“水土流失”,是指在流水、重力和人類活動等作用下,水土資源和土地生產力的破壞和損失,包括土壤侵蝕及水的流失。現在我國水土流失狀況十分嚴重,大約有180萬千米2的水土流失面積。黃河流域、長江中上游地區、南方低山丘陵區、東北黑土分布區和北方的土石山地都有水土流失發生。黃土高原是我國乃至世界上水土流失最嚴重的地區。黃土高原面積約30多萬千米2,發生水土流失的區域占總面積的90%左右,每年流失的土壤約有16億噸。
一、黃土高原水土流失的危害
1 制約社會經濟發展
嚴重的水土流失使耕地土層變薄,土壤養分流失,耕地質量下降,導致農作物單位面積產量降低。為了生存人們不得不開荒種地,陷入“越窮越墾,越墾越窮”的惡性循環,嚴重制約了社會經濟的發展。在黃土高原常年平均流失的16億噸泥沙中,含有氮、磷、鉀總量約4000萬噸,相當于全國每公頃耕地被沖走375千克肥料,這就使黃土地生產能力大大降低甚至失去,從而導致和加劇貧困。水土流失使坡耕地成為跑水、跑土、跑肥的“三跑田”,致使土地日益貧瘠,而且使土壤理化性狀惡化,土地的透水性、持水力都下降,加劇了干旱的發展,形成“越廣種,流失越重,越薄收,流失越重;越薄收,越廣種”的惡性循環。
2 淤積河道、湖泊和水庫
水土流失使大量泥沙匯入黃河,黃河泥沙含量劇增,泥沙淤積在下游河床,威脅黃河防洪安全。該區多年平均年輸入黃河的16億噸泥沙中,約有4億噸沉積在下游河床,致使河床以平均每年10厘米的速度向上升高。河床不斷升高,河水只靠人工筑堤約束,一遇暴雨,水位猛漲,兩岸河堤隨時隨處都有決口的危險,嚴重威脅著兩岸人民生命財產安全。目前,黃河河床平均高出地面4~6米,其中河南開封市黃河河床則高出市區13米,形成著名的“地上河”。此外,泥沙匯入湖泊或水庫,導致湖泊或水庫淤積,降低蓄洪標準和供水效益。
3 造成當地生態環境惡化
水土流失破壞了原有植被,惡化了生態環境,加劇了土地和小氣候的干旱程度以及其它自然災害的發生。嚴重的水土流失,造成大范圍的地表裸露,一遇大風,沙塵四起,形成沙塵暴。
二、黃土高原水土流失的成因
1 自然原因
地理位置特殊,生態環境脆弱。黃土高原的地理位置比較特殊,處于從平原向山地高原過渡、從沿海向內陸過渡、從濕潤向干旱過渡、從森林向草原過渡、從農業向牧業過渡的地區,各種自然要素相互交錯,生態環境比較脆弱。
黃土土質疏松,孔隙很多,垂直節理發育,極易受到流水的侵蝕。黃土顆粒成分以粉砂粒為主,而粉砂粒級中又以粗粉砂占絕對優勢,約占總重量的50%以上。黃土的特性決定了它土質疏松,孔隙度大,分散率高,土粒在水中極易分散懸浮,土塊遇水后,迅速崩解。黃土的顆粒性、粉砂性、疏松性是黃土高原水土流失的內在原因。
地形制約著土地利用和水土流失程度,黃土高原長期的流水侵蝕切割,塑造了塬、墚、峁等高原溝間地以及數量眾多的大小溝谷等多種地貌形態。一般侵蝕量與坡度成正相關。地面坡度是決定徑流沖刷能力的基本因素,徑流的大小決定于徑流的數量、深度和速度。而流速大小又取決于地面坡度,在一定范圍內,地面坡度愈大,水土流失也更為嚴重。
黃土高原地區具有降水集中、強度大、暴雨多的特點。黃土高原年降水量一般在400~600mm,但分布極不均勻,主要集中在7~9月,約占全年雨量的60%~75%。據測定,每次暴雨所產生的侵蝕量一般在750t/km2,可占全年侵蝕量的40%,甚至高達90%。暴雨侵蝕次數占侵蝕性降水次數的70%以上,因此,暴雨形成的徑流是黃土高原水土流失不斷發展的主要動力因素。
2 人為原因
植被的破壞。黃土高原在秦漢以前是森林和森林草原地帶。由于歷史上長期不合理利用土地資源,主要是幾次農牧業經營方式的改變,使大面積的森林、草原逐漸消失,成為今日的荒山禿嶺。大規模破壞森林的方式主要有營造宮殿、樵采、毀林開荒等,其中毀林開荒對森林的破壞最為嚴重和徹底。此外,歷史上這里還經常是農耕民族與游牧民族廝殺爭奪的戰場,焦土遍野。林草植被大量破壞,使雨水和徑流以及風力直接侵蝕黃土地面,必然造成嚴重的水土流失。
不合理的耕作制度。黃土高原的水土流失與自古以來盛行的輪荒耕作制度有密切關系,農民不是選擇適宜耕種的土地來開墾,不是靠精耕細作來增產糧食,而是采取輪荒的方式。它是一種古老的比較原始的農業生產耕作類型,沒有固定的耕地,而毀林毀草,不擇手段地放火燒山,掠奪性擴大耕地,種地不施肥,靠自然肥力來產糧食,三五年之后,當開墾的土地表土流失、肥力耗竭之后,人們便丟棄撂荒,另擇稍好的荒草地開墾的一種原始的生產方式。這種不合理的耕作制度,使地表林草植被種源破壞殆盡,無法恢復,在濕潤坡地容易引起水土流失。
開采煤礦。露天煤礦建設時,大面積挖開原生地面,破壞植被,使礦區土壤抗侵蝕能力成倍降低,形成水土流失新的物源和觸發機制,河道、灘地開礦使大量泥沙直接進入河道,增加河流泥沙。
三、黃土高原水土流失的治理措施
1 生物措施
森林草地具有蓄水保土、固溝、護坡和保塬等功能,林草措施是治理水土流失的根本措施。在黃土高原地區,凡不適合耕種的土地,應退耕還林還草,以恢復地表植被。在水土流失嚴重的地區,大力植樹種草,實行喬木、灌木、草本植物相結合,以防止暴雨對表層土壤的沖刷,并增加土壤有機質和團粒結構,提高抗侵蝕能力。根據對1987-1992年七年的人工草地水土保持作用的分析,當植被覆蓋率在20%~40%時,具有明顯減少侵蝕作用;當植被覆蓋率達到60%~70%時,可減少土壤侵蝕量90%以上。由此可見,植樹種草可以有效減輕水土流失。由于黃土高原氣候干旱,造林應以當地樹種為主體,合理利用外來樹種。在林種布局完整的基礎上,要慎重選擇經濟林樹種。在降雨量400mm以下的地區,以營造灌木林為主,使經濟效益和生態效益相結合、保護和利用并舉,大力營造農田防護林、水源涵養林、水土保持林,可有效促進黃土高原的水土保持工作。
2 工程措施
工程措施是應用工程原理,為防治水土流失,保護、改良與合理利用山區水土資源而修筑的各項設施。工程措施主要包括修建淤地壩、小水庫、修筑水平梯田、平整土地和引洪灌地等。淤地壩是指在水土流失地區的各級溝道中,以攔泥淤地為目的而修建的,作為治理水土流失的一項骨干工程,適合于土層較厚、水蝕嚴重的區域。它既攔截泥沙,又可使大量的肥土淤泥在壩內變成溝底平地,保持水土和增地效果明顯,特別是在水土流失嚴重、耕地面積又少的黃土高原,淤地壩在水土流失治理工作中發揮了重要作用。根據黃土高原現狀,在一些坡度較小的緩坡上建設水平梯田,能平整土地,減少水土流失,有利于保水、保土、保肥,利于耕種;引洪灌地就是引用暴雨產生的洪水灌溉川地、塬地、壩地等,可有效控制黃土高原的水土流失問題。
3 農業技術措施
農業技術措施主要包括深耕改土、地膜覆蓋、輪作套種、科學施肥、選育良種和先進的灌溉技術等。深耕改土是指采用深耕機械作業,加深耕層、疏松土壤而成的耕作技術。該技術的重點是疏松土壤,而不是翻轉擾亂土層。因此,它既可以有效避免深耕翻土所造成的土壤水分的大量損失,又不破壞土層表面的覆蓋物,從而提高土壤蓄水能力以及抗雨水沖刷的能力;既增強土壤對降水的吸收速度和蓄納能力,避免產生地表徑流,又可以有效打破犁底層,熟化土壤,促進作物根系的生長發育。地膜覆蓋技術在黃土高原半干旱區具有良好的保持水分、提高溫度和提高土壤肥力的效應,主要是減少上層土壤水分的蒸發,調節土壤水分的時空分布,增加土壤水分供應的有效性,從而促進植株生長發育,提高土地生產率,逐步建成旱澇保收、高產穩產的基本農田,并可推動黃土高原退化生態系統的修復。輪作套種是用地養地相結合的一種農業技術措施,有利于均衡利用土壤養分和防治病蟲害,能有效地改善土壤的理化性狀,提高土壤利用率,調節土壤肥力。為了調節作物營養,提高土壤肥力,黃土高原地區應科學施肥,氮、磷、鉀肥按比例配合使用,同時調節好化肥和農家肥的施用比例;推廣噴灌、滴灌等先進的灌溉技術,可節約和充分利用水資源。