張 傳,張 晟,路思明
(江西應用技術職業學院,江西 贛州 341000)
贛州是我們國家稀土礦的主要產地之一,其中地處贛州北部的贛縣是贛州八個稀土礦縣其中之一。這些礦區大部分的地形地貌為丘陵區,當礦區廢棄之后,這些丘陵區受崩崗侵蝕而導致的水土流失比較嚴重,生態環境也受到了嚴重破壞,甚至有些非礦區的丘陵區生態環境也會受到嚴重破壞。由此可以看出崩崗侵蝕是整個丘陵區的普遍現象,而不僅僅是針對有稀土礦區的丘陵區。因此對土壤崩崗侵蝕區的水土保持的恢復治理可以把研究對象擴大到以山地丘陵區為研究對象,這樣更具有普遍意義。
崩崗是指巖土體在自重或水力、風力等綜合作用下產生的巖土體的崩塌、分離或者堆積的一種巖土體侵蝕現象。在我國南部的山地、丘陵區這種巖土體侵蝕現象非常嚴重,很多山體、丘陵都因發生崩崗侵蝕而使得原來的地形地貌受到破壞,由崩崗侵蝕而產生的水土流失現象也非常嚴重。為了減少崩崗侵蝕的危害,保證生態環境的穩定,提出合理的水土保持措施顯得尤為重要[1]。
在山地丘陵區,土壤的侵蝕現象主要是指土壤在相應的外營力的作用下發生土壤與其母質分離、移運、沉積甚至被破壞的動態過程;而水土保持則是指對這些因外營力而發生的土壤侵蝕現象所采取的預防和治理措施,用來保護水土不流失、保護土壤的營養成分不流失、不破壞耕地農田等。土壤侵蝕和水土保持既有相對立的一面,同時又有千絲萬縷的聯系。土壤侵蝕與水土保持學科一般以土壤侵蝕過程為研究對象,揭示其形成的過程、機理和規律,以此為基礎提出相對應的水土保持措施來治理土壤侵蝕問題。
首先崩崗侵蝕會嚴重破壞山地丘陵區的地形地貌,使得原來的地形地貌發生較大改變,從而使得山地、丘陵區“千秋萬壑”,嚴重的破壞了國家的土地資源。其次崩崗侵蝕現象的發生必然伴隨著大量的沙土隨著雨水或其他外力的沖擊而最終侵蝕山坡上的耕地、或者坡下的農田,從而會大大減少耕地面積。耕地面積減少了,糧食產量也會隨之而減少,從而進一步深化為國家的糧食安全問題。另外,當一個山地丘陵區發生崩崗侵蝕后,必然會帶走一部分上部土壤[2]。上部土壤里面往往含有植物所需的養分和水分,從而要想重新在發生崩崗侵蝕的區域種植樹木花草就難上加難,因此要想靠自然來恢復植被就比較困難了。
崩崗侵蝕的形成不是一個簡單的過程,而是由多種外營力共同作用的物理過程。這里所說的外營力主要有水力侵蝕、風力侵蝕以及土體自身的重力侵蝕等。而在山地丘陵區的崩崗侵蝕主要以水力侵蝕和重力侵蝕為主,也可以說巖土體在雨水和重力的綜合作用下很容易產生崩崗侵蝕現象。降雨產生的雨水沖擊是誘發崩崗侵蝕現象發生的主要原因之一。雨水對表面土體的沖刷以及雨水滲入土體內部破壞土體內部結構,從而會降低土體的抗剪切能力,當然也會增加土體的自重。這樣就增加了土體發生崩崗侵蝕的可能性,有些嚴重的甚至會產生滑坡等地質災害。在丘陵區,降雨量的多少直接影響著土體崩崗侵蝕現象[3]。雨滴打擊可直接分散土壤顆粒,也可通過改變徑流能量影響土壤分離過程;土壤分離與輸移過程存在線性互饋機制,其中利用水流剪切力、水流功率等表征水動力學特性,土壤抗蝕性與臨界剪切力刻畫土壤抗蝕性,挾沙力描述輸沙能力。降雨能量越大,土壤分離出泥沙中的細顆粒含量越高,可吸附更多的養分與污染物;侵蝕泥沙呈現雙峰分布,懸移-躍移和推移搬運機制在不同粒級泥沙顆粒上的貢獻率有所差異。土壤的崩崗侵蝕也受表層土壤含水量的影響[4]。表層土壤含水量是影響降雨入滲和徑流分配的關鍵因素,也是影響地球表面有效能量的分配以及感熱和潛熱與大氣交換的重要因素。土壤含水量對土壤養分的遷移與轉化也有一定影響,從而可能影響崩崗侵蝕區的植被,進一步影響崩崗侵蝕現象的發生。另一方面在土壤侵蝕驅動下,碳氮元素轉化以及溫室氣體排放均可能影響當地的氣候變化,但影響程度隨降雨、地形、植被、土壤、人為管理等不同而異。氣候變化則可通過改變降雨徑流、植被覆蓋和人類活動直接或間接地影響侵蝕過程;氣候變化模式與土壤侵蝕模型耦合,可預測未來土壤侵蝕的變化與碳循環響應,及其對氣候變化的反饋[5]。由此可以看出,山地丘陵區的土壤侵蝕不僅僅影響著被破壞區的地形地貌,還影響著被侵蝕區的植被、氣候等生態環境問題。而這些生態環境問題如果得不到及時的治理,則又會反過來繼續加重土壤的侵蝕。若任其發展下去,那么被侵蝕的山地丘陵區的生態環境則會越來越惡化,進入一個惡性循環。因此,治理土壤的侵蝕是非常有必要的,這樣才能減少土壤侵蝕現象的發生,才能使生態環境進入良性循環。
隨著認識的深入和社會需求的變化,水土保持學科也在不斷的發展。水土保持這門學科之前只是對土壤侵蝕現象與影響因子的簡單描述,現在已經發展到研究土壤侵蝕過程、研究水土保持措施防侵蝕機理及其適應性,并逐步延伸至面源污染、物質循環與全球變化等科學問題。本文接下來將針對土壤侵蝕提出對應的水土保持治理思路:
在生態文明建設背景下,提升生態功能已成為繼流域綜合治理之后土壤侵蝕防治的新需求。其注重生態系統的整體性與長期性,統籌流域及區域的空間分異與功能分區,基于生態系統的功能與服務,融合使用包括綜合治理在內多種土壤侵蝕防治措施、高效農業技術與流域及區域管理策略,對侵蝕泥沙的物質流、能量流與功能流進行生態調控,實現生態系統和環境的可持續發展。目前這種以生態功能提升為主的土壤侵蝕防治研究主要包括:以生態系統服務功能提升為核心的多尺度土壤允許流失量閾值確定;水土保持措施布局整體性優化;土壤多樣性對水土保持措施配置的影響機理;水土保持與生態系統功能的權衡與協同機制;土壤侵蝕防治過程中物質、能量和信息流演變規律及模擬。
生物措施是指為管控山地丘陵區土壤侵蝕、保護和合理利用土壤和水資源、改善土壤和改善土地潛在生產力而采取的多種植樹造林種草的相關措施。應用于崩崗侵蝕區的生物措施與其他的水土保持治理措施差不多。水土保持治理措施是采用森林措施還是草坪措施,不僅要根據治理區的地形,還要與災害的性質和社會與經濟要求有關。目前應用于崩崗管理的生物措施主要是護坡林草工程、侵蝕溝防護林草工程[5]。其中,邊坡防護林草工程主要分為坡地水土保持林、邊坡保護牧林、邊坡保護經濟林、邊坡保護草等,可以用于減少丘陵區邊坡土壤崩崗侵蝕,通過林草的根系來穩定坡面土體。侵蝕溝防護林草工程主要分為溝頭防護林、溝底防護林等,目的是穩定崩塌堆、減少水蝕、重力侵蝕等,一般禁止生產活動[6]。另外還有研究表示,通過恢復丘陵區的植被,讓丘陵區不再成為不毛之地,讓其植被覆蓋越來越好,可以使得之前有崩崗侵蝕的區域萎縮,由此可知恢復丘陵區的植被也是治理崩崗侵蝕的良策[7]。
土壤的崩崗侵蝕對生態環境的破壞是很大,它不僅僅是破壞山地丘陵區的地形地貌,還會破壞山地丘陵區的耕地農田,最關鍵的是還會帶走土壤的水分和養分,讓崩崗侵蝕區自然恢復植被難以實現。從而需要采用一定的人工干預來治理。為了保證水土不流失,對崩崗侵蝕治理的思路主要集中在以生態功能提升為主的土壤侵蝕防治和采用一些生物措施來防治[8]。在水土保持治理思路的工作開展中,我們要加強研究土壤崩崗侵蝕與水土保持之間的相互影響關系,從而將山地丘陵區崩崗侵蝕的治理工作做得更好,建立更加美好的生態環境。