云南省水土流失治理及水土保持效益研究

孟廣濤

(云南省林業科學院,云南昆明 650204)

云南省水土流失治理及水土保持效益研究

孟廣濤

(云南省林業科學院,云南昆明 650204)

水土流失;治理模式;水土保持效益;云南

云南省水土流失面積 13.417萬km2,占全省土地總面積的 35.04%,年土壤流失總量 50 813萬 t,水土流失已成為制約區域社會經濟發展的一個重要因素。在分析云南省自然地理概況的基礎上,根據多年的研究成果和資料,介紹了云南省水土流失治理空間布局模式以及不同類型區水土流失治理的適宜樹(草)種和配置模式,并以會澤縣頭塘小流域為例進行了水土保持效益評價。

云南是一個多民族聚居的邊疆山區省,山地面積占全省總面積的 94%,境內地勢西北高東南低,地形起伏大,河谷縱橫,地質構造運動頻繁,深大斷裂帶廣布;氣候類型復雜多樣,河流、湖泊眾多,年降雨量大而集中,加上人口劇增帶來的人類活動影響,全省水土流失十分嚴重。2004年遙感調查成果顯示,全省水土流失面積 13.417萬 km2,占土地總面積的 35.04%,其中:輕度流失面積 7.60萬 km2,占流失總面積的 56.64%;中度流失 4.66萬 km2,占 34.73%;強烈流失 9 986.30 km2,占7.44%;極強烈流失 1 429.51 km2,占 1.07%;劇烈流失 154.29 km2,占 0.12%。全省年土壤流失總量 50 813萬 t,平均侵蝕模數 1 326 t/(km2?a),年均侵蝕深 0.98mm。水土流失造成生態環境惡化、自然災害頻發、土地生產力下降、水資源枯竭等,嚴重制約了社會經濟的發展,強化治理水土流失已迫在眉睫。

1 云南省自然地理概況

云南省地處我國西南邊陲,東鄰廣西、貴州,南、西南和西部與緬甸接壤,東南和南部與越南、老撾毗鄰,北靠四川,西北部與西藏相連 ,位于東經 97°32′— 106°12′、北緯 21°08′— 29°15′之間,是集“老、少、邊、窮、山”為一體的農業大省。 受太平洋、印度洋海洋季風氣候和西亞地區大陸性氣候以及青藏高原氣候隨季節的交叉控制,形成了具有寒、溫、亞熱帶、熱帶氣候的復雜的西部高原季風氣候類型,氣候災害種類繁多。受第三紀末以來新構造運動的強烈影響,地勢自西北向東南呈階梯式分布,巨大山體與大江河谷相間排列,海拔在 76—6 740m之間,高差懸殊達 6 664 m,形成了高山峽谷、干熱河谷、巖溶山地、泥石流多發區等幾大生態脆弱帶同時存在的狀況。境內河流、湖泊眾多,水資源豐富,其蘊藏量居全國第二位。土壤、植被類型豐富,自然條件復雜多樣且地區差異明顯,具有眾多生物種類生存和繁衍的生境條件,是國家重點保護的珍稀瀕危物種數量最多的省份[1]。

2 小流域綜合治理空間布局模式

云南省山地小流域從空間格局上可劃分為 4個空間層次,即溝谷區、山下部緩坡區、山中部過渡區和山上部陡坡區。小流域的溝谷至山下部集水區以農業種植為主,溝谷至山中部(或山上部)的集水區以農林、村寨或以林為主。根據小流域各空間層次的地貌結構、土地利用現狀、徑流及侵蝕狀況等生態經濟系統特征[2],對位配置各區域的水土保持措施如下。

2.1 以地貌結構和分布格局為依據的水土保持措施配置模式

(1)山體上部以土壤現狀侵蝕和潛在侵蝕危險性等級為依據,配置水土保持林和防護 -用材兼用林相結合的集中林片。為提高林分的防護功能,或在一定時間內暫時替代或補充喬木層防護林功能,采取針闊混交林或喬灌復層林結構形式。

(2)山體下部及中部配置護溝林帶、護坡林及護坡 -薪炭兼用林相結合的林片。護溝林早期種植速生樹種,這對侵蝕溝的封閉、控制溯源侵蝕和側蝕有很好的作用;護坡薪炭林以優良的萌生力強的樹種為主。

(3)山體下部緩坡耕地、村莊周圍以及耕地與山地連接部位,配置與經濟林相結合的農林片、帶、網。

2.2 以耕地為主的低山緩坡地帶水土保持措施配置模式

以耕地為主的低山緩坡地帶,采取以經濟林為主的植物埂與護溝、護路林帶相結合的農田林網式配置;為提高經濟效益、美化村寨環境、減少水土流失,實行以村莊為中心的水土保持林農間作與居民點四周的庭院經濟樹種相結合的網點式配置。

2.3 嚴重水土流失區水土保持措施配置模式

嚴重水土流失區草被自然恢復能力差,為了快速治理水土流失、盡早發揮防護效益,水土保持措施配置需將植物措施與工程措施有機地結合起來,配置以速生樹種為主的防護林,并輔以攔沙壩、排水溝、微型谷坊、坡改梯等治理山地侵蝕溝的立體防護措施體系;采取喬灌草結合的方法迅速提高地表覆蓋,以有效減少水土流失。

3 云南省各個分區植物措施的樹種選擇及治理措施配置模式

云南省水土保持生態建設規劃將全省劃分為 8個不同的水土流失類型區,即滇西北高山峽谷無明顯流失區、滇中滇東北山原中度流失區、滇中高原湖盆輕度流失區、滇西中低山寬谷無明顯流失區、滇西中低山寬谷輕度流失區、滇西南中低山寬谷無明顯流失區、滇南中低山寬谷中度流失區和滇東南巖溶丘陵中度流失區。根據對各區生態恢復進行的試驗研究,各區植物措施樹種選擇及配置模式如下。

3.1 滇西北高山峽谷無明顯流失區

(1)適宜樹種。可選擇的適宜樹種有川滇高山櫟、黃背櫟、川楊、山楊、白樺、紅樺、云杉、蒼山冷杉、大果紅杉、高山松、藏柏、沙棘、槭樹、花楸等。

(2)配置模式。根據當地原有植被狀況營造純林或混交林,對草地和退耕地實行塊狀或帶狀針闊混交;對于針葉林、箭竹林或闊葉林等原生植被的林地,可補植闊葉或針葉樹種,實行針闊混交,混交比例為 7(針)∶3(闊),株行距 2m×2m或 2 m×3m。

3.2 滇中滇東北山原中度流失區

(1)適宜樹(草)種。山上部適宜樹種主要為華山松、云南松、旱冬瓜、山楊、高山櫟、高山栲、馬桑、胡頹子等,山中下部適宜樹(草)種主要為云南松、圓柏、柳杉、桉樹、相思、榿木、旱冬瓜、刺槐、滇楊、馬桑、胡頹子、黑麥草、百喜草、香根草等。

(2)配置模式。以針闊混交為主適當配置灌草植被,形成喬灌草相結合的復層結構。混交林模式主要有松櫟、松榿、榿柏、松樹馬桑等,針葉樹株行距一般為 1.5m×1.5m,闊葉樹株行距一般為 2.0m×2.0m,以帶狀或塊狀混交為宜。

3.3 滇中高原湖盆輕度流失區

(1)適宜樹(草)種。適宜樹(草)種有云南松、華山松、杉木、圓柏、墨西哥柏、桉樹、麻櫟、栓皮櫟、刺槐、滇楊、旱冬瓜、馬桑、胡頹子、三葉草、香根草、龍須草、黑麥草等。

(2)配置模式。以針闊混交、喬灌草相結合形成復層混交結構。主要混交的模式有松櫟、松樹旱冬瓜、旱冬瓜柏類、松樹馬桑等,針葉樹種植的株行距一般為 1.5m×1.5m,闊葉樹種植的株行距為 2.0m×2.0m,采用帶狀或塊狀混交。

3.4 滇西中低山寬谷無明顯流失區

(1)適宜樹種。適宜樹種有云南松、華山松、禿杉、旱冬瓜、栓皮櫟、麻櫟、槲櫟、青岡櫟、黃毛青岡、馬桑、胡頹子、滇榛等。

(2)配置模式。采用旱冬瓜與云南松、華山松混交,栓皮櫟(麻櫟、槲櫟)與云南松、黃毛青岡與云南松針闊混交或喬灌混交,采用行間或株間混交,株行距 2.0m×1.5m或 2.0m×2.0 m。

3.5 滇西中低山寬谷輕度流失區

(1)適宜樹種。適宜樹種有云南松、華山松、禿杉、旱冬瓜、栓皮櫟、麻櫟、槲櫟、青岡櫟、黃毛青岡、側柏、圓柏、藏柏、墨西哥柏、苦刺、牡荊、車桑子、山毛豆、馬桑、胡頹子、滇榛等。

(2)配置模式。云南松、華山松與旱冬瓜混交,云南松與櫟類混交,云南松與黃毛青岡混交,或松類與馬桑等進行喬灌混交。山地造林中,按小地形和立地條件的變化,采用不規則的塊狀混交,主要樹種的比例應不少于 50%,伴生樹種所占比例初植時占 25%～50%,株行距 2.0m×1.5m或 2.0m×2.0m。

3.6 滇西南中低山寬谷無明顯流失區

(1)適宜樹種。適宜樹種有思茅松、西南樺、紅木荷、馬占相思、大葉相思、臺灣相思等。

(2)配置模式。以思茅松與西南樺或思茅松與相思類組成混交類型,采用帶狀(5行一帶)或不規則混交方式。

3.7 滇南中低山寬谷中度流失區

(1)適宜樹種。適宜樹種有思茅松、西南樺、柚木、山桂花、云南石梓、肉桂、黃樟、馬占相思、大葉相思、臺灣相思等。

(2)配置模式。以思茅松與西南樺、思茅松與相思類、思茅松與木荷組成的混交類型,采用帶狀(5行一帶)或塊狀(5株 ×5株)混交方式,種植株行距為 2.0m×2.0m。

3.8 滇東南巖溶丘陵中度流失區

(1)適宜樹種。適宜樹種有八角、肉桂、油茶、油桐、烏桕、蒜頭果、竹子、紅椿、西南樺、毛椿、木荷、川滇榿木、云南松、杉木、大果棗、酸棗等。

(2)配置模式。山上部配置防護林和用材林樹種,中下部配置經濟林樹種,采用針闊葉樹種小塊狀混交方式。

4 以會澤縣頭塘小流域為例的水土保持效益評價

4.1 監測設施體系建設

建立以小流域→小集水區→坡面(或山體層次)→地塊為單元的水土流失分級監測設施體系[3]:第一級監測設施布設在小流域出口處,布設復合式量水建筑物[4]進行徑流泥沙觀測,研究流域治理前后的水土流失變化;第二級在完全閉合的小集水區出口建立徑流站,觀測小集水區內的徑流泥沙變化;第三級以復合侵蝕特點為依據,采用典型研究方法,研究不同地塊的典型組合,觀測嚴重侵蝕坡面、植被覆蓋坡面的徑流泥沙狀況,進行自身對比和平行對比,為水土保持措施的配置提供依據;第四級是根據對山地徑流泥沙的系統分析,布設徑流小區研究不同地類的水土流失特點,選取水土流失最大的地類和林地,布設徑流小區進行觀測[5]。

4.2 坡面森林類型的水土保持效益

不同地類的土壤物理性狀及持水性能差異顯著。林地土壤的物理性狀和持水性能要優于其他地類,雨季(5—10月)和旱季(11月—翌年 4月)其土壤含水量均高于其他地類,土壤的水文效應以針闊混交林為最好,其次是針葉林[6](表 1)。

裸地和坡耕地是流域產沙的主要源地。坡耕地土壤侵蝕量是林地的 18.6～36.1倍,是灌草地的 6.1倍;裸地土壤侵蝕量遠大于坡耕地,約是林地的 100倍。進行不同植被類型的土壤流失比較,可知林地的水土保持功能要優于其他地類,不同地類水土保持功能大小的排序為針闊混交林地 ＞針葉林地 ＞灌草地 ＞坡耕地 ＞裸地(表 2)。

新造林的水土保持效益隨著幼林的生長和林分郁閉度的增加,水土保持功能在逐漸提高,削減徑流的能力也隨之增加(表 3)。

4.3 小流域水土保持效益

小流域治理前后土壤侵蝕模數變化明顯。從表 4看出(設置 3個集水區進行平行對比),治理后侵蝕模數下降了 18%以上,隨著植被覆蓋率的提高,林分結構進一步優化,水土保持的效果會更加明顯。

表 1 不同地類土壤物理性狀及持水性能

表 2 不同地類水土流失比較

表 3 造林前后水土流失對比

表 4 不同集水區治理前后的土壤侵蝕狀況比較

徑流量的年內分布是雨季明顯高于旱季,年徑流深、年徑流系數隨植被覆蓋率的增加而減少(表 5)。

小流域土壤侵蝕模數隨植被覆蓋率的增加而減少。據觀測,頭塘小流域植被覆蓋率由 18.6%上升到 42.4%時,土壤侵蝕模數由 1 831 t/(km2?a)下降到 1 165 t/(km2?a),侵蝕模數減少了 36%。

表5 不同集水區徑流分配情況

5 結 語

(1)云南地貌多元化、立體氣候明顯、植被類型多樣,因此要選擇適宜的樹(草)種和配置模式進行分區治理,并建立以小流域→小集水區→坡面(或山體層次)→地塊為單元的分級監測設施體系進行水土流失監測,以便為評價流域綜合治理的水土保持效益提供科學依據。

(2)若經過治理的小流域植被覆蓋率能達到 30%以上,并形成多樹種、多林種、多層次相結合,片、帶、網點結構和空間布局比較合理的水土保持治理措施體系,則能加快該區經濟發展,促進區域生態處于良性循環之中。

(3)在森林群落中,林下灌木、草本及枯枝落葉層在防止水土流失中起著重要作用[7];林地的水土保持功能優于其他地類,不同植被按保持水土功能的大小排序為針闊混交林地＞針葉林地＞灌草地＞坡耕地＞裸地。因此,控制水土流失必須從恢復植被入手,盡可能營造針闊混交林和喬灌草復層林。

[1]楊煥宗,張延明.資源?區域?布局——云南農業資源區劃實踐[M].昆明:云南科技出版社,2000.

[2]郎南軍,郭立群,孟廣濤,等.金沙江流域高原山地系統分異規律的分析研究[J].北京林業大學學報,2002,24(2):31-38.

[3]孟廣濤,方向京,陳宏偉,等.金沙江山地系統典型小流域水文效應監測方法[J].云南林業科技,1994,23(3):31-35.

[4]張增哲.流域水文學[M].北京:中國林業出版社,1992.

[5]林業部科技司.森林生態系統定位研究方法[M].北京:中國科學技術出版社,1994:143-173.

[6]李貴祥,孟廣濤,方向京,等.珠江源頭區幾種主要林分類型下土壤的水分涵養功能研究[J].水土保持學報,2006,20(6):34-36,40.

[7]楊立文,石清峰.太行山主要植被枯枝落葉層的水文作用[J].林業科學研究,1997,10(3):283-288.

S157.2

A

1000-0941(2011)02-0034-03

孟廣濤(1969—),男,湖南新邵縣人,研究員,博士,主要從事水土保持、森林生態方面的研究。

2011-01-17

(責任編輯 趙文禮)