一步組合為5個(gè)比較典型的農(nóng)林復(fù)合優(yōu)化模式：陡坡地水土保持林模式、緩坡地退耕還林（草）模式、梯田地農(nóng)林復(fù)舍模式、房前屋后雨水集流庭院經(jīng)濟(jì)模式，侵蝕溝水土保持林模式。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)結(jié)合具體情況，營建相應(yīng)的模式，以追求最大的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。

1.2 九華溝、高泉溝流域水土流失研究進(jìn)展

九華溝流域的水土保持綜合治理開發(fā)，采取治坡與治溝結(jié)合，工程措施與植物措施對(duì)位配置，將導(dǎo)致水土流失的主導(dǎo)因子即降水徑流，通過徑流調(diào)控體系和徑流開發(fā)利用體系變?yōu)橛行Y源，變害為利，實(shí)現(xiàn)水土資源的科學(xué)合理利用［11］。經(jīng)過5年的綜合治理開發(fā)，該流域水土流失基本得到控制，全流域內(nèi)綜合治理面積由37.3km2增加到71.6km2，治理程度由44.9%提高到86.3%，年平均徑流模數(shù)由17 000m3/km2降低到 1 557.28m3/km2，土 壤 侵 蝕 模 數(shù) 由 原 來 的5 460t/km2減少到915t/km2，減沙效益達(dá)83.06%，林草覆蓋率由24.0%提高到57.1%，流域年總收入由502.65萬元增加到1 404.64萬元，農(nóng)民人均年純收入由757元增加到1 486元，人均年產(chǎn)糧由427kg增加到654kg。徑流調(diào)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的總增量中，科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率占56.71%，對(duì)流域內(nèi)農(nóng)民的脫貧致富起到了關(guān)鍵性的作用［12－14］。

高泉小流域，以“全部降雨就地入滲攔蓄”為指導(dǎo)思想，坡耕地修建水平梯田，使降水就地?cái)r蓄入滲，改善糧油作物的生產(chǎn)環(huán)境；村莊道路以營造小型攔水工程為主，發(fā)展“四旁”林果業(yè)，改善人們的生活環(huán)境，收到日益顯著的社會(huì)效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益［15］。在對(duì)高泉溝流域1988～1995年8年31個(gè)觀測(cè)小區(qū)定位觀測(cè)的63次產(chǎn)流資料模擬分析得出，影響小區(qū)產(chǎn)流量的主導(dǎo)因子是小區(qū)水平投影面積、坡度、產(chǎn)流雨量、降水總量，以及土壤和植被類型［16］。且董榮萬等［17］通過在高泉溝小流域建立的水土流失監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)研究了小流域自然因素和人為因素與土壤侵蝕的關(guān)系，小流域水土流失時(shí)空變化規(guī)律及小流域水流泥沙概念性耦合模型，揭示了定西黃土丘陵溝壑區(qū)土壤侵蝕規(guī)律，并建立了坡面土壤侵蝕數(shù)學(xué)模型。得出，人為因素減水減沙的貢獻(xiàn)率分別為79.11%和85.69%，由降水減少引起的減水減沙的貢獻(xiàn)率分別為20.89%和14.30%；并應(yīng)用水流泥沙概念性耦合模型，對(duì)“兩期”治理效果進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，探索了模型法評(píng)估水土保持減水減沙總效果的途徑。朱興平［18］以高泉溝流域?yàn)樵囼?yàn)區(qū)，對(duì)黃丘五副區(qū)小流域水土流失的時(shí)空變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，小流域水土流失的時(shí)段分布不均勻，空間差異懸殊。從時(shí)間上看，一次降水的水土流失在不同產(chǎn)流時(shí)段上差異較大，徑流量、輸沙量主要集中于某一產(chǎn)流時(shí)段內(nèi)；年內(nèi)各月間的水土流失在數(shù)量上變化較大，5～8月分別集中了年徑流總量、輸沙總量的90.95%、97.79%；年際間的水土流失量各異，多年的水土流失量大小主要取決于暴雨次數(shù)多、雨強(qiáng)大的個(gè)別年份。從空間上看，梁峁坡面為主要產(chǎn)流區(qū)，溝谷為主要產(chǎn)沙區(qū)，溝坡溝底難利用地侵蝕最嚴(yán)重，梁峁坡面的產(chǎn)流量對(duì)溝谷產(chǎn)沙量的影響極顯著。

2 小流域水土流失治理思考與展望

通過對(duì)定西黃土丘陵溝壑區(qū)小流域水土流失研究進(jìn)行綜述，得出幾點(diǎn)思考與展望：

（1）小流域治理的實(shí)踐證明，生態(tài)環(huán)境建設(shè)是基礎(chǔ)，水土保持是干旱貧困山區(qū)脫貧致富的戰(zhàn)略抉擇；經(jīng)濟(jì)發(fā)展是保證，在生態(tài)環(huán)境治理的同時(shí)，進(jìn)行綜合開發(fā)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，是促進(jìn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)良性循環(huán)、實(shí)現(xiàn)脫貧致富的重要途徑。

（2）小流域水土流失治理模式應(yīng)具有多樣化。不同類型區(qū)、同類型區(qū)不同流域由于自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)條件相差很大，因此治理模式不盡相同。在治理模式的選擇時(shí)，不能千篇一律，應(yīng)按因地制宜、因害設(shè)防、對(duì)位配置的原則來確定水土流失治理模式。

（3）生態(tài)清潔型小流域建設(shè)技術(shù)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)對(duì)水土保持技術(shù)的新的需求，是未來小流域治理發(fā)展的主要方向。生態(tài)清潔型小流域是水土保持技術(shù)外延的拓展、內(nèi)涵的拓深，是生態(tài)水土保持的具體的應(yīng)用技術(shù)。

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