山西省水土流失治理的戰略抉擇

田良才，牛天堂，李晉川，王宇宏，任 凍

（1.山西省生物研究所，山西太原030006；2.山西省農業科學院，山西太原030006；3.山西省財政廳，山西太原030001）

山西省國土面積為15.64萬km2，山地和丘陵占到80%；水土流失面積達10.8萬km2，占全省土地面積的69%。全省平均土壤侵蝕模數為3 000 t/km2，最高達30 000 t/km2。水土流失嚴重，環境惡化，生態環境脆弱，是山西發展的重要生態制約因素。解放以來，經過半個多世紀的治理，有許多成功示范典型，取得了很大成就，但是水土保持的總體效果并不理想，局部改善、整體惡化的局面沒有得到根本遏制[1]。反思半個多世紀水土保持的經驗教訓，進行水土流失治理方針和技術路線的戰略抉擇，是加速山西省水土流失治理進程、保證生態安全的根本大計。

1 山西水土流失現狀

據考證，歷史上山西曾經是覆滿森林、山清水秀、環境優美的高原山地，森林覆蓋率夏商時期為70%，春秋戰國時期為50%，唐宋時期為40%，元朝降至30%，清朝降至10%以下，到新中國成立時僅為2.4%。唐朝以前山西自然環境的演變主要受自然規律所支配，唐代以后，由于人口大量增加，毀林開荒，特別是明代實行大規模屯墾，修筑宮殿，砍伐森林，山西自然植被被大量破壞，加劇了水土流失，光山禿嶺、環境惡化逐步突顯，人為活動成為山西環境惡化的重要因素[2]。

從內蒙古自治區的托克托縣河口鎮至河南省鄭州附近的桃花峪，屬于黃河中游，河長1 206.4 km，占黃河全長5 464 km的22.1%，流域面積34.4萬km2，占全黃河流域面積79.5萬km2的43.3%。而來自河口鎮至三門峽之間的泥沙量竟達14.5億t，占全黃河泥沙總量16億t的90.6%，中游泥沙80%集中在汛期，年際變化懸殊，最大年輸沙量為最小年輸沙量的13倍，是全國水土流失最嚴重的地區，也為世界所罕見。其中從山西偏關縣老牛灣至河津縣禹門口晉陜兩省交界處的大北干流，是黃河干流的第二連續峽谷地段，黃河東側的山西境內包括：偏關、河曲、保德、興縣、臨縣、柳林、石樓、永和、大寧、吉縣、鄉寧、河津12個縣（市），黃河干流河段長約650 km，為黃河全長的11.9%，流域面積約為2萬多km2，為黃河全流域面積的2.5%。沿黃區域大部分縣（市）海拔在1 000 m以上，山高溝深，丘陵山區占土地面積的90%，水土流失面積占本區土地面積的80%，土壤侵蝕模數達到10 000～15 000 t/km2，最高達 30 000 t/km2，是全省平均侵蝕模數3 000 t/km2的3～10倍，每年向黃河的輸沙量達2.9億t，約占全省入黃泥沙總量3.6億t的80.6%，占全黃河年泥沙量的18.12%。很顯然，山西水土流失治理的重點，應由普遍號召向沿黃丘陵山區戰略轉移，把沿黃丘陵山區作為山西省水土流失特區加強治理，爭取在21世紀中葉使山西省黃土高原區的水土流失得到全面控制，這對改善山西和黃河生態具有重要的現實意義。

山西黃土高原的地貌、地形和地面坡度是造成水土流失的決定性因素，坡度越大，水土流失越嚴重，不同區域的水土流失有很大差異[3]。

1.1 晉西黃土丘陵溝壑侵蝕區

其主要分布在管涔山—云中山—關帝山以西，包括：偏關、河曲、寧武、靜樂、嵐縣、方山、臨縣、柳林、離石、中陽、石樓、交口等縣，占山西省土地總面積的18.6%。溝壑密度5 km/km2，自然坡度10°～25°或更大，年平均侵蝕模數10 000～15 000 t/km2，屬于異常強烈水土侵蝕區。

1.2 晉西南殘塬溝壑侵蝕區

其主要分布在永和縣、隰縣、蒲縣、汾西縣、大寧縣、吉縣、鄉寧縣，占全省土地總面積的4.2%。該區地形較高，由殘缺破碎的塬地組成，地面起伏較小，溝壑密度4 km/km2，年平均侵蝕模數為8 000～10 000 t/km2，屬于強烈水土侵蝕區。

1.3 晉西北水蝕-風蝕區

其主要包括左云、右玉、平魯、神池、五寨、岢嵐等地，占全省土地總面積的2.5%。該區多為開闊的緩坡谷地，自然坡度10°左右，平均風速為4～5 m/s，年均侵蝕模數為 10 000～13 000 t/km2，屬于強烈風蝕區。

1.4 黃土丘陵階地侵蝕區

其主要包括大同、忻定、晉中、臨汾、運城、上黨六大盆地邊緣的山麓地帶，約占全省土地總面積的12.4%；自然坡度在10°左右，溝壑密度為3～4 km/km2，年侵蝕模數為 2 500～5 000 t/km2，屬于重度侵蝕區。

1.5 土石山地侵蝕區

該區包括太行山、呂梁山、蘆芽山、中條山、太岳山、五臺山、恒山等山脈的石質山區，占全省土地總面積的50.2%；山勢高峻，石厚土薄，氣候較寒，植被較好，溝壑密度為2～3 km/km2，年平均侵蝕模數為500～2 000 t/km2，屬輕度侵蝕區。

1.6 盆地平川侵蝕區

該區主要是指大同、忻定、太原、晉中、臨汾、運城、上黨盆地以及其他河畔平川盆地，占全省土地總面積的12%；土地平整、坡度很小，不易形成徑流，侵蝕模數200～500 t/km2，屬輕微侵蝕區。

2 山西水土流失治理的戰略選擇

山西嚴重的水土流失現實，是由于歷代砍伐森林、毀壞植被、開墾坡地、掠奪性生產造成的惡果。但半個多世紀以來，長期堅持水土流失治理的基本方針是以治水為主，而恢復植被、坡耕地改造非常滯后，泥沙下泄，沒有得到有效控制，點上治理、面上破壞，一邊治理、一邊破壞，治理趕不上破壞，造成水土流失治理總體效果很不理想。

國務院曾在1963年4月8日發布的《關于黃河中游水土保持工作的決定》指出：“水土保持不是單純的點和線的工作，而主要是面上的工作。點和線的治理在溝口和支流上修筑河庫攔蓄泥沙，只能對泥沙流入干河起一定的控制作用，并沒有解決廣大山頭上的水土流失，并不能做到土不下山。”“治理水土流失，要以坡耕地為主，應該以造林種草和封山育草為主。”“陡坡開荒，毀林開荒，破壞水土極為嚴重，必須堅持制止。”但這一決定并沒有被堅決貫徹執行，受到了來自業務部門的阻力，正確的決策遭到了扭曲，所以至今黃土高原的面貌還沒有得到根本性的轉變。

一般認為，高質量的森林條件下，森林覆蓋率達到20%，生態狀況就會得到明顯改善；森林覆蓋率達到30%，就進入了生態良性循環。右玉縣位于山西省的西北部，毗鄰毛烏素沙漠，年平均侵蝕模數為10 000～13 000 t/km2，是山西強烈風蝕區，全縣土地面積19.64萬hm2，解放前森林覆蓋率不到0.3%，土地沙化面積達15萬hm2，占土地面積的76.4%，生態環境極為惡劣。解放60余年來，右玉縣歷任領導帶領廣大群眾堅持不懈植樹造林，森林覆蓋率達到52%，地表徑流減少80%以上，水土流失基本得到控制，昔日的不毛之地變成了塞上綠洲。靈石縣仁義河流域，森林覆蓋率為39.9%，土壤年平均侵蝕模數1 417 t/km2。沁源縣沁河孔家坡水文站監測，森林覆蓋率為56%，土壤年均侵蝕模數只有271.5 t/km2[4]。水土流失是不可避免的，黃土區土壤流失強度較大，但是，土壤年侵蝕模數控制在1 500 t/km2左右是可以辦到的。經驗證明，在黃土高原區植被覆蓋率達到60%，森林覆蓋率達到30%，是黃土丘陵山區全面有效控制水土流失必須達到的基本閾值。但是，現在黃土高原的森林覆蓋率和植被覆蓋度遠未達到這一水平，這就是黃土高原水土流失遠未完全控制的根本原因。

解放初期，山西有林面積是36.73萬hm2，森林覆蓋率為2.4%，2009年森林面積發展到221.07萬hm2，森林覆蓋率達到14.12%。2005年《山西省委省政府關于加快林業發展的意見》提出：每年要完成26.67萬～33.33萬hm2的工程造林任務，山西綠化20年將初建成效，2011—2020年全省森林覆蓋率爭取每年增加1百分點，全省覆蓋率達到26%以上，生態狀況明顯改善；30年實現戰略轉變，2030年全省覆蓋率達到28%，生態效益全面提高，林業發展主要轉向以保護為主；50年“綠色山西”基本成型，2050年森林覆蓋率達40%以上。喬、灌、草結合，在森林草原和草原地帶恢復灌木林和草地植被，其覆蓋率達到60%，是全面控制水土流失的重要生態措施。

坡地是農田生態系統中最為脆弱的部分。據有關資料測算，25°以上的坡耕地水流失量是5°以下農田的2倍，而土壤流失量則是5°以下農田的53.3倍，因此，坡耕地特別是陡坡耕地，是造成水土流失的主要原因。坡地改平（可以大幅度減少暴雨洪水，使其失去發生水土流失的原動力）是防治土壤水土流失的重要途徑。

由此可見，山西水土流失治理的戰略重點區域是異常強烈、強烈和重度侵蝕區的呂梁山以西沿黃地區；水土流失治理的戰略路線是以治山治土為主，植樹種草、恢復植被、改造坡耕地，降水就地攔蓄，防治泥沙下泄；水土流失治理的主要標準是森林覆蓋率達到30%，植被覆蓋度達到60%以上，區域水土年流失量要控制在1 000～1 500 t/km2以內，提高環境質量，保障生態安全。

3 山西水土流失治理的技術措施

我們提出的治理水土流失的基本觀念是在原來遭到破壞的生態基礎上，遵循自然規律，應用生態學發展觀點，進行生態恢復和重建；在改善生態環境、資源可持續利用的原則下，發展生產，產業創新，達到生態、經濟和社會的和諧統一；最終實現農村環境優美，農民過上比較富裕的小康生活，而不是刻意追求恢復生態原貌，實現“自然生態平衡”的自然主義。

3.1 植樹種草，改善生態環境，構建以治理水土流失為主的生態植被

黃土高原處于我國東部濕潤森林區和西部干旱荒漠地區之間，是國家級的生態環境過渡區，植被有明顯的過渡性質，自東南向西北依次出現暖溫帶落葉林地帶、森林草原和草原地帶，這是黃土高原植被地帶性特點，也是植被重建和恢復的基本依據。必須按照植物地帶性規律，在森林地帶主要恢復森林植被，森林草原地帶主要恢復林灌木和草地，在草原地區恢復草原，所以，黃土高原生態環境的恢復不能認為就是恢復森林，與植被聯系起來更為確切。要貫徹適地、適草、適樹的原則，提高植樹種草效率。在黃土高原生境條件下，地下水位多在60～100 m，農田水分完全依靠降水，年降水500～550 mm可以滿足喬木林（天然遼東櫟林、山楊林、人工刺槐林、油松林、蘋果、核桃、棗樹）的蒸騰耗水量，林木可以正常生長，落葉果樹獲得較高產量；降水量500 mm以下，已不能滿足喬木蒸騰耗水量的需要，林木生長受阻，發育不良，隨著時間推移，林分不可避免地發生更替，人工灌木林（如沙棘林）和人工草地（如苜蓿、沙打旺）也會出現衰退。根據天然降水和植物的耗水量確定林木樹種及根據土壤所能容納的樹木密度來確定人工林的發展方向，是保證植被健康發展的關鍵。

楊文治[5]根據黃土高原不同區域的降水量、不同植被的水分需求和土壤水分的年循環特點提出，不同區域的造林模式和適宜密度，對植被的構建和恢復是很有意義的。年降水量為550～650 mm的溫帶半濕潤地區，與暖溫帶北部落葉櫟林亞地帶基本吻合，土壤水分的年內消耗可得到補償，土壤水分條件適宜喬木生長，可發展以喬木為主的人工林，造林密度可控制在2 000～2 200株/hm2，灌木林2 200～2 500株/hm2比較適宜；年降水量450～500 mm的溫帶半干旱地區，基本上與暖溫帶森林草原地帶相吻合，區域內土壤水分年循環有周期性虧缺現象，經過雨季土壤水分可以恢復到田間持水量的70%～80%，該區內喬木林的生長受到土壤水分條件的限制，喬木只能生長在梁峁和溝谷、陽坡、半陰坡，半陽坡和梁峁頂部僅適宜旱中生灌木和草地，人工造林的密度應控制在1 000～1 500株/hm2，灌木林的密度1 500～2 000株/hm2比較適宜；年降水量350～450 mm的溫帶半干旱區，基本上與溫帶典型草原相吻合，區內由于降水少，土壤水分蒸發強烈，使土壤常處于水分虧缺狀態，經雨季土壤水分恢復期，土壤濕度難以得到補償，不利于樹木正常生長，該區除南部溝谷陰坡及溝底能栽培中旱生灌木林外，絕大部分地區適宜旱生草本植物生長，喬木林僅可在水分條件較好的半隱域沙地上發展，造林密度要嚴格控制在500～800株/hm2，灌木林800～1 200株/hm2為宜；年降雨量300 mm以下與溫帶荒漠草原相吻合，由于降水稀少且蒸發強烈，土壤水分難以得到補償，該地區自然生長的皆為旱生、強旱生的草本、半灌木和小灌木，生態建設只能通過封山育林，依靠自然恢復植被，無灌水條件不能造林。

適合黃土高原的主要喬木樹種是楊樹、刺槐、椿樹、遼東櫟、油松、樟子松、側柏等；灌木是沙棘、檸條、四翅濱藜、連翹、黃刺玫等；草本植物是苜蓿、紅豆草、草木樨、老芒麥、披堿草、無芒雀麥、冰草等。在植被已經完全破壞、有機覆蓋層完全消失、土壤母質裸露、土壤保水能力很差的現實生境下，引入非地帶性的旱生和超旱生植物，特別是豆科和非豆科固氮植物作為先鋒樹種，對解決氮素嚴重虧缺、提高水分利用效率、增加生物量、提高植被的自然恢復力具有重要的意義。在封山禁牧、人工造林（種草）條件下，植被恢復可以大大加速，森林植被的恢復大約需要30～40 a，灌木草地植被的恢復大約需要10～15 a即可完成。

良好的林下植被是保護地表、減少水分蒸發、防止土壤侵蝕、改良土壤、促進林木生長的重要因素[6]。對于黃土高原水土保持林來說，林下植被的這種作用格外重要，保護林間天然草灌植被，必要時引入適宜的草灌植物來提高植被的覆蓋率，促進林下植被的早日形成。生物多樣性是控制水土流失的重要因素，實踐證明，質量很差的植被，即使是森林覆蓋率較高，“空心綠化”，水土流失的災難也不能完全避免。據研究，天然草地涵養土壤水分、防止水土流失的能力明顯高于灌叢和森林。2年生的草原植被攔蓄地表徑流的能力為54%，較3～8年生森林提高20百分點。在減少徑流含沙量方面，草原和森林徑流中的含沙量分別為37.13%和70.13%，草原比森林的截沙量提高近1倍[7]。

林下枯枝落葉層，是天然林地和人工林地土壤表面的重要組成物質，在森林保持水土的作用中占有非常重要的地位。一般來說，降水的15%～30%為林冠所截留，5%～10%為林內蒸發，60%～80%被枯枝落葉層所吸收并滲入到土壤中。據研究，為了充分發揮水土保持林保持水土的作用，林下枯枝落葉層的厚度需達到2～5 cm。枯枝落葉層不僅能保持水土，而且是森林土壤肥力的重要來源，是森林肥力形成和維持的基礎，其維持著生物系統的能量流動與物質循環過程，保障森林各種生態功能的發揮，在森林生態系統的正常和有效運行中，林下枯枝落葉層是不可缺少的，若喪失它，整個系統的運行就會受阻。由此可見，培植和保護林下的枯枝落葉層，對形成森林環境具有很重要的意義。

3.2 種植生態經濟林是丘陵山區防止水土流失的重要途徑

在黃土高原地區，農民生活貧困，正確處理改善生態、發展經濟與糧食安全三者的關系，是關系區域生態與經濟可持續發展的關鍵。沒有后繼產業，經濟不發展，退耕還林（草）也不可能鞏固。寧夏西吉2605項目是我國政府和世界糧食計劃所協商（聯合國給予糧食補貼，中國政府給予相應的配套），通過造林種草控制水土流失，改善生態環境，在1982—1985年共累計造林種草10萬hm2，但由于產業結構調整滯后，沒有建立起相應的經濟發展體系，10萬hm2林草今天已經所剩無幾，歷史的教訓深刻，令人深思。建立穩定經濟、發展農業體系，是關乎還林（草）保護水土能否可持續發展的核心。

山西恒山—雁門關以南，暖溫帶黃土高原半干旱—半濕潤廣大地區，光溫生態條件優越，土層深厚，適合蘋果、桑果、核桃、葡萄、山楂、柿子、棗樹、榛子、花椒、連翹等多種經濟林生長，單位土地上種植株數有限，便于在坡地上圍埂或者挖魚鱗坑種植。其樹冠強大，根系發達，固土力強，有很好的防止水土流失作用，種植生態經濟林是改造丘陵山地的重要途徑。生態經濟林比農作物抗旱性更強，適合集水灌溉，而且有利于設施技術的使用，年際間產量穩定，經濟價值較高，比種糧的經濟效益可提高3～5倍。實施區域差異化和一體化發展戰略，發展兼具生態防護和高收益的生態經濟林，是水資源短缺條件下旱作農業可持續發展的重要方向。山西省平川土地資源嚴重不足，開發黃土丘陵區土地資源，區域化、專業化、商業化、規模化發展生態經濟林，保證在農田作物之外，人均擁有667～1 334 m2生態經濟林，對防止水土流失和發展山區經濟有重大作用。

3.3 加強土地基本建設，重建山區耕地，是防止農田水土流失的治本措施

據測定，在黃土高原農田比草地的水土流失量高40～100倍，種草的坡地比不種草的坡地地表徑流可減少47%，沖刷減少77%；耕地水平梯田在一次降水100 mm的情況下可以基本攔蓄不被沖刷；把25°的坡地修成坡度為1°～2°的梯田，在同樣的降水強度下，其徑流速度可大幅減少，可以攔蓄90%以上的徑流，基本上可達到水不出地。山西大約400萬hm2的耕地中坡地占80%，不難看出坡耕地是該省水土流失的主要策源地，坡改梯是防止水土流失的治本措施。但是在現實條件下，農村中青壯年外出打工，老人和婦女成為農村主要勞動力，已經不可能再搞大規模的群眾性造地運動，而且傳統的小塊梯田也不能適應農業機械化的耕作要求。在我國人均GDP達到3 000美元以后，有經濟能力對農業實行反哺，有條件進行現代機械化造地，這是繼20世紀90年代退耕還林以后，治理黃土高原的又一重大契機。從土壤學角度來看，經過250萬年以來堆積了100～200 m的深厚黃土，為農業造地提供了很好的基礎，使機械化造地成為可能。

位于黃土高原腹地的甘肅渭源縣和通渭縣，都進行了大規模的機械化造地，并且收到了顯著效果。渭源縣利用西部扶貧世行貸款，在地處半干旱山區，山大溝深，降雨稀少，自然條件惡劣的北寨、大安、新寨等鄉鎮，大力發展機修梯田，興起了“梯田經濟產業”，走出一條“修梯田、興產業、增收入、還貸款”的路子。自2002年開始以來，使當地梯田面積達到3 253.3 hm2，人均達到0.28 hm2，基本實現了梯田化，2006年項目區，人均純收入和人均糧食較2003年分別增長了97%和51%，貧困人口下降了1/2。

通渭縣按人均0.3～0.33 hm2的梯田目標，一次性規劃，逐年修建，力爭5～7 a實現梯田化縣。2006年日均投入推土機械270臺，涉及全縣18個鄉鎮182個村，全縣新修梯田0.354萬hm2。李店鄉日投推土機械30臺，新修梯田657.3 hm2，使昔日的陡山坡變成了今日平展的梯田，全鄉實現了梯田化，是繼義崗、寺子、什川、新景之后的又一個梯田化鄉，梯田化鄉占到全縣的1/3。機修梯田寬度在15 m以上，適合機械耕作，最大的好處是省工增產，肥水不外流，大旱不減產，小旱保生產，可增產30%以上。平襄鎮斜屲村村主任梁金山貸款14 000元，修建2.7多hm2梯田，種脫毒馬鈴薯獲得高產，2年就收回了全部投入[8-9]。在現實社會生活條件下，新一代農民已經不可能像他們的先輩那樣，人挑、車推、以群眾運動的方式建造梯田，而是與時俱進，通過土地流轉，統一規劃，應用現代機械化方法重建農地，成為時代發展的必然趨勢。

荷蘭國土面積為4.15萬km2，其中陸地面積為3.4萬km2，人口為1 560萬，人口密度為459人/km2，是世界人口密度最高的國家之一，其1/5的國土是由圍海造田擴展而成的。學習荷蘭人的精神，充分利用黃土高原豐富的黃土資源，重建耕地，在山西省黃土丘陵山區組織機械化造地專業隊伍，修筑寬度在15 m以上的標準化隔坡生物圍堰機耕梯田，可以完全改進傳統梯田開放無埂、無法防止暴雨沖刷的缺陷。如我國降雨量在800～1 000 mm的南方山地水稻梯田，可以充分接納當地雨水，完全能夠防止水土流失并且適合機械化耕作。

20世紀60—70年代國家確定山西省全國水土保持工作的重點縣包括：左云、右玉、平魯、偏關、河曲、保德、岢嵐、五寨、寧武、靜樂、神池、嵐縣、婁煩、興縣、方山、柳林、交口縣、臨縣、離石、中陽、石樓、隰縣、汾西、永和、大寧、蒲縣、吉縣、鄉寧共28個縣，此外包括汾河水上游水土流失較重的陽曲縣和古交市，共計30個縣（市），主要為山西省水土流失嚴重，水土侵蝕模數在3 000 t/km2以上的沿黃地區，晉西黃土丘陵溝壑區、晉西南殘塬溝壑區、晉西北水蝕-風蝕區，國土面積為4.9萬km2，人口約500萬，達到人均0.27～0.33 hm2機耕水平梯田，總面積130萬～160萬hm2，是山西省旱耕地面積的1/2左右，占全省土地面積的10%，爭取到本世紀中期實現坡耕地全部機耕梯田化。屆時，山西省呂梁山以西黃土丘陵區耕地的水土流失將得到基本控制，生態面貌將發生深刻的變化。在森林落葉闊葉林地帶，建成以天然林和人工林為主，山川秀美的農果型生態經濟系統；在森林草原地帶建成人工草地和灌木林組成的水保型農牧生態經濟系統，將是對山西省生態建設的重大貢獻。

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