遼西北低山丘陵區(qū)水土流失特點及主要影響因素分析

王輔強

(遼寧省水土保持局，遼寧 沈陽 110003)

遼西北低山丘陵區(qū)水土流失特點及主要影響因素分析

王輔強

(遼寧省水土保持局，遼寧 沈陽 110003)

低山丘陵區(qū)；水土流失特點；影響因素；遼西北

遼西北低山丘陵區(qū)受氣候(大風(fēng)、季節(jié)性干濕交替)、地形(溝壑縱橫、侵蝕面高陡)、人為擾動(農(nóng)忙時節(jié)與風(fēng)季、旱季重疊)等因素影響，其水土流失具有徑流侵蝕力強、接力式侵蝕、季節(jié)性裸地侵蝕、亂采濫墾“后遺癥”嚴重等特點。采用的水土流失綜合防治對策是在傳統(tǒng)技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)流失特點、主要影響因素，不斷尋求新的技術(shù)突破，追求水土保持衍生效益，通過產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)、科技創(chuàng)新把水土保持工程建設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌慕?jīng)濟增長點。

遼西北地區(qū)包括阜新、錦州、葫蘆島、朝陽、鐵嶺五市，土地總面積占全省的1/3左右。受特殊的氣候、地形地貌及人為因素影響，該區(qū)水土流失嚴重，其水土流失形式主要有風(fēng)蝕、水蝕兩種。全省第四次土壤侵蝕遙感普查數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)水土流失面積達210.4萬hm2，占全省水土流失總面積的49.7%，占該區(qū)土地總面積的41.9%。水土流失不僅導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境退化，而且嚴重制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟和社會的發(fā)展。

1 水土流失特點

1.1 侵蝕面高陡，徑流侵蝕力強

植被對水土流失具有很強的抑制作用，主要表現(xiàn)在地上部分截留、滯緩降水，分散徑流，地下部分改善土壤理化性質(zhì)，并隨土壤進行機械網(wǎng)絡(luò)[1]。遼西北地區(qū)因曾經(jīng)的不合理墾殖、過牧、亂采濫伐，導(dǎo)致植被退化嚴重，成為遼寧省生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)。全省第四次遙感資料顯示，遼西北地區(qū)植被狀況是以中低植被蓋度為主，純林純草地面積約占全區(qū)總面積的38%。

相關(guān)研究表明，坡面侵蝕量隨坡度的增大而增加。坡度愈大，徑流量與沖刷量均隨之加大，土壤中養(yǎng)分流失量愈多，有機質(zhì)的流失也愈多[2]。遼西北地區(qū)除鐵嶺相對較平緩?fù)?，其他四市地處蒙古高原、冀北山地和遼西丘陵山區(qū)三大地貌單元的交錯地帶，全區(qū)由努魯兒虎山、松嶺山和醫(yī)巫閭山三條平行的北東西南向構(gòu)造山脈組成，海拔200～1 160 m，主要地貌為低山丘陵，丘陵頂部土層薄、巖石外露，高陡的長邊坡極有利于徑流的匯聚與提速，進而增加徑流侵蝕動力，引發(fā)坡面水土流失。

1.2 溝壑縱橫，伴有動態(tài)擴張

溝壑既是水土流失的通道也是泥沙的源地，遼西北地區(qū)溝壑分布密集，除鐵嶺外(鐵嶺0.30～1.00 km/km2)，其他四市溝壑密度介于1.20～4.20 km/km2之間。遼西北溝壑形態(tài)特征多表現(xiàn)為：溝道長、分支多；溝口寬、溝底窄；切入深，溝坡層面復(fù)雜(溝岸斜坡有土質(zhì)結(jié)構(gòu)、土-風(fēng)化巖石結(jié)構(gòu)、土壤-風(fēng)化巖-硬基巖復(fù)合結(jié)構(gòu))。遼西北溝壑侵蝕特征為：岸坡植被蓋度低，受到降水、自重的作用，溝道加寬的趨勢明顯；與此同時，溝壑作為泥沙的通道，其基底受徑流裹挾泥沙的摩擦切割，溝深不斷增加。溝道侵蝕對下游河道、水體造成較大影響，自身又呈動態(tài)擴張之勢。據(jù)統(tǒng)計，1993—2014年遼西北地區(qū)以谷坊為主的治溝骨干工程共攔蓄泥沙1.8億t，可見溝道侵蝕之嚴重。

1.3 接力式流失導(dǎo)致山丘頂部、脊部土層薄，溝谷、坡腳土方淤積

在低山丘陵區(qū)，由于山頂、脊部缺乏植被保護，因此侵蝕嚴重，以致土層變薄甚至基巖外露。受徑流、風(fēng)力的搬運作用，流失的土壤沉積在溝谷、坡腳。由于植被均有向水、向肥性，因此山間溝谷植被發(fā)育良好，而坡腳處的淤積土壤則被人們開墾為耕地，直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。一旦溝谷的植被受損，或是坡腳處耕作、開發(fā)等方式不當(dāng)，便會加重溝谷、坡腳的水土流失，致使原淤積土形成沖溝并逐漸擴張，并沿主溝道向更遠端流失。

對遼西北地區(qū)一些典型山地頂部及脊部、山間溝谷、坡腳的土壤厚度調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人為擾動及特殊地質(zhì)構(gòu)造除外，調(diào)查區(qū)域內(nèi)土層厚度為坡腳>溝谷>山頂及脊部，其中：坡腳土層厚度50 cm以上；溝谷20～50 cm，個別地段能達到1 m；山頂及脊部20 cm以下，有的區(qū)域甚至基巖外露。因此，遼西北地區(qū)低山丘陵區(qū)農(nóng)、林產(chǎn)業(yè)模式沿坡面由下至上為糧油作物→果樹→林木。

1.4 以耕地為代表的季節(jié)性裸地風(fēng)蝕、水蝕交替出現(xiàn)

遼西北地區(qū)水土流失受季節(jié)更替變化明顯，這與降水的年內(nèi)分配關(guān)系密切，全年80%的降水集中在7—9月，春季偏干旱致使地表植被發(fā)育不良，尤其近幾年春旱明顯，自3月份開始，月降水量均低于20 mm，平均降水量比多年均值減少了近80%，無有效降水日數(shù)逾60天。而此時，正是農(nóng)民備耕最為繁忙的時節(jié)，整地、松土、耕種等農(nóng)事活動頻繁，土壤松散加上缺墑很容易發(fā)生風(fēng)蝕。

隨著雨季的來臨植被逐漸自我修復(fù)，但需要一定的時間，尤其是草本植物，由于前期降水少，種子的發(fā)芽和老根的萌發(fā)都會受到較大影響，由此就導(dǎo)致了雨季水蝕的頻繁發(fā)生。此時，由于強風(fēng)天氣較少，荒山、荒坡、耕地、園地等均有植被覆蓋，加之降水集中、地表濕度較大，因此風(fēng)蝕少、水蝕多。

隨著雨季漸遠，地表植被或耕地、園地中植物逐漸枯萎或是被收割，地表大面積裸露，表層土壤濕度降低。季節(jié)性裸地又進入一個新的水土流失期——秋季。此時收割、滅茬等農(nóng)事活動頻繁，使地表土體松散而干燥。而此時也進入一年中又一個強風(fēng)季節(jié)，大風(fēng)從11月份持續(xù)到來年的5月份，風(fēng)蝕發(fā)生十分頻繁。

此外，開發(fā)建設(shè)項目的施工也在一定程度上受季節(jié)變化影響，進而使水土流失也呈明顯的風(fēng)蝕、水蝕交替出現(xiàn)。一般來講，3—5、10—11月末溫度適宜，降水少，非常適合施工，所以大部分工程選在此時段搶工期。由于追求施工進度，往往忽視了施工管理，棄渣、開挖面等很難得到較好的防護，因此誘發(fā)的風(fēng)蝕加重。夏季天氣炎熱，降水多而集中，道路、施工場地泥濘，工程將全部或部分步入夏歇期，而此時多數(shù)堆渣、開挖面的防護，以及防排水設(shè)施還沒有完全得以實施，這就導(dǎo)致了雨季水蝕的頻繁發(fā)生。

1.5 亂采濫墾“后遺癥”嚴重

由于降水年內(nèi)分配不均，且耕地以坡地為主，因此土地生產(chǎn)力低下。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民因缺乏正確的產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)，多以擴大耕地面積追求效益增長，相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，農(nóng)民為了增加收入開墾草地、疏林地，使原本有林草覆被的區(qū)域變成季節(jié)性裸地。結(jié)果可想而知，耕種面積雖然增加，但水肥流失卻逐年加重，單位面積土地生產(chǎn)力明顯降低。

此外，個體業(yè)主無序開挖礦產(chǎn)，造成無主小型礦業(yè)廢棄地星羅棋布。礦石枯竭后，這些廢棄土地基本無人管理，無人恢復(fù)原地貌植被。多年研究表明，礦山排渣場土壤侵蝕模數(shù)(E)與降雨侵蝕力(R)、渣體坡度(θ)、渣體容重(d)關(guān)系密切，其關(guān)系式為：E=aR+bθ-cd-e(其中a、b、c、e為常數(shù))，由此推算出這些礦業(yè)跡地的年水土流失量達數(shù)萬噸，可見其水土流失的嚴重性。

2 水土流失主要影響因素

2.1 氣 候

2.1.1 季節(jié)性集中降水和干旱

該區(qū)季節(jié)性干旱比較明顯。1951—2010年降水資料顯示，全年降水集中在7—9月，此期間降水量約占全年總降水量的60%以上，其他各月降水量總和則低于全年的40%。而且受強對流天氣影響，夏季會出現(xiàn)短時強降水、雷雨大風(fēng)、冰雹等災(zāi)害性天氣。

春季氣溫較高、風(fēng)多、蒸發(fā)量大，致使土壤大量失墑而干旱，尤其是近幾年春旱現(xiàn)象越來越明顯，從而使越冬植物及種子生長發(fā)育不良甚至是死亡。定位監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，5月份地表植被蓋度僅為25%～33%，6月份增至34%～41%，而7月下旬植被蓋度才達到47%以上。因此，遼西北地區(qū)地表植被是在汛期后逐步發(fā)育完善的，由此導(dǎo)致了汛期中前期地表裸露，水土流失多發(fā)。

2.1.2 風(fēng)季、旱季和農(nóng)忙時節(jié)重疊

遼西北地區(qū)風(fēng)速大且受季節(jié)變化影響明顯。每年的春、秋是遼西北地區(qū)的風(fēng)季，一般3—6月份風(fēng)速較大，10—12月份次之，一年中風(fēng)速最小的時期出現(xiàn)在7—9月。

遼西北地區(qū)光照充足，年日照時數(shù) 2 500～2 900 h，蒸發(fā)量較大，年均蒸發(fā)量在 1 600 mm以上。一年中4—6 月蒸發(fā)量最大，約占年蒸發(fā)量的 25%～39%，而此時也正是一年之中降水量最少的季節(jié)，農(nóng)田土壤缺墑。

每年4月份為耕種準備期，整地、起壟等農(nóng)事活動十分頻繁，對耕地的擾動使耕層的土體松散，這樣雖然有利于耕種，但是也為水土流失埋下了隱患。對有關(guān)徑流小區(qū)的觀測分析結(jié)果表明，從整地到出苗這段時間，5°以下比較平緩的耕地，土壤侵蝕模數(shù)最高可達700 t/(km2·a)，5°～10°坡耕地土壤侵蝕模數(shù)最高可達1 800 t/(km2·a)。

綜上所述，季節(jié)性強風(fēng)、農(nóng)事活動等對土壤擾動強烈，加之降水量小、蒸發(fā)量大使表層土壤嚴重缺墑，這些都是造成土壤風(fēng)蝕的主要先決條件。

2.2 地形地貌

遼西北地區(qū)海拔高、坡面陡，受自然力影響，以分水嶺為界限的坡面溝谷發(fā)育明顯，坡面溝谷連接坡腳侵蝕溝，侵蝕溝與下方主干溝道相連，而一些主干溝道又與河道相連通，這樣的陡坡、溝道分布模式利于侵蝕土壤向外輸送，對河道的危害更為嚴重。

2.3 人為活動

人類活動對水土流失的影響也比較大，城建、工礦業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)事活動等無時不在擾動、破壞地表植被及表層土壤。遼西北地區(qū)1993、2014年土地利用情況見表1。

表1 遼西北地區(qū)1993、2014年土地利用情況 hm2

注：表中耕地指所有用于耕作的土地，含坡耕地等低生產(chǎn)力土地。

從表1可以看出，1993—2014年耕地面積減少超過45萬 hm2，減少的這部分耕地除了退耕還林還草外，其余全部用于各種建設(shè)。因此，城鄉(xiāng)、工礦、居民用地增加超過了14萬hm2。地類面積的變化，表明土地用途在變更，而這種變更往往伴隨著建設(shè)活動，進而伴隨著水土流失的發(fā)生。在這些建設(shè)活動中，礦業(yè)開發(fā)對土壤的擾動破壞最為嚴重，據(jù)遼寧省第四次遙感普查資料，遼西北極強烈以上水土流失面積49 426.67 hm2，其中因礦業(yè)開采造成的達34 597.73 hm2，占70%[3]。

3 結(jié) 語

受特殊氣候及地形、地貌的影響，加之曾經(jīng)的不合理開發(fā)，遼西北地區(qū)的城建、工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展較遼寧省其他地市相對滯后。農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件差，旱災(zāi)頻繁發(fā)生，農(nóng)業(yè)人口多，是限制該區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素。近年來，國家不斷出臺政策扶持遼西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，這種政策的引領(lǐng)勢必會加快工業(yè)開發(fā)、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度，而開發(fā)與建設(shè)過程中難免會擾動、破壞原有地表及植被進而引發(fā)水土流失。因此，當(dāng)?shù)氐乃亮魇Э赡茉谳^長一段時期內(nèi)還會持續(xù)下去。這就要求各級水保部門、科研院所用新的水土保持技術(shù)與理念為當(dāng)?shù)氐恼衽d與發(fā)展保駕護航。

傳統(tǒng)的水土保持措施的潛能需要進一步挖掘，過往的水土保持理念已跟不上時代的發(fā)展，迫切需要根據(jù)遼西北地區(qū)的水土流失特點、主要影響因素，研發(fā)出新的技術(shù)，并以此來減輕水土流失危害。同時，各級政府相關(guān)職能部門、民眾對水土保持的期望也不能僅滿足于蓄水保土，更應(yīng)追求其他衍生效益的開發(fā)，通過產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)、科技創(chuàng)新把水土保持工程建設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌慕?jīng)濟增長點。

[1] 戴全厚，喻理飛，薛萐，等.植被控制水土流失機理及功能研究[J].水土保持研究,2008,15(2):32-35.

[2] 王瑄，郭月峰，高云彪，等.坡度、坡長變化與水土流失量之相關(guān)性分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2007,9(23):611-614.

[3] 任麗華，鄒桂霞，李鳳鳴 .遼西半干旱區(qū)礦業(yè)廢棄地復(fù)墾與生態(tài)重建關(guān)鍵技術(shù)[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技,2012,23(12):22-24.

(責(zé)任編輯 張培虎)

S157

C

1000-0941(2017)09-0064-03

王輔強(1980—)，男，遼寧東港市人，高級工程師，碩士，主要從事水土保持計劃管理工作。

2017-08-03