喀斯特峰叢洼地坡地水土流失與阻控技術(shù)

鄒志剛 曾馥平

[摘要]在長期定點(diǎn)觀測的基礎(chǔ)上，先對(duì)喀斯特峰叢洼地水土流失進(jìn)行了分析，提出了水土流失阻控的主要技術(shù)措施，隨后對(duì)廣西區(qū)環(huán)江縣水土流失阻控技術(shù)集成與實(shí)踐進(jìn)行了回顧，為西南喀斯特地區(qū)的水土資源高效利用提供技術(shù)支撐。

[關(guān)鍵詞]喀斯特;土壤;養(yǎng)分漏失;工程措施;水土保持

[中圖分類號(hào)]P931.5[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

以滇貴黔連帶成片的我國西南喀斯特地區(qū)（世界三大喀斯特地區(qū)之一），受自然因素（易淋溶、土層淺薄、土被不連續(xù)、成土慢等）和人為因素（過度開發(fā)及不合理的耕作方式）的影響，大部分地區(qū)的植被退化嚴(yán)重并逐漸形成石漠化景觀。統(tǒng)計(jì)表明，西南地區(qū)有11.35萬km2的石漠化土地，占全國石漠化總面積的53.4%，直接威脅著長江、珠江流域上游的生態(tài)安全。石漠化在宏觀上表現(xiàn)為植被退化后水土流失嚴(yán)重與生態(tài)服務(wù)功能的喪失，在微觀上表現(xiàn)為生境土壤養(yǎng)分的丟失與空間異質(zhì)性的增強(qiáng)。土壤水分和養(yǎng)分供給是喀斯特土壤最為重要的生態(tài)功能之一， 是該地區(qū)植被恢復(fù)和石漠化治理的基礎(chǔ)。在氣候、母巖、地形、植被和人為干擾等諸多自然和人為因素的影響下， 喀斯特土壤水分、養(yǎng)分的時(shí)空分布表現(xiàn)出明顯的異質(zhì)性， 同時(shí)這種特殊生境對(duì)喀斯特地區(qū)植被群落的組成、物種分布和生物量格局都有著十分深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)，由于過度開墾種植，農(nóng)田水土流失也日益嚴(yán)重，直接影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。本文在中國科學(xué)院環(huán)江喀斯特站長期監(jiān)測的基礎(chǔ)上，對(duì)喀斯特峰叢洼地坡地的水土流/漏失進(jìn)行了分析，提出了水土漏失阻控的主要技術(shù)措施，隨后對(duì)廣西區(qū)環(huán)江縣喀斯特區(qū)水土漏失阻控的實(shí)踐進(jìn)行了回顧，為西南喀斯特區(qū)的水土資源高效利用提供技術(shù)支撐。

1 喀斯特峰叢洼地水土流失特征

西南喀斯特生態(tài)脆弱區(qū)位于珠江水系上游，在人為活動(dòng)的干擾下，地表植被受到嚴(yán)重破壞，土壤侵蝕明顯，水土流失加劇，基巖裸露率增加，地表出現(xiàn)類似荒漠化的土地退化。目前廣西喀斯特地區(qū)耕地僅占土地總面積的9%，大大低于全國耕地面積占國土總面積14%的比例。在喀斯特峰叢山地，耕地面積不足土地總面積的5%，而且除洼地底部外，均是分散的石窩地，土層薄、肥力差。但洼地底部相對(duì)集中的耕地資源在雨季又常常短暫受淹，利用率低。在調(diào)蓄水資源方面，因?yàn)榈乇碇脖粐?yán)重破壞，降雨會(huì)快速向地下滲漏，形成地下水豐富但是地表水稀缺和“無雨則旱，降雨則澇”的現(xiàn)象。旱季由于降水稀少，儲(chǔ)水困難，日常生產(chǎn)基本無法進(jìn)行，人畜飲水用水也十分緊張。然而在長時(shí)間降雨或強(qiáng)降雨時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)大面積內(nèi)澇。干旱與季節(jié)性洪澇等自然災(zāi)害使喀斯特洼地人民的財(cái)產(chǎn)與玉米種植遭受巨大損失。統(tǒng)計(jì)表明，近年來廣西喀斯特地區(qū)有400多萬人口面臨缺水問題，平均每年有116.73萬hm2農(nóng)作物遭受到旱澇災(zāi)害，約減收11.15億kg糧食，造成4.47億元的經(jīng)濟(jì)損失。由于缺水、缺土，土地生產(chǎn)力低下，玉米每667m2產(chǎn)量只有150kg左右，造林的成活率不到20%，而且樹木生長非常緩慢。

2 峰叢洼地水土流失阻控技術(shù)

長期以來，黃土高原等非喀斯特地區(qū)的水土流失已經(jīng)受到了各界人士的廣泛關(guān)注，但是針對(duì)于喀斯特區(qū)的水土流失的研究還需要進(jìn)一步深入。與非喀斯特區(qū)不同，喀斯特區(qū)溶蝕孔隙、裂隙、管道等的發(fā)育使水土流失具有隱蔽性，同時(shí)，土壤短距離丟失和地下漏失現(xiàn)象普遍存在，這在一定程度上限制了傳統(tǒng)土壤侵蝕研究方法在喀斯特區(qū)的應(yīng)用，并嚴(yán)重影響西南喀斯特地區(qū)水土流失防治工程的效果。

為了搶救喀斯特峰叢山區(qū)的土地資源，在已有工作基礎(chǔ)上，依據(jù)有效保護(hù)、充分合理利用水土資源以及改善生態(tài)環(huán)境的原則，結(jié)合石漠化的綜合防治，根據(jù)不同土地類型，針對(duì)不同地貌部位特有的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖+土組合特征以及水土流失的主要途徑，基于生物與工程技術(shù)，采用相應(yīng)措施的切斷了地表、地下流失通路，并過濾泥沙;通過發(fā)展水土保持水源林，可以改良土壤，提高調(diào)蓄水資源和保持水土的生態(tài)功能。以生物措施為主，結(jié)合相應(yīng)的、小型分散的工程措施，兼顧生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，因地制宜的實(shí)施了水源林、植物籬、截留溝、坡改梯、炸石、砌墻保土、客土整地等措施試驗(yàn)與示范。如：利用藤本植被覆蓋或去除裸露巖石，以防治巖石表面徑流引起的土壤侵蝕;改進(jìn)種植結(jié)構(gòu)避免翻動(dòng)土，減少石旮旯地和土層薄的土地的地下漏失;對(duì)于土層相對(duì)較厚、土被相對(duì)連續(xù)的土地，采取炸石、砌墻保土、植物籬、立體種植相結(jié)合防治水土流失。篩選出7種適宜喀斯特區(qū)的水保植物，即山貓豆、火龍果、牧草、金銀花、薜荔、赤蒼藤、山麻桿;并設(shè)計(jì)了牧草+金銀花、牧草+火龍果、牧草籬、貓豆+花生、扶芳藤+果、山麻桿+果等生態(tài)土地優(yōu)化利用模式。通過開展試驗(yàn)示范工程，開發(fā)了以峰叢洼地土壤漏失阻控為核心的水土保持技術(shù)體系，包括：峰叢洼地不同地貌部位的水土保持林建設(shè)技術(shù)、薜荔植物籬技術(shù)、裸露石芽植物籬技術(shù)、砌墻保土地埂植物籬技術(shù)、隔坡式植物籬技術(shù)、土+石組合微地貌單元水土保持技術(shù)、坡面植物梯化技術(shù)、洼地整地種植火龍果技術(shù)等。

3 土壤漏失/流失阻控技術(shù)集成與示范

3.1 技術(shù)集成

基于坡面、洼地落水洞、裂隙土壤侵蝕研究結(jié)果，研發(fā)坡耕地梯化、植物籬種植、免耕保土耕作技術(shù)，構(gòu)建了喀斯特峰叢洼地土壤流失阻控技術(shù)體系，并在平果果化示范區(qū)和環(huán)江下塘示范區(qū)進(jìn)行了示范退耕。

3.2 技術(shù)示范

廣西環(huán)江縣下南鄉(xiāng)下塘示范區(qū)（ 中心坐標(biāo)107°55′56.53″E， 24°55′39.17″N）主要開展石漠化垂直分帶治理模式示范，選擇石漠化較為嚴(yán)重的喀斯特坡地，根據(jù)坡頂、坡上部（石質(zhì)坡地）-坡腰（土石質(zhì)坡地）-坡麓（土質(zhì)坡地）-易澇洼地的垂直分異規(guī)律，實(shí)施因地制宜的峰叢洼地石漠化垂直分帶綜合治理模式。封禁坡頂、坡上部的石質(zhì)坡地以恢復(fù)植被，防治地下和地表土壤流失;通過退耕還林、退耕還灌、退耕還草等方式在坡腰土石質(zhì)坡地種植經(jīng)濟(jì)林和生態(tài)林以防止犁耕侵蝕;針對(duì)土質(zhì)的坡麓以坡改梯防治水土流失;在洼地建設(shè)合理的水利工程來防治內(nèi)澇，保障基本農(nóng)田的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

該示范的的主要技術(shù)內(nèi)容如下：①人工造林結(jié)合封山育林，提高地表植被覆蓋度;②對(duì)坡頂和坡上部石質(zhì)坡地實(shí)施全面封禁，以自然修復(fù)為主，排除土壤擾動(dòng)，有利于形成對(duì)孔隙和孔洞有封閉作用的多年生植物根系網(wǎng)絡(luò)，防止地下和地表土壤流失;③在土石質(zhì)坡腰地段，應(yīng)盡可能采取退耕還林、退耕還灌、退耕還草、建設(shè)經(jīng)濟(jì)林、生態(tài)林、圍欄放牧等措施，減少犁耕運(yùn)移土壤直接驅(qū)動(dòng)的土地石質(zhì)化和防止由農(nóng)耕破壞植物根系、擾動(dòng)土壤而增加的土壤流失;④將坡麓土質(zhì)坡地整改為梯田，以防止水土流失;⑤在洼地建設(shè)水利工程，避洪耐澇，形成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基本農(nóng)田。

該模式已在桂西北喀斯特峰叢洼地石漠化嚴(yán)重地區(qū)推廣示范應(yīng)用，其中廣西環(huán)江下塘示范區(qū)通過2011～2014年的治理（圖1），封山育林面積2000余hm2，營造林面積62hm2，森林覆蓋率增加4個(gè)百分點(diǎn)，石漠化得到控制，生態(tài)環(huán)境明顯改善。

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[收稿日期]2018-12-13

[基金項(xiàng)目]國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAD06B04）資助。

[作者簡介]鄒志剛（1995—），男，湖北公安人，碩士研究生，主要從事喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)等相關(guān)工作。

[通訊作者]曾馥平（1964—），男，湖北天門人，主要從事喀斯特生態(tài)恢復(fù)相關(guān)的科研與扶貧工作。