無定河中游左岸監測區潛伏土壤退化問題及其對策研究

白文軍　邱端　劉學迅　張斌　馬三保

摘要：對無定河中游左岸監測區流域內農林業生產基地及主要農業作物進行詳細調研與監測，選取不同地形結構（坡地、梯田和壩地）、不同措施配置（喬木林、灌木林）等10種農業用地的地類，進行土壤理化指標監測。對不同地形結構、不同措施配置下土壤理化指標，特別是水分的變化狀況的監測結果進行橫向和縱向2個層面分析，發現各種地類的各類指標均存在著不同水平的退化趨勢，在廣大的黃土丘陵溝壑區，水土流失不僅造成土壤水分減少，而且是土壤退化最活躍的因素，嚴重降低了水分利用率。通過對區域土壤性質，尤其是土壤退化及其內在危害、成因和可持續利用途徑的研究，發現開發精耕細作高效種植，遵循自然規律有效配置植被可以防止水土流失和土壤退化，提高土壤入滲和持水能力。在開展無定河中游左岸區域進行監測的過程中，積累了比較豐富的監測數據。取得的這些基礎資料和采用的監測方法是今后開展生態建設項目監測的重要技術依據。

關鍵詞：無定河中游左岸監測區；土壤退化；對策研究

中圖分類號：X824 文獻標志碼：B 論文編號：cjasl5020004

引言

開展生態修復工作，監測是一項非常重要的基礎性工作，及時開展無定河中游左岸區域全面的監測工作，可以積累豐富的監測數據。這些監測數據能準確反映修復的作用和效果，為今后開展生態修復工作提供基礎資料和科學依據，采用的監測方法是今后開展生態建設項目監測的重要技術依據。多年來，由于黃土高原土壤性狀以及其水分特異性運動規律引起的生態環境脆弱、農業生產力低下一直困擾著研究區生態環境建設和農業生產。為提高水土保持綜合治理效益，高效利用水資源，實現水土保持由涉農領域向非農領域轉變，黃土高原20世紀70年代以來開展了大規模的水土保持工作，1999年國家實施了退耕還林（草）工程后，生態環境大幅度改善。大量研究表明，確定專人對流域區域質量和效益等情況進行全面監測，產生的大量監測數據，為實現“數字化水保”和水土保持宏觀決策提供了依據。有研究表明，通過監測數據分析可知，在降雨等氣候因素以及人類活動影響下，50年來黃河中游主要泥沙來源區徑流量和泥沙量均顯著減少，水土保持工程減水減沙效益十分顯著。從含沙量變化、高含沙水流等典型流域時段水沙行為特征等角度，認為水土保持措施及植被改善降低了年均含沙量，減少了高含沙水流發生頻率，流域水沙協同性趨于穩定。植被是遏制侵蝕、減少水土流失的根本措施。為探尋研究區不同立地、不同利用類型條件下土壤退化成因，筆者拋開了國內外土壤退化研究中常規開展的土壤侵蝕、土壤肥力衰減、土壤酸化、土壤污染等方法，結合當地土壤主要養分和水分因素作為主導影響因子進行2個時期的動態監測與土壤理化性狀進行比較研究，探索出了當地土壤水分特異性分布規律，并提出了相應的農作物耕作和生態植被建設的關鍵技術措施。

1.監測區基本情況

土壤性狀不僅是反映土地生產力的基礎指標，而且直接影響著土壤水分運動的規律。通過不同地形結構、不同措施配置下土壤理化指標，特別是水分的變化狀況監測，可以研究區域土壤性質，尤其是土壤退化及其內在危害、成因和可持續利用途徑等。

多年來，無定河中游左岸監測區一直作為黃河生態工程建設示范區和黃委會綏德水土保持科學試驗站的試驗示范基地之一，它位于陜西省綏德縣城北約5km處，地理位置東經110°16'-110°26，北緯37°33'-37°38，流域海拔高度820-1180m，流域總面積70.7km²；屬典型干旱半干旱季風氣候，降雨多集中在7-9月（占全年降雨的64.4%）；區域內地質構造條件復雜、土壤質地疏松、地形起伏、地面破碎，溝壑密度5.34km/km²，主要土壤類型為黃黏土、母質馬蘭土；地下水深20-60mtn。

2.監測范圍、內容和方法

2.1監測范圍

監測區域內可耕地面積4681.26 hm²，其中：農坡地面積2745.01hm²，占可耕地面積的58.6%；“三田”面積1934.93hm²，占可耕地面積的41.3%，且是主要的農林業生產基地。區域內農業生產主要依賴天然降雨，實行旱作農業，主要農林作物有洋芋、谷子、玉米，以及紅棗、杏等干雜果類。

2.2監測內容

2.2.1監測小區布設根據項目監測目的和土壤性質的測定規范，選擇不同地形結構的坡地、梯田和壩地，不同措施配置的喬木林、灌木林等10種農業用地的地類，進行了土壤理化指標監測，特別是水分的變化狀況監測。各類監測小區的基本情況見表1。

2.2.2監測項目選擇上述10種地類，進行土壤物理指標的土壤空隙度、容重、含水率、pH，以及土壤化學指標的有機質、速效氮、速效鉀、速效磷含量等項目的監測，特別關注不同時期土壤水分的監測指標。

2.3監測方法

2.3.1土壤物理指標在野外選定的樣區，將表層2-3cm土壤及所附植物殘體刮去，然后用環刀法向下取土樣10N20cm，進行室內測定。其中，土壤水分的監測是應用時域反射儀測定土壤含水率，農牧草類型測定次數為每月15日、30日測定2次，測定深度為20、30、50、100 cm4個層次；林業類型測定次數為每月15日、30日測定2次，取土深度為20.30、50、100、150.200cm 6個層次。

2.3.2土壤化學指標在野外選定的樣區，將表層2-3cm土壤及所附植物殘體刮去，取土0-25cm深度，用“S”型采樣法將多點采集的土樣混合約1kg，進行室內風干測定。

3.結果與分析

3.1土壤理化指標監測結果及土壤退化判別分析

采用的土壤理化指標是2008年度和2014年度共計2次監測結果，進行橫向和縱向3個層面分析。理化指標監測結果見表2，各種地類土壤理化指標退化趨勢見表3。

由表2中的測定結果可以分析得出，6年間各種地類土壤理化指標均發生了顯著變化，且均存在著不同水平的退化趨勢；表3中的各種地類土壤理化指標退化趨勢從宏觀上反映了土壤存在有一定程度的物理退化和化學退化問題。從不同地形結構、不同地類耕作管理措施的縱向看，各種地類土壤退化次序依次為：農坡地>農梯田>農壩地>撂荒地>梯田經濟林>坡地經濟林>荒草地>坡地灌木林>坡地喬木林>坡地草地；從不同地類耕作管理橫向監測指標分析，干容重和pH與當地理論值差異較小，其他指標（尤其是影響土地生產力的土壤空隙率、有機質、速效氮和速效磷）存在顯著差異，除坡地草地土壤性質反映出一定的改良外，農地坡地、農地梯田和農壩地退化表現極為突出，且表現出嚴重的肥力退化。土壤養分鉀是該區域土壤富含元素，從6年問變化趨勢可以看出，各種地類土壤還存在有嚴重的侵蝕問題。

3.2土壤水分監測結果及土壤退化判別分析

不同地類土壤水分監測結果見表4。從表4中的測定結果可見：首先，不同地形結構的壩地、梯田和坡地的土壤水分含量遞減趨勢較為顯著，同時對30、100、150cm 3個土壤監測層含水量進行分析可以看出，隨著土層深度增加，其水分穩定性越高；其次，同一地形結構、不同措施配置，尤其是2014年6-8月連續干旱3個月后的8月1日的監測結果表明，在嚴重干旱情況下維持植物正常生命，喬木、灌木、農作物和草地等條件下土壤水分含量差異顯著，其中，喬木林和灌木林地類土壤含水量己達到凋萎濕度以下；再次，就是植物生長活動的不同時期，由于植物耗水量的差異，耗水較少的植物（如荒草、人工草等）所屬地類含水量隨著降雨很快得到補償，而耗水較高的喬木林、灌木林地類水分補償極為緩慢，并保持較長時間的土壤水分匱乏狀態。綜上所述，在干旱的黃土丘陵區，不同地形地類水分分布規律有一個總的趨勢：溝壩臺田的土壤水分相對高而穩，坡地的土壤水分隨著植物措施配置的不同而呈差異性較大，尤其是配置耗水量較高的喬木、灌木地類，土壤水分長期處于匱乏狀態，不僅植物無法正常生長，而且土壤質地一方面受到降雨侵蝕，另一方面隨著干土層的出現還將表現出退化的趨勢。

4.研究成果及建議

4.1積累了比較豐富的監測數據和基礎資料

監測區域建立了比較完善的監測網絡，初步形成了點、面相結合的監測網絡系統，監測量大面廣，收集的監測數據信息量大，為了便于監測資料的管理，在監測總站建立了監測信息數據庫，對所有監測資料、信息進行分類處理后入庫保存。據初步統計，有各類監測報表100余份，監測數據20多萬個，監測圖片萬余幅。4.2土壤有效利用和治理措施的合理配置

4.2.1提高土壤入滲，可以防止水土流失和土壤退化在廣大的黃土丘陵溝壑區，水土流失不僅造成土壤水分減少，而且是土壤退化最活躍的因素，嚴重降低了水分利用率。所以，溝坡整治、攔蓄入滲是該區域土壤退化防治的首要措施。同時，在旱作農業耕作時深翻和水平帶狀溝播，可以提高農田攔蓄降水和水分入滲，延安安塞地區多年試驗的結果也證明應用該項技術可提高作物產量18%-19%。

4.2.2大力開發精耕細作高效種植，提高土壤水分的有效利用在廣大的黃土丘陵溝壑區，旱作農業土壤水分循環是通過降水逐漸積蓄于土壤水庫中，又以植物蒸騰和土壤蒸發所消耗，然后再積蓄降水的動態過程。所以，減少土壤蒸發和提高植物生育期土壤水分利用效率的各類保墑措施，如秋翻春耙、增施有機肥、間作套種和地面覆蓋等，既可以有效提高土壤水分的有效利用，又可以改善土壤理化性狀。

4.2.3遵循自然規律，有效配置植被結合區域氣候干旱少雨、土壤貧瘠，并在一定程度上反映出土壤退化等問題，在生態環境修復和人為塑造時，尤其注意不可急功近利。尤其在植物措施配置上，要充分考慮土壤肥力狀況和水資源承載力，尊重自然演替規律，減少高耗水的喬灌木林面積，增加低水分運營的草地面積，使大面積的不毛之地首先綠起來，讓竭力的土壤得到休整和改良，并在存儲有一定水分的基礎上，再營建喬木、灌木等高等植被。