新時(shí)代河西走廊地區(qū)水土流失防治模式探討

王可壯，陳天林，丁愛(ài)強(qiáng)，韓 芬，何 倩

(1.平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所，甘肅 平?jīng)?44000； 2.甘肅省水利廳 水土保持中心，甘肅 蘭州730070)

河西走廊地區(qū)位于甘肅省西北部祁連山和北山之間，是國(guó)家“兩屏三帶一區(qū)多點(diǎn)”生態(tài)安全屏障及甘肅省“四屏一廊”生態(tài)安全屏障的重要組成部分，在國(guó)家生態(tài)建設(shè)中具有重要的戰(zhàn)略地位[1-2]。受特殊自然條件影響，河西走廊地區(qū)生態(tài)脆弱，氣候干旱，土地荒漠化嚴(yán)重。為加快防治水土流失步伐，保護(hù)水土資源，維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全，2020年甘肅省水利廳立項(xiàng)對(duì)河西走廊地區(qū)現(xiàn)有的水土保持措施進(jìn)行了全面調(diào)查和系統(tǒng)梳理，并在此基礎(chǔ)上提出了新時(shí)代河西走廊地區(qū)水土流失防治模式，旨在為河西走廊地區(qū)水土流失綜合防治及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供理論與技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然概況

河西走廊地區(qū)(92°13′～104°46′E ，36°31′～42°57′N)位于中國(guó)西北部的甘肅省，涉及酒泉市、嘉峪關(guān)市、張掖市、武威市和金昌市。區(qū)內(nèi)光熱充足，年日照時(shí)數(shù)2 550～3 500 h，年太陽(yáng)輻射強(qiáng)度4 800～6 400 MJ/m2，年均氣溫5.8～9.3 ℃；蒸發(fā)強(qiáng)烈，年均蒸發(fā)量高達(dá)2 500 mm，但降水較少，年降水量15～375 mm；年均風(fēng)速2～5 m/s，年大風(fēng)(日最高風(fēng)速超過(guò)17 m/s)日數(shù)達(dá)60 d以上，春冬兩季沙塵暴頻發(fā)。地勢(shì)南高北低，南部祁連山山地海拔3 000～5 000 m、中部走廊平原海拔1 000～1 500 m、北部北山山地海拔1 500～2 500 m。區(qū)內(nèi)有石羊河、黑河和疏勒河三大內(nèi)流河水系。

1.2 水土流失現(xiàn)狀

河西走廊地區(qū)特殊的自然環(huán)境導(dǎo)致其風(fēng)蝕、水蝕、鹽漬化、凍融侵蝕并存。根據(jù)《全國(guó)水土保持區(qū)劃(試行)》，河西走廊地區(qū)共涉及河西走廊農(nóng)田防護(hù)防沙區(qū)、祁連山山地水源涵養(yǎng)保土區(qū)2個(gè)三級(jí)區(qū)。其中，祁連山山地水源涵養(yǎng)保土區(qū)總面積為8.35萬(wàn)km2，主要為祁連山山地及其西部余脈，以中高山地和山間盆地為主，海拔2 000～4 000 m，屬溫帶大陸性半干旱氣候區(qū)，年降水量50～410 mm，以水力侵蝕為主，局部地區(qū)兼有風(fēng)力侵蝕和凍融侵蝕，侵蝕強(qiáng)度以輕度、中度為主。此區(qū)因地處高海拔且屬凍土地貌，土壤堅(jiān)硬，地下水難以下滲和儲(chǔ)存，為傳統(tǒng)林區(qū)和牧場(chǎng)，持續(xù)墾荒、過(guò)度放牧使草原“三化”(退化、沙化、鹽堿化)面積逐漸擴(kuò)大，植被逆向演替、退化嚴(yán)重，水土流失加劇。河西走廊農(nóng)田防護(hù)防沙區(qū)涉及酒泉市、嘉峪關(guān)市、張掖市、金昌市、武威市5市的16個(gè)縣(市、區(qū))，總面積15.46萬(wàn)km2，以平原低山盆地為主，地勢(shì)平坦狹長(zhǎng)，海拔1 000～1 500 m，屬溫帶大陸性干旱氣候區(qū)，年降水量40～360 mm，以風(fēng)力侵蝕為主，侵蝕強(qiáng)度以中度、強(qiáng)烈、極強(qiáng)烈為主，風(fēng)力剝蝕和流沙堆積作用明顯，沙塵暴頻繁。此區(qū)水土流失主要由自然因素和人為因素造成，自然因素以風(fēng)蝕為主；人為因素主要是人口不斷增加、不合理利用水土資源，引發(fā)綠洲生態(tài)系統(tǒng)的退化?！?020年甘肅省水土保持公報(bào)》顯示，河西走廊地區(qū)5市水土流失面積為129 334.85 km2。其中：劇烈侵蝕面積29 884.08 km2，占比23.11%；極強(qiáng)烈侵蝕面積17 880.88 km2，占比13.83%；強(qiáng)烈侵蝕面積7 607.58 km2，占比5.88%；中度侵蝕面積11 012.02 km2，占比8.51%；輕度侵蝕面積62 950.29 km2，占比48.67%。

1.3 水土保持現(xiàn)狀

根據(jù)《全國(guó)水土保持規(guī)劃國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)復(fù)核劃分成果》、《甘肅省人民政府關(guān)于劃定省級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)的公告》(甘政發(fā)〔2016〕59號(hào))，河西走廊地區(qū)省級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)包括河西走廊省級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和祁連山省級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)，共18 053 km2，涉及56個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng)、站)；河西走廊地區(qū)省級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)包括內(nèi)陸河流域省級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)和黃河干流省級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)，共8 296 km2，涉及115個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn)、場(chǎng)、站)，見(jiàn)圖1。

圖1 河西走廊地區(qū)省級(jí)水土流失“兩區(qū)”劃分

《2020年甘肅省水土保持公報(bào)》統(tǒng)計(jì)顯示，截至2020年底，河西走廊地區(qū)5市累計(jì)治理水土流失面積24 043.9 km2，其中“三田”建設(shè)425.6 km2，水保林6 899.9 km2，荒坡種草1 883.3 km2，封山育林3 844.9 km2，封坡育草5 246.1 km2，引洪漫地33.9 km2，其他措施5 710.2 km2；建成塘壩44座、水窖25 365個(gè)、澇池1 736個(gè)、谷坊4 552座、溝頭防護(hù)1 194道。

河西走廊地區(qū)依托國(guó)家水土保持重點(diǎn)工程、三北防護(hù)林工程等項(xiàng)目，在水土保持生態(tài)建設(shè)方面取得了顯著成效，2020年水土保持率達(dá)到53.13%。

2 已取得的效益

2.1 保水保土效益

截至2020年底，河西走廊地區(qū)5市累計(jì)實(shí)施林草措施治理面積為87.832 萬(wàn) hm2，封禁措施治理面積為90.910萬(wàn)hm2，由相關(guān)保水定額和保土定額[3]可得，在林草和封禁措施的綜合治理下年保水能力達(dá)到3 449.90萬(wàn)m3、年保土能力達(dá)到4 585.56萬(wàn)t(見(jiàn)表1)。

表1 保水保土效益

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，河西走廊農(nóng)田防護(hù)防沙區(qū)治理前土壤侵蝕模數(shù)為 3 000 t/(km2·a)，經(jīng)過(guò)鋪設(shè)麥草方格沙障、栽植喬灌木，土壤侵蝕模數(shù)下降了65%左右。

2.2 生態(tài)效益

在河西走廊地區(qū)建設(shè)農(nóng)田防護(hù)林，構(gòu)建了帶、片、網(wǎng)相配套的綠洲農(nóng)田防護(hù)帶，起到了固土防沙作用，保護(hù)了農(nóng)田，同時(shí)改善了土壤的理化性質(zhì)，抑制了土壤退化，增強(qiáng)了土壤的有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量，促進(jìn)了土壤生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。隨著區(qū)域林草覆蓋面積增大，提高了風(fēng)沙地和荒草地植被覆蓋度，改善了局部生態(tài)環(huán)境，有效調(diào)節(jié)了區(qū)域小氣候，增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)功能，提高了區(qū)域抗御自然災(zāi)害的能力，促進(jìn)了生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)，有利于人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展、和諧相處。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益

一方面，經(jīng)過(guò)多年的水土流失治理，尤其是防風(fēng)固沙體系建立后，減少了農(nóng)作物受風(fēng)沙的侵害，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量。另一方面，通過(guò)示范推廣特色產(chǎn)業(yè)，激發(fā)了農(nóng)戶與合作社、公司合作的積極性，加速推動(dòng)了土地流轉(zhuǎn)，調(diào)整了當(dāng)?shù)胤N植業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高了土地利用效率和農(nóng)民的收入。如近年來(lái)，八步沙林場(chǎng)按照“公司+基地+農(nóng)戶”的模式，流轉(zhuǎn)2 500多貧困戶800 hm2土地，種植經(jīng)濟(jì)林、肉蓯蓉、枸杞、紅棗、蔬菜等，幫助山區(qū)移民群眾發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)。2020年，移民區(qū)蔬菜產(chǎn)量達(dá)到7萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值1.4億元。另外，林場(chǎng)每年壓沙造林可帶動(dòng)周邊800多名群眾務(wù)工，實(shí)現(xiàn)人均穩(wěn)定增收1.2萬(wàn)元以上。

3 防治模式探討

在了解河西走廊地區(qū)自然環(huán)境、水土流失狀況、水土保持現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)地區(qū)現(xiàn)有的水土保持措施全面調(diào)查和系統(tǒng)梳理，對(duì)措施實(shí)施后取得效益進(jìn)行分析， 并在“山水林田湖草沙”一體化保護(hù)和綜合治理理念的指導(dǎo)下，結(jié)合現(xiàn)有成熟的水土流失防治模式，提出新時(shí)代河西走廊地區(qū)“一體系，兩產(chǎn)業(yè)”的水土流失綜合防治模式。

3.1 一體系——“三區(qū)”綜合防治體系

結(jié)合風(fēng)沙流運(yùn)動(dòng)規(guī)律、立地類型分布規(guī)律和人為干預(yù)程度，從荒漠到綠洲依次將荒漠過(guò)渡帶劃分為天然灌叢沙堆封育保護(hù)阻沙區(qū)、灌草沉沙固沙區(qū)、人工防護(hù)林封沙區(qū)。

3.1.1 天然灌叢沙堆封育保護(hù)阻沙區(qū)

根據(jù)灌木發(fā)育階段、培育目標(biāo)和生長(zhǎng)演替規(guī)律，該區(qū)采取“自然恢復(fù)+人工撫育”的方法，依靠自然力量，輔以封禁、移植、管護(hù)、撫育等人工措施，逐步增加灌木覆蓋度，起到固沙封沙作用[4]。自然恢復(fù)：選擇具有植被恢復(fù)能力的區(qū)域，設(shè)置鐵蒺藜和水泥樁圍欄,封禁保護(hù)，依靠自然力量，快速恢復(fù)植被。人工撫育：封育自然植被的同時(shí)，在6—8月的雨季采用人工輔助飛播和直播的方式播種沙蒿、花棒等鄉(xiāng)土植物，促進(jìn)植被恢復(fù)。

3.1.2 灌草沉沙固沙區(qū)

在原有植被的基礎(chǔ)上，該區(qū)實(shí)施“沙障+植物”的工程措施與林草措施相結(jié)合的綜合治理方式[5]，點(diǎn)、線、面結(jié)合，在迎風(fēng)坡布設(shè)草方格、黏土、尼龍網(wǎng)等沙障，防風(fēng)固沙。其中，草方格沙障布設(shè)于靠近農(nóng)田邊緣一側(cè)；黏土沙障對(duì)位配置在草方格沙障之后；尼龍網(wǎng)沙障對(duì)位配置于流動(dòng)沙丘的中上部位。在丘間低地營(yíng)造黑果枸杞、沙棗、沙棘和文冠果等兼具保持水土功效和經(jīng)濟(jì)效益的小型喬木或灌木，也可喬灌混交，造林密度依據(jù)當(dāng)?shù)氐乃殖休d力確定。

3.1.3 人工防護(hù)林封沙區(qū)

本著適地適樹(shù)的原則，充分發(fā)揮基于防護(hù)林帶的整體防護(hù)功能，該區(qū)配置多樹(shù)種混交林，優(yōu)化防護(hù)林體系[6]。喬木樹(shù)種主要為新疆楊，其生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)性強(qiáng)，此外可選擇沙棗、胡楊等；灌木樹(shù)種可選擇檉柳、沙棘等。林帶可為帶狀或網(wǎng)格狀，主林帶與主風(fēng)向垂直，透風(fēng)系數(shù)為0.6～0.7，主林帶帶距為成年樹(shù)高的15～20倍；副林帶帶距按實(shí)際需求而定，但也要因地制宜，確保帶內(nèi)的農(nóng)田既不會(huì)積沙沉沙，也不會(huì)因風(fēng)蝕形成驢槽地。

3.2 兩產(chǎn)業(yè)——沙產(chǎn)業(yè)+生態(tài)旅游業(yè)

3.2.1 沙產(chǎn)業(yè)

依靠干旱區(qū)的獨(dú)特氣候特點(diǎn)和區(qū)位優(yōu)勢(shì)，合理利用水土資源，以“科研+基地+農(nóng)戶”的形式在灌草沉沙固沙區(qū)發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入。如在流沙上營(yíng)造梭梭林和白刺等，發(fā)展肉蓯蓉和鎖陽(yáng)產(chǎn)業(yè)；在丘間地可種植紅果枸杞、黑果枸杞和棗樹(shù)等，發(fā)展干果產(chǎn)業(yè)，也可發(fā)展養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，如散養(yǎng)雞等。

3.2.2 生態(tài)旅游業(yè)

依托典型的荒漠、綠洲景觀，如丹霞地貌、雅丹地貌、沙丘地、林地、草地、草場(chǎng)花卉地、鳥類棲息地、極端與特殊氣候顯示地等，發(fā)展自然景觀旅游業(yè)；利用人文景觀，如歷史事件發(fā)生地、廢城與聚落遺跡、教學(xué)科研實(shí)驗(yàn)場(chǎng)館、佛塔、石窟等，發(fā)展文化旅游業(yè)；利用時(shí)代精神開(kāi)發(fā)特色旅游項(xiàng)目，如八步沙林場(chǎng)“兩山”理論實(shí)踐創(chuàng)新基地，就是利用八步沙林場(chǎng)的沙地、林地、草地等自然資源和傳統(tǒng)村落，打造體現(xiàn)“六老漢”等治沙人的當(dāng)代愚公精神和幾代治沙人的群體智慧，兼具黨性教育、生態(tài)研學(xué)、綠洲休閑，以及鄉(xiāng)愁記憶的示范生態(tài)旅游基地。

4 結(jié) 語(yǔ)

在新時(shí)代下，依據(jù)各區(qū)域水土流失現(xiàn)狀、自然地理?xiàng)l件、國(guó)土空間規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)“十四五”期間水土保持率目標(biāo)為導(dǎo)向，以鄉(xiāng)村振興和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)為切入點(diǎn)，在河西走廊地區(qū)“一體系，兩產(chǎn)業(yè)”水土流失綜合防治模式下，充分拓展水土保持的生態(tài)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)各階段水土保持率目標(biāo)值，進(jìn)一步提升水土保持功能和生態(tài)服務(wù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)。