明清以來黃河流域多沙粗沙區耕地發展與土壤侵蝕關系

任世芳,孟萬忠

明清以來黃河流域多沙粗沙區耕地發展與土壤侵蝕關系

任世芳*,孟萬忠

太原師范學院, 山西 晉中 030619

造成黃河下游河道淤積的粗泥沙主要產自中游多沙粗沙區，由于該區自明清以來人類活動不斷加劇，為了研究該區歷史時期人類活動與土壤侵蝕之間的關系，應用歷史地理學的文獻考據方法并結合現代自然地理學野外勘察結果和調查數據，對黃河中游主要多沙粗沙區的皇甫川、孤山川、窟野河、三川河、湫水河等重點流域自明清以來人口、耕地發展與土壤侵蝕間的關系進行分析，得到以下結論：（1）在清乾隆年代以前，導致該區土壤侵蝕的主要原因是自然因素，而非耕地被大量開墾等人類活動；（2）自清乾隆年間始，由于人口增加導致的坡耕地被大量開墾加劇了本區土壤侵蝕，這種情況在20世紀末至21世紀初表現尤為突出；（3）造成黃河下游河道淤積抬升的主要泥沙成份--粗泥沙，主要產自上述5河流域內的基巖而非耕地，由此推斷，迄至21世紀初期，由自然因素導致土壤侵蝕而造成的粗泥沙輸沙量仍占黃河下游粗泥沙總輸沙量的2/3左右。以上結果表明，黃河下游淤積的粗泥沙主要來自于流域內的自然土壤侵蝕，人為因素則是加速土壤侵蝕的催化劑。今后該區仍應持續關注生態建設，盡可能將人為因素導致的土壤侵蝕降到最低。

黃河; 多沙粗沙區; 土壤侵蝕

一直以來，黃河下游洪水災害的根本原因在于其干流河床淤積嚴重且不斷抬升，致使河底高于兩岸平原，形成地上懸河。學者們對“古時期”黃河來沙進行大量研究后認為，即使堅持不懈進行水土保持治理，使得植被達到或者維持“古時期”的狀況，黃河每年仍有平均8×108t的泥沙產生。因此，正確認識泥沙問題始終是黃河流域生態保護和高質量發展的重要課題[1]。

據泥沙輸移平衡計算及鉆探取樣分析結果，黃河下游河道（包括灘區）淤積物中近50%為粒徑大于0.05 mm的粗泥沙，而主河槽淤積物中，粒徑大于0.05 mm的粗泥沙占70%以上[2]。此前的泥沙測驗資料還表明，進入下游河道的泥沙中約有1.13×108t/a是粒徑小于0.05 mm的細泥沙，其中85%可順利輸送到利津以下；粗泥沙則只有43%可以輸送到利津以下[3]。由此可知，粒徑大于0.05 mm的粗泥沙是威脅黃河下游河道主要根源之一。景可等指出，中游粗沙區大致集中在河口鎮至龍門間的晉陜峽谷兩岸流域，特別是右岸；其次是北洛河的上游、涇河支流馬連河的上游，總面積1.29×105km2，總產沙量約4.55×108t/a[3]。

由于研究所采用的技術途徑和指標不同，前人的研究成果中，黃河中上游多沙區和粗沙區的面積分別在21.00～5.10×104km2和21.00～3.80×104km2之間，對于多沙粗沙區面積的提出至今仍較少[4]。根據景可等研究結論，黃河中游河口鎮至龍門間的晉陜峽谷兩岸流域多沙粗沙區的面積約8×104km2，產粗沙量約4×108t/a[3]。本研究選取這一區域右岸的皇甫川、孤山川、窟野河和左岸的湫水河、三川河等5條一級支流進行分析統計，結果顯示（見表1）這5河流域既為粗泥沙主產區，也是多產沙區，其面積總計19082 km2，雖只占黃河流域總面積的2.5%，但年輸沙量為26747×104t，占全黃河年輸沙總量的17.04%；且其中年粗泥沙輸沙量達16132×104t，如以57%淤積在下游計，則淤積量可達9195×104t，占下游年淤積粗泥沙量的1/3左右。

表1 黃河中游主要多沙粗沙區河流的相關特征值統計

河流泥沙主要來自于流域內的土壤侵蝕，人為因素則是加速土壤侵蝕的催化劑[2]。自明清以來，黃河流域人類活動不斷加劇，通過提取和運用歷史文獻中的相關信息并結合現當代科學研究成果，對以上多沙粗沙區自明清以來的耕地發展和土壤侵蝕進行初步分析，可以為合理評估歷史時期人類活動對該區土壤侵蝕的影響以及流域產沙環境的變化提供參考。

根據黃河水利委員會天水水土保持科學試驗站的觀測資料，冬小麥田地面坡度4°～5°和6°～8°時，年侵蝕量分別為863.9 t/km2和2216.4 t/km2，[6]按水利部2008年頒布的土壤侵蝕分類分級標準（SL190-2007）,兩者分別屬于微度侵蝕和輕度侵蝕[5]。前期研究中將上述兩類耕地（即7°以下者）統稱之為平川耕地[12,13]。又據研究調查，汾河上游平川耕地的侵蝕模數僅為390 t/km2，也屬于微弱侵蝕[3]。因此，本研究在評估耕地開墾對于土壤侵蝕的作用時，判定標準為當時的耕地面積是否大于該區的平川耕地資源面積，若小于，則認為該時期人類活動對土壤侵蝕的作用力較為微弱。

1 窟野河、孤山川和皇甫川流域的開發現狀

1.1 土壤侵蝕情況

晉陜峽谷右岸的窟野河、孤山川和皇甫川流域，既是多沙區，又是粗泥沙區。這3條河流的流域面積為13107 km2，只占黃河中游面積的4.33%，但年輸沙量多達2.1485×108t，占中游輸沙量的13.32%，輸沙模數分別高達23698 t/km2·a、14310 t/km2·a和19134 t/km2·a。黃河下游河道每年淤積沙約4×108t中，粗徑大于0.05 mm的粗泥沙約占69%，即2.8×108t。而窟野河、孤山川、皇甫川三河年粗泥沙輸沙量為13950×104t，（粗泥沙輸沙模數為10643 t/km2·a），占下游粗泥沙淤積量的49.82%[3]，因此，上述三河流域的土壤侵蝕狀況對下游河道的治理至關重要。

1.2 明嘉靖年間人類活動之影響的評估

此前的研究認為：晉陜峽谷流域中有一個 “強烈侵蝕中心的中心”，即窟野河中下游和孤山川流域，其面積為2875 km2，年侵蝕量5750×104t，侵蝕模數高達20000 t/km2·a以上[3]。該區在明、清及現代均位于陜西省的府谷縣和神木縣。明嘉靖21年（AD1542）時兩縣的人口和耕地數如表2所示。

表2 最強烈侵蝕中心明嘉靖年間開發情況

資料來源：文獻[6] （平川耕地數據取自參考文獻[7]）。

由表2可見：該最強烈侵蝕中心的面積僅占兩縣總土地面積的26.97%，兩縣人口密度僅為1.221 人/km2，可謂地廣人?。磺耶敃r實有耕地面積僅占平川耕地資源4.33%。綜合考慮以上三個情況，可以初步判斷：在明嘉靖年間，上述“最強烈侵蝕中心”土壤侵蝕的主要肇因不是該區人類活動的重要部分--耕地開墾。換言之，當時該區耕地開墾尚不足以導致強烈的土壤侵蝕，其原因更可能來自于自然因素。

1.3 清雍正至乾隆年間人類活動影響的評估

仍以上述最強烈侵蝕中心為例，清雍正十三年（AD1735）～乾隆四十三年（AD1778）間，府谷、神木兩縣的人口和耕地數如表3所示。

表3 最強烈侵蝕中心清雍、乾間開發情況

資料來源：文獻[8]。

由表3可知，清中葉時兩流域人口及耕地均有所增加，但府谷縣（窟野河流域）耕地只占平川耕地資源的約42%，而神木縣（孤山川）更只開發了平川耕地資源的6%強，如此低的墾殖率顯然不至嚴重的土壤侵蝕。

1.4 現代人類活動影響的評估

窟野河、孤山川流域的中下游在現代屬于陜西省府谷、神木2縣，上游屬于內蒙古東勝市、準格爾旗和伊金霍洛旗。上述5個市、縣、旗的管轄范圍，除窟、孤2河外，還包括了皇甫川、清水川等土壤侵蝕非常嚴重的河流，為便于研究，現將5市、縣、旗的人口、耕地情況一并列為表4（為2000～2004年統計數）。

表4 窟野、孤山、皇甫、清水4河現代開發情況

由表4可見，上述地區在21世紀初開發的耕地面積已超過平川耕地資源87%以上，即有約18.48×104hm2為坡耕地，其中：府谷、神木2縣15°～25°的坡耕地4.41×104hm2，25°以上的陡坡耕地1.03×104hm2，合計坡耕地5.44×104hm2。因此得出第二個結論是：在府谷、神木2縣，坡耕地被開墾造成的土壤侵蝕已是不爭的事實。

值得注意的是，內蒙古的這3個旗、市因處于鄂爾多斯高原，地勢平坦，土地資源豐富，東勝市和伊金霍洛旗沒有7°以上的緩坡耕地，準格爾旗沒有25°以上的陡坡耕地，15°～25°的坡耕地只有0.05×104hm2，7°～15°的緩坡耕地有3.84×104hm2，該旗存在一定的耕地土壤侵蝕。

還值得注意的是，皇甫川流域面積3199 km2，年輸沙量6120.6×104t，侵蝕模數高達19133t/km2·a，其中：粗泥沙4105×104t，輸沙模數亦高達12833 t/km2·a。但據景可、陳永宗、李風新以粒度分析法計算，該河基巖產粗沙量占總粗沙量的68.2%，這部分粗泥沙顯然與耕地被開墾無關。而且研究者還指出，基巖產沙對細沙的貢獻不容忽視，尤其是三趾馬紅土與甘肅群紅土地粘土含量都占40%左右[3]。

因此由以上分析可知，晉陜峽谷流域北端右岸自然因素導致的強烈土壤侵蝕，在現代約占總侵蝕量的2/3，在明、清則幾乎占100%。

2 三川河、秋水河多沙區的開發情況

2.1 土壤侵蝕情況

三川河、秋水河是晉陜峽谷區大北干流中段左岸較大的一級支流，流域面積分別為4102 km2和1873 km2，連同清涼寺溝等較小的入黃一級支流，總土地面積8449 km2，現有耕地30.84×104hm2，墾殖率為36.48%。該區的部分地區為黃土高原產沙中心，其中湫水河下游為極強烈侵蝕帶，三川河侵蝕模數為6036 t/km2·a，湫水河則高達14875 t/km2·a，兩流域年輸沙量合計為5262×104t。

2.2 明代中葉的人口、耕地發展情況

根據文獻[9]的記載，明成化年間該區人口為9.96×104人，耕地5.02×104hm2，為平川耕地資源3.92×104hm2的128%，則該時期應有約1.07×104hm2的坡地被開墾（見表5），人類活動對土壤侵蝕產生的影響已開始出現，但作用尚弱。

2.3 清代中葉的人口、耕地發展情況

據文獻記載[10] [11]，清乾隆晚期該區人口為12.98×104人，比明中葉增加約30%，而耕地發展到8.03×104hm2，比明中葉增加了近60%，這顯然與清政府鼓勵墾荒的稅賦政策有關。但其后果是坡地大量開墾，估計約4×104hm2，即在當時耕地面積中有一半以上是坡耕地，因而加速了流域內的土壤寢蝕。（見表6）。

2.4 現代人口、耕地發展情況

清末明初以來，本區農業開發迅速，到20世紀末人口已增長到138.9×104人，是清乾隆年間的10.7倍；耕地則發展到30.84×104hm2，是清乾隆年間的3.84倍，坡地的開墾在26.68×104hm2以上（見表7）。其中：湫水河流域的臨縣，坡地開墾在12.47×104～13.34×104hm2以上，而人口密度已接近200人/km-2，人口的過度膨脹，土地資源的掠奪式經營，已經到了極不合理的程度。

表5 明成化年人口、耕地統計

注：人口、耕地數據引自文獻[9]，平川耕地資源引自文獻[7]。

表6 清乾隆年人口、耕地統計

注：人口數字引自文獻[10]，耕地數字引自文獻[11]，平川耕地資源引自文獻[7]。

表7 現代人口、耕地統計

3 基巖侵蝕產沙的影響

應用粒徑比較法計算的皇甫川、孤山和窟野河3河的基巖產粗沙量，合計3901.49×104t，占3河粗沙量13949.59×104t的27.97%。其中皇甫川產粗沙量為1773.16×104t，占粗沙總量4105.13×104t的43.19%[3]。以上均為最低限度基巖產粗沙量，即其下限（見表8）。

應用粒度分析法計算了皇甫川的基巖產粗沙量（其他各河因無嚴格且詳盡的基礎資料而未進行分析），得出砒沙巖、羊肝石兩類地層產沙量為4140.99×104t，占該河輸沙總量6120.6×104t的67.65%；基巖產粗沙量為2600×104t，占該河粗沙總量4105.13×104t的63.33%，這是接近實際上基巖產粗沙的百分比（見表8）。

由上述分析結果可知：

（1）現代本區所產粗泥沙約2/3來自基巖侵蝕，而基巖之上幾無耕地，故這部分粗泥沙的產生與人類開墾耕地等活動關系不大，而主要為自然侵蝕的結果；

（2）粗泥沙的另外約1/3來自第三紀紅土、黃土等地層，但直到清乾隆年代，本區平川耕地資源的開發程度仍舊很低，故這部分粗泥沙的產生也與人類活動關系不大，仍為自然侵蝕的結果。

表8 粒徑比較法結果

4 結論

綜合以上分析結果，可得出以下幾點初步的結論：

（1）位于黃河晉陜峽谷右岸的多沙粗沙主產區（即“最強烈侵蝕中心”），截至清雍正、乾隆時期為止，導致土壤侵蝕的主要肇因仍來源于自然因素而非耕地開墾等人類活動，故土壤侵蝕的人為加速應發生在此時期之后；位于大北干流左岸的多沙粗沙區（極強烈侵蝕帶），迄至明成化年代，人類活動對土壤侵蝕的影響仍然很小，其顯著影響應發生在清乾隆年代及其后；

（2）20世紀末至21世紀初，該區已出現大量人口，同時坡地被大量開墾，如左岸的上述多沙區，該時期人口密度是明代的14倍，坡耕地是明代的24倍，坡耕地占總耕地的85.32%。因而可以判斷人類活動對土壤侵蝕的影響已經顯現。盡管如此，上述多沙粗沙區因自然因素導致的粗沙產量仍占粗沙總量的2/3左右；

（3）左岸的上述多沙區，明代即已開墾坡地，清代中葉坡耕地占總耕地面積的1/2以上，而到現代則占總耕地的80～90%。盡管如此，三川河、湫水河的土壤侵蝕程度仍輕于窟野河等流域，侵蝕模數為8807 t/(km2·a)，僅為前者（16392 t/km2·a）的53.7%，這一結果表明黃河晉陜峽谷區大北干流左岸的地質地貌情況優于右岸。

以上結果表明，黃河下游淤積的粗泥沙主要來自于流域內的自然土壤侵蝕，人為因素則是加速土壤侵蝕的催化劑。進入現代后，黃河該沙區一度對土地的掠奪式經營嚴重危害了當地生態環境，導致流域總產沙量和粗沙產量均有增加。有研究表明，進入21世紀后，黃河中游多沙粗沙區植被覆蓋度顯著提高導致土壤侵蝕強度有所減弱，水土保持措施對泥沙量減小起到了積極作用[15]。因此今后該區仍應持續關注產業結構調整，大力開展生態建設，盡可能將人為因素導致的土壤侵蝕降到最低。

[1] 徐宗學,李文佳,韓宇平,等.黃河流域生態保護和高質量發展專家談[J].人民黃河,2019,4(11):165

[2] 徐建華,呂光圻,張勝利,等.黃河中游多沙粗沙區區域界定及產沙輸沙規律研究[M].鄭州:黃河水利出版社,2000:46

[3] 景可,陳永宗,李風新.黃河泥沙與環境[M].北京:科學出版社,1993:119

[4] 李雪梅,楊漢穎,林銀平,等.黃河中游多沙粗沙區區域界定[J].人民黃河,1999,21(12):9

[5] 中華人民共和國水利部.土壤侵蝕分類分級標準（SL190-2007）[S].北京:中國水利水電出版社,2008:8

[6] 中國科學院黃土高原綜合科學考察隊.中國黃土高原地區耕地坡度分級數據集[M].北京:海洋出版社,1990:31

[7] 馬理,呂楠..陜西通志[M].(明)趙廷瑞修.西安:三秦出版社,2006:33

[8] (清)劉予義,沈青崖.陜西通志[M].1735

[9] 胡謐.山西通志[M].(明)李侃修.北京:中華書局,1998:52

[10] 葛劍雄,曹樹基.中國人口史第五卷:清時期[M].上海:復旦大學出版社,2001:387

[11] 汪本值.山西志輯要[M].(清)雅德修.北京:中華書局,2000:86

[12] 王尚義.兩漢時期黃河水患與中游土地利用之關系[J].地理學報,2003,58(1):73

[13] 任世芳,孟萬忠,趙淑貞.歷史時期三川河湫水河土地利用[J].中國歷史地理論叢,2004,19(4):17

[14] 王尚義,任世芳.唐至北宋黃河下游水患加劇的人文背景[J].地理研究,2004(3):385

[15] 高健翎,殷寶庫,張建國,等.黃河多沙粗沙區水土流失動態變化分析[J].人民黃河,2016,38(10):111

The Relationship between Farmland Expansion and Soil Erosion in the Numerous and Coarse Sediment Region of the Yellow River since Ming and Qing Dynasty

REN Shi-fang*, MENG Wan-zhong

030619,

The coarse sediment causing the siltation of the lower reaches of Yellow River mainly originates from the sandy and coarse sand area in the middle reaches. In order to study the relationship between human activities and soil erosion in this area during the historical period, the relationship between population, arable land development and soil erosion in key watersheds such as Huangfu River, Gushan River, Gumno River, Sanchuan River and Qushui River in the main sandy and coarse sandy areas of the middle reaches of the Yellow River since Ming and Qing dynasties was analyzed by applying the documentary evidence method of historical geography and combining the results of modern physical geography surveys. The following conclusions were obtained: (1) Before the Qianlong era of the Qing Dynasty, the main cause of soil erosion in the area was natural factors rather than human activities such as the reclamation of arable land; (2) Since the Qianlong era of the Qing Dynasty, the reclamation of sloping land due to the increase in populations intensified soil erosion in the area, and this situation was particularly prominent in the late 20th and early 21st centuries; (3) Coarse sediment, which is the main component of siltation uplift in the lower reaches of Yellow River, is mainly produced from the bedrock in the above-mentioned five river basins rather than from cultivated land, thus it can be deduced that by the early 21st century, the amount of coarse sediment transported due to soil erosion caused by natural factors still accounted for about 2/3 of the total amount of coarse sediment transported in the lower Yellow River. The above results indicate that the coarse sediment accumulation in the lower reaches of Yellow River mainly comes from natural soil erosion in the basin, while man-made factors are the catalysts for accelerated soil erosion. Continued attention should still be paid to ecological construction in the region in the future to minimize soil erosion caused by anthropogenic factors as far as possible.

Yellow River; sandy and coarse sand area; soil erosion

F301.21

A

1000-2324(2021)05-0880-06

2021-01-22

2021-03-11

國家自然科學基金項目(41671142);山西省研究生教育改革研究課題(2020YJJG287)

任世芳(1974-),女,碩士,教授,主要從事水文水資源及環境變遷的教學和研究. E-mail:Ren74@126.com

通訊作者:Author for correspondence. E-mail:Ren74@126.com