阜新老二色小流域水土保持綜合治理生態(tài)監(jiān)測與效益評價

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

阜新老二色小流域水土保持綜合治理生態(tài)監(jiān)測與效益評價

李中艷

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

為了解阜新黑土區(qū)水土流失狀況，實現(xiàn)小流域水土保持綜合治理，選取阜新區(qū)老二色流域進行多年實地生態(tài)監(jiān)測，針對當?shù)氐乃亮魇顩r及水土保持綜合治理工作的開展情況，將樣方調(diào)查法、環(huán)刀浸水法等多種方法有效結(jié)合，對老二色小流域水土保持措施進行了全方位評價，得到如下結(jié)論：水土保持綜合治理工作開展后，老二色小流域植物覆蓋度從34.5%增加到39.75%，形成一個完整的多層次生態(tài)系統(tǒng)；水土流失現(xiàn)象、不合理利用土地現(xiàn)象得到改善；黑土地產(chǎn)量逐漸提高，居民人均收入相應提高，生態(tài)治理工作全部收益達到2936.1萬元；整個老二色流域的水土流失現(xiàn)象被有效控制，整體態(tài)勢向良性發(fā)展。

阜新黑土區(qū)；老二色流域；水土保持綜合治理；生態(tài)監(jiān)測；效益評價

由于自然和人為活動的雙重原因，水土流失現(xiàn)象已成為東北黑土區(qū)所面臨的關(guān)鍵生態(tài)建設(shè)問題之一[1]。水土流失現(xiàn)象日益嚴重導致的土壤板結(jié)化和鹽堿化，使得黑土養(yǎng)分大量流失，喪失了基本的耕種能力，嚴重影響了東北黑土區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展[2]。遼寧省雖是分布黑土的主要地區(qū)，但土壤侵蝕現(xiàn)象十分嚴重，土壤侵蝕面積可達15.21萬km2。東北黑土區(qū)生態(tài)環(huán)境問題逐漸引起國內(nèi)外研究者的關(guān)注。

近年來，國內(nèi)外眾多學者針對東北黑土區(qū)水土保持問題進行了大量的研究，研究成果較為豐富，但大多數(shù)的研究僅是從東北黑土區(qū)土壤侵蝕狀況、水土流失治理、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等方面進行探索[3]。研究成果為東北黑土區(qū)黑土地的可持續(xù)利用做出突出貢獻，但東北黑土區(qū)水土保持治理的生態(tài)監(jiān)測和效益評價等方面研究的較少，已有的研究也存在一些值得商榷之處[4]。本文以遼寧省阜新地區(qū)老二色小流域為研究區(qū)域，重點針對黑土地水土保持工作的生態(tài)監(jiān)測和效果評價進行研究，為其他類似生態(tài)環(huán)境治理工作提供一定的參考。

1 研究內(nèi)容

1.1 研究區(qū)概況

老二色流域位于阜新市東北部的蒙古族自治縣，在阜新地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展歷程中，起著舉足輕重的的作用。整個流域的面積為2568km2，長度為142km。老二色流域所在區(qū)域?qū)儆诒睖貛О敫珊导撅L大陸性地區(qū)，雨熱同期，流域全年平均氣溫7.6℃，全年無霜期為160～190d，降水量分配極不均勻，全年80%的降水量主要集中在6—9月，占全年總降水量的2/3，降水形式多為大雨或暴雨，極易引起洪水、滑坡等自然災害的發(fā)生。水土流失現(xiàn)象嚴重，水土流失面積為1240.3km2[5]。植被主要為松樹、楊樹、野生草等，流域的植被覆蓋率為7.9%，土壤類型主要為褐土，約3/4的土壤為褐土。整個流域主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動作為主要產(chǎn)業(yè)，黑土資源開發(fā)利用不合理(見表1)。49%的黑土地為農(nóng)業(yè)用地，林業(yè)用地約占26.3%，未完全開發(fā)土地約占24.3%。該流域的土壤侵蝕類型按侵蝕的程度不同依次劃分為輕度、中度、強度、極強度侵蝕(見表2)，其中輕度和中度侵蝕分布最廣，達82.25%[6]。

表1 阜新老二色流域土地利用狀況

表2 阜新老二色流域水土流失狀況

2 監(jiān)測內(nèi)容和研究方法

在阜新老二色小流域，隨機選取15個具有明顯特征的徑流小區(qū)域作為本次水土保持綜合治理效果的監(jiān)測對象，對老二色小流域不同的治理模式下各個區(qū)域的治理效果進行監(jiān)測和評價[7]。水土保持綜合治理監(jiān)測的內(nèi)容和方法如下：

a. 覆蓋在老二色流域地表上的植物狀況監(jiān)測。用樣方調(diào)查法作為研究方法調(diào)查植物的種類、數(shù)量、分布特征、生態(tài)功能等，把樣方的標準面積定為50m×20m。監(jiān)測喬木時，將樣方分成個10m×20m的小樣方測定，每個10m×20m的小樣方中選用5m×5m的樣方監(jiān)測灌木層，數(shù)量為1個；選用1個4m×4m的樣方監(jiān)測草木層。進行監(jiān)測記錄工作時，分別記錄下喬木、灌木層的樹種、樹高、直徑、郁閉度；草本層的結(jié)構(gòu)、覆蓋度等。

b. 老二色流域土壤狀況監(jiān)測。測土壤的重度和孔隙度時選用環(huán)刀浸水法作為監(jiān)測方法；監(jiān)測土壤質(zhì)地時選用篩法和比重計速測法進行監(jiān)測；選用環(huán)法滲透法作為監(jiān)測土壤持水蓄水能力、滲透能力的監(jiān)測方法；同時監(jiān)測土壤的酸堿度、各種養(yǎng)分的含量。

c. 老二色流域區(qū)位特征的監(jiān)測。選用徑流小區(qū)法和侵蝕測定法作為監(jiān)測區(qū)域徑流量和侵蝕模數(shù)的方法；選用各種試驗時期監(jiān)測老二色流域的氣候特征[8]。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

3.1 生物效應變化

在進行水土保持綜合治理過程中，隨著各種人工或生態(tài)舉措的展開，在2010—2015年老二色流域內(nèi)的植物的種類、數(shù)量、分布特征、生態(tài)功能等生物特征都逐漸增加，林地、灌木層、草木層的生物量分別增加了8%、10%、15%。結(jié)果表明：在老二色小流域水土保持綜合治理工作中，不同區(qū)域不同土地開發(fā)方式的植物種群生物特征逐漸趨于順行演替過程，其中草本類和灌木類生物量速度較快，2015年草本類和灌木類分別增加了7種、4種植物。 2010—2015年老二色小流域植物覆蓋度從34.5%增加到39.75% ，表明通過一系列水土保持綜合治理工作后，老二色小流域生物種類多樣性得以恢復，植物覆蓋率增加[9]。

3.2 土壤效應變化

通過一系列水土保持綜合治理工作后，2010—2015年老二色小流域土壤內(nèi)的有機質(zhì)含量不斷增加，有機質(zhì)含量由原來的25.98g/kg增加至29.75g/kg。在綜合治理工作中，隨植被數(shù)量大量增加，土壤中的N元素作為養(yǎng)分被大量吸收，隨著治理工作的逐步推進，植被的固氮能力不斷加強，生態(tài)環(huán)境逐步改善，N元素出現(xiàn)富集現(xiàn)象，導致土壤中N元素的含量呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。但土壤中P、K元素的含量，因在不同區(qū)域分布不均緣故，不同區(qū)域的變化趨勢不明顯。2010—2015年，侵蝕程度不同的土壤的N、P、K元素都有不同程度的變化，其中強度侵蝕土壤變化范圍最大(見表3)。

表3 2012—2015年不同侵蝕程度土壤N、P、K元素和有機質(zhì)含量變化

由于老二色小流域開展水土保持工作，不同侵蝕程度的土壤地表上植被覆蓋率逐漸增加，植被對土壤的穩(wěn)固作用逐步加強，導致土壤的孔隙度變大，土壤中度變小。強度侵蝕、中度侵蝕、輕度侵蝕重度由2010年的1.45g/cm3、1.48g/cm3、1.37g/cm3，減小到2016年的1.32g/cm3、1.33g/cm3、1.15g/cm3，孔隙比增加至38.3%、39.5%、44.2%。該小流域土壤的pH值逐步隨著水土保持治理工作向中性發(fā)展[10]。

3.3 區(qū)位效應變化

隨著水土保持工作不斷進行，各個區(qū)域的植被覆蓋率逐漸增加，生態(tài)系統(tǒng)開放性降低，系統(tǒng)穩(wěn)定性逐漸提高，植被內(nèi)光照強度下降，植被調(diào)節(jié)氣溫的能力變強，有效地控制植被內(nèi)溫度的變化。不同侵蝕程度的土壤，相對濕度不同，植被內(nèi)的空氣濕度及土壤含水量都不同。因植被生物多樣性的豐富，地表徑流能力減弱，整個生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 生態(tài)效益分析及評價

水土保持綜合治理的主要目的是為了有效保護土壤和控制水土流失。本次評價工作參考了大量老二色流域的有關(guān)資料，選用對比法作為研究方法，分別從經(jīng)濟效益、生態(tài)效益、社會效益等方面對老二色流域水土保持工作進行效益評價。

老二色小流域結(jié)合當?shù)氐牡匦魏屯寥狼治g情況，制定生物措施、工程措施相結(jié)合的治理模式。坡度過陡的區(qū)域，采取封山措施；坡度大于15°的山腰種植油松、松枝子等樹種，在林下撒播優(yōu)質(zhì)野草，人工補植促進植被的修復；在坡度小于15°的部分選取抗風能力更強的油松、樟子松等樹種，適當?shù)姆N植梨樹、桃樹等果樹。治理時間分為三期：2010—2015年為第一期；2015—2020年為第二期；2020—2030年為第三期。整體計劃治理流域面積1240.3km2，退耕還林152.6km2，水利工程523項。自2010年起開始制定總體規(guī)劃，2010年底初級計劃基本落實到位。老二色小流域水土保持治理工作預計投資320萬元，經(jīng)過計算得出年支出費用達到36.1萬元，20年綜合治理項目整體投資840萬元。

參考阜新地區(qū)農(nóng)產(chǎn)品的價格，將各項水土保持措施的增量產(chǎn)值作為計算基礎(chǔ)，以2010年為基準年，經(jīng)一系列計算最終得出，各類水土保持措施增產(chǎn)產(chǎn)品最終帶來的直接效益為1736.8萬元(見表4)。

表4 老二色小流域水土保持綜合治理效益指標

水土保持治理工作前3年為低效益時期，3～10年為效益增加期，10年以后為明顯效益期。因阜新黑土地區(qū)水土流失狀況嚴重，土壤養(yǎng)分流失，應從保土價值和持水價值兩個方面進行水土保持治理工作的效益評價，因此計算保土價值時，可以計算土壤養(yǎng)分的潛在生態(tài)能力值。

Er=∑SCiPi(i=N,P,K)

式中Er—— 保土價值，萬元/年；

∑S—— 減少的侵蝕保土量，萬t/年；

Ci—— 土壤中N,P,K的含量；

Pi—— N,P,K的市場價格。

結(jié)合阜新老二色小流域的當?shù)刈匀粻顩r以及當?shù)鼗实氖袌鰞r格，計算得出該流域水土保持治理項目的保土價值為195.38萬元/年。

蓄水持水能力是水的標準市場價格與蓄水水源的價值量相乘得到的。2015年阜新老二色流域的自來水價格為1.5元/m3,經(jīng)過計算得出該流域水土保持治理項目的保水效益41.21萬元/年。阜新老二色流域水土保持治理項目的整體收益為保土價值與持水價值的和，約為236.59萬元/年，3年后水土保持效益逐漸增長。2030年，老二色小流域水土保持生態(tài)治理全部收益為2936.1萬元。

5 結(jié) 語

本文參考了大量阜新老二色流域的有關(guān)水土保持綜合治理資料，打破了原有的固定水土保持研究模式，重點針對黑土地水土保持工作的生態(tài)監(jiān)測和效果評價進行研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過5年的初期治理工作，取得十分顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益。老二色小流域水土保生態(tài)環(huán)境得到了初步改善，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性逐漸提高。2010—2015年期間老二色小流域植物覆蓋度從34.5%增加到39.75%，預計2025年整體植被覆蓋率達到60%以上，形成一個完整的多層次生態(tài)系統(tǒng)，使得水土流失現(xiàn)象、不合理利用土地現(xiàn)象得到改善。土壤侵蝕現(xiàn)象得到改善，黑土地產(chǎn)量逐漸提高，居民人均收入相應提高。到2030年，老二色小流域水土保持生態(tài)治理全部收益為2936.1萬元。結(jié)果表明：老二色小流域的水土保持綜合治理取得良好的生態(tài)效益。該區(qū)域關(guān)于黑土區(qū)小流域的生態(tài)治理經(jīng)驗可為類似治理工程提供借鑒。

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EvaluationofsoilandwaterconservationcomprehensivegovernanceecologicalmonitoringandbenefitinFuxinLaoersesmallriverbasin

LI Zhongyan

(LiaoningTielingHydrographicOffice,Tieling112000,China)

Fuxin Laoerse small river basin is selected for ecological monitoring in the field for many years to understand the status of the soil and water loss in Fuxin black soil district and realize small river basin comprehensive governance of soil and water conservation. Sample plot investigation method, circular knife flooding method and many other methods are effectively combined for comprehensive evaluation on Laoerse small river basin water and soil conservation measures in view of the local soil and water loss situation as well as progress of comprehensive governance of soil and water conservation work. The following conclusions are obtained: the vegetation coverage in Laoerse small river basin is increased from 34.5% to 39.75% after comprehensive governance of soil and water conservation work, thereby forming a complete multi-level ecosystem. The phenomenon of water and soil erosion as well as unreasonable use of land have been improved. The production of black land is gradually increased, and the per capita income of residents is increased accordingly. Total income of ecological governance work is up to 29.361 million Yuan. The water and soil erosion in the whole Laoerse small river basin is effectively controlled, and the overall situation is benignly developed.

Fuxin black soil region; Laoerse small river basin; comprehensive treatment of soil and water conservation; ecological monitoring; benefit evaluation

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.011.012

TV213

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2096-0131(2017)011-0044-04