理论教育 中国小流域治理:水土保持对生态系统的作用

中国小流域治理:水土保持对生态系统的作用

时间:2023-09-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:通过调整土地利用结构,改变农、林、牧用地不合理的状况,增加林草地比例,封山育林育草,达到改善生态环境的目的。开展水土保持防治的过程,就是对生态系统的重建和维护过程。据研究表明,林草土壤根系空间达1m深时,1hm2森林可贮存水200~2000m3,比无林地能多蓄水300m3。

中国小流域治理:水土保持对生态系统的作用

2.1.3.1 水土保持的涵义

水土保持是指防治水土流失,保护、改良与合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益,减轻水旱灾害,建立良好的生态环境,支撑可持续发展的社会公益事业。从这个定义中可以看出:一是水土保持是水及土地两种自然资源的保护、改良与合理利用,而不仅仅限于土地资源,水土保持不等同于土壤保持;二是保持含义不仅限于保护,而是保护、改良和合理利用,水土保持不能单纯地理解为水土保护、土壤保护,更不能等同于土壤侵蚀控制;三是水土保持的目的在于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益,改善生态环境,为发展生产,整治国土,治理江河,减少水、旱、风沙灾害等服务。

2.1.3.2 水土保持的基本功能

与单一措施相比,水土保持综合防治在实践中形成独特的优势,具有资源保护、资源培育、生态调节、发展经济、促进社会进步等5种功能。

(1)防灾减灾,保护资源。

1)小流域综合治理开发体系中各种高标准、高质量的水土保持工程,能够层层拦蓄径流,发挥缓洪、削洪的作用,为防洪安全创造了条件。

2)坡面治理开发体系的保土蓄水作用好,增强了抗旱和防洪的能力。坡面工程措施体系能有效地拦蓄暴雨径流和减少地表径流的汇集;坡面植物体系能起到固结土壤,截蓄雨水,削减暴雨击溅强度的作用,大大降低了土壤侵蚀模数和输沙量;坡面水系工程延长了汇流时间,对下游水库、塘坝调洪错峰起到了重要作用。

3)沟道治理开发体系的拦沙缓洪作用显著,在形成完整的小流域沟道治理体系中,可削减洪峰流量的60%~80%。

(2)开发利用,培育资源。

1)增加水资源。通过修建蓄水工程,增加径流拦蓄能力,调节和重新分配径流,提高天然降水及径流的利用率。

2)增加可利用的土地资源。结合综合治理,提高耕地的开发程度,充分挖掘荒山、荒坡、荒沟、荒滩、荒沙等资源潜力,增加梯田、坝地、水田等高产稳产基本农田面积。

3)增加林草植被资源。通过调整土地利用结构,改变农、林、牧用地不合理的状况,增加林草地比例,封山育林育草,达到改善生态环境的目的。

(3)恢复调节,改善生态。通常讲,一个良性循环的生态系统在受到一定的外来干扰情况时,能够通过系统本身的自我调节,恢复比较稳定的状态,实现系统的动态平衡。但当生态系统接受的干扰超出系统承载能力,负反馈机制就不再发挥作用,系统的结构和功能就会遭到破坏。这时,就必须采取人工辅助措施帮助恢复。开展水土保持防治的过程,就是对生态系统的重建和维护过程。当不合理的经济活动导致严重水土流失,生态系统遭到严重破坏且难以自我修复时,水土保持治理就可以帮助其重建和恢复。当生态系统的结构恢复到一定程度,形成自我修复能力时,则可以通过封禁保护,减小干扰,实现其自我良性发展。可以说,水土保持的生态调节功能是开展水土保持人工治理或生态自我修复的基本理论依据。

(4)优势互补,发展经济。结合流域或区域的生产布局,科学配置各项治理开发措施,使工程措施体系成为保护和利用资源的基础,使植物措施体系成为培育资源和开发利用资源的条件。坡面治理开发与沟道治理开发相结合,按不同层次、不同部位合理配置治理开发措施,实行立体开发;植物措施体系与工程措施体系相结合,发挥开发利用资源的互补效应;种植林草与封禁治理相结合,增加持续利用的再生资源;田间工程措施体系与农业耕作措施体系相结合,发展优质高效农业。最终变水土流失区为经济小区和商品生产基地,促进农村经济发展。

(5)改善生存环境,促进社会进步。水土保持建设不仅改善了山丘区农业生产条件,而且极大地改善了群众的生活条件,提高了群众生活质量,促进水土流失区与外界的沟通,加快了社会进步。经过综合治理,全国许多封闭、落后、荒凉的穷山村,发展成了开放、富裕、文明、优美的社会主义新农村。

2.1.3.3 水土保持的生态学意义(www.daowen.com)

水土保持生态服务功能是指水土保持过程中所采用的各项措施对维持、改良和保护人类及人类社会赖以生存的自然环境条件的综合效用。对照Daily的13项生态服务功能和Costanza的17项生态服务功能,结合水土保持所具有的功能,归纳出水土保持生态服务功能,主要体现在以下几方面。

(1)保持和涵养水源。水土保持措施的重要功能就是保持水土。

首先林草措施与水源之间有着非常密切的关系(张子成等,2003;宋红波等,2004),主要表现在林草具有截留降水、增强土壤下渗、抑制蒸发、缓和地表径流、增加降水等功能。这些功能可以延长径流时间,在洪水时减缓洪水的流量,在枯水位时补充河流的水量,起到调节河流水位的作用;在空间上,森林能够将降雨产生的地表径流转化为土壤径流和地下径流,或者通过蒸发蒸腾的方式将水分返回大气中,进行大范围的水分循环,对大气降水进行再分配。据研究表明,林草土壤根系空间达1m深时,1hm2森林可贮存水200~2000m3,比无林地能多蓄水300m3。冉大川研究表明,1970~1996年,河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施年均减少径流5456亿m3,占对应区间及流域多年平均年来水量的4.6%(仇亚琴等,2006)。

其次,水土保持工程措施拦截径流作用也很显著。坡地修水平梯田保水率达85%~95%;修坡式梯田保水率达78%~85%;修地埂保水率达75%~80%;灌木防冲带保水率达70%~75%(胡建民等,2005;刘小兰等,2002)。据研究,经工程和植物措施相结合治理的侵蚀沟保水率达75%~85%(常丹东等,2005)。

(2)保持和改良土壤。

1)保土作用。林草措施的保土功能,主要表现在3个方面(唐松青,2003):一是通过截留作用,使得林冠及地表植物可以截留一部分雨水,减弱雨滴对地表的直接冲击和侵蚀,降低降水强度,减少和延缓径流,减少对土壤的侵蚀;二是由于林地土壤由于含有大量的腐殖质,具有较高的透水性能和蓄水性能,使地表径流最大限度地转变为地下径流,这样,可以减少地表径流量及其速度,从而减少土壤侵蚀;三是树木根系对有土壤的固结作用,在森林土壤中,树木根系纵横交错,盘根错节,具有固结土壤、减少滑坡泥石流的作用(Costanza,1997)。

工程措施拦截泥沙非常显著。坡地修水平梯田保土率达95%以上;修坡式梯田保土率达84%~90%;修地埂保土率达80%~85%;灌木防冲带保土率达73%~80%。黄土高原地区淤地坝建设范围涉及39条支流(片),总土地面积42.6万km2,水土流失面积27.2万km2。按照规划,到2010年,建设淤地坝6万座,其中骨干坝1万座;到2015年,建设淤地坝10.7万座,其中骨干坝1.7万座;到2020年,建设淤地坝16.3万座,其中骨干坝3万座。工程完成后,工程实施区水土流失综合治理程度达到80%,可减少入黄泥沙4亿t,拦截泥沙能力达到400亿t,新增坝地面积达到50万hm2,促进退耕面积可达220万hm2、封育保护面积可达400万hm2(刘震,2003)。

大量研究表明(范厚明等,2004;康玲玲等,2003),在黄土高原采用水土保持耕作措施,能有效拦蓄降雨,防止径流产生,增加土壤养分,减少土壤冲刷流失,大幅度提高粮食产量。山西省水土保持科学研究所的丰产沟在一次持续了41天、降水量430.7mm的降雨过程中,丰产沟中的雨水全部入渗,无径流产生,而一般田块却侵蚀严重。水土保持耕作大都结合农业耕作措施实施,一般每公顷用工比普通耕作多15~30个,而其增产幅度为10%~30%,即每投1个水土保持治理工,当年可获得10kg左右的粮食(张子成,2003)。

2)改良土壤性质。崔晓伟研究表明(崔晓伟等,2005),龙江县小流域经治理的坡面可增加土壤含水量,改善土壤理化性质,土壤肥力逐年提高,过去偏黏、偏砂质的土壤有所改善,团粒结构开始形成,田面土壤肥力普遍增强,氮、磷、钾等养分含量增加,土壤微生物增多,腐殖化程度增强。

甘肃省定西水保试验站研究表明(康玲玲等,2003):坡耕地和荒坡地的土壤养分含量基本不随时间变化,而有措施地块的土壤养分含量随时间推移而递增;有措施较无措施地块的土壤养分含量增加,pH向中性变化,阳离子代换量增加;对相同情况下旱梯田与坡地的土壤肥力分析结果表明,旱梯田土壤肥力明显高于坡地,因此条田比同等塬坡地平均每公顷增产粮食975kg,梯田比同等山坡地平均每公顷增产粮食795kg,最高的增产达到1575kg。

(3)固碳供氧。此项功能以水土保持林草措施最为突出。植物的第一性以CO2为生产原料,将它固定在植物各种器官和组织中,同时释放出人类和所有动物生存不可缺少的物质O2。因此林草措施对维护大气中的CO2的稳定具有重要作用,成为氧的“天然制造厂”。到2002年底,黄土高原地区淤地坝工程共增加有机碳贮量为1.23亿t,占1994~1998年全国大面积人工造林工程增加碳贮量的17.08%(李勇、白铃玉,2003)。CO2排放是温室效应的主要原因之一,它的排放和污染成为国际社会的热点问题之一,各国政府承诺减少导致温室效应的气体的排放,因此水土保持林草措施有助于缓和全球的温室效应(宫照红,2004;李少宁等,2004;李勤等,2004)。

由此分析不难得出,水、土壤是生态系统最重要且不可替代的基础性要素,水土流失恰恰是对水、土资源的破坏与损失,而水土保持则是防治水土流失,保护、开发和合理利用水土资源,对维护生态系统的平衡及人类社会健康发展具有极为重要的不可替代的战略地位和作用。

目前,我国水土流失现状及水土保持工作中,存在的主要问题无疑严重阻碍了水土保持生态服务功能的实施和发挥,降低了水土保持改善、维护和恢复生态系统的能力。因此,急需采取有效的措施,维护、改善和提高水土保持服务功能,减少水土流失,促进生态系统良性循环,减少生态危机

纵观发达国家水土流失治理的对策和保障措施,水土保持生态补偿是一条成功之路,也有很多成功的典范和案例。在我国,水土保持生态补偿在理论界虽有了一定的基础,在实践中也有成功的个案。但是,整体上,急需进行水土保持生态补偿理论研究和实践探索。为了生态系统及其人类赖以生存的基础资源—水土资源不至于坍塌,为了生态系统的平衡以及人类的可持续及其和谐发展,水土保持生态补偿理论研究及其机制的制定与实施已势在必行

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