岫巖縣大洋河上游項目區(qū)水土保持生態(tài)修復(fù)效益評價研究

高 翔

(鞍山市政務(wù)服務(wù)中心，遼寧 鞍山 114001)

通過水土保持監(jiān)測系統(tǒng)、全面、準(zhǔn)確、及時的掌握水土流失動態(tài)變化狀況，動態(tài)評估和監(jiān)測水土流失的防治效果、危害程度、影響范圍、數(shù)量、強度及成因，了解水保治理前后的生態(tài)發(fā)展趨勢和變化狀況[1]。建立監(jiān)測站點和水土保持觀測小區(qū)系統(tǒng)，設(shè)置規(guī)范監(jiān)測管理體系、購買監(jiān)測設(shè)備、設(shè)定監(jiān)測頻次與時段，采取抽樣調(diào)查、公眾調(diào)查、水土保持措施調(diào)查等方法，結(jié)合水土保持監(jiān)測規(guī)劃對項目區(qū)水土流失危害、面積與強度動態(tài)變化、分布特征等監(jiān)測，掌握和了解東北地區(qū)水土流失動態(tài)變化和泥沙輸移規(guī)律；最后通過綜合論證和匯總分析數(shù)據(jù)成果，科學(xué)而準(zhǔn)確點的評價項目生態(tài)治理成效，為未來水保治理規(guī)劃和方案設(shè)計提供科學(xué)參考[2-4]。

文章定位監(jiān)測和調(diào)查了岫巖縣大洋河上游項目區(qū)不同類型、不同生境生態(tài)修復(fù)措施的社會、經(jīng)濟、生態(tài)效益指標(biāo)，通過系統(tǒng)評價各項措施的治理成效及其變化特征，揭示了水保措施的區(qū)域適宜性及其作用機理，為進一步修訂完善流域水保治理方案提供科學(xué)的指導(dǎo)。

1 生態(tài)修復(fù)效益評價方法

1.1 宏觀監(jiān)測

根據(jù)區(qū)域地形圖、土地利用類型圖，結(jié)合水土流失其他相關(guān)資料和3S技術(shù)平臺，對項目區(qū)生態(tài)修前后的土地利用、水土流失狀況按照土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)查分析，其中遙感信息源為SPTO與TM融合影像。通過人工解譯和計算機處理，準(zhǔn)確、快速的查清生態(tài)修復(fù)前后項目區(qū)土地利用、植被覆蓋度、地面坡度、土壤侵蝕分布、范圍及強度等參數(shù)的變化特征[5-7]。

1.2 微觀監(jiān)測

1.2.1 生態(tài)效益

①監(jiān)測植被狀況，采用樣方法或標(biāo)準(zhǔn)地法調(diào)查監(jiān)測生物多樣性、植物群落數(shù)量與結(jié)構(gòu)、植被類型等植被狀況。②監(jiān)測土壤形狀，采用酒精燃燒法、土壤水分速測儀、環(huán)刀法、機械篩分法等監(jiān)測土壤的物理性質(zhì)指標(biāo)，如孔隙度、水分、密度及土壤結(jié)構(gòu)等。③監(jiān)測土壤蓄水保水狀況，采取滲透環(huán)法監(jiān)測土壤的入滲量、入滲過程、持水蓄水能力等。④監(jiān)測侵蝕量及徑流量，采取侵蝕監(jiān)測法和徑流小區(qū)法調(diào)查土壤侵蝕量、地表徑流量等參數(shù)[8]。

1.2.2 經(jīng)濟效益

采取經(jīng)典地塊調(diào)查法、典型農(nóng)戶調(diào)查法等監(jiān)測生態(tài)修復(fù)實施區(qū)植物產(chǎn)品的增產(chǎn)值和增產(chǎn)量，即監(jiān)測未經(jīng)任何加工轉(zhuǎn)化的植物產(chǎn)品。

1.2.3 社會效益

根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)狀況監(jiān)測、典型農(nóng)戶監(jiān)測等分類調(diào)查的方法，對生態(tài)修復(fù)區(qū)農(nóng)村結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變、群眾生態(tài)保護意義的增強等內(nèi)容調(diào)查。

2 生態(tài)修復(fù)效益評價與措施類型

2.1 流域概況

岫巖縣大洋河上游項目區(qū)地處大洋河上游水源地，共涉及到2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、1個辦事處、8村莊。項目區(qū)包括李家堡、哈達碑鎮(zhèn)哈達碑、同江峪、丁家堡、五道河5個小流域，項目區(qū)總面積17816hm2，計劃治理面積8040hm2，水土流失面積8632hm2。長期以來，由于人為因素和自然因素，加之干旱少雨、土地不合理利用、植被過度砍伐等影響，項目區(qū)土壤貧瘠，植被稀少，土壤抗侵蝕力差，水土流失和各類自然災(zāi)害問題突出，對當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活產(chǎn)生極為不利的影響。另外，項目區(qū)為岫巖城鎮(zhèn)水源地，為加強水源地上游的環(huán)境保護確保當(dāng)?shù)仫嬘盟踩?，提高水源供給能力、改善生態(tài)環(huán)境和減少水土流失，必須做好水土保持治理工作。

岫巖縣水利局和相關(guān)單位依據(jù)當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟條件、流域治理措施配置、水土流失類型、地形地貌特征和自然狀況的資料，設(shè)計編制了水土保持生態(tài)修復(fù)方案，主要內(nèi)容為：水土保持綜合治理面積8040hm2，其中修石坎梯田、果樹池臺田、水保林、蠶場補植、退蠶還林、保土耕作分別為120、120、1000、500、1200、1800hm2；漿砌石谷坊240座、生態(tài)修復(fù)3300hm2，其中圍欄10km，管護牌15座，管護人員17人。項目區(qū)三年建設(shè)期需人工23.46萬工日，機械3368臺班，水泥896t，石方5.89萬m3，苗木573萬株。

2.2 監(jiān)測指標(biāo)體系

生態(tài)修復(fù)效益評價的技術(shù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)為建立系統(tǒng)、科學(xué)的評價體系。依據(jù)水土保持的治理目標(biāo)，按照可行性、持續(xù)性、系統(tǒng)性、代表性等原則，從社會、經(jīng)濟、生態(tài)3個方面運用頻度統(tǒng)計分析法選取效益評價指標(biāo)，然后對評價指標(biāo)利用逐步回歸法和專家集成法篩選，從而構(gòu)建較為系統(tǒng)、完善的綜合評價體系，見表1所示。

2.3 措施類型劃分

生態(tài)修復(fù)效益評價與監(jiān)測、水保治理工程實施與規(guī)劃的重要條件是科學(xué)合理的劃分生態(tài)修復(fù)措施，這也是生態(tài)修復(fù)技術(shù)推廣和工程經(jīng)驗總結(jié)的基本前提。科學(xué)監(jiān)測與評價生態(tài)系統(tǒng)的基本單元為生態(tài)修復(fù)措施類型，將其劃分為作業(yè)類型、植被類型、立地條件3大類主導(dǎo)因子，見表2所示。

表1 水土保持生態(tài)修復(fù)效益評價體系

表2 生態(tài)系統(tǒng)評價與監(jiān)測的主要因子

通過調(diào)查分析和分級生態(tài)修復(fù)措施類型主要因子，將岫巖縣大洋河上游項目區(qū)水土保持生態(tài)修復(fù)措施劃分為7個二級指標(biāo)和3個一級指標(biāo)，如圖1所示。

圖1 大洋河上游項目區(qū)生態(tài)修復(fù)措施類型

3 效益評價結(jié)果

3.1 林草覆蓋率明顯提高

水保治理生態(tài)修復(fù)前的林草覆蓋率為42.5%，項目實施后提高至52.7%，較其他林草類型喬灌草的平均蓋度較高，為86.2%；植物群落蓋度在疏林補植和荒坡造林治理下得到大幅度提升，分別提高17.2%和20.0%；林果梯田的植被蓋度在封育和封禁措施實施后顯著增大，平均提高喬灌草約26.5%。

3.2 植被生長狀況改善、生物量提高

1)水土保持生態(tài)修復(fù)工程顯著提高了項目區(qū)不同植物群落的植被根系生物量，其中人工混交林與單純林、天然混交林與純林的植被根系生物量分別為9.0kg/m3與6.5kg/m3、11.1kg/m3與9.3kg/m3。植物群落的根重密度在荒坡封禁、緩坡造林、疏林補植措施下分別為2.8kg/m3、4.6kg/m3、3.5kg/m3，較項目實施前分別提高了1.7kg/m3、2.2kg/m3、2.0kg/m3。

2)水土保持生態(tài)修復(fù)項目大大提高了不同群落喬木植物的地上生物量，較單純林的干重生物量天然混交林、人工混交林分別提高了32.28t/hm2、37.52t/hm2，項目實施后為40.26t/hm2、46.81t/hm2。

3.3 植物群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性明顯增多

生態(tài)修復(fù)后項目區(qū)新增植物群落有退耕封禁作物梯田灌草群落、退耕封育梯田生態(tài)經(jīng)濟林、退耕封禁梯田生態(tài)林、疏林補植側(cè)柏人工林、荒坡火炬樹與側(cè)柏新造林、荒坡火炬樹人工林等6種類型。

較其他修復(fù)類型的物種多樣性與豐富度指數(shù)，有林地封禁型植物群落明顯較高，人工林、天然林群落的多樣性和豐富度分別為1.25、1.71與24、27；荒坡封禁型、荒坡造林型、疏林補植群落的多樣性指數(shù)分別為0.98、1.05、1.01，豐富度為15、12、18，較生態(tài)修復(fù)前均得到明顯的提升；封禁型、封育型林果梯田的多樣性指數(shù)為1.6、1.2，豐富度分別為41、25，較封育前得到顯著的提高。

3.4 土壤結(jié)構(gòu)與水分狀況改善、孔隙度增大

1)改善土壤結(jié)構(gòu)參數(shù)。土壤重量直徑：有林地封禁類型中單純林均小于混交林，而人工林稍小于天然林；較生態(tài)修復(fù)前退耕還林型植物群落、荒坡封禁、荒坡造林和疏林補植分別提高了0.22、0.67、0.55和0.46。土壤分形維數(shù)：封禁類型、有林地中單純林的土壤分形維數(shù)均大于混交林，而人工林稍大于天然林；較生態(tài)修復(fù)前退耕還林、荒坡封禁、荒坡造林和疏林補植型植物群落減少了0.085g/cm3、0.021g/cm3、0.06g/cm3和0.12g/cm3。土壤密度：有林地封禁類型中單純林的土壤密度均大于混交林，而人工林稍高于天然林；較生態(tài)修復(fù)前退耕還林、荒坡封禁、荒坡造林和疏林補植型植物群落減少了0.018g/cm3、0.006g/cm3、0.008g/cm3和0.007g/cm3。土壤孔隙度：有林地封禁類型中人工林的土壤孔隙狀況均小于天然林，其中單純林的非毛管、毛管和土壤總孔隙度均小于混交林；相對生態(tài)修復(fù)前的非毛管、毛管和土壤總孔隙度，退耕還林、荒坡封禁、荒坡造林和疏林補植型植物群均得到明顯的提升。

2)增大土壤水分含量。有林地封禁類型中人工林的土壤含水量小于天然林，其中單純林均低于混交林；相對生態(tài)修復(fù)前的土壤水分含量，退耕還林、荒坡封禁、荒坡造林和疏林補植型植物群分別提高了6.28mm、13.8、4mm.16mm和6.22mm。

3.5 植被蓄水保水效益明顯、水土流失減輕

1)增加蓄水保水效益。有林地封禁型植物群落中人工林、天然林的總蓄水量分別為2958.1t/hm2和3268.5t/hm2，較修復(fù)前的681.5t/hm2、688.2t/hm2增大了2276.6t/hm2和2580.3t/hm2，人工林增大幅度小于天然林。較生態(tài)修復(fù)前退耕還林、荒坡封禁、荒坡造林和疏林補植型植物群分別提高了485.2t/hm2、140.6t/hm2、142.5t/hm2和95.2t/hm2。另外，緩坡梯田封育型植物群落的總蓄水量增大幅度小于陡坡梯田封禁治理；典型植物群落的產(chǎn)流率和地表徑流量，在生態(tài)修復(fù)措施實施后小于對照組，對照組最的產(chǎn)流率和徑流量為35.88mm，單純林為15.52-24.31mm，混交林地為14.28mm。

2)減少土壤侵蝕、減輕水土流失。①項目區(qū)水土流失強度減弱、覆蓋范圍減少，生態(tài)修復(fù)項目實施后由之前的244.0km2減少至148.5km2，輕度、中度、強度和極強度土壤侵蝕面積均在一定程度上減少，輕度侵蝕面積減少率為24.95。②林草面積增大、顯著改善土地利用結(jié)構(gòu)，通過實施生態(tài)修復(fù)措施降低低覆蓋度草地7.0%，增大高覆蓋度草地和林地占比2.6%、6.0%，采取的措施有經(jīng)濟林、補植和栽植水保林等。③減少土壤侵蝕模數(shù)。項目實施后的土壤侵蝕模數(shù)為1075.2t(km2·a)，較生態(tài)修復(fù)前減少了428t(km2·a)，年均減少量為85.2t(km2·a)。④保土效益顯著。較生態(tài)治理前，項目區(qū)水土流失減少量12.5萬t，保土效益增大28.6%。

3.6 經(jīng)濟效益、社會效益顯著

水土保持生態(tài)治理工程的實施，使得流域內(nèi)生物堰增收4.5萬元、糧食年增收58.2萬元，攔蓄工程灌溉效益、林地封禁治理蓄積總效益分別為18.22萬元、1030.85萬元；飼料、枝柴、蓄積活立木在荒坡地封育和疏林補植措施實施后增效產(chǎn)值60.28萬元，梯田封育和經(jīng)濟林累計增產(chǎn)58.2萬元、271萬元。

生態(tài)修復(fù)項目使得土地利用結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整更加合理，大大提高了流域內(nèi)環(huán)境容量。林耕地面積占比由之前的18.2%增大至19.6%，耕地面積占比由之前的16.0%減少至15.2%，大幅度增大了林果低面積占比；在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中同期牧業(yè)產(chǎn)值占比減少了7.0%，副業(yè)和林業(yè)比重分別增大至66.2%、8.2%；生態(tài)環(huán)境得到明顯的改善，不僅大大提高了流域內(nèi)環(huán)境容量和農(nóng)民人均純收入，而且有效解決了人地之間的矛盾關(guān)系，提升了勞動生產(chǎn)率。

4 結(jié) 論

文章結(jié)合水保措施的成效機理及其對改善大氣環(huán)境、增加植被覆蓋率、減少地表徑流和土壤侵蝕等影響作用，以岫巖縣大洋河上游水土保持工程為例，從社會、經(jīng)濟、生態(tài)3個方面定位監(jiān)測和評價了生態(tài)修復(fù)綜合效益，較為系統(tǒng)、客觀的反映了水保措施實施前、后的變化狀況，科學(xué)合理的評價了各項修復(fù)措施的治理成效。