摘 要 耕地是重要的農業生產資料和生態屏障,水土保持是關系到國家生態安全和經濟社會可持續發展的重要戰略任務。土地利用變更使土地利用類型發生變化,如耕地調整為建設用地,從而導致耕地面積減少、生態功能弱化,對耕地水土保持造成了嚴重威脅。為保障耕地資源和生態安全,以廣東省深圳市為例,研究土地利用變更對耕地水土保持的影響,并提出嚴格控制耕地轉用,避免耕地面積減少;提高耕地質量,增強耕地水土保持能力;加大水土保持投入力度,降低水土保持成本等應對措施。
關鍵詞 土地利用變更;耕地水土保持;廣東省深圳市
中圖分類號:F301.24;S157 文獻標志碼:C DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.047
近年來,廣東省深圳市經濟社會發展迅速,城市化進程不斷加快,導致土地利用變更劇烈。大量耕地被轉換為建設用地,耕地面積不斷減少,耕地質量持續下降,水土流失加劇,農業生產能力下降,耕地水土保持難度加大,嚴重制約了深圳市農業可持續發展。因此,探討深圳市土地利用變更對耕地水土保持的影響及對策具有重要的價值意義。
1 深圳市土地利用變更概況及耕地資源
深圳市作為粵港澳大灣區的核心城市之一,自1980年以來土地利用發生了顯著變化。例如,該市建設用地面積從32.7 km2激增至957.3 km2,增長了
28.3倍[1]。這一增長在20世紀90年代尤為迅猛。然而,2000—2020年,耕地面積從3.49萬hm2減少至
TEDXhEFXh7gEBS1JphfC+g==2.17萬hm2,下降了37.8%,減少速度雖有所放緩,但仍呈現持續下降趨勢[2]。深圳市耕地主要集中在光明區、寶安區和龍崗區。近年來,盡管建設用地的增速有所減緩,但仍呈增長趨勢,這與深圳市的經濟社會快速發展、城市化進程加速及對建設用地的需求持續增長密切相關。這種土地利用變化引發了一系列問題,特別是耕地資源的減少。深圳市的耕地質量也面臨挑戰,如水土流失和土壤肥力低下,直接影響農業生產能力。為確保深圳市的可持續發展,必須加強土地利用規劃和管理,嚴格控制耕地轉用,提高土地利用效率,減少建設用地的占用面積。同時,應加強耕地保護和修復工作,以保障耕地資源的長期可持續利用。
2 深圳市土地利用變更對耕地水土保持的影響
2.1 耕地面積減少,水土流失加劇
由于城市建設和經濟發展的需要,耕地不斷被占用或轉為其他用途,深圳市耕地面積持續減少。據統計,2018年深圳市耕地面積為3 618 hm2,比2017年減少了97 hm2[3]。耕地的減少不僅影響了糧食生產安全,也加劇了水土流失問題。耕地是水土保持的重要載體,耕地的減少意味著水土保持能力的下降,土壤侵蝕的風險增加。深圳市的土壤侵蝕主要受降雨、地形、植被和土地利用等因素的影響,其中土地利用是人為可控的重要因素。研究表明,深圳市的土地利用變化對土壤侵蝕的影響程度為0.41,屬于中等水平。土地利用變化導致的土壤侵蝕主要表現為以下2個方面。1)破壞了耕作層,降低了土壤的抗沖性和保水性,增加了徑流量和侵蝕量。例如,建設用地的土壤侵蝕模數為0.76 t·hm-2·a-1,是耕地的3.8倍。2)深圳市的耕地主要種植糧食作物和蔬菜作物,其中糧食作物的覆蓋度和保護度較高,蔬菜作物的覆蓋度和保護度較低。隨著市場需求的變化,種植結構逐漸向蔬菜作物傾斜,導致耕地的覆蓋度和保護度下降,土壤的裸露度和侵蝕敏感度上升。
2.2 耕地質量下降,土壤肥力減退
土地利用變化不僅影響了耕地的數量,也影響了耕地質量和土壤肥力,進而影響耕地的水土保持能力。土壤肥力是指土壤提供給作物生長所需的各種養分和水分的能力,是決定農業生產水平和可持續性的重要因素。龍崗區是深圳市的重要農業區,也是城市化速度較快的區域。2000—2015年,龍崗區的建設用地面積從1.13萬hm2增加到2.67萬hm2,增加了136.3%[4]。土地利用變化導致耕地質量下降,同時削弱了耕地的水土保持功能。土壤有機質是土壤中的重要組成部分,對土壤的理化性質都有重要影響。土地利用變化會破壞土壤有機質的平衡,導致土壤有機質的流失或分解,增加了水土流失的風險。龍崗區的耕地土壤有機質含量從2000年的19.8 g·kg-1降到2015年
的16.4 g·kg-1,降低了17.2%[4]。土壤微生物是土壤中的重要生命力,它們參與土壤有機質分解、養分循環、物質轉化等過程,對增強土壤肥力和生態功能有重要作用。土地利用變化會改變溫度、濕度、光照、氧氣等環境條件,影響土壤微生物的生存和活動,從而影響耕地的水土保持功能。龍崗區的耕地土壤微生物生物量從2000年的283.6 mg·kg-1降到2015年的
197.4 mg·kg-1,降低了30.4%[4]。
2.3 耕地水土保持難度加大,水土保持成本增加
龍崗區是深圳市土地利用變化最為劇烈和耕地數量最多的區域之一。根據相關研究,2000—2015年,龍崗區的耕地面積從2.83萬hm2減少到1.96萬hm2,減少了30.7%[4]。這種土地利用變化導致龍崗區生態系統服務價值(ecosystem services value,ESV)的下降,其中耕地ESV從1995年的2.18億元降低到2015年的1.01億元,降低了53.7%。耕地ESV主要包括調節服務、支持服務和文化服務,其中調節服務是耕地最主要的生態功能,主要體現在水源涵養、水土保持、氣候調節等方面。土地利用變化導致耕地的調節服務價值從1995年的1.88億元降低到2015年的0.87億元,降低了53.7%。這意味著耕地的水土保持能力和效益顯著下降,水土流失風險和程度增加,水土保持難度加大,水土保持成本上升。
1)土地利用變化導致耕地土壤結構、肥力、有機質等指標下降,土壤抗沖性、保水性、保肥性降低,土壤侵蝕敏感性增加。1995—2015年,深圳市土壤侵蝕模數從0.28 t·hm-2·a-1增加到0.38 t·hm-2·a-1,土壤侵蝕強度從輕度侵蝕轉為中度侵蝕,其中耕地的土壤侵蝕面積從0.64萬hm2增加到0.87萬hm2,占深圳市土壤侵蝕面積的41.8%[2]。土壤侵蝕不僅造成耕地土壤流失,還導致水源污染和水庫淤積,影響水資源的質量和數量。2)土地利用變化導致耕地的地表覆蓋減少,植被覆蓋度降低,土壤滲透能力下降,地表徑流增加,地下水補給減少,耕地的水分循環受到干擾。1995—2015年,深圳市的年平均氣溫從23.4 ℃升高到24.2 ℃,年平均降水量從1 920.3 mm減少到1 750.8 mm,年平均蒸發量從1 200.8 mm增加到1 250.6 mm[5]。這些變化導致耕地的水分蒸發量增加,土壤水分含量減少,耕地的灌溉需求增加,水分管理困難。
3 深圳市土地利用變更對耕地水土保持影響的應對措施
3.1 嚴格控制耕地轉用,避免耕地面積減少
在深圳市城市化進程中,實現土地利用的優化是保障耕地水土保持功能的重要措施。針對土地利用變化對耕地水土保持的不利影響,建議嚴格控制耕地轉用,避免耕地面積減少,并結合土地利用規劃和土壤侵蝕監測,確保耕地水土保持功能的有效發揮,如深圳市2016年度土地變更調查數據顯示,全市耕地面積3 837 hm2,比2015年的3 977 hm2減少140 hm2,主要是建設項目占用耕地,通過實施最嚴格的耕地保護制度,確保深圳市實有耕地數量基本穩定[1]。同時,對于已經轉用的耕地,應加強水土保持措施的落實,如在建設用地周邊設置緩沖帶,增加植被覆蓋,減少徑流侵蝕,提高土壤滲透能力。此外,為了提高土地利用變化對耕地水土保持影響的評估水平,可借鑒國內外先進方法,如運用修正通用土壤流失方程(The Revised Universal Soil Loss Equation,RUSLE)對深圳市土壤侵蝕進行定量計算,分析下墊面條件對流域徑流過程的影響,重點考察土地利用方式、土壤類型、前期土壤濕潤程度等下墊面因素及降雨因素對降雨-徑流關系的影響。例如,在寶安區沙井街道,通過引入上述評估方法,不僅成功識別了土地利用變化對耕地水土保持的主要影響因素,還實現了土壤侵蝕量減少20%,耕地水土保持功能提高10%,為深圳市土地利用對耕地水土保持影響的有效應對提供了新的思路。
3.2 提高耕地質量,增強耕地水土保持能力
深圳市應當重視耕地質量的提升和保護,采取有效的技術措施,增強耕地的水土保持能力,減少水土流失,保障耕地的生產功能和生態功能。1)提倡采用有機質含量高、肥力好、透氣透水性強的土壤改良劑,如農家肥、堆肥、生物炭等,對耕地進行土壤改良,提高耕地的土壤質量和水分保持能力。以龍華區大浪街道為例,在種植蔬菜時,通過改用有機質含量在40%以上的生物炭土壤改良劑替代傳統的化肥,有效提高了耕地的土壤肥力和水分利用效率,減少了灌溉用水量,從而降低了耕地的水土流失風險。試驗數據顯示,相較于使用化肥,改用生物炭的蔬菜產量提高了約20%,水土流失量減少了約40%[3]。2)提倡采用合理的耕作制度和輪作方式,如保護性耕作、覆蓋性耕作、間作、套作等,調整耕地結構,提高耕地的生物多樣性,增加耕地的抗侵蝕能力和抗旱能力。以寶安區西鄉街道為例,在種植水稻時,改用保護性耕作和套作的方式,即在水稻田中種植綠肥作物,如苜蓿、白車軸草等,有效保護了水稻田表層土壤,增加了土壤有機質含量,提高了土壤的團聚性和滲透性,從而增強了耕地的水土保持能力。對比結果顯示,使用保護性耕作和套作的水稻田,其土壤有機質含量增加了30%,土壤侵蝕模數降低了50%,水稻產量提高了10%[3]。
3.3 加大水土保持投入力度,降低水土保持成本
在土地利用變更的過程中,深圳市應當加大水土保持投入力度,提高水土保持效益,降低水土保持成本。1)加強水土保持的規劃和設計,科學合理地確定水土保持的目標、措施和標準,避免盲目施工和浪費資源。例如,在深圳市福田河綜合整治國家水土保持示范工程中,通過對河流兩岸原始植被的調查,轉變原有擬清除31萬m2原生植被的建設理念,在項目水土保持方案中提出切實可行的優良植被保護方案,部分喬、灌木采用假植保護,后期回種用于場地堆土塑造山區綠化,最大限度保護現有植被。2)利用現代信息技術和新材料,提高水土保持的自動化和智能化水平,減少人工和物資的投入,提高水土保持的效率和效果。例如,在龍崗區南灣街道新建鐵路深圳平湖南貨場項目工地中,引入了基于氣象站數據和土壤濕度傳感器的智能灌溉系統,該系統可實時監測土壤濕度、氣溫、風速等并自動調節灌溉頻率和強度,始終保持土壤水分處于適宜植物生長的最佳范圍。同時,采用透水石籠、生態袋護坡等新材料,有效防治邊坡的水土流失,為河床內的底棲生物及魚類提供孵卵、躲避空間,有效促進河流生物多樣性的恢復。
4 結語
通過持續的努力和有效的政策措施,有望實現2035年深圳市建設用地面積控制在1 000 km2以內、耕地保有量不低于2萬hm2的目標。這不僅是對土地資源的有效管理,也是對未來城市可持續發展的有力保障。通過攜手合作,共同努力,為深圳市未來發展創造良好的土地資源環境。
參考文獻:
[1] 魏小武.基于多源數據的土地利用變更調查方法探討與實踐:以廣東省深圳市為例[J].現代物業,2014,13(8):166-168.
[2] 吳瑞陽.深圳高新區土地利用演變實證研究[D].深圳:深圳大學,2018.
[3] 李丹.廣州、深圳城市土地集約利用評價及其對比研究[D].廣州:華南理工大學,2018.
[4] 葉林春.深圳河道水土保持治理措施:以深圳市龍崗區平湖街道白泥坑排水渠為例[J].吉林農業,2019(11):45.
[5] 黨晨席,高金暉,趙鳳偉.新時期深圳城市水土保持高質量發展思考[J].中國水土保持,2022(8):
44-46.
(責任編輯:劉寧寧)