我國水土保持技術(shù)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

李 露 馬 嘯

（1.湖北理工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，湖北 黃石 435005；2.湖北師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，湖北 黃石 435002）

當(dāng)今世界危害人類生存的兩方面因素為：一是環(huán)境污染，二是水土流失。據(jù)統(tǒng)計，全世界現(xiàn)有2.0×109km2土地退化，水土流失面積2.642×107km2，占世界耕地總面積的28.3%［1］。全世界各種侵蝕造成的土壤流失，水蝕部分約占31%，風(fēng)蝕部分約占34%，為216億t。我國已成為世界上水土流失最嚴(yán)重的國家之一［2］。中國水土流失與生態(tài)安全綜合科考組經(jīng)過近3年調(diào)查發(fā)現(xiàn)：截至2008年，中國現(xiàn)有水土流失面積356.92×l04km2，其中水力侵蝕面積約占45%，風(fēng)力侵蝕面積約占55%。近年來，國際上有關(guān)全球性的重大研究計劃都把水土流失及其防治列為一項(xiàng)重要內(nèi)容。為此，筆者在研究國內(nèi)外水土保持技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，調(diào)查影響水土流失的因素，并研究其給環(huán)境帶來的危害，對防治我國水土流失的措施進(jìn)行歸納總結(jié)和展望。

1 國內(nèi)外水土保持研究現(xiàn)狀

水土流失是在陸地表面由外營力引起的水分和土壤同時流失的現(xiàn)象。風(fēng)、水和溫度皆可造成水土流失。水土流失的研究在全世界已有一百多年的歷史，各國紛紛根據(jù)本國國情，有目標(biāo)、有計劃地開展和實(shí)施流域治理。

美國水土保持研究領(lǐng)域取得很大進(jìn)展，主要內(nèi)容包括：土壤侵蝕過程及其環(huán)境影響評價、水土流失預(yù)測、水土保持效應(yīng)、生態(tài)建設(shè)的評價。通過對山區(qū)治理的深入研究，先后提出了USLE、RUSEL、WEPP的水土壤侵蝕模型［3］。我國水土流失研究開始于1942年，經(jīng)過半個多世紀(jì)的研究，在水土保持學(xué)科體系建設(shè)、水土流失規(guī)律與土壤侵蝕機(jī)理、水土保持動態(tài)監(jiān)測與效益評價、以小流域?yàn)閱卧乃亮魇ЬC合治理與試驗(yàn)示范等方面取得了較大的進(jìn)展［4］。

2 水土流失的類型

侵蝕土壤的外力種類不同，同時受土壤、覆蓋植物及土地利用方式的影響，土壤侵蝕呈現(xiàn)出不同的形式，具備不同程度的危險。水土流失主要涵蓋以下幾種類型。

一是水力侵蝕。降雨導(dǎo)致的侵蝕，根據(jù)不同的侵蝕形式，可分為濺蝕、面蝕、溝蝕和山洪侵蝕。二是重力侵蝕。以重力作用為主造成的土壤侵蝕，包括陷穴、瀉溜、崩塌和滑坡等。三是風(fēng)力侵蝕。在氣流沖擊作用下，由于地表破碎，植被很少，氣溫年變化和日變化較大，土粒、沙粒脫離地表，被搬運(yùn)、堆積的過程。四是植物侵蝕。由于人為作用，使某些植物侵蝕土壤，主要表現(xiàn)為土壤理化性質(zhì)惡化。五是其他。由于溫度的影響導(dǎo)致的凍融侵蝕，由于現(xiàn)代冰川活動導(dǎo)致的冰川侵蝕以及在水流沖力和重力共同作用下的混合侵蝕，也稱為泥石流。

3 水土流失的影響因子

通常將水土流失的影響機(jī)制分為自然因子與人為因子兩大類。自然因子包括地貌、地質(zhì)、土壤、氣候和植被5個方面，人為因子是指人類活動對水土流失產(chǎn)生影響。

3.1 自然因子

地質(zhì)：影響主要體現(xiàn)在地質(zhì)構(gòu)造背景、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動和地層的結(jié)構(gòu)方面。地貌：通過斜坡的性狀、河床的形態(tài)、侵蝕基準(zhǔn)面和溝谷密度等產(chǎn)生作用。氣候：降水和風(fēng)是造成土壤侵蝕的基本動力。土壤：土壤的物理、力學(xué)性質(zhì)與水土流失直接相關(guān)。植被：植被是控制或加速水土流失最敏感的方面。

3.2 人為因子

人為活動影響水土流失表現(xiàn)在以下兩方面［5］。一方面是加劇水土流失，破壞地表植被，開墾陡坡、開礦、采石、修路等；另一方面是減弱水土流失，應(yīng)用各種水保措施，如生物措施植樹種草，工程措施坡改梯及修筑攔沙壩。這些影響可通過人為改變土壤、植被得以實(shí)現(xiàn)。

4 水土流失的危害

水土流失直接導(dǎo)致土地資源的破壞、水旱災(zāi)害頻發(fā)，使生態(tài)環(huán)境退化，嚴(yán)重威脅了生態(tài)安全，這是非常嚴(yán)重的環(huán)境問題。主要體現(xiàn)在以下四方面：降低土壤肥力；破壞土地資源，加劇洪澇災(zāi)害，降低水庫湖泊的綜合利用功能，水土資源破壞；地質(zhì)災(zāi)害加劇，水庫湖泊水體富營養(yǎng)化。

5 水土保持措施

制定水土保持措施應(yīng)遵循以下三條基本原則［6］：統(tǒng)籌考慮生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益、遵從環(huán)境規(guī)律，分析自身問題、分區(qū)分類制定和實(shí)施適合當(dāng)?shù)氐拇胧?。水土保持措施包括耕作措施、工程措施、植物措施以?種或者3種措施同時實(shí)施的復(fù)合措施。

5.1 耕作措施

主要是橫坡耕作和等高植物籬技術(shù)［7］。橫坡耕作即通過耕地微型坡面水系工程和橫坡聚土壟作提高土壤的蓄水能力，儲蓄天然降雨，改革農(nóng)業(yè)耕制，該技術(shù)能有效地治理水土流失。坡地等高植物籬是指為控制或減輕水土流失，在坡地上沿等高線種植的條狀灌木帶或多年生草帶。

5.2 工程措施

主要分為以下4種類型。一是山坡防護(hù)工程：防止山坡水土流失而修筑的工程，如梯田、山邊溝埂、邊柵、攔水溝埂、水平溝、水平階、錢鱗坑以及蓄水池等。二是山溝治理工程：固定溝床、攔蓄泥沙、防止水土流失在山區(qū)溝道中修筑的工程，如溝頭防護(hù)工程、谷坊工程、攔沙壩等。三是山洪導(dǎo)排工程：防止山洪、泥石流危害，保護(hù)各種建筑安全的工程，如排洪溝、泄水建筑物等。四是小型水利工程：攔蓄坡地徑流和地下潛流，既可以減少水土流失危害，又可用于灌溉農(nóng)田，如小水庫、塘壩等。

5.3 植物措施

包括人工水土保持林、草建設(shè)和天然林、草地的封育等［8］。

5.4 復(fù)合措施

即將耕作措施、工程措施、植物措施三者進(jìn)行有效配置。農(nóng)林復(fù)合措施［9］是指在同一塊土地不同時間和空間上將喬木和作物、家畜結(jié)合在一起而形成的土地利用系統(tǒng)集合。通過長期觀測，無鋤草管理下混交林地的水土保持功能最好，人工經(jīng)濟(jì)林功能較差。茶葉園在幾種經(jīng)濟(jì)林中保水功能最差，而林草地的水土保持效益較好。

6 國內(nèi)外水土保持研究進(jìn)展

隨著水土保持研究工作不斷地深入，各國開始關(guān)注一些新的領(lǐng)域。以西方發(fā)達(dá)國家為代表，美國、加拿大、德國、澳大利亞等國家基本完成大規(guī)模治理工程后，近年來其研究視角和領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，提出了一些新的領(lǐng)域。如“土地保護(hù)”“土壤健康”“土地免耕”“機(jī)耕道控制性耕作”等，并且從關(guān)注農(nóng)業(yè)逐步擴(kuò)展到與人類和諧發(fā)展密切相關(guān)的“水質(zhì)量”“溫室氣體排放”“碳循環(huán)”等［10］。

我國幅員遼闊，各地環(huán)境各異，形成不同的侵蝕特征，且影響土壤侵蝕因素眾多，時間和空間上的不可把握，過程的復(fù)雜性，均給土壤侵蝕科學(xué)研究進(jìn)展造成很大的阻礙。為此，我國應(yīng)在發(fā)展科學(xué)的同時，提倡土地可持續(xù)利用概念和技術(shù)，并進(jìn)一步深化我國的水土保持研究工作。今后應(yīng)加強(qiáng)以下幾個方面的研究：通過對水蝕和風(fēng)蝕的動力學(xué)過程的研究，逐步建立預(yù)報模型，建立水土流失環(huán)境效應(yīng)評價理論及水土保持指標(biāo)體系，分析并揭示侵蝕土壤與水土保持對地區(qū)環(huán)境的影響，采取區(qū)域尺度土壤侵蝕試驗(yàn)研究技術(shù)，主要研究侵蝕因子信息采集和提取技術(shù)、區(qū)域水土流失快速調(diào)查技術(shù)、水沙匯集傳遞過程的演算方法、工程項(xiàng)目建設(shè)區(qū)新增水土流失監(jiān)測技術(shù)以及3S技術(shù)在水土流失與水土保持研究中的應(yīng)用。

7 結(jié)語

水土保持工作應(yīng)貫徹人與自然和諧共處的發(fā)展方針，堅持自然與社會相結(jié)合，保證人口、自然和社會高效有序的發(fā)展。限制和消除一切破壞生態(tài)的因素，從自然生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)形式出發(fā)，統(tǒng)籌規(guī)劃，分類施治，在充分利用大自然自我恢復(fù)能力同時，采取科學(xué)的措施，恢復(fù)和重建受損、退化的生態(tài)系統(tǒng)，防治水土流失，改善生態(tài)環(huán)境。

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［2］笪志祥，汪紹盛，方天縱.國內(nèi)外水土保持研究現(xiàn)狀［J］..亞熱帶水土保持，2009（2）：24-26.

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［4］?；劬?淺談水土流失治理中林業(yè)技術(shù)措施的應(yīng)用［J］.中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2017（4）：4-6.

［5］張毅.淺談水土流失危害及治理措施［J］.水能經(jīng)濟(jì)，2016（12）：256-256.

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［7］劉孝盈，吳保生.美國五大流域減沙效果分析［J］..西安理工大學(xué)學(xué)報,2008（4）：462-466.

［8］楊群良，李琴.水保植物措施可見效益初探［J］.城市建筑，2016（27）：369.

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［10］周春火，劉士余.生態(tài)修復(fù)對防治水土流失的作用探討［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（18）：4716-4717.