黃土高原地區(qū)土壤侵蝕的成因、現(xiàn)狀及整治對策

劉 元

（陜西省自然資源信息中心，陜西西安 710000）

土壤侵蝕是土地退化的主要原因，同時(shí)還是引起土壤生態(tài)退化的重要原因。研究表明，土壤侵蝕已經(jīng)對全球人類生存和社會發(fā)展帶來了嚴(yán)重的危害［1-2］。土壤侵蝕作為重大環(huán)境問題之一，不僅威脅糧食生產(chǎn)安全，還對人類健康造成了威脅。土壤侵蝕問題事關(guān)國計(jì)民生，已經(jīng)成為國際土壤學(xué)、環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 黃土高原的地質(zhì)環(huán)境

黃土高原是中國的四大高原之一，主要位于黃河中游，平均海拔約2 000 m。廣義上的黃土高原主要是指黃土區(qū)，包括原生黃土和次生黃土，面積分別為38.1 萬平方千米和25.4 萬平方千米，遍及省份有山西省、陜西省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)及內(nèi)蒙古自治區(qū)，同時(shí)也包括河套平原［3-4］。狹義上的黃土高原面積約30 萬平方千米，范圍向西到達(dá)烏鞘嶺，東至太行山，南至秦嶺，北到長城［5］。黃土高原地區(qū)是典型的丘陵溝壑地貌，地形破碎度高，年均降水量少，夏秋季節(jié)多暴雨，降水較為集中，且黃土高原土質(zhì)疏松，是該地區(qū)土壤侵蝕的先決條件。黃土高原的土壤侵蝕是多種原因綜合作用的結(jié)果，該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)均十分脆弱。

自1949 年以來，針對土壤侵蝕，我國持續(xù)開展了觀測、監(jiān)測、調(diào)查及評估等科學(xué)研究工作。目前，通過科學(xué)手段建立的水土保持設(shè)施每年可實(shí)現(xiàn)土壤保持15億噸，增加蓄水能力250 多億立方米，使得糧食增產(chǎn)180 億千克，累計(jì)治理的面積超過100 萬平方千米［6］。1998 年以來，隨著退耕還林（還草）政策的實(shí)施，黃土高原植被面積顯著增加。目前，我國在土壤侵蝕治理方面的研究工作已經(jīng)取得顯著成效，雖然局部地區(qū)土壤侵蝕仍然嚴(yán)重，但土壤侵蝕防治一直是生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容之一，黃土高原地區(qū)作為土壤侵蝕的典型區(qū)，是我國水土保持和生態(tài)恢復(fù)建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)［7］。

2 土壤侵蝕的機(jī)理過程

目前，對土壤侵蝕的研究主要集中于土壤侵蝕模型、土壤侵蝕成因及其綜合治理措施等。關(guān)于土壤侵蝕模型，我國已有不少研究，主要是針對黃土高原典型區(qū)的土壤侵蝕模型［8］。研究表明，根據(jù)黃土高原丘陵溝壑區(qū)的復(fù)雜地貌特征及垂直結(jié)構(gòu)的分布特點(diǎn)，在流域尺度上的土壤侵蝕模型可以分為坡面模型、溝坡系統(tǒng)模型和溝道模型。

從尺度上看，國內(nèi)外相關(guān)研究也逐漸從坡面小尺度過度到區(qū)域尺度上的宏觀布局（坡面—小流域—流域綜合治理—區(qū)域可持續(xù)宏觀布局）。水土保持措施的實(shí)施，應(yīng)考慮生態(tài)建設(shè)和生態(tài)效益的可持續(xù)性。植被恢復(fù)要緊密結(jié)合當(dāng)?shù)氐耐寥浪謼l件，以達(dá)到合理優(yōu)化植被結(jié)構(gòu)的效果。相關(guān)研究表明，盲目恢復(fù)植被會產(chǎn)生“土壤干層”和“小老樹”等現(xiàn)象，因此植被的合理配置和生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)至關(guān)重要。同時(shí)，也要注意生態(tài)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在調(diào)整植被的基礎(chǔ)上增加糧食產(chǎn)量，帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，加強(qiáng)資源的高效合理利用，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)持續(xù)向好。

2.1 自然因素

黃土高原地區(qū)的土壤侵蝕涉及的外力主要有水力、風(fēng)力及重力。水力侵蝕主要是地表土受到暴雨及地表徑流沖刷，帶走地表松散的土壤；風(fēng)力侵蝕是風(fēng)沙對裸露地表或者植被覆蓋稀疏的地表的刮蝕作用，地表土壤被風(fēng)力帶走，位置發(fā)生移動；重力侵蝕主要是松散土體塌落造成的。黃土高原的水土流失主要是由流水侵蝕造成的，水力侵蝕是最主要的侵蝕類型。降雨和徑流是流水侵蝕的主要原因，強(qiáng)降雨是土壤侵蝕量的決定因素。一般情況下，降雨總量、降雨強(qiáng)度及雨滴的大小與質(zhì)量都與土壤侵蝕量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。

土壤本身的屬性是決定其侵蝕程度的決定性因素。土壤的透水性及抗侵蝕性都會對侵蝕程度產(chǎn)生很大的影響。例如，土質(zhì)疏松的土壤具有一定的吸水性，容易形成相對堅(jiān)實(shí)的組織結(jié)構(gòu)，但這一類土壤自身?xiàng)l件脆弱，容易受到重力侵蝕或風(fēng)力侵蝕的影響。透水性較低的土壤易產(chǎn)生大徑流，造成徑流的沖刷侵蝕。

地形因素也是土壤侵蝕發(fā)生的先決條件，地形因素包括坡度和坡長。坡度越大，受重力影響，流速也就越大，對地表沖刷力就越強(qiáng)，最終導(dǎo)致土壤的侵蝕量增加；而較長的坡對雨水的匯集作用更強(qiáng)，大量的流水會造成侵蝕加劇。此外，坡的形態(tài)特征，例如直線型坡、凸形坡、凹形坡及階梯形態(tài)的坡也會因水動力學(xué)作用產(chǎn)生不同程度的侵蝕影響。

合理的植被覆蓋可以有效地防治土壤侵蝕，對降雨產(chǎn)生截流作用，改變地表徑流及水文過程。但是，盲目種植植物亦不可取，植物的蒸騰作用會消耗水分，植物根系過長會抽取地下水，不利于黃河流域長期的生態(tài)恢復(fù)與建設(shè)。

2.2 人為因素

人為因素是指加速地表土移動和破壞的不合理的生產(chǎn)實(shí)踐活動。例如，毀林開荒、陡坡開荒及過度放牧，其本質(zhì)是破壞地表植被，耕作時(shí)翻動土壤使得土壤變得疏松，降低土壤的強(qiáng)度與抗蝕性。破壞植被會使地表直接受到侵蝕，不利于恢復(fù)局地的生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變得脆弱；在具有一定坡度的地方開墾種植，被翻松的土壤抗蝕性會降低，在暴雨期流水侵蝕的作用下會連帶作物一起發(fā)生位移。此外，過度放牧及不合理的耕作方式也會改變土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，繼而改變土壤本身的屬性，降低土壤的抗蝕能力。工程上的礦渣等雜質(zhì)也會加劇水流對土體的侵蝕，并對生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。

2.3 土壤侵蝕帶來的危害

土壤侵蝕的危害不容忽視，尤其在黃土高原地區(qū)，土壤侵蝕帶來的大量淤積泥沙，不僅會通過加速暴雨徑流加劇洪澇災(zāi)害，還會影響河道的泄洪和航運(yùn)能力，阻礙交通，黃河泥沙淤積造成的“地上懸河”無疑增加了防洪的難度。土壤侵蝕會造成土壤肥力下降，降低植被生產(chǎn)力及糧食產(chǎn)量。因此，土壤侵蝕及水土流失嚴(yán)重，會加劇地區(qū)的經(jīng)濟(jì)貧困程度，形成惡性循環(huán)。水土流失還會加劇地區(qū)的非點(diǎn)源污染情況，水流里的固體、液體物質(zhì)會攜帶一些雜質(zhì)，如重金屬元素、農(nóng)藥等。這些會隨著徑流逐漸轉(zhuǎn)移到農(nóng)田、河流等，從而給糧食生產(chǎn)和人類生活造成危害，且面源污染面積較大，有害的污染物會隨著食物鏈不斷富集。土壤侵蝕帶來的問題十分嚴(yán)重，包括土地資源的破壞、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的惡化與生態(tài)環(huán)境失調(diào)，嚴(yán)重制約生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，事關(guān)國計(jì)民生，因此加快土壤侵蝕區(qū)的長效治理迫在眉睫。

3 整治對策

3.1 重視土壤侵蝕類型與機(jī)理研究

土壤侵蝕與水土流失理論研究成果較多，形成了完整的土壤侵蝕研究學(xué)科體系，但是對土壤侵蝕類型和機(jī)理的研究相對較少。土壤侵蝕受土壤自身性質(zhì)、外部自然環(huán)境條件及人類活動的綜合影響，其過程十分復(fù)雜。我國國土面積遼闊，南北方、東西方自然差異大，且地域文化與人類活動的方式也具有一定的差異，不同地區(qū)的土壤侵蝕過程和特征都不盡相同，在水土保持綜合治理過程中要結(jié)合當(dāng)?shù)靥厣?，因地制宜。土壤侵蝕類型與機(jī)理的研究是有效治理土壤侵蝕的關(guān)鍵。

針對典型區(qū)域，例如黃土高原地區(qū)、長江中上游、喀斯特巖溶地貌等地區(qū)，相關(guān)學(xué)者對其涉及的土壤侵蝕問題進(jìn)行了大量研究，但在侵蝕過程、侵蝕機(jī)制、泥沙運(yùn)移規(guī)律、土壤漏失途徑及比例等核心問題上仍需加強(qiáng)。

3.2 加強(qiáng)綜合效益和預(yù)防修復(fù)研究

在水土流失防治的研究中要充分考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會的綜合效益。預(yù)防修復(fù)基于所在區(qū)域經(jīng)濟(jì)因素、社會效益和生態(tài)效益，側(cè)重于綜合各類措施對土壤侵蝕進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。有關(guān)土壤侵蝕的預(yù)防與修復(fù)工作要緊緊圍繞生態(tài)系統(tǒng)的綜合效益，采用多種技術(shù)進(jìn)行綜合治理，以生態(tài)平衡為中心，逐步促進(jìn)生態(tài)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3.3 加大“3S”技術(shù)在土壤侵蝕防治中的應(yīng)用

土壤侵蝕區(qū)的治理要因地制宜，不能采取“一刀切”的處理方式。相關(guān)部門要加強(qiáng)不同地區(qū)、不同流域土壤侵蝕治理方式與治理模式的推廣。先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)要應(yīng)用到土壤侵蝕的治理中，例如利用3S 技術(shù)等手段易于進(jìn)行宏觀上的大尺度空間研究，可以為水土流失與荒漠化治理提供有力的科學(xué)支撐；可以利用無人機(jī)技術(shù)考察水土流失情況，為今后在黃河流域進(jìn)行科學(xué)研究提供理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)長效的生態(tài)保護(hù)。

3.4 加快土壤侵蝕防治產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是土壤侵蝕防治的必經(jīng)之路。任何治理土壤侵蝕的措施如果不能有利于產(chǎn)業(yè)化，土壤侵蝕防治就無從談起。治理土壤侵蝕要以市場為導(dǎo)向，打破“土走糧盡”的怪圈，根據(jù)該區(qū)域的土地收益分配資金。這種模式在國外已有發(fā)展，但在國內(nèi)還沒有得到廣泛應(yīng)用。

從經(jīng)濟(jì)全球化角度進(jìn)行分析，土壤侵蝕嚴(yán)重的區(qū)域要想從貧困到達(dá)小康再到富裕，就要在土壤侵蝕治理防護(hù)階段對土壤侵蝕嚴(yán)重區(qū)域或者貧瘠土地區(qū)域進(jìn)行投資，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，發(fā)展“一區(qū)一品”，形成土壤侵蝕防治產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié)語

土壤侵蝕是全球范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境問題。土壤侵蝕會導(dǎo)致土地退化、土壤肥力下降，使農(nóng)業(yè)種植的基礎(chǔ)條件變得薄弱，在造成河流淤積、水質(zhì)污染等環(huán)境問題的同時(shí)，也嚴(yán)重制約社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。整治土壤侵蝕要結(jié)合當(dāng)?shù)靥厣?，因地制宜，綜合利用農(nóng)業(yè)、生物及工程等措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。深入研究土壤侵蝕的時(shí)空動態(tài)分異規(guī)律，對水土保持措施的優(yōu)化和實(shí)施具有至關(guān)重要的作用，對于促進(jìn)黃河流域的長遠(yuǎn)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。