我國(guó)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(lèi)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(jì)，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(guó)已成為世界上水土流失最嚴(yán)重的國(guó)家之一［2］。中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科考組經(jīng)過(guò)近3年調(diào)查發(fā)現(xiàn)：截至2008年，中國(guó)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(lái)，國(guó)際上有關(guān)全球性的重大研究計(jì)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(guó)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(lái)的危害，對(duì)防治我國(guó)水土流失的措施進(jìn)行歸納總結(jié)和展望。

1 國(guó)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(yíng)力引起的水分和土壤同時(shí)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(guó)紛紛根據(jù)本國(guó)國(guó)情，有目標(biāo)、有計(jì)劃地開(kāi)展和實(shí)施流域治理。

美國(guó)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(guò)程及其環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水土流失預(yù)測(cè)、水土保持效應(yīng)、生態(tài)建設(shè)的評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)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(guó)水土流失研究開(kāi)始于1942年，經(jīng)過(guò)半個(gè)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與效益評(píng)價(jià)、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(lèi)型

侵蝕土壤的外力種類(lèi)不同，同時(shí)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(xiǎn)。水土流失主要涵蓋以下幾種類(lèi)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(guò)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(dòng)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(chēng)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(lèi)。自然因子包括地貌、地質(zhì)、土壤、氣候和植被5個(gè)方面，人為因子是指人類(lèi)活動(dòng)對(duì)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(dòng)和地層的結(jié)構(gòu)方面。地貌：通過(guò)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(dòng)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(dòng)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(kāi)墾陡坡、開(kāi)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(shù)種草，工程措施坡改梯及修筑攔沙壩。這些影響可通過(guò)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(wèn)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(kù)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(kù)湖泊水體富營(yíng)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(huì)和經(jīng)濟(jì)效益、遵從環(huán)境規(guī)律，分析自身問(wèn)題、分區(qū)分類(lèi)制定和實(shí)施適合當(dāng)?shù)氐拇胧Ｋ帘３执胧┌ǜ鞔胧⒐こ檀胧⒅参锎胧┮约?種或者3種措施同時(shí)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(guò)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(chǔ)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(xiàn)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(lèi)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(qián)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(kù)、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(shí)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(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)，無(wú)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(guó)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(guó)開(kāi)始關(guān)注一些新的領(lǐng)域。以西方發(fā)達(dá)國(guó)家為代表，美國(guó)、加拿大、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)家基本完成大規(guī)模治理工程后，近年來(lái)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(lèi)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(guó)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(shí)間和空間上的不可把握，過(guò)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(guó)應(yīng)在發(fā)展科學(xué)的同時(shí)，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(guó)的水土保持研究工作。今后應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究：通過(guò)對(duì)水蝕和風(fēng)蝕的動(dòng)力學(xué)過(guò)程的研究，逐步建立預(yù)報(bào)模型，建立水土流失環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)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(duì)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(guò)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(cè)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(yǔ)

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(jiān)持自然與社會(huì)相結(jié)合，保證人口、自然和社會(huì)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(huì)經(jīng)濟(jì)形式出發(fā)，統(tǒng)籌規(guī)劃，分類(lèi)施治，在充分利用大自然自我恢復(fù)能力同時(shí)，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。

［1］Mueller T G，Cetin H，F(xiàn)leming R A，et a1.Erosion probability maps：Calibrating precision agriculture data with soil surveys using logistic regression［J］.Journal of Soil and Water Conservation，2005（6）：462-468.

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

［3］Westarp S V，Chieng S，Schreier H.A comparison between low-cost drip irrigation,conventional drip irrigation,and hand watering in Nepal［J］.Agricultural Water Management，2004（64）：143-160.

［4］常慧娟.淺談水土流失治理中林業(yè)技術(shù)措施的應(yīng)用［J］.中國(guó)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.

［6］:Kenneth G R.RUSLE：Revised universal soil loss equation［J］.Soil and Water Conservation，1991（1）：30-33.

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

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

［9］唐夫凱，齊丹卉，盧琦，等.中國(guó)西北地區(qū)農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)的保護(hù)與發(fā)展［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2016（9）：1429-1439.

［10］周春火，劉士余.生態(tài)修復(fù)對(duì)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.