黃土高原坡耕地水土流失綜合治理中循環利用及模式分析

黨維勤

（黃河水利委員會綏德水土保持科學試驗站，718000，綏德）

水土流失是造成生態環境惡化、土地退化和土壤貧瘠的主要因素。水土流失使每年流經黃河三門峽站的泥沙有16億t之多，若按50%來自坡耕地、耕作層深度以20 cm計，僅黃土高原地區相當于每年損失可耕地33.33萬余hm2。多年來的試驗研究表明，黃土高原地區的水土流失以坡耕地最為嚴重，面積也較大，黃土高原現有耕地面積834萬hm2，坡耕地約占65%，其中近1/3坡面角大于15°，近10%大于25°；60%的坡耕地耕層淺薄，保水、保土、保肥能力差，主要分布于陜北、晉西丘陵溝壑區梁峁坡面的中上部。這些類型的坡耕地極易發生水土流失，大部分地區的土壤侵蝕模數高達 20 000～30 000 t/(km2·a)。坡耕地的水土流失比一般的荒坡地還嚴重。因此，研究黃土高原坡耕地綜合治理問題，對減少水土流失危害、保護國家生態安全有重大意義。

一、黃土高原坡耕地的水土流失

坡耕地是山丘區水土流失最為嚴重的區域之一。隨著人口的增長，耕墾由平原地區向山區丘陵區擴展，坡度愈來愈陡，加之生產方式落后，激發和加劇了溝道侵蝕和重力侵蝕，坡耕地水土流失日益嚴重。陜西省每年流入黃河泥沙的40%～60%來自坡耕地。黃河中游地區土壤侵蝕模數一般在 5000t/（km2·a）以上， 局部地區高達 25000t/（km2·a）。坡耕地是水土流失主要的發生區域，也是黃河泥沙危害的主要根源。

1.坡耕地水土流失特點

（1）坡度越陡，流失越重

坡耕地水土流失隨著坡度的增大而加劇。根據對黃土高原地區土壤侵蝕強度的調查分析，坡耕地土壤侵蝕一般都為中度以上的侵蝕，8°以下、8°～15°、15°～20°、20°～25°和 25°以上坡耕地的侵蝕模數分別為1 000～2 500 t/（km2·a）、2 000～5 000 t/（km2·a）、3 000～8 000 t/（km2·a）、5 000～10 000 t/（km2·a）和 10 000～25 000 t/（km2·a）。

（2）水蝕為主，兼有其他

黃土高原坡耕地主要分布于水力侵蝕地區，坡耕地侵蝕類型多以水力侵蝕為主，同時也有水力、風力、重力等兩種或兩種以上侵蝕動力綜合作用的復合或復雜侵蝕類型。

（3）土壤疏松，侵蝕加劇

黃土高原地區出露地面的組成物質主要有厚層黃土沉積物及其發育的黑壚土、黃棉土等。這類土壤和地面組成物質在地表植被遭到破壞的情況下，土壤抗侵蝕特性很差，極易受水力、風力等外營力的侵蝕而被搬運。這些地區坡耕地分布廣，面積大，不合理墾殖嚴重，土壤疏松，易崩解，可蝕性大。

（4）表土流失，肥力衰減

坡耕地土壤侵蝕造成土壤中養分急劇衰減。通過在黃土高原南部淳化縣設置的徑流小區研究比較了泥沙和坡耕地耕作層土壤中養分含量的變化。坡耕地流失泥沙中有機質、全氮和堿解氮的比值顯然大于1，依次 為 1.43、1.67 和 1.2。1987—1993年，泥沙中有機質和全氮年均下降分別為0.083%和0.006%，坡耕地土壤養分隨侵蝕時間的延續呈衰減趨勢。綜合觀測結果，土壤養分流失量隨坡度增大呈冪函數增大。徑流中養分含量極微，因此泥沙流失是養分衰減的主要途徑，以有機質和氮素的衰減最為明顯。

2.水土流失的危害

（1）耕地破壞，威脅生存

坡耕地水土流失使有限的耕地資源遭受嚴重破壞，導致耕地面積減少，土層變薄，肥力和保墑能力下降，糧食產量低而不穩，對我國糧食和生態安全構成嚴重威脅。據水土保持科考成果，黃土高原坡耕地生產1 kg糧食，要流失40～60 kg表層土壤。

（2）貧困加劇，制約發展

目前，坡耕地集中的地區多為“老、少、邊、窮”地區。農村貧困人口90%以上都生活在山丘區，黃土高原區320個縣中，有207個是國定和省定扶貧重點縣，占總縣數的67%。實踐證明，坡耕地水土流失加劇了干旱、大風和洪澇等自然災害，嚴重阻礙了黃土高原地區經濟社會的發展，是其貧困落后的根源。

（3）河道淤積，降低效益

坡耕地嚴重的水土流失使大量泥沙淤積在江河干支流水庫等水利設施和下游河道，不僅降低了水利設施的調蓄功能和天然河道的泄洪能力，加劇了洪澇災害的發生，而且降低水利設施效益，導致大量水資源浪費，加劇面源污染和富營養化程度，對區域飲水和人民生命財產安全構成巨大威脅。據科考，黃河年均約4億t泥沙淤積在下游河床，導致河床每年抬高8～10 cm，大大增加了防洪壓力。

（4）面源污染，影響水質

坡耕地水土流失使大量的泥沙進入下游水體，往往還攜帶著化肥、農藥等有毒有害的殘留物。坡耕地水土流失，將大量的氮磷鉀元素、化肥、農藥、有機質等帶入江河湖庫，引起湖泊富營養化，加劇了水環境污染，加重了水資源短缺程度，對工農業生產用水及城市居民生活用水構成嚴重威脅。

（5）環境惡化，威脅安全

坡耕地水土流失，一方面造成土地“沙化、石化”，基巖裸露。另一方面，耕地面積減少，土地肥力下降，人地矛盾突出，農作物產量降低，迫使當地群眾不斷開墾新的坡地、林地，破壞了原有地表植被。

二、黃土高原坡耕地綜合治理的主要措施

1.工程措施

①梯田。梯田是黃土高原地區常見的一種基本農田，修建梯田是改造坡耕地，保持水土，全面發展山區、丘陵區農業生產的一項措施。

②水保集水工程。主要包括水窖(旱井)、澇池(蓄水池)、截水溝、蓄水溝、引水渠、排水溝、魚鱗坑、水平溝、水平階等。

2.植物措施

因地制宜采取多種植物措施。如黃土高原生態防護林，主要包括梁峁頂水保防護林、梁峁坡水保防護林、溝沿水保防護林、溝坡水保防護林等；坡面經濟林包括蘋果、葡萄、梨、杏、桃、核桃、紅棗等；坡面薪炭林主要樹種有刺槐、檸條、沙棘、柳等。此外，在禁止耕種的25°以上坡角的退耕地上種草，選擇抗旱力強、多年生、青草期長、優等蜜源植物、具有較高經濟價值的優質牧草，如紫花苜蓿、沙打旺、多年生黑麥草、紅豆草等。

3.農業耕作措施

①微地形改變措施。包括等高耕作、溝壟種植、坑田耕作等。

②地面覆蓋措施。包括留茬覆蓋、秸稈覆蓋、青草覆蓋、地膜覆蓋等。

③土壤物理性狀改變措施。包括深松少耕、硬茬播種、壟作深松耙茬、輪耕、免耕等。

三、循環利用在坡耕地綜合治理中的應用

水土流失綜合治理是一種復雜的生態經濟系統，其水土流失過程是一個周而復始的循環往復過程。循環利用為水土保持提供了一種既能減少損壞環境，又能節約自然資源的方式，對這種以土壤和水資源循環為基礎的周期性的水土保持循環，姑且稱為水土保持循環利用。

從黃土高原坡耕地綜合治理來看，水土保持工作中發展以循環利用為核心的生態工程，是防治水土流失、發展農村經濟、節約資源和保護環境的重要舉措。這在黃土高原坡耕地綜合治理中已經有很多成功的范例。

1.黃土高原坡面徑流泥沙循環利用

黃土高原在坡面上常見的基本農田就是梯田。梯田可以改變地形坡度，攔蓄雨水，增加土壤水分，防治水土流失，達到保水、保土、保肥目的，同時可以實現徑流泥沙的循環利用。

坡面集雨措施水平溝、水平階、魚鱗坑等，通過切斷和攔截坡面徑流，有效地攔蓄了徑流泥沙和土壤養分，使這些對于下游有害的徑流、泥沙回歸到這些工程措施中，進而為生物所利用，變廢為寶，實現了循環利用。

水土保持林草措施，是利用植物的根、莖、葉以及枯枝落葉攔截暴雨和徑流，使徑流減緩沖刷，泥沙逐步沉降，減少水土流失，保護水土資源，實現徑流泥沙的循環利用。這樣的模式在黃土高原治理的流域中隨處可見。

2.黃土高原坡面水資源利用

（1）坡面集雨灌溉循環利用

集水技術是在干旱地區充分利用降水資源為農業生產和生活用水服務的一種技術措施。在山頂修筑集雨設施，就近修建沉沙池和水窖，提供農村飲水和旱地灌溉的水源，減輕水土流失，實現雨水資源在坡面上就地利用，小旱不減產、大旱少減產。如黃委綏德水土保持科學站試驗場的辛店溝小流域內就有這類模式。

（2）坡面水工程循環利用

利用溝道已有水源，采用提灌工程把溝道中的水提到山上制高點興建的蓄水池內，利用輸水管線將水資源送入農田、經濟林，變溝道水為坡面水利用的循環形式。陜西省綏德縣韭園溝小流域內有這類模式。

3.坡面面源污染物的再利用

在黃土高原坡面上采取水土保持措施后，面源污染物在降雨和徑流的作用下，重新流入了農地、林地和草地，在遷移過程中，通過沉淀、過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解來實現對這些污染物的攔蓄，這樣不僅有利于減少下游污染，而且利于坡面作物和植物增加肥力，使這些廢棄物起到循環利用的作用。

當徑流泥沙、面源污染物等成為黃土高原坡耕地循環過程中的一個鏈條時，從循環理論的角度看，需要最大限度地利用這些廢棄物作為植物和作物的原料，最大限度地加強廢棄物再生利用的改造，盡力將水土流失中攜帶的徑流、泥沙、化肥、農藥等污染物都保持在坡面上，同時實現坡耕地保持水土，改善生態環境。當然，循環利用還需要相應的技術手段給予支持，需要開展研究，不僅要研究坡面自身再利用的可能性，還要考慮其流失的數量、存在的結構和形式，以及通過循環的高效利用能力。

四、黃土高原坡耕地主要治理模式

1.梯田工程為主的坡耕地綜合治理模式

梯田是黃土高原地區的基本農田，其糧食產量一般為2 500 kg/hm2，是坡耕地產量的2～3倍。因此，實施坡改梯工程，建設高質量旱澇保收基本農田，是合理利用水土資源、提高糧食產量、解決當地群眾吃飯問題、確保山丘區糧食安全的一項重大舉措。這種典型有甘肅省莊浪縣榆林溝、甘肅省定西縣官興岔流域、陜西省清澗縣老舍古小流域等。

2.經濟林為主的坡耕地綜合治理模式

在黃土高原地區不少流域由于其特殊的地理位置適宜于經濟樹種生長，如在黃土高原地區大部分地區適宜于生長杏、桃，在黃河兩岸的陜北和晉西地區適宜于生長紅棗，黃河兩岸的韓城、芮城等地適宜于生長花椒，在渭北高原和黃土高原溝壑區部分地區非常適宜于發展蘋果和梨等。因此在搞好水土流失防治的前提下，坡耕地上應多發展經濟林。這種典型有陜西省綏德縣三十里鋪小流域以紅棗為特色、甘肅省崇信縣劉家溝小流域以梨為特色等。

3.集雨耕地為主的坡耕地綜合治理模式

黃土高原農業生產最主要限制因子就是水分。因此將黃土高原地區有限的、季節分布不均的降水，盡可能地保留和集中在農田和經濟林地中，供農作物和植物生長發育時使用，從而獲得穩產高產。因此，要在集水、蓄水、用水方面下工夫，在坡面上建設集雨場進行集水，建設旱井、澇池、蓄水池等蓄水，采用節水灌溉方式用水。這種典型如陜西省榆陽區趙家峁流域、甘肅省定西縣關川河流域等。

4.封禁舍飼為主的坡耕地綜合治理模式

放牧式的畜牧業一定程度上是造成水土流失和生態環境惡化的主要原因之一，解決這種矛盾的辦法是采用封禁舍飼措施，即封山輪牧禁牧，改良天然牧草，種植優良牧草，建設牲畜棚舍，推廣舍飼技術，發展舍飼養殖。如陜西省安塞縣武家灣小流域退耕還林還草，將傳統為主的養殖方式改為舍飼養殖，進行小尾寒羊改良試驗，充分利用作物秸稈，同時加強水源涵養林、天然次生林的封育與保護。

5.高效設施型為主的坡耕地綜合治理模式

在黃土高原地區開展坡耕地綜合治理同時，可以適當發展一些溫室大棚、節水灌溉、沼氣池等高效設施項目，通過溫室大棚提高農業生產的效率，通過節水灌溉提高水的利用效率，通過沼氣可以將生活垃圾、秸稈及糞便廢棄物深層利用，循環再生，為農村提供清潔型的燃料、肥料，從而實現經濟效益與生態效益的高度統一。陜西省寶塔區燕溝小流域建立了高效設施坡耕地綜合治理模式，在坡耕地改造的水平梯田上新建溫室大棚15座，同時從溝道引水上山，建立大棚內滴灌節水工程，使大棚內的蔬菜當年投資當年受益。陜西省安塞縣史川流域農民武志尚在水平梯田上種植大棚蔬菜的同時，進行大棚養豬，并修建沼氣池，第二年就實現人均純收入7 000元。

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