半干旱黃土高原丘陵區(qū)小流域類型劃分及系統(tǒng)治理研究

謝新平，趙志煒

（甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730030）

黃土高原大多數(shù)區(qū)域存在嚴(yán)重的土壤侵蝕問題，是世界上水土流失最為嚴(yán)重的區(qū)域之一［1］。由于其獨(dú)特的自然地理特征及人類的農(nóng)耕開墾利用，尤其明、清人口急劇增加，濫墾、濫牧使黃土高原自然植被遭到毀滅性破壞［2-3］，再加上當(dāng)代人類對(duì)土地利用過于追求當(dāng)前利益，違背了自然過程從而導(dǎo)致黃土高原水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡性循環(huán)。甘肅中部黃土高原丘陵區(qū)小流域密度較大，以小流域?yàn)閱卧_展該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)治理，并遵循自然規(guī)律，長期堅(jiān)持，半干旱黃土高原丘陵區(qū)就能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量治理的目標(biāo)［4-5］。當(dāng)代黃土高原流域治理目標(biāo)已從追求單一功能目標(biāo)發(fā)展成生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)綜合效益相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的系統(tǒng)治理多功能目標(biāo)，并積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)［6-7］。2019年9月，習(xí)近平總書記在河南鄭州主持召開的“黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展”座談會(huì)上發(fā)表的重要講話中指出，要共同抓好大保護(hù)，協(xié)同推進(jìn)大治理，著力加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)治理、保障黃河長治久安、促進(jìn)全流域高質(zhì)量發(fā)展。文章遵循山水林田湖系統(tǒng)治理的理念，按照土壤侵蝕發(fā)生的規(guī)律，科學(xué)規(guī)劃，長期堅(jiān)持，以工程、植物和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)等措施有機(jī)結(jié)合，合理利用水土資源，優(yōu)化農(nóng)、林、牧結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建以小流域?yàn)閱卧母哔|(zhì)量綜合防治體系。文章根據(jù)區(qū)域內(nèi)小流域不同的地理位置、自然條件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，著重探討黃土高原小流域類型劃分及綜合治理措施和模式。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于甘肅省中部黃土高原半干旱區(qū)，行政管轄包括定西市全部和蘭州市榆中、白銀市會(huì)寧等地，該區(qū)主要為梁狀丘陵溝壑地貌，海拔1 600～2 300 m，地形多為黃土長梁嶺和河谷地帶，呈黃土嶺、溝河谷地起伏景觀，相對(duì)海拔150～300 m，土壤以黃綿土、灰鈣土為主。年平均氣溫6.3℃～6.6℃，極端最高氣溫39.3℃，極端最低氣溫-22.8℃～-27.2℃，絕對(duì)無霜期135～167 d。年均≥10℃活動(dòng)積溫2 088.5℃～2 370.9℃。正常年份降水量350～475 mm，七、八、九三個(gè)月降雨占全年的67.5%。該區(qū)域地帶性植被為典型草原地帶，以干草原、荒漠草原為主，天然植被建群種有沙棘、繡線菊、胡枝子、錦雞兒、禾本科、莎草科牧草等。

該區(qū)域?qū)儆谥袦貛О敫珊档湫筒菰瓗?，黃土梁狀丘陵溝壑立地類型區(qū)，主要為長梁嶺和河谷階地地貌，境內(nèi)地形破碎、溝壑密布，水土流失，生態(tài)脆弱，干旱、區(qū)域經(jīng)濟(jì)落后等生態(tài)和社會(huì)問題惡性循環(huán)、互為因果。

2 流域類型

2.1 劃分原則

由于空間氣候及地形地貌的差異使小流域各具特點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致自然生態(tài)演化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異顯著，地理區(qū)位、人口密度、風(fēng)俗習(xí)慣及流域土地利用現(xiàn)狀不同，使區(qū)域內(nèi)小流域治理水平和成效差異性明顯，從而影響流域治理目標(biāo)、發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。因此對(duì)區(qū)內(nèi)流域進(jìn)行類型劃分，實(shí)施分類治理是科學(xué)途經(jīng)，文章以自然和治理目標(biāo)方向相似作為劃分的主要原則。

2.2 指標(biāo)參數(shù)

流域類型參數(shù)見表1所列。

圖1流域類型參數(shù)

3 流域綜合治理原則

在認(rèn)真總結(jié)我國黃土高原多年來流域治理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)多功能目標(biāo)為前提，提出區(qū)域內(nèi)小流域系統(tǒng)治理原則：

（1）遵循自然和社會(huì)發(fā)展規(guī)律，建立人與自然和諧發(fā)展理念。識(shí)別導(dǎo)致破壞植被生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育的人為干擾因素，尊重植被自然發(fā)育和修復(fù)過程，人與自然和諧發(fā)展，切實(shí)提高黃土高原流域治理水平。

（2）系統(tǒng)掌握區(qū)域內(nèi)小流域生態(tài)系統(tǒng)的整體性、類同性與變異性，確定生態(tài)治理地理和經(jīng)濟(jì)類型。針對(duì)不同類型，確定系統(tǒng)治理目標(biāo)。

（3）堅(jiān)持流域治理的系統(tǒng)性，包括系統(tǒng)調(diào)查研判、科學(xué)規(guī)劃、系統(tǒng)治理、合理開發(fā)利用，以獲取效益最大化。

4 流域綜合治理模式

4.1 流域治理技術(shù)體系

4.1.1 林草技術(shù)

首先劃分利于生態(tài)治理不同功能區(qū)，開展喬、灌、草流域尺度的科學(xué)配置，優(yōu)化流域尺度防護(hù)林空間布局，是流域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)體系高質(zhì)量發(fā)展的重要措施，是確保流域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)、經(jīng)濟(jì)服務(wù)和社會(huì)服務(wù)等多功能發(fā)揮的前提。根據(jù)植被建設(shè)目標(biāo)和功能不同，劃分為：梁峁及坡面水土保持林、固埂林、侵蝕溝道防沖林和生態(tài)經(jīng)濟(jì)兼用林等。技術(shù)體系的形成應(yīng)根據(jù)流域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的階段和目的不同，將多功能的各個(gè)林種有機(jī)結(jié)合在一起，以對(duì)位配置為原則，形成多林種、多物種的喬灌草融合發(fā)展的整體。

4.1.2 工程技術(shù)

水土流失綜合治理以工程措施為基本，為林草植被建設(shè)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好條件，有效防止水土流失，高效利用水土資源，保證各種資源效益得到持續(xù)發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和健康。甘肅中部黃土高原半干旱區(qū)流域治理中主要采用的生態(tài)治理工程措施有坡面整地+植被工程、溝道谷坊+生物工程。整地工程包括梯田、水平溝、水平階、魚鱗坑等。溝道工程包括溝頭防護(hù)工程、淤地壩、谷坊等。

4.1.3 農(nóng)業(yè)技術(shù)

嚴(yán)格遵循國家耕地紅線，加快梯田改造工程，選擇農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較好地區(qū)域建立高效旱作農(nóng)業(yè)示范園區(qū)。通過生態(tài)防護(hù)工程與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，借助生態(tài)經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)基本原理，建立山水林田湖草系統(tǒng)治理的生態(tài)經(jīng)濟(jì)體系。

4.2 流域治理空間配置模式

分析區(qū)域氣候條件與自然資源現(xiàn)狀，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及地方風(fēng)俗的限制因素，以小流域?yàn)榛A(chǔ)，揚(yáng)長避短，持續(xù)發(fā)展；協(xié)調(diào)空間布局、生物和工程治理相結(jié)合、區(qū)分點(diǎn)治理和全面治理的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)流域經(jīng)濟(jì)、生態(tài)及社會(huì)效益協(xié)同發(fā)展，創(chuàng)建現(xiàn)代小流域可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū)。

4.2.1 城郊型小流域治理模式

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整：堅(jiān)持耕地紅線，確保糧食種植面積，增加農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化裝備投入，發(fā)展特色種植業(yè)、休閑餐飲及特色林果業(yè)等，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展多元化。

景觀布局及技術(shù)要點(diǎn)：坡度大于25°的荒坡地以建設(shè)水土保持防護(hù)林為主，樹種選擇有側(cè)柏、山杏、四翅濱藜、檸條、西康扁桃等，植被空間配置模式為：側(cè)柏/檸條/西康扁桃―自然草地、油松純林、山杏―檸條；坡度大于25°非耕地窄梯田也可以種植牧草，以營造喬、灌、草高效配置生態(tài)防護(hù)性植被體系為主，整地方式為深水平溝，適宜樹種主要有側(cè)柏、檸條、西康扁桃、文冠果、山毛桃等。主要模式有側(cè)柏/檸條―自然草地、文冠果―人工草地、山毛桃―紫花苜蓿等；坡度小于15°的梁峁坡地，沿等高線反坡梯田整地，反坡坡度為5°~15°，田面寬1~3 m，埂外坡和內(nèi)側(cè)坡約成60°；坡度大于15°的梁峁坡，沿等高線水平溝整地，平溝的斷面挖成梯形，上口寬約0.6~1.0 m，溝底寬0.3 m，溝深0.4~0.6 m；外側(cè)斜面坡度約45°，內(nèi)側(cè)（植樹斜面）約成35°，溝長4~6 m；兩水平溝頂端間距1.0~2.0 m，溝間距2.0~3.0 m，水平溝按品字形排列。主要選擇生長快、生態(tài)防護(hù)功能好、抗逆性較強(qiáng)的灌木樹種為主，有檸條、四翅濱藜、西康扁桃、等。立地質(zhì)量較好可選擇花椒、山毛桃、文冠果等經(jīng)濟(jì)樹種；溝道實(shí)施工程措施，并營造水土保持林。治理模式如圖1、圖2所示。

圖1 城郊類型流域治理模式圖式Ⅰ

圖2 城郊類型流域治理模式圖式Ⅱ

4.2.2 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)型小流域治理模式

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整：增加畜牧業(yè)投入，充分發(fā)揮退耕還林還草地的系統(tǒng)產(chǎn)出效益，增加畜牧業(yè)投資，優(yōu)化農(nóng)業(yè)資源配置，提升集約化程度，提高生產(chǎn)力；利用現(xiàn)代智能科技，采用智能灌溉技術(shù)發(fā)展特色經(jīng)濟(jì)林，優(yōu)化農(nóng)業(yè)資源配置結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)村勞動(dòng)生產(chǎn)力水平。

景觀布局及技術(shù)要點(diǎn)：坡度大于25°的退耕地林草配置：山杏―紫花苜蓿、文冠果―紫花苜蓿；大于15°的梁峁陽坡營造以灌、草為主的水土保持林，選擇樹種有西康扁桃、四翅濱藜、甘蒙檉柳、沙棘、檸條、山毛桃等，配置模式有檸條/山毛桃-自然草地、西康扁桃/文冠果-自然草地；大于15°的梁峁陰坡營造以喬、灌、草為主建設(shè)生態(tài)林和碳匯林，選擇樹種有側(cè)柏、油松、樟子松、云杉、山毛桃、沙棘、檸條等，配置模式有云杉/油松-沙棘―自然草地、側(cè)柏-檸條/山杏―自然草地；溝坡主要配置模式有刺槐―沙棘、楊樹-甘蒙檉柳、沙棘；坡度在5°～15°梁峁中下坡位農(nóng)耕區(qū)以修建水平梯田位置，田面寬3～6 m，梯田坎高不得大于3 m，農(nóng)田周圍坎坡、地埂及溝坡建設(shè)農(nóng)田防護(hù)林，主要選擇樹種有：側(cè)柏、油松、樟子松、甘蒙檉柳、檸條等；溝道修建谷坊、支溝和主溝道修建攔蓄壩、淤地壩等工程，植被配置模式有溝陽坡栽西康扁桃、檸條等，溝陰坡栽植四翅濱藜、沙棘等、溝道栽植甘蒙檉柳。治理模式如圖3、圖4所示。

圖3 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)類型流域治理圖式Ⅰ

圖4 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)類型流域治理圖式Ⅱ

4.2.3 生態(tài)經(jīng)濟(jì)型小流域治理模式

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整：依據(jù)區(qū)域自然氣候條件及農(nóng)業(yè)資源優(yōu)勢，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，如馬鈴薯、小雜糧、畜牧業(yè)等。建立農(nóng)村合作社，延長產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、加、銷一體化發(fā)展，逐步向集約化、專業(yè)化發(fā)展。

景觀布局及技術(shù)要點(diǎn)：坡度小于5°的緩坡，以修建梯田為主、該類型區(qū)以耕地為主，梯田護(hù)埂林選擇四翅濱藜、西康扁桃、甘蒙檉柳，沙棘；梯田周圍防護(hù)林配置以水土保持林和護(hù)溝生態(tài)林為主，主要選擇樹種有樟子松、油松、楊樹、刺槐、沙棘、檸條、山毛桃等，整地以寬水平臺(tái)、水平溝、魚鱗坑為主，梁峁上坡位配置樟子松/油松純林、中下坡配置刺槐/楊樹―沙棘；人工林草地以隔坡水平溝整地，水平溝栽植文冠果、坡面種植紫花苜蓿，坡寬為6～12 m；溝道修建水庫、塘壩，樹種配置有楊樹、文冠果、甘蒙檉柳。治理模式如圖5、圖6所示。

圖5 生態(tài)經(jīng)濟(jì)類型流域治理模式Ⅰ

圖6 生態(tài)經(jīng)濟(jì)類型流域治理模式Ⅱ

5 結(jié)論

文章提出的流域類型劃分條件參數(shù)，僅為甘肅中部黃土高原丘陵溝壑區(qū)流域類型劃分提供依據(jù)，對(duì)于該區(qū)之外的區(qū)域僅可作為參考。

根據(jù)地區(qū)位、農(nóng)業(yè)資源條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，將區(qū)域內(nèi)小流域治理類型劃分為城郊型、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)型和生態(tài)經(jīng)濟(jì)型三種小流域治理模式，并分別提出流域尺度的生態(tài)景觀布局和結(jié)構(gòu)配置模式，可以為該區(qū)域小流域生態(tài)治理規(guī)劃和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供參考意見。實(shí)踐中流域治理則要根據(jù)流域具體自然社會(huì)經(jīng)濟(jì)和流域治理現(xiàn)狀，依據(jù)流域綜合治理原則，選擇具體的模式物種空間配置結(jié)構(gòu)，按照不同流域特點(diǎn)和發(fā)展方向，采取相應(yīng)的綜合治理模式。