甘肅內陸河流域水土保持綜合治理效益分析

宋玲玲, 田 青, 李宗杰, 張 富

(甘肅農業大學 林學院, 蘭州 730070)

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甘肅內陸河流域水土保持綜合治理效益分析

宋玲玲, 田 青, 李宗杰, 張 富

(甘肅農業大學 林學院, 蘭州 730070)

運用水土保持綜合治理效益計算方法(GB/T15774—2008)確定了甘肅內陸河流域水土保持綜合治理效益，系統分析了研究區各項措施的調水保土效益、經濟效益和社會效益。結果表明：內陸河流域各措施累計調水30.40億m3，各措施累計保土2.69億t，調水保土主要來自于坡面措施減蝕效益；內陸河流域梯田、水保林、經濟林、人工種草經濟效益分別為1.25億元，195.16億元，4.35億元，14.57億元，合計215.32億元。通過水土保持措施的布設，治理程度的提高，甘肅省內陸河流域受旱災程度有了一定的控制，全省年均受災面積、作物減產面積均呈逐漸減小趨勢，并且改善了農村產業結構。

水土保持; 綜合治理; 效益分析; 內陸河流域; 甘肅省

水土流失是目前人類生存和可持續發展所面臨的重大環境問題。我國是世界上水土流失最為嚴重的國家之一，全國水土流失面積達356萬km2，平均每年土壤流失量約50億t，占世界陸地入海泥沙總量的1/3～1/2[1-2]。由于嚴重的水土流失，使有限的土地資源遭受嚴重的破壞，土壤肥力降低；同時，水土流失使得大量的泥沙下泄，淤積下游河道，加劇了洪澇災害；泥沙顆粒吸附有機和無機污染物，造成下游水體的污染和其他一些生態環境問題。水土流失成為制約人類社會健康發展、經濟持續增長、生態環境可持續發展的主要因子之一[3-5]。由于特殊的自然地理條件，及長期以來對水土資源的不合理開發利用，當前我國水土流失仍然嚴重，面積大，分布廣，防治任務艱巨。建國以來，黨和國家，高度重視水土保持工作，長期以來水土流失區各級人民政府、廣大群眾開展了大規模的水土保持綜合治理工作，有效的改善了旱作農業生產條件和區域生態環境，坡耕地水土流失得到了有效治理，水土流失加劇的勢頭得到了有效控制，群眾生活水平有了明顯的提高，水土保持綜合治理工作發揮了巨大社會、經濟和生態效益[6-11]。但是，對水土保持效益的研究，多年來一直缺乏連續的、科學的、系統的監測和調研數據，以往的效益評價只是經驗式、以點帶面的評價，難以客觀、準確、全面地反映水土保持綜合治理效益全貌。

本研究基于甘肅省第一次全國水利普查水土保持措施成果資料和匯集省內建國以來水土保持科研成果，根據《水土保持綜合治理效益計算方法》(GB/T15774—2008)規定[12]，計算分析甘肅省內陸河流域水土保持綜合治理效益，揭示其蓄水保土和社會經濟效益，為實現水土流失區社會經濟的可持續發展提供依據。

1　試驗材料與方法

1.1研究區概況

研究區河西走廊屬于祁連山地槽邊緣凹拗陷帶，東起烏鞘嶺，西與新疆交界，南以祁連山與青海省相接，北有北山山系與內蒙古毗鄰，位于37°17′—42°48′N、93°23′—104°12′E，流域面積20.96萬km2，約占甘肅省總面積的60%。走廊地勢平坦，海拔1 500 m左右，氣候干燥、冷熱變化劇烈。自東而西年降水量漸少，干燥度漸大。降水年變化大，夏季降水占全年總量50%～60%。日照時數大，多數地區為3 000 h，西部的敦煌高達3 336 h。年均溫5.8～9.3℃，晝夜溫差平均15℃左右。氣候屬大陸性干旱氣候，降水少，年降水量只有200 mm左右。本研究區西部分布棕色荒漠土，中部為灰棕荒漠土，本區東部則為灰漠土、淡棕鈣土和灰鈣土，淡棕鈣土分布在接近荒漠南緣的草原化荒漠地帶，其總的特點是少氮、富鉀、極缺磷，結構疏松，土壤中有機質含量低，抗蝕性能差，易形成水土流失。鹽漬土類廣泛分布于低洼地區，自東向西，面積逐漸擴大。草甸土分布面積則自東向西縮小。內陸河流域多年平均輸沙量為1 275萬t，占全省輸沙總量的2.33%。其中：石羊河平均輸沙量為156萬t，黑河為333萬t，疏勒河為786萬t，由于內陸河流域多數河流比降大，水流速度快，挾沙能力強，所以攜帶的推移質泥沙較多，實際上侵蝕量比水文輸沙量大。

1.2研究方法

以甘肅省內陸河流域為研究對象，以甘肅省1980—2012年水土保持年報數據為基礎，以1980年以來甘肅省水土保持措施與效益研究等科研成果為參照，以甘肅省第一次全國水利普查資料為控制點，根據《水土保持綜合治理效益計算方法》(GB/T15774—2008)來分別計算研究區水土保持調水保土效益、經濟效益和社會效益，以2010年為價格年，總結分析水土保持綜合治理措施在研究區產生的調水保土、經濟和社會效益，為今后甘肅省，乃至全國相似水土流失區的綜合治理措施效益計算、體系的優化與調整、生態環境的恢復、社會經濟的發展等方面提供科學依據。本文所有數據來源于1979—2011年全省到縣市區的水土保持措施年報統計資料以及農村經濟年鑒統計資料和甘肅省第一次全國水利普查資料以及省內各個區域觀測調查數據[13-15]。

1.3評價指標體系

指標是反映實際存在的自然和社會經濟現象的數量概念和具體數值，指標名稱和指標數值體現了自然和社會經濟現象質和量兩方面的統一。不同的要求、目的、分類體系所要求的評價指標是不同的。本研究以國標(GB/T15774—2008)為依據，以甘肅省內陸河流域各項效益指標為基礎，確定了3個一級指標、6個二級指標，16個三級指標作為甘肅省內陸河流域水土保持綜合治理效益評價指標體系[16]，具體見圖1。

圖1　甘肅內陸河流域水土保持效益評價指標體系

2　結果與分析

2.1水土保持綜合治理成效分析

經過30多年的綜合治理，內陸河流域各項水土保持措施數量有了顯著地提升(表1)。截至2011年，研究區治理程度達到4.25%；梯田、人工造林、人工種草以及封禁措施數量分別達到了1.60萬hm2，51.96萬hm2，4.87萬hm2，48.87萬hm2，較20世紀80年代年分別增長了0.46萬hm2，49.23萬hm2，4.75萬hm2，48.04萬hm2，年均增長0.01萬hm2，1.59萬hm2，0.15萬hm2，1.55萬hm2。這意味著人民群眾已經充分認識到水土保持措施改善生態環境所產生的巨大作用，同時人造林可以防風固沙、改善生態環境質量，產生良好的環境效益。澇池的數量比21世紀前10 a有所減少，這主要因為有些澇池由于修建時間比較長已經毀壞所致；塘壩的數量基本保持穩定；谷坊、溝頭防護措施比20世紀90年代分別增長了50，103座，年均增長2.38，4.90。這些成效的取得主要是由于近年來國家西部大開發戰略的實施以及隨之而來的退耕還林還草工程建設，特別是甘肅省河西地區的防風固沙工程的實施，雖然目前甘肅內陸河流域生態環境有所改善[17]，但生態安全還面臨嚴重的挑戰，所以還需要加大水土保持綜合治理力度，以便確保研究區生態安全。

表1　內陸河流域水土保持措施保存數量

2.2調水保土效益分析

水土保持的實施使得地區經濟發展，也可使農村的面貌發生了巨大的改變，主要是以小流域為單元的綜合治理，修梯田、種草種樹、封山育林、退耕還林、建壩系等措施構成的水土流失治理。水土保持的生態效益是指實施水土保持措施帶來的生態、環境方面的效益，它包括水土保持措施提高地面植被覆蓋率、防風固沙效益、排洪減沙效益和保水保土效益，這些效益都表現在改善生態環境方面，亦可稱為環境效益[18-19]。生態效益是經濟效益的物質承擔者，是經濟持續增長的環境資源基礎。在水土保持中進行大面積植樹種草，不斷營造水保林，修筑蓄水保土工程，使得土壤結構得到了改善，增加了土壤的滲透力，提高了土壤的蓄水能力，這樣土壤就能夠吸收大量降雨[20]。據圖1，調水保土效益主要包括就地入滲和就地攔蓄，而調水效益主要包括增加土壤入滲和攔蓄地表徑流，水保措施對土壤的保護包括對面蝕的控制和減輕以及對溝蝕的控制和對溝道泥沙的攔蓄。由圖2可知，內陸河流域各措施累計調水30.40億m3，其中坡面措施減水30.34億m3，占總調水量的99.80%，小型蓄水工程攔水0.06億m3，占總調水的0.20%。調水效益基本來自就坡面措施減水效益。其中封禁措施的調水效益最顯著，累積調水24.88億m3，占總調水量的82%；其次為水土保持林，累積調水3.36億m3，占總調水量的11%。其他水土保持措施調水效益的大小順序為：梯田(0.98億m3)>荒坡種草(0.57億m3)>壩地(0.22億m3)>經濟林(0.2億m3)>退耕種草(0.12億m3)>澇池(0.06億m3)，各個措施間調水效益的差別表明，要實現研究區調水效益的最大化必須確保研究區大面積的封禁以及大量的營造水土保持林，當然也必須加強其他水土保持措施的協同作用。其中塘壩、谷坊、溝頭防護和淤地壩等措施在研究區沒有調水效益，這主要是這些水土保持措施的自身屬性所致，所以調水效益為零。

根據圖2得，研究區各項措施累計保土2.69億t，其中坡面措施減蝕2.61億t，占總保土量的96.77%，小型蓄水工程攔沙0.09億t，占總保土量的3.23%。保土主要來坡面措施減蝕效益。水土保持林保土效益最為顯著，累計保土1.15億t，其次為封禁措施，累計保土0.77億t，其中研究區各項措施的保土效益順序為：水土保持林(42.74%)>封禁(28.56%)>梯田(13.00%)>荒坡種草(3.60%)>退耕種草(3.40%)>壩地(2.92%)>經濟林(2.26%)>溝頭防護(1.99%)>塘壩(0.79%)>谷坊(0.38%)，這一順序表明，研究區主要發揮保土效益的措施是水土保持林其次為封禁措施。通過以上計算結果以及研究區屬于典型干旱荒漠區的特殊地理條件所致，在本區長期堅持封山育林措施以及大量的營造水土保持林和防風固沙林是很有必要的也是必須實施的。

圖2　內陸河流域水保措施累積調水保土效益分析

2.3經濟效益分析

水土保持的經濟效益是指實施水土保持措施的增產、增收效益。具體來說，就是保持水土，減少水、肥、土的流失，從而增加的農、林、牧等業的各項收益[21-22]。經濟效益是衡量水土保持發展水平與程度的一個標志和尺度。由水土保持措施直接獲得的經濟效益稱為直接經濟效益，一般是指可以用貨幣來表示的直接收益或收入，容易被人們看見，由水土保持措施間接獲得的經濟效益稱為間接經濟效益，它是在直接經濟效益的基礎上加工轉化而來的，往往不能或難以用貨幣表示，如改善生態環境和保水保肥等。這些效益雖不易被人看見，但對社會、對全局來看是明顯的。由圖3看出，截至2011年，甘肅內陸河流域累積完成梯田建設1.60萬hm2，梯田累計糧食增加1.1萬t，凈增產值1.9億元，累計凈效益為1.2億元，單位面積梯田的產投比為0.21，基本建設投資回收年限為6 a。建設水土保持林49.67萬hm2，包括建設水保喬木林6.86萬hm2，累計增產材積440.6萬m3，凈增產值24.4億元，累計凈效益為17.2億元；單位面積產投比為0.26，基本建設投資回收年限為11 a。灌木林累計建設42.81萬hm2，累計增產薪柴5 367.6萬t，凈增產值223.0億元，累計凈效益為178.0億元；單位面積產投比為0.30，基本建設投資回收年限為6 a。

該區果園累計建設0.01萬hm2，累計增產水果1.7萬t，凈增產值0.1億元，累計凈效益為0.1億元；單位面積產投比為1.30，基本建設投資回收年限為5 a。累計建設其他經濟林3.74萬hm2，累計增產水果250.3萬t，凈增產值9.4億元，累計凈效益為4.3億元；單位面積產投比為0.36，基本建設投資回收年限為7 a。種草面積達到4.98萬hm2，累計增產干草193.9萬t，凈增產值為17.6億元，累計凈效益為14.6億元；單位面積產投比為0.32，基本建設投資回收年限為4 a。以上這些計算結果就表明，通過近年來水土保持措施的布設以及大面積的水土流失治理，為國家經濟建設帶來巨大的經濟效益，研究區各項水土保持措施中，除梯田以外其他措施的間接經濟效益并不顯著，所以本文只探討了梯田給研究區帶來的間接經濟效益，由表2可以看出，從20世紀80年代到2011年累計節約土地1.1萬hm2，節約勞工87.3萬工日。

圖3　內陸河流域直接經濟效益分析表2　內陸河流域梯田節約土地面積、勞工統計

年限節約土地面積/(hm2·hm-2)節約勞工數/(工日·hm-2)生效面積/萬hm2節約土地總面積/萬hm2節約勞工總數/萬工日20世紀80年代0.18140.40.075.420世紀90年代0.18141.00.1813.621世紀前10年0.18144.00.7155.52010—2011年0.18140.90.1612.8合計--6.21.187.3

2.4社會效益分析

水土保持的社會效益具體主要包括減輕自然災害及對下游危害、提高土地利用率、提高勞動生產率、改善農村產業結構，提高生活水平等方面，是水土保持措施實施過程中對人類社會有利的各種收益與宏觀社會效應，它是經濟效益的一種特殊形式[23]。隨著治理程度的提高，自然災害有了一定的控制，受災程度有了一定的減輕。但要使自然災害得到完全的控制，還需要在該區加大防風固沙措施的建設，因為研究區最為主要的侵蝕是風力侵蝕。而以經濟效益為基礎，利用梯田、人工種草的經濟效益指標可推算出研究區單位面積梯田較坡耕地提高土地生產率為1 352 kg/hm2。該區1 hm2坡耕地生產6 232.7 kg糧食，需要投入81個勞工(工日)，但1 hm2梯田生產7 584 kg多糧食需要投入81個勞工(工日)，所以梯田較坡耕地提高勞動生產率為16.7 kg/工日。

甘肅省內陸河流域治理初期(1998年)農、林、牧、漁產值比例為37.63，0.65，61.72，0.00，牧業所占比例最大，農業次之，說明在該時期主要以牧業、農業生產為主。到治理末期(2011年)，各業產值比例分別24.34，0.61，75.03，0.02，牧業所占比例最大，相對于1979年比例有所提高，農業次之則有所降低。各業產值與1998年相比，產業結構變化百分比依次為-13.29%，-0.04%，13.31%，0.02%，只有牧業和漁業為正增長，負增長以農業最大。產業結構的調整與孫力煒等人的研究結論相符[24]，耕地、林地和建設用地的面積變化率大。近年來研究區通過大量的水土流失治理和防風固沙工程的布設，自然災害的發生率明顯降低，生態環境有了很大的改善，人民生活水平也有了很大的提高，社會效益顯著，研究區人民生活水平逐步提高，但農戶的生活用能結構單一且不環保[25]，在這方面需要政府大力推廣節能環保設施，引導提高新型能源利用率減少秸稈、薪柴等傳統能源的消耗。

表3　內陸河流域各業經濟產值結構

3　結 論

(1) 內陸河流域各措施累計調水30.40億m3，其中坡面措施減水30.34億m3，占總調水量的99.80%，小型蓄水工程攔水0.06億m3，占總調水的0.20%。調水效益基本來自就坡面措施減水效益，各措施累計保土2.69億t，其中坡面措施減蝕2.61億t，占總保土量的96.77%，小型蓄水工程攔沙0.09億t，占總保土量的3.23%。保土主要來坡面措施減蝕效益。

(2) 內陸河流域梯田、水保林、經濟林、人工種草經濟效益分別為1.25，195.16，4.35，14.57億元，合計215.32億元。同時，通過實施坡改梯工程，甘肅省內陸河流域累計節約土地面積1.1萬hm2，節約勞工87.4工日。

(3) 甘肅省內陸河流域治理初期(1998)年農、林、牧、漁產值比例為37.63，0.65，61.72，0.00，牧業所占比例最大，農業次之，說明在該時期主要以牧業、農業生產為主。到治理末期(2011年)，各業產值比例分別24.34，0.61，75.03，0.02，牧業所占比例最大，相對于1979年比例有所提高，農業次之則有所降低。

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Analysis on Benefit of Soil and Water Conservation of Inland River Basin in Gansu Province

SONG Lingling, TIAN Qing, LI Zongjie, ZHANG Fu

(CollegeofForestry,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China)

We determined the benefit of soil and water conservation of inland river basin in Gansu Province by using calculation method of soil and water conservation benefit (GB/T15774—2008), and systematically analyzed the benefits of soil and water conservation measures in the study area, economic benefits and social benefits. The results show that the cumulative water diversion of various measures is 3.04 billion m3, the cumulative soil conservation of various measures is 269 million ton, benefits of soil and water conservation mainly result from reduction of soil erosion of slope measures; the economic benefits of terraces， soil and water conservation forest， economical forest and artificial grass planting are 125 million yuan， 19.516 billion yuan， 435 million yuan， 1.457 billion yuan, respectively, the economic benefits totaled 21.532 billion yuan. Through the setting of soil and water conservation measures, the treatment degree was improved. The drought of inland river basin had been controlled.The annual mean disaster area and the area of agricultural production decrease present gradually decreasing trend, and the rural industrial structure has been improved.

soil and water conservation; comprehensive management; benefit analysis; inland river basin; Gansu Province

2015-08-10

2015-09-11

國家自然科學基金“摩天嶺北坡植物功能性狀對環境因子的動態響應”(31260122)

宋玲玲(1990—),女,甘肅靖遠人,碩士研究生,研究方向為恢復生態學與水土保持。E-mail:slllzj1314@163.com

張富(1961—)男,甘肅定西人,研究員,主要從事小流域水土保持防治措施對位配置研究。E-mail:zhangfu@gsau.edu.cn

S157

A

1005-3409(2016)04-0033-05