黄土高原小流域生态恢复的研究进展

黄土高原小流域生态恢复的研究进展 摘要：从区域来看，西部地区黄土高原是我国水土流失最为严重的地区之一，其面积之大、范围之广、强度之剧烈，居全国首位。在黄土高原水土流失治理中，以小流域为单元的水土保持综合技术措施即将水土保持工程措施、水土保持林草措施和水土保持耕作措施三种措施综合使用是防止水土流失、减少入黄泥沙、改善生态环境、发展区域经济、实现可持续发展和推进生态文明建设的最佳措施和有效途径。本文通过查阅某些专业文献并结合所学专业知识，综述了黄土高原小流域综合治理的各种技术措施及其研究进展。 关键词：水土流失 生态恢复 黄土高原 小流域 综合治理 1黄土高原水土流失成因及现状概述 1.1黄土高原水土流失成因 黄土高原自然条件差，土层深厚，土质疏松，地形破碎，沟壑密度大，水、旱灾害频繁（水灾害主要指7月～9月历时短、雨强大的暴雨造成对经济发展的制约和土地资源的破坏，旱灾害主要指影响作物正常生长和产量的春旱），农业基础薄弱，水土流失严重。从自然条件分析，资源环境具有明显的地域不均衡特征。 1.2黄土高原水土流失现状 黄土高原以其深厚的黄土、完整的黄土一古土壤剖面和严重的水土流失而成为全球关注的研究地区。黄土高原地区面积约62万km2,其中典型黄土区42万km2,严重水土流失区28万km2,占区域面积的45%,平均侵蚀模数3720t/ (km2·a)。河流泥沙含量高达37.6甲扩,是长江的14倍,美国密西西比河的38倍,埃及尼罗河的49倍。最大侵蚀模数超过20000 t/ (km2·a)。 2黄土高原小流域综合治理理论与实践 中国科学院水土保持研究所朱显漠院士积几十年的科学研究,提出了黄土高原国土整治的“28字”方略,即:全部降水就地人渗拦蓄,米粮下川上源(包括梯田、坝地),林果下沟上岔,草灌上坡下圾。这“28字”方略被实践证明完全正确,且在指导黄土高原水土流失综合治理中发挥了重要的作用。同时,在黄土高原水土保持科学实践中,探索出了一条以小流域为单元综合治理水土流失的成功之路。小流域综合治理是总结了长期以来治理水土流失的经验和教训,按照水土流失的特点和规律,因地制宜,因害设防,采取工程措施、合理利用水土资源,优化农、林、牧结构,植物措施和农业技术措施相结合,山水田林路综合治理, 形成以小流域为单元的综合防治体系。 在黄土高原地区实施以小流域为单元的水土流失综合治理，是防止水土流失、减少入黄泥沙、改善生态环境，发展区域经济，改变生活条件，实现可持续发展和推进生态文明建设的最佳措施和有效途径。近年来，以小流域为试验研究基地，采用定位观测与调查研究相结合的方法，并结合人工模拟降雨等室内实验，从小流域地貌演化过程和降水特性、降水击溅侵蚀、土壤抗蚀特性、表土结皮形成过程及其对径流侵蚀产沙的影响、降水入渗规律和产沙的垂直分带规律等关系出发，研究各项水土保持技术措施及其配置（工程措施、植物措施及农业耕作措施）,典型模式的各项效益，对黄土高原水土流失的治理奠定了理论基础，积累了大量的经验。 2.1黄土高原水土保持历史成效 50多年来,中国政府为了从根本上解决黄河的水患问题,投人了大量的人力和资金,开展黄上高原水土流失的综合治理。从1986年起,国家科技部连续20 年将黄土高原的综合治理与区域开发纳人国家科技攻关计划。中国科学院与水利部等有关部委、省(区)一起在5个省区建立了11个小流域综合治理试验示范区。建立了不同的水土流失综合治理与农业发展模式。经过近20年的科技攻关,使试验示范及相应推广区域面貌发生了显著变化,初步建立了良性循环的生态系统,生产力得到显著提高,经济林果也得到长足发展生态恢复定义：生态修复是指对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展；主要指致力于那些在自然突变和人类活动活动影响下受到破坏的自然生态系统的恢复与重建工作。 通过科技攻关的实施,同时发展和完善了黄土高原以小流域为单元的水土流失综合治理科学与技术。如水土保持增产技术,径流汇集与雨水高效利用技术,土地利用规划技术以及水土保持效益评价等。这些成果的示范推广,获得了显著的生态、经济效益。实践证明,以小流域为单元综合治理,是解决黄土高原人口、资源、环境矛盾,实现群众脱贫致富奔小康、社会经济和生态环境协调发展的有效途径,是治理水土流失最有效的办法和关键性措施。 2.2黄土高原现行小流域综合治理模式与技术 在黄土高原，人们很难改变导致水土流失的自然条件，因此，黄土高原水土流失治理的关键在于人类自身的行为和调控。更确切地说，立足小流域，通过改变人类不合理的生产方式和开发方式，改善自然条件，避开导致水土流失的不利因素，引导人类活动与自然协调、与水土保持相一致的方向发展。具体措施为表现为以下几个方面。 2.2.1坡面水土保持技术措施及配置 2.2.1.1水土保持工程措施 在小流域坡耕地应根据立地条件选择相应工程措施，对于土质较好、交通便利的小坡度坡面，可通过坡改梯工程，根据不同设计标准建立水平梯田、简易梯田，用作农业用地，在拦蓄径流、防治水土流失的同时提高土地的生产力；坡度较大坡面采用水平沟、水平阶、鱼鳞坑等工程措施，并呈“品”字形配置，改变流域坡面小地形，从而达到水土保持的目的。 2.2.1.2水土保持生物措施（林草措施）。 黄土高原坡面水土保持生物措施主要指实行封山育林、陡坡地退耕还林还草、荒山造林等林业生态工程，措施的采取上要遵从“适地适树、因地制宜”的原则，西部黄土高原地区年降雨量十分有限，而草本植物相对于乔木对环境的要求更低些，所以在退耕还林还草工程治理坡面水土流失中还草比还林更具优势。树种和草种选择上主要选取紫穗槐、侧柏、紫花苜蓿的水土保持先锋树（草）种；配置模式上应注意乔灌草相结合，逐步培育乔灌草的多次覆盖系统，提高坡面植被覆盖；同时，在自然条件较好地区，可以营造兼水保和经济效益于一体的水保经济林。 2.2.1.3水土保持耕作措施 所谓耕作措施是专指坡耕地通过改变耕作方法实行防治水土流失的工程措施。水土保持耕作措施通过改变微地形蓄水保土、增加地面粗糙度和改良土壤理化性质三个作用从而发挥水保效益。黄土高原可以通过垄作、水平耕作、免耕措施降低泥沙含量，减少水土和养分流失。 在黄土高原小流域综合治理上，要全面制止水土流失就必须在不同的地貌部 位，根据不同的土地类型，采用不同的措施，因为各措施之间有分工和合作的关系，坡耕地最有效的是工程措施，但不是所有的坡耕地都要改成梯田，有时只要通过耕作措施就能防治水土流失。同时，上述三种措施又是相互关联、相互促进的，在具体的措施配置时，才注重工程措施、生物措施及水土保持农业耕作措施的相互结合，即农、林、牧结合，乔、灌、草结合，最大程度上发挥措施的各项水土保持效益和经济社会效益。 2.2.2坡面水土保持技术措施及配置 2.2.2.1黄土高原小流域沟道应根据沟道水文、地质等条件，布设相应的水土保持措施。 在支沟沟头根据地形修建沟头防护工程，如修筑引水的防水沟埂（林），地埂林具有明显的固持地埂、减少冲刷、防风护田、改善小气候的作用，可有效防止沟头延伸, 沟岸扩张，即防止流水引起的溯源侵蚀，宜采用“品”字形配置。此外还有显著的生产效益, 平均总收入比单纯农业的对照区高50%以上。沟坡失稳引起的滑坡、崩塌等重力侵蚀是沟坡的重要产沙方式，控制沟坡侵蚀是减少入沟泥沙的关键。沟坡的水土流失防治工程应以林草措施为主，林草措施与小型工程措施结合，如利用径流造林、鱼鳞坑等措施营造水土保持林或种植牧草，提高植被覆盖，同时在沟坡小支沟可通过修建谷坊群来拦蓄径流。 沟底是各支流的主要产沙部位，沟底的治理可以通过生物措施和工程措施及其二者的结合得以实现，生物措施方面体现为沟底林建设，就小流域而言，沟底土壤含水量相对较高，宜、易于乔木的生长。工程措施指修建拦泥拦沙工程，在流域各大支流和支沟内，修建大、中、小型拦沙拦泥工程（如淤地坝、拦沙坝、 拦泥坝等）或拦沙拦泥效益显著的小型水利水电工程，小支沟修建沟谷拦挡工程 （如小塘坝、谷坊、挡土墙等）减少泥沙入沟的作用，有效防治水土流失（各项工程的设计标准参照国标、行标执行）。 2.2.2.2小流域综合整治和立体农业措施 为有效防治和减轻黄土高原地区水土流失的危害，需对农业结构和种植结构进行调整，特别突出农业在小流域、耕作区内部的合理布局和结构优化。具体措施有：一是山区中高山以水土保持牧业措施为主，中低上以水土保持林业措施为主，丘陵、低山以梯田建设，农业耕作措施及配套绿篱植物种植为主，沟谷和平原以经济作物和粮食作物为主，形成立体农业结构。二是突出小流域综合治理和农业结构的调整，以小流域规划和综合治理为基础，因地制宜，立足于小流域内部的优化组合，避免水土流失。三是在适宜地段种植有经济效益的绿篱，拦蓄上坡水土。四是结合当前退耕还草的需要，重点对退耕还林还草区的农村发展和生态建设进行产业结构调整，突出速生水保林的营造技术、草地建植与草饲动物的开发技术与开发模式、农林牧复合生态系统的构建与经营管理。 3总结 综上所述，黄土高原小流域水土流失综合治理的技术措施和配置是多方面的，应根据具体的自然条件、社会经济条件和水土流失现状，因地制宜的选择具体措施及配置形式。党维勤从循环经济出发，就黄土高原小流域可持续综合治理探讨研究指出可以八种技术措施配置模式来治理小流域，即：以淤地坝坝系为主的小流域综合治理模式、以山坡地梯田工程为主的小流域综合治理模式、以经济林为主的小流域综合治理模式、以经济林为主的小流域综合治理模式、以水地建设为主的小流域综合治理模式、以生态旅游为主的小流域综合治理模式、以封禁治理舍饲养畜的小流域综合治理模式、以高效设施型的小流域综合治理模式。