晉北水蝕風蝕交錯區土壤侵蝕狀況研究報告*

衛正新 李有華 張 勇 霍貴中 王 強

(山西省水土保持科學研究所)

2000年以來，我國北方地區頻頻出現沙塵暴天氣，嚴重影響到京津地區的正常生產與生活。為此，國家林業局、農業部、水利部等聯合開展了“京津風沙源治理工程”。經國務院批準，項目于2001年啟動，工程初步規劃10 a。根據規劃，山西省北部有13個縣(市、區)被列入項目工程范圍。項目區氣候干燥，土質疏松，植被稀少，風大沙多，屬水蝕、風蝕交錯區。夏秋雨水集中時節，容易形成水力侵蝕，冬春風速大于5 m/s時會就地起塵，引起嚴重風蝕。多年來，項目區開展了持續的水土流失治理，但在水土流失規律方面研究甚少，缺乏實地觀測的區域不同治理程度下的土壤侵蝕狀況數據。據調查，20世紀60－70年代，項目區的大泉山水土保持科學試驗站曾對荒坡、坡耕地、人工草地等地類進行過天然降雨小區徑流泥沙觀測，但由于沒有對資料及時進行整編，后因人員變動、單位撤消，資料已無法查找。20世紀80年代，項目區的右玉水土保持科學試驗站對農耕地和小葉楊林地進行過風蝕量的定位觀測，取得了一些資料，但沒有進行水蝕觀測，不能全面反映土壤侵蝕狀況。“京津風沙源治理工程”啟動實施后，在制定土地利用規劃和工程設計、生態建設效益評價中采用的土壤侵蝕模數，都是參考其他地區資料進行估算的，誤差很大。另外，隨著多年來的水土流失不斷治理及氣候條件的變化，土壤侵蝕狀況也發生了較大程度的變化。為了給該區合理安排各種水土保持措施提供科學依據，給京津風沙源治理工程提供一套嚴密、科學，能定量反映水土流失治理情況的動態監測體系和效益評價體系，我所向省科技廳申報了“晉北水蝕風蝕交錯區土壤侵蝕模數動態監測研究”項目，2005年被正式列為計劃。根據基礎研究項目資助經費和試驗設計，布設試驗小區進行長期觀測研究不但經費不足，而且時間上也難以達到要求，因此不能按原項目合同計劃完成任務。據此，我所于2007年向省科技廳基礎研究處提出項目變更申請，將項目調整為“晉北水蝕風蝕交錯區土壤侵蝕現狀調查研究”。根據項目變更批復后的研究內容和實地調查情況，在對調查數據統計分析的基礎上，提出了“晉北水蝕風蝕交錯區土壤侵蝕狀況研究報告”。

1 研究區概況

研究區位于我省北部海河流域永定河上游的大同、朔州兩市，西北部與內蒙古的豐鎮、涼城、清水河相鄰，東與河北省懷安、陽原、尉縣、淶源等縣(市)相交，南與我省忻州市接壤。總面積19373 km2。地貌特征為:山川相間，盆地四周斷層發育，坡度較陡，地貌類型多樣，不僅有山地、丘陵、盆地等常態地貌，而且有火山、沙丘、巖溶等特殊地貌，山丘面積廣闊。受西伯利亞寒流與東南部洋面暖流的強烈影響，形成了典型的北方氣候特征。夏季炎熱多雨，春季干燥多風，秋季涼爽宜人，冬季寒冷少雪。多年平均氣溫5.4℃左右，極端最高氣溫38.3℃，極端最低氣溫－39℃，年日照時數2671～3100 h。多年平均降水量254－443 mm，7－9月降水量約占全年降水量的60%以上。無霜期104－135 d，年大風日數18－99 d。氣象災害頻繁，其中以大風、干旱、冰雹、暴雨、寒流等居多。

項目區土壤類型復雜多樣，為森林土壤向草原土壤的過渡地帶。區域內有11個土類23個亞類。11個土類分別為風沙土、山地草甸土、褐土、栗褐土、栗鈣土、潮土、鹽堿土、石質土、粗骨土、黃綿土、紅黏土。森林資源主要為人工林，覆蓋率僅13%。喬木林以小葉楊“小老樹”為主，落葉松、油松、樟子松分布較廣泛。天然次生林以遼東櫟、白樺、紅樺、山楊、側柏居多，灌木以沙棘、虎榛子、銹線菊為主，杜鵑、山桃、山杏、六道木、酸棗、照山白等也有分布。草本植物在本區占優勢，主要有百里香、鐵桿蒿、沙蒿、針茅、堿蓬、堿茅、蘆葦、蒲草、萎陵菜等。

2 研究內容及方法

項目以黃土緩坡丘陵較強烈侵蝕區的右玉縣源子河流域、黃土丘陵階地中度侵蝕區的朔城區峪溝流域、土石山地較輕微侵蝕區的山陰縣水頭溝流域、沖積平原輕微侵蝕區的懷仁縣小峪溝流域為典型代表進行調研，分別調查流域(壩控)面積、不同地類面積及比例、不同地類土壤結構、活土層厚度、流域高差、坡面地類垂直分帶、溝壑密度、溝道比降、淤地壩淤積情況、溝道物質組成、主要侵蝕方式和降雨特征等。利用1∶10000地形圖在現場勾繪小班，對不同地類、面積編號登記;對不同地類的土壤結構、活土層厚度在現場挖剖面解析;溝道物質組成、淤地壩淤積情況、主要侵蝕方式、溝道比降及降水特征、植被分布、植被覆蓋度等實地調查，然后通過室內整理分析，探討不同類型流域的土壤侵蝕情況。

3 調查結果與分析

3.1 不同類型流域土地利用現狀

實地調查不同類型流域土地利用現狀見表1，水土保持情況見表2。

表1 不同類型流域土地利用現狀

表2 不同類型流域水土保持措施及治理度

從表1可知，4條流域中農業用地、林業用地所占比例較小，分別為15.6%和10.8%;未利用地和其他用地所占比例較大，分別為55.2%和18.4%。

從表1和表2可知:源子河流域的用地情況為農業24.98%、林業 9.74%、未利用 52.91%、其他12.37%;在農業用地中，只有 0.20 hm2溝壩地，其余都是坡耕地;從整個流域看，水土保持措施面積只有18.50 hm2，綜合治理度為9.60%，因而侵蝕較為強烈。

峪溝流域用地情況為農業 4.11%、林業13.96%、未利用60.28%、其他 21.65%。未利用和其他用地超過80%，水土保持措施面積41.65 hm2，綜合治理度為17.31%，侵蝕屬中度。

水頭溝流域用地情況為農業21.80%、林業6.48%、未利用49.83%、其他21.89%。農業用地中，梯田和溝壩地占41.79%，水土保持措施面積12.65 hm2，綜合治理度為 12.62%，侵蝕較輕微。

小峪溝流域用地情況為農業22.73%、林業8.03%、未利用50.53%、其他18.71%。農業和林業用地比例較大，且坡度較緩，未利用地的自然植被蓋度相對較高。水土保持措施面積7.70 hm2，綜合治理度為16.28%，侵蝕輕微。

3.2 不同類型流域特征分析

不同類型流域坡度組成見表3。

表3 不同流域坡度組成比例

從表3可知，項目區＜3°的平坡只占總面積的2.99%，3°－8°的緩坡和8°－15°的斜坡占總面積的69.46%，＞25°的急坡占總面積的9.83%。盡管項目區平坡地所占面積比例小，但陡坡和急坡地也較小，只占總面積的27.55%。從總體上看地形比較平緩。

各流域其他特征情況見表4。

表4 不同類型流域其他特征情況表

從表4可知，項目區各流域的溝道比降均大于4%，平均為6.02%;流域的相對高差較大，平均為229 m;林草覆蓋率偏低，平均只有10.8%;溝壑密度較小，平均為 1.6 km/km2。

3.3 不同類型流域降水特征

據對項目區降水資料(見表5)統計分析，6－9月降水約占全年降水的73.6%。年平均降水量低于400 mm屬于半干旱地區。最大年降水量和最小年降水量相差懸殊，各縣分別是:右玉縣406 mm，朔城區 460.3 mm，山陰縣 374.6 mm，懷仁縣341.9 mm。右玉縣和朔城區差異超過400 mm。盡管項目區總的降水量偏少，但降水變異系數較大，豐水年遇上大到暴雨，在治理度較低的山坡地，容易產生嚴重的水土流失。

3.4 不同類型流域土壤侵蝕狀況

不同類型流域淤地壩淤積情況調查結果見表6。

表5 不同流域降水特征表(mm)

表6 不同類型流域淤地壩情況調查表

據實地調查，不同類型流域產沙情況大致相同，侵蝕方式以水蝕和重力侵蝕為主，風蝕為次。

右玉縣源子河流域地處黃土緩坡丘陵較強烈侵蝕區，2005年11月修筑完工1座均質土壩，經過2006 年、2007 年 2 a的運行，攔泥 7918.7 m3，淤成壩地0.20 hm2。由于流域上游為巖石出露的陡坡難利用地，下游為較平緩的農耕地，降水在上游集中后容易對下游形成沖刷， 導致下游切溝和沖溝明顯。

朔城區峪溝流域地處黃土丘陵階地中度侵蝕區，2002年6月修筑完工1座均質土壩，經過2002－2008年的淤積，共攔泥 33347.2 m3，淤成壩地0.5 hm2。流域上游也有巖石出露的陡坡難利用地，但該流域的林草覆蓋率和水土保持綜合治理度在4條流域中最高，降水在上游也容易集中，并對下游形成沖刷，但下游切溝和沖溝沒有右玉縣源子河流域明顯，侵蝕屬中等。

山陰縣水頭溝流域地處土石山地較輕微侵蝕區，2002年1月修筑完工1座均質土壩，經過2002－2007 年的淤積，攔泥 9785.8 m3，淤成壩地0.4 hm2。流域上游有少部分巖石出露的陡坡難利用地，林草覆蓋率和水土保持綜合治理度較高，降水在上游集中后，對下游會形成一定的沖刷，下游切溝和沖溝不明顯，侵蝕較輕微。

懷仁縣小峪溝流域地處沖積平原輕微侵蝕區，2003年6月修筑完工1座均質土壩，經過2003－2008年的淤積，攔泥 4258.6 m3，淤成壩地0.35 hm2。流域上游為陡坡難利用地，林草覆蓋率較高，降水徑流集中較少，對下游形成的沖刷也小，水土流失輕微。