府谷縣砒砂巖區(qū)沙棘水保建設(shè)探析

蘇仲林,王慧琴

(陜西省府谷縣河道養(yǎng)護站,陜西 榆林 719000)

位于黃河中游的府谷縣砒砂巖區(qū)結(jié)構(gòu)疏松,表層強烈風化,抗蝕性極差,是黃土高原劇烈侵蝕中心和黃河下游河床沉積粗沙的主要來源區(qū)。科學研究證實,種植沙棘是治理砒砂巖區(qū)水土流失的有效措施。為了治理府谷縣砒砂巖區(qū)水土流失,減少入黃泥沙,需對沙棘水保建設(shè)方案進行探討。

1 概 況

府谷縣地處毛烏素沙地與黃土高原的過渡地帶,屬溫帶干旱、半干旱大陸性季風氣候,多年平均降水量在350～417mm之間,項目區(qū)總?cè)丝?9余萬人。長期的地質(zhì)運動、氣候變遷和河流沖擊等外營力作用下,在黃甫川、清水川、孤山川流域形成了大面積的砒砂巖丘陵溝壑地貌。地表組成物質(zhì)主要有砒砂巖土、沙黃土和風沙土,土壤質(zhì)地粗,貧瘠,抗蝕性差。區(qū)內(nèi)水土流失嚴重,植被覆蓋率在20%以下,尤其是裸露砒砂巖上幾乎寸草不生。

2 水土流失與沙棘建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 水土流失現(xiàn)狀

為了治理水土流失,府谷縣先后開展了黃河上中游水土保持重點防治工程、國家水土保持重點建設(shè)工程、黃土高原淤地壩工程、退耕還林工程、晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)工程等項目。截至2018年底,共完成水土流失治理面積330260hm2,治理度為34.56%,攔蓄了一定的徑流和泥沙,促進了水土流失區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。但是,目前項目區(qū)的治理程度仍很低,特別是產(chǎn)沙最集中的溝壑部位治理薄弱,絕大部分砒砂巖侵蝕支毛溝目前還是治理的空白區(qū),急需治理。

2.2 沙棘建設(shè)現(xiàn)狀

沙棘耐貧瘠,耐水濕,且能夠在黏重的紅土和PH值高達9.1、含鹽量8‰的鹽漬化土壤上正常生長,是治理砒砂巖的金鑰匙。過去,府谷縣進行過沙棘試種和示范推廣,由于沙棘多種植在坡面,因為不是水土流失最為嚴重的溝壑區(qū),所以其減少入黃泥沙的作用也不是很突出。從1998年開始,晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)工程開始實施。府谷縣是晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)工程的重點區(qū)域之一,截至2018年底共種沙棘74614hm2,保存面積約52230hm2。沙棘種植區(qū)域集中黃甫川流域的上游、清水川流域、孤山川流域、無定河流域的風沙區(qū)。實施沙棘生態(tài)項目區(qū)域生態(tài)環(huán)境明顯改善,泥沙得到有效控制,也為當?shù)剞r(nóng)民帶來顯著的經(jīng)濟收益。

2.3 存在的主要問題

盡管府谷縣砒砂巖區(qū)已經(jīng)種植沙棘7萬hm2,但與需要治理面積相比,差距還很大。主要存在以下問題:適應項目區(qū)自然條件的沙棘良種扦插苗數(shù)量不足,沙棘種植沒有形成布局,質(zhì)量不高,保存率偏低,沙棘林內(nèi)放牧,攔蓄水土效果不明顯等問題[1]。

3 沙棘種植方案探析

3.1 項目分區(qū)

根據(jù)項目區(qū)地貌、地面物質(zhì)組成、植被、土地利用情況及水土流失特點以及沙棘種植布局等因素,利用2018年TM衛(wèi)星影像和GIS技術(shù),對項目區(qū)進行沙棘防治分區(qū),范圍包括清水川流域、孤山川流域的全部和黃甫川流域的大部分區(qū)域,面積1995km2,其中黃甫川415km2,清水川564km2,孤山川1016km2,占項目區(qū)總面積的12.46%。該區(qū)的主要特點是下覆基巖為膠結(jié)松散的砒砂巖,出露面積大,基巖侵蝕劇烈,水土流失嚴重,輸沙量大,區(qū)內(nèi)黃甫川流域?qū)崪y多年平均輸沙量為15821t/km2·a,孤山川流域?qū)崪y多年平均輸沙量為16941t/km2·a。

3.2 典型小流域選擇

為了在砒砂巖丘形成規(guī)模治理,總結(jié)以往種植經(jīng)驗,經(jīng)過勘察和實際調(diào)查,在孤山川砒砂巖丘陵溝壑區(qū)選定4個典型水流域進行設(shè)計(見表1)。工程總體布局為砒砂巖丘陵溝壑區(qū)重點在溝谷地集中連片和植沙棘,治理水土流失,形成支毛溝道攔沙防護體系。

表1 典型小流域概況表

3.3 種植模式分析

本區(qū)選擇砒砂巖支毛溝道、河灘地作為沙棘種植主要區(qū)域,通過集中連片種植沙棘,形成溝頭溝沿、溝坡、溝底、河道等多道防線,治理水土流失,減少泥沙危害。

1)溝頭溝沿沙棘植物防護籬:溝頭溝沿位于支毛溝溝沿線以上,為梁峁坡的邊緣地帶,該地貌部位包括侵蝕溝頭上部的凹地和侵蝕溝兩岸的緩坡地,地面較平緩,土壤一般為栗鈣土、蓋沙土、砒砂巖土或黃土。溝頭前進是土壤侵蝕的重要表現(xiàn)形式,在溝頭溝沿布設(shè)沙棘林帶,利用沙棘茂密的灌叢和根系保護溝頭和溝沿,攔蓄上方坡面徑流,控制溝頭侵蝕,防止溝頭前進。

2)溝坡沙棘植物防蝕林:溝坡位于支毛溝溝沿線以下,溝谷底平地以上,該地貌部位地形陡峭,坡度多為30°～40°,地表砒砂巖裸露,砒砂巖風化與瀉溜侵蝕嚴重。溝坡砒砂巖裸露,侵蝕劇烈,侵蝕類型復雜。溝坡種植沙棘,利用沙棘根系和地上部分對溝坡形成防護,覆蓋裸露砒砂巖,減少砒砂巖的風化與水力、重力侵蝕。

3)溝底布設(shè)沙棘防沖林:溝谷底地面平緩,既是溝坡砒砂巖風化物的堆積區(qū),又是徑流的通道,土壤相對疏松,土壤水分條件較好。溝底是洪水的通道,溝坡常年不斷風化的坡積物在溝底堆積,一遇洪水便被全部沖入下游;同時洪水造成溝底下切,侵蝕基準點下降,是溝岸崩塌和不斷擴張的主要原因。在溝底密集種植沙棘,隨著沙棘的生長逐步將溝床全面固定,沙棘和攔截的泥沙逐步形成以植物為骨架的沙棘植物柔性防護壩,不僅固定溝床抑制溝底下切,而且保護溝底坡積物防止沖刷。溝底沙棘防沖林攔截泥沙效果顯著,是減少水土流失的關(guān)鍵[2]。

4)河灘地布設(shè)沙棘護岸林:黃甫川等砒砂巖丘陵溝壑區(qū)的主溝道,均屬寬淺式河道,河道寬度大多在幾十米到數(shù)百米,非常寬闊。在主溝道上,留出一定寬度的河床水路之后種植沙棘林,不僅能護岸而且也掛淤泥沙。沙棘林護岸效果好,可以起到工程措施難以實現(xiàn)的河道整治作用。通過營造沙棘護岸林,可逐步將寬淺式河道整治為窄深式,不僅淤出可利用的土地,而且可改善河道的過流能力,特別是在洪水沖進沙棘林中,沖彎沙棘枝干,能量迅速衰減,沖刷和挾沙能力迅速下降,泥沙被攔截在沙棘林內(nèi),起到掛淤泥沙的作用,可有效減少下泄洪水泥沙的含量。

5)川臺地及平地發(fā)展沙棘生態(tài)經(jīng)濟林:川臺地及平地地面平坦,地表組成物質(zhì)為土層深厚的土壤或母質(zhì),土壤水分條件較好,較適宜沙棘生長。在河道兩岸,選擇地勢平坦、水分條件較好、土層較厚、集中連片的河灘地、退耕地,發(fā)展沙棘生態(tài)經(jīng)濟林。

3.4 設(shè)計原則分析

總結(jié)多年來晉陜蒙砒砂巖區(qū)沙棘生態(tài)工程沙棘治理水土流失的經(jīng)驗,以劃分的立地條件類型為依據(jù),考慮各立地條件類型水土流失的特點以及沙棘生長情況和控制水土流失的具體要求進行設(shè)計。設(shè)計遵循的原則是:①因地制宜原則,針對不同立地條件采取適宜的密度與種植形式、整地規(guī)格;②因害設(shè)防原則,根據(jù)不同的侵蝕特點,采取相應的種植布設(shè)形式,以防治水土流失;③循序漸進原則,考慮沙棘的萌蘗特點,合理設(shè)計沙棘種植密度和種植形式,對帶狀沙棘造林,帶內(nèi)一般兩行即可;在支毛溝溝底不求過密,不急于馬上將溝道全部栽滿,初期可留有水路,利用沙棘萌蘗逐步達到全面封溝和形成植物柔性壩;④實用性和易操作性原則,設(shè)計既要滿足項目需要,同時要易于實施,設(shè)計種植類型不宜過多,以便容易被項目區(qū)技術(shù)人員和種植沙棘的農(nóng)民所掌握;⑤確保工程質(zhì)量原則,整地規(guī)格、栽植方式、沙棘苗木質(zhì)量標準及苗齡等,要按照確保沙棘種植成活率和工程質(zhì)量。

3.5 立地條件分析

為保證沙棘種植成活率,制定不同立地整地標準。本工程種植沙棘區(qū)域為黃甫川等砒砂巖丘陵溝壑區(qū),該區(qū)域自然條件十分惡劣。整地規(guī)格小,沙棘不能栽深,容易干旱死亡,成活率不高。總結(jié)成功經(jīng)驗和失敗教訓,為保證沙棘種植成活率,必須要保證最低標準的整地質(zhì)量和規(guī)格。即。砒砂巖和河灘地穴狀整地35×35cm、沙棘防風固沙林塊狀整地40×40×40cm,沙棘生態(tài)經(jīng)濟林塊狀整地45×45×45cm。砒砂巖溝道基巖裸露,整地困難,采用穴狀整地。主要整地要點是深挖,整地深度要到?jīng)]有風化的砒砂巖層上,為沙棘種植創(chuàng)造必要的前提條件。沙地比較疏松,采用塊狀整地。整地時要注意將干沙層清走,然后挖坑栽植,嚴禁將干沙混入種植穴中。要注意迎風坡和背風坡,迎風坡上主要的問題是風力剝蝕嚴重,整地栽植要深。背風坡沙埋嚴重,并且落沙墑情很差,栽植沙棘要在落沙坡中下部1/3左右處,整地深度要適中。河灘地由于有大量卵石沉積,整地比較困難,一定要挖夠深度。河灘地采用穴狀整地。

3.6 沙棘種植

從晉陜蒙砒砂巖區(qū)窟野河流域沙棘生態(tài)減沙工程實施情況看,沙棘苗木質(zhì)量對沙棘種植成活率影響極大,所以,項目建設(shè)所用沙棘苗木須嚴格執(zhí)行沙棘種苗行業(yè)標準(SL284—2003)。沙棘實生苗木主要指標為:株高≥30cm,地徑≥3mm,側(cè)根3條以上,無病蟲害及機械損傷;沙棘扦插苗木主要指標為:株高≥40cm,地徑≥5mm,側(cè)根3條以上,無病蟲害及機械損傷。所有苗木必須具有完全活力,無腐爛、干枯等現(xiàn)象出現(xiàn)。沙棘種植密度要適中,種植的株距一般為1～2m,行距1.5～4m。沙棘栽植在春季和秋季栽植效果都較好,而且春秋兩季種植沙棘苗木有保障。砒砂巖上沙棘栽植要點是深栽、砸實,使沙棘根系與砒砂巖母質(zhì)緊密接觸。共種植面積9791.61hm2。

3.7 撫育管理

沙棘林撫育管理主要包括幼林撫育管護、去雄及疏伐、平茬更新等。栽植初期的沙棘植株較小,必須實施禁牧,對未成活的空穴在下一種植季節(jié)及時進行補植;對1～3a沙棘幼林,還應進行松土鋤草,蓄水保墑,減少雜草與沙棘幼樹爭水爭肥,促進沙棘苗木成活和生長。沙棘雌雄異株,林分中存在大量不結(jié)果的雄株,影響結(jié)果量。為此有必要去除部分沙棘雄株,可相對增加能結(jié)果的雌株比例和營養(yǎng)面積。此外,沙棘萌蘗力強,沙棘林4～5a后密度可達600～1200株/畝,林分密度大,透風、透光差,也會影響沙棘的結(jié)果量。所以沙棘林分應定期進行疏伐。

4 結(jié) 語

在府谷縣開展沙棘種植是水利部對砒砂巖區(qū)水土流失治理、改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的重要舉措。在總結(jié)以往種植教訓和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,通過分析探討,對不同立地條件類型沙棘種植進行典型設(shè)計,包括砒砂巖丘陵溝壑區(qū)溝頭溝沿沙棘植物防護籬設(shè)計、砒砂巖丘陵溝壑區(qū)溝坡沙棘防蝕林、砒砂巖丘陵溝壑區(qū)溝底沙棘防沖林、砒砂巖丘陵溝壑區(qū)河灘沙棘護岸林、沙棘生態(tài)經(jīng)濟林等五種模式,并對種植的方式方法和撫育管護等關(guān)鍵措施進行了探討,共種植面積9791.61hm2,為項目區(qū)沙棘種植提供了科學依據(jù)。