南方紅壤區(qū)不同崩崗侵蝕治理模式及評價指標(biāo)體系研究

文 慧，馮舒悅，王軍光，倪世民，蔡崇法

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 水土保持研究中心/農(nóng)業(yè)部長江中下游耕地保育重點實驗室，湖北 武漢 430070)

崩崗一詞最早由曾昭璇先生提出，是指山坡土體受到水力和重力的綜合作用發(fā)生崩塌的現(xiàn)象，主要發(fā)生在抗蝕性弱、疏松、深厚、透水性強(qiáng)的以花崗巖風(fēng)化殼為母質(zhì)的南方紅壤低山丘陵區(qū)[1]。崩崗具有爆發(fā)力強(qiáng)和侵蝕量大等特點，對當(dāng)?shù)赝恋刭Y源、生態(tài)環(huán)境等造成了嚴(yán)重的危害，相對于水土流失較為嚴(yán)重的黃土高原地區(qū)，南方紅壤丘陵區(qū)的水土流失狀況也很嚴(yán)重[2]。據(jù)調(diào)查，湖北、湖南、江西、安徽、福建、廣東、廣西等7省區(qū)共有崩崗(面積>60 m2) 23.91萬個，總面積為1 220 km2[3]。崩崗侵蝕產(chǎn)生的大量泥沙，不僅毀壞農(nóng)田，淤塞河道、水庫，而且破壞大量的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，給當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活和社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了極大危害。目前，崩崗的侵蝕治理措施主要分為耕作措施、工程措施和生物措施。在實際應(yīng)用中，由于崩崗所處的環(huán)境不同，受地形地貌、氣候、植被等環(huán)境因素和人類活動的影響，使得崩崗的治理成為一個較為復(fù)雜的工程[4]。近年來，相關(guān)學(xué)者對崩崗的綜合治理效益評價進(jìn)行了很多研究。但是由于不同地區(qū)崩崗的治理模式，以及生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會情況存在差別，在進(jìn)行效益評價時所選取的指標(biāo)和評價方法具有一定的差異[5]。在進(jìn)行效益評價工作時，對特定治理模式的崩崗選取切實可行的評價指標(biāo)和評價方法，對當(dāng)?shù)乇缻彽闹卫碛兄匾囊饬x。鑒于此，本研究以南方紅壤區(qū)不同侵蝕治理模式的崩崗為突破口，在已有的水土保持效益評價體系的基礎(chǔ)上，探討了特定治理模式崩崗的指標(biāo)選取及其綜合效益評價體系的構(gòu)建等問題，以期篩選出最優(yōu)的治理模式及評價體系。

1 崩崗侵蝕類型及其治理模式

崩崗的形態(tài)各異，按其坡面外表形態(tài)可將崩崗劃分為條形、瓢形、弧形、爪形及混合型五個類型；按侵蝕規(guī)模的大小可分為小型、中型和大型三個等級；按發(fā)育過程可將崩崗分為初期、中期、晚期三個階段；按發(fā)育程度可分為活動型和相對穩(wěn)定型[3,6]兩種。在治理措施上，對不同發(fā)育階段的崩崗需要根據(jù)其發(fā)育階段和具體的立地環(huán)境合理安排綜合防治措施。

崩崗具有突發(fā)性的特點，其土壤侵蝕強(qiáng)度大，破壞力強(qiáng)，能對房屋、道路、農(nóng)田等造成極大的破壞。近年來，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對崩崗的侵蝕治理展開了大量的研究工作，探索出很多有效的治理措施。根據(jù)治理目的，采取相應(yīng)的治理措施，對于改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)土地資源、促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。1984年史德明[7]從崩崗侵蝕成因和發(fā)育形態(tài)分析，提出了“上截、下堵、中綠化”的崩崗治理思路。由于崩崗具有較強(qiáng)的地域性，因此有學(xué)者從崩崗的地貌特點和侵蝕成因分析，提出了集水坡地治理、崩積體固定、崩崗溝底治理和沖積扇治理的綜合治理模式[8]。目前對崩崗的治理已由治坡、降坡和穩(wěn)坡“三位一體”整治發(fā)展到了集水坡面、崩壁、崩積堆、溝道和洪積扇“五位一體”的系統(tǒng)性治理[1,9-10]。基于此，根據(jù)崩崗三個發(fā)育階段的不同侵蝕特征及其適用的治理模式，可將南方紅壤丘陵區(qū)不同發(fā)育階段的崩崗治理模式總結(jié)為生態(tài)防護(hù)型、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型和修復(fù)完善型三種[11]。

2 崩崗侵蝕治理效益評價指標(biāo)體系

水土保持效益評價指標(biāo)是指對水土保持各方面效益進(jìn)行定性描述、定量分析時所用的變量，各指標(biāo)體系之間則是相互聯(lián)系且具有一定的層次結(jié)構(gòu)的指標(biāo)集[12]。這些指標(biāo)集共同構(gòu)成了水土保持綜合效益評價指標(biāo)體系。

2.1 指標(biāo)選取原則

水土保持效益評價指標(biāo)選取對綜合效益評價具有重要的意義，它關(guān)系到評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實性，需要根據(jù)研究區(qū)域的特點、地域地貌特征及評價的目的，有針對性地選取指標(biāo)。因此，崩崗治理綜合效益評價指標(biāo)體系選取原則包括[13]：

(1)科學(xué)性原則。指標(biāo)的選取必須符合相關(guān)學(xué)科的基本原理，能反應(yīng)治理前后的區(qū)域水土流失變化。

(2)針對性原則。指標(biāo)的選取必須根據(jù)評價對象、評價目的，結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)狀況進(jìn)行。

(3)準(zhǔn)確性原則。指標(biāo)所反映的情況應(yīng)能用數(shù)值表達(dá)，并且能準(zhǔn)確、快速地獲取和計算。

(4)層次性原則。從生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)三個方面進(jìn)行效益評價，應(yīng)根據(jù)評價目的選取相應(yīng)的指標(biāo)。

(5)可持續(xù)發(fā)展原則。評價指標(biāo)既要能夠反映現(xiàn)狀，又要能夠持續(xù)地反映治理的過程和趨勢。

2.2 指標(biāo)選取方法

目前常見的指標(biāo)選取方法有專家打分法、文獻(xiàn)頻數(shù)法及主成分分析法等[14-16]。專家打分法是邀請相關(guān)學(xué)科的專家，采用問卷打分的方式制定指標(biāo)體系。文獻(xiàn)頻數(shù)法是在分析和總結(jié)過去各個學(xué)者選取指標(biāo)的基礎(chǔ)上，選定能夠最大程度反映研究目的的指標(biāo)。主成分分析法則是對已經(jīng)初步選取的指標(biāo)，根據(jù)其貢獻(xiàn)率的大小進(jìn)行指標(biāo)選取。

2.3 指標(biāo)體系

指標(biāo)體系的構(gòu)建，要依據(jù)綜合評價的目的，盡可能真實地反映崩崗治理的效益。目前大多數(shù)研究者將評價指標(biāo)分為生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益三個部分，少數(shù)研究者還添加了蓄水保土效益用作水土保持基礎(chǔ)效益的評價[17-18]，也有學(xué)者將指標(biāo)體系分為生態(tài)環(huán)境、農(nóng)村環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)效益三個部分[19]。對南方不同治理模式的崩崗進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，崩崗治理后的主體效益范圍可以劃分為侵蝕治理區(qū)和下游影響區(qū)，侵蝕治理區(qū)為崩崗侵蝕的主體范圍，下游影響區(qū)則為崩崗治理主體周圍由于崩崗治理后受影響的區(qū)域[20]。生態(tài)效益是指對崩崗進(jìn)行相應(yīng)的生態(tài)治理后，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、土地資源所帶來的效益[21]。社會效益是指治理后的崩崗對當(dāng)?shù)厣鐣h(huán)境產(chǎn)生的積極影響，同時對治理區(qū)以外的區(qū)域產(chǎn)生有益的社會影響。經(jīng)濟(jì)效益是指對崩崗進(jìn)行治理后，治理區(qū)域所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，包括相應(yīng)措施的投入所獲得的經(jīng)濟(jì)回報。因此，本研究將生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益作為崩崗治理后的評價指標(biāo)。

根據(jù)生態(tài)防護(hù)型、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型和修復(fù)完善型三種崩崗治理模式的特點和評價的目的，結(jié)合《水土保持綜合治理效益計算方法》(GB/T 15774—2008)，本研究對水土保持綜合評價中選用的指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計，并篩選出了常用評價指標(biāo)，見表1。

由表1可以看出：①在選取生態(tài)效益指標(biāo)時，首選植被覆蓋度和土壤侵蝕模數(shù)，其使用頻率最高，分別為0.88和0.75，說明這兩項指標(biāo)為水土保持評價的最基本指標(biāo)，能夠最直觀地反映出治理前后的水土流失變化；其次是徑流模數(shù)與治理度，使用頻率分別為0.53和0.47，徑流模數(shù)表征單位流域面積上單位時間所產(chǎn)生的徑流量，治理度表征水土保持進(jìn)程中生態(tài)恢復(fù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的程度；再次是土壤肥力指數(shù)和生物多樣性，這兩個指標(biāo)也能夠反映治理后項目區(qū)的生態(tài)效益，綜合這兩個指標(biāo)可以反映治理后的土壤狀況，且與當(dāng)?shù)厝嗣裆钕⑾⑾嚓P(guān)。②在選取社會效益指標(biāo)時，首選土地生產(chǎn)率，其使用頻率最高為0.28，該指標(biāo)是反映土地生產(chǎn)能力的重要指標(biāo)；其次是農(nóng)產(chǎn)品商品率，使用頻率為0.25，該指標(biāo)是農(nóng)產(chǎn)品的商品量在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量中所占的比例，能反映當(dāng)?shù)厣唐方?jīng)濟(jì)的發(fā)展程度。③在選取經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)的時候，首選年人均純收入，其次是勞動生產(chǎn)率，二者使用的頻率較高，分別為0.47和0.34，采用年人均純收入、勞動生產(chǎn)率指標(biāo)進(jìn)行評價能較為直觀地反映治理前后當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的變化狀況。效益評價指標(biāo)雖然在表1中做了統(tǒng)計，但實際指標(biāo)的選取應(yīng)根據(jù)具體情況而取舍。

表1 水土保持效益評價中常用指標(biāo)統(tǒng)計分析

3 典型崩崗侵蝕治理模式指標(biāo)體系構(gòu)建

3.1 生態(tài)防護(hù)型崩崗侵蝕治理的效益評價指標(biāo)體系

生態(tài)防護(hù)型治理模式主要適用于發(fā)育初期、侵蝕規(guī)模較小的崩崗，此時的崩崗，植被覆蓋率、物種的種類和數(shù)量在逐漸減少，為攔截徑流，預(yù)防降雨造成的集水區(qū)再次崩塌，可以通過林草措施和坡面防護(hù)來治理，重點是崩崗侵蝕區(qū)的植被生態(tài)恢復(fù)[4]。該類崩崗治理所產(chǎn)生的效益以生態(tài)效益和社會效益為主，因此對該類崩崗評價指標(biāo)進(jìn)行選取時著重于選取有關(guān)生態(tài)效益方面的指標(biāo)，如表2。

表2 生態(tài)防護(hù)型崩崗侵蝕治理綜合效益評價指標(biāo)體系

由表2可知，對于采取生態(tài)防護(hù)型治理模式的崩崗，通過植被覆蓋度和土壤侵蝕模數(shù)的變化，既能夠直觀地反映治理后的生態(tài)環(huán)境變化，也可以間接地反映崩崗侵蝕治理后的水土流失現(xiàn)狀；通過徑流系數(shù)和土壤肥力指數(shù)的變化，能夠反映出崩崗治理后的保土作用和土壤肥力的變化。

江西省贛州市贛縣區(qū)白鷺鄉(xiāng)上塘小流域，治理后崩崗的土壤質(zhì)量、植被種類及生物多樣性得到明顯的提高[22]。趙會貞[23]對長汀縣四種水土流失治理模式進(jìn)行生態(tài)效益評價時，選取了徑流系數(shù)、侵蝕模數(shù)、植被覆蓋度和土壤肥力指數(shù)為生態(tài)效益的評價指標(biāo)，評價結(jié)果表明該指標(biāo)體系能較好地反映該地區(qū)治理后的生態(tài)效益。贛縣區(qū)上塘小流域，對周圍植被較好、遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的崩崗，進(jìn)行景觀植被的種植并實施相應(yīng)的坡面治理措施，實現(xiàn)了生態(tài)防護(hù)(圖1)。

圖1 贛縣區(qū)上塘小流域生態(tài)防護(hù)型治理景觀

3.2 產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型崩崗侵蝕治理的效益評價指標(biāo)體系

產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型治理模式主要適用于活動強(qiáng)烈、發(fā)育盛期的崩崗，此時崩崗的植被覆蓋率及生物多樣性急劇降低，崩崗各部位侵蝕劇烈。該類崩崗僅僅應(yīng)用生物措施較難治理，一般會利用一些工程措施，如削坡開級種植農(nóng)作物等[24]，這樣做既能治理崩崗，又能夠產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展。該類崩崗治理后所產(chǎn)生的效益以經(jīng)濟(jì)效益為主，因此在進(jìn)行治理效益評價的指標(biāo)體系構(gòu)建時著重于選取有關(guān)經(jīng)濟(jì)效益方面的指標(biāo)，如表3。

表3 產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型崩崗侵蝕治理綜合效益評價指標(biāo)體系

由表3可知，對于采用產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型治理模式的崩崗，通過投資回收期和產(chǎn)投比的變化，能反映出當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)發(fā)展情況和經(jīng)濟(jì)狀況,而年人均純收入和勞動生產(chǎn)率的指標(biāo)狀況，可以反映出崩崗治理后的土地質(zhì)量狀況及當(dāng)?shù)厝嗣裨诒缻徶卫砗蟮慕?jīng)濟(jì)、生產(chǎn)生活狀況的變化。

福建省安溪縣恒美小流域在進(jìn)行崩崗治理時，利用工程措施將崩崗開發(fā)為生態(tài)茶園，在解決崩崗侵蝕問題的同時也為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。對福建省長汀縣朱溪河流域不同治理措施的水土流失區(qū)進(jìn)行評價時，王道坦[25]選取了勞動生產(chǎn)率、年人均純收入、人均總產(chǎn)值和投入產(chǎn)出比作為評價的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，結(jié)果表明治理效果顯著，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。江西省贛州市贛縣區(qū)金鉤形小流域，對侵蝕較為劇烈的崩崗，實施了工程措施，種植了當(dāng)?shù)靥厣母涕贅?，發(fā)展當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)(圖2)。

圖2 贛縣區(qū)金鉤形小流域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型崩崗治理景觀

3.3 修復(fù)完善型崩崗侵蝕治理的效益評價指標(biāo)體系

修復(fù)完善型治理模式適用于發(fā)育穩(wěn)定期的崩崗，此時崩崗的水土流失已經(jīng)基本控制，崩崗也開始自我修復(fù)，生態(tài)植被逐漸恢復(fù)，應(yīng)采取封禁保護(hù)治理，使其進(jìn)行自我修復(fù)。針對侵蝕較為嚴(yán)重的地區(qū)，可以通過削坡整平，種植相應(yīng)的農(nóng)作物或景觀植被，發(fā)展相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)。該類崩崗治理后所產(chǎn)生的效益以社會效益和生態(tài)效益為主，因此在進(jìn)行評價指標(biāo)選取時著重于選取有關(guān)社會效益和生態(tài)效益方面的指標(biāo)，見表4。

表4 修復(fù)完善型崩崗侵蝕治理綜合效益評價指標(biāo)體系

由表4可知，采用修復(fù)完善型模式治理的崩崗，治理后不僅能對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，也使得當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)條件得到適當(dāng)?shù)母纳疲诎l(fā)展當(dāng)?shù)靥厣a(chǎn)業(yè)的同時，還能使農(nóng)民的生活水平相應(yīng)提高。恩格爾系數(shù)是衡量一個家庭或一個國家富裕程度的主要指標(biāo)之一，將恩格爾系數(shù)、土地生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率和農(nóng)產(chǎn)品商品率作為評價的指標(biāo)，能同時反映崩崗侵蝕治理后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

福建省長汀縣以林草種植、低效林改造等為主要治理措施進(jìn)行水土流失治理，較好地實現(xiàn)了崩崗區(qū)水土流失生態(tài)防護(hù)的目標(biāo)。在對江西省興國縣塘背河、廖公河和焦溪河三條小流域進(jìn)行評價時，孫昕[14]選取了農(nóng)產(chǎn)品商品率、恩格爾系數(shù)、年人均純收入等指標(biāo)評價流域治理后的社會效益，結(jié)果表明該指標(biāo)體系能較好地反映治理后的社會效益。對贛縣區(qū)金鉤形小流域侵蝕發(fā)育晚期的崩崗進(jìn)行封禁保護(hù)治理，靠其自身修復(fù)能力，生態(tài)植被逐漸恢復(fù)(圖3)。

圖3 贛縣區(qū)金鉤形小流域修復(fù)完善型崩崗治理景觀

3.4 南方不同模式崩崗治理的效益評價方法

我國大部分治理模式的效益評價是以小流域為基本單元進(jìn)行的，隨著效益評價方法的發(fā)展，對小流域治理的效益評價也逐漸由定性發(fā)展為以定量為主。水土保持治理綜合效益評價常用的方法有層次分析法、主成分分析法、模糊綜合評價法和灰色關(guān)聯(lián)矩陣法。層次分析法(AHP)是目前應(yīng)用最為廣泛的方法，是一種結(jié)合定量與定性的多目標(biāo)決策分析方法，其將復(fù)雜的多目標(biāo)決策問題作為一個系統(tǒng)，通過定性指標(biāo)模糊量化方法計算權(quán)重和排序。主成分分析法(PCA)是一種多元統(tǒng)計分析方法，它能夠在保證主要信息量的前提下，提取具有代表性的主要指標(biāo)。模糊綜合分析法是通過對研究對象進(jìn)行模糊處理，將模糊概念用數(shù)值表達(dá)出來。灰色關(guān)聯(lián)分析法是一種多因素統(tǒng)計方法，它用灰色關(guān)聯(lián)度來描述樣本數(shù)據(jù)中各因素間關(guān)系的大小、強(qiáng)弱和次序。一些學(xué)者認(rèn)為，運用多層次模糊綜合評價法對水土保持綜合效益進(jìn)行定量評價，評價結(jié)果全面客觀、可信度高[13]。有部分學(xué)者則認(rèn)為，灰色系統(tǒng)評價中關(guān)聯(lián)度分析原理對多種因素所影響的現(xiàn)象能作出全面、系統(tǒng)和科學(xué)的評價[26]。就崩崗侵蝕的特點和評價指標(biāo)體系來看，各評價等級之間無法定義明顯的界限，分級概念也相對模糊，因此建議采用模糊綜合分析法對不同的崩崗治理模式進(jìn)行綜合效益評價。

4 結(jié) 語

崩崗侵蝕治理的研究對于促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境改善、生態(tài)文明建設(shè)及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，但由于崩崗的地貌形態(tài)不同和治理措施的不規(guī)范，使得崩崗治理綜合評價指標(biāo)體系各異。因此，在對崩崗治理進(jìn)行評價時要因地制宜，突出重點。本研究對當(dāng)前南方紅壤區(qū)崩崗的不同治理模式進(jìn)行了總結(jié)，利用文獻(xiàn)頻數(shù)法選取、構(gòu)建了三種不同治理模式的綜合評價指標(biāo)體系。

(1)針對生態(tài)防護(hù)型治理模式的崩崗，根據(jù)其處于發(fā)育初期、侵蝕規(guī)模較小的特點，選取土壤侵蝕模數(shù)、植被覆蓋度、徑流系數(shù)和土壤肥力指數(shù)4個指標(biāo)作為崩崗治理的生態(tài)效益評價指標(biāo)，構(gòu)建了評價指標(biāo)體系，指標(biāo)之間相互關(guān)聯(lián)，密不可分。

(2)針對產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)型治理模式的崩崗，以工程措施治理為主，一般是削坡開級后種植農(nóng)作物，治理效益以經(jīng)濟(jì)效益為主。選取了勞動生產(chǎn)率、年人均純收入、產(chǎn)投比和投資回收期4個指標(biāo)作為評價該類崩崗治理的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)；選取土壤侵蝕模數(shù)、植被覆蓋度和徑流模數(shù)作為評價該類崩崗治理的基礎(chǔ)生態(tài)指標(biāo)；選取恩格爾系數(shù)和土地生產(chǎn)率作為其社會效益評價指標(biāo)。

(3)針對修復(fù)完善型治理模式的崩崗，主要采取保護(hù)治理的方式。指標(biāo)體系構(gòu)建時將社會效益作為主要考慮方面，選取了農(nóng)產(chǎn)品商品率、恩格爾系數(shù)和土地生產(chǎn)率3個指標(biāo)作為評價指標(biāo)。

不同的針對性指標(biāo)體系能突出地反映崩崗不同治理模式的特點。同時，這些指標(biāo)體系具有可持續(xù)發(fā)展性，能客觀、真實地反映崩崗侵蝕治理后的各種效益。為了提高評價的客觀性，在進(jìn)行綜合評價時建議基于已有的指標(biāo)體系，利用多層次綜合模糊評價法對采取某種崩崗治理模式進(jìn)行綜合效益評價。構(gòu)建不同的崩崗治理模式綜合效益評價體系，可為今后當(dāng)?shù)乇缻徶卫砉ぷ魈峁┯行У囊罁?jù)，并將理論與實際相結(jié)合，進(jìn)一步完善崩崗治理綜合效益評價體系，不斷提升當(dāng)?shù)乇缻徶卫淼墓芾?、建設(shè)能力。