黄土高原坡耕地水土流失综合治理中循环利用及模式分析（党维勤）

　　摘要：黄土高原地区的坡耕地是水土流失最为严重的区域，治理好坡耕地是防治水土流失的关键。通过对坡耕地水土流失和综合治理主要措施的分析，探讨了黄土高原坡耕地的径流泥沙、坡面水资源以及农业化肥的循环利用，提出了以整治梯田工程、营造经济林、建设集水补水性耕地、实施封禁治理等多种坡耕地综合治理模式。

　　关键词：黄土高原；坡耕地；综合治理；循环利用；模式

　　Recycled utilization and model analysis in water and soil loss 
comprehensive harness on slope farmland of Loess Plateau

　　Dang Weiqin

　　Abstract: Slope farmland is one of the seriously eroded areas
 in the Loess Plateau, and control of these areas is essential 
for the prevention of soil and water loss. Recycled utilization 
of runoff sediment, slope surface water resources and agricultural 
chemicals on these slope farmlands is proposed based on analysis 
on erosion and control measures. Comprehensive control models 
for restoration are also discussed, such as terraces improvement, 
forestation, building farmland with water collection and filling facilities, 
closing hillside for erosion control and so on. 

　　Key words: Loess Plateau; slope farmland; comprehensive control;
 recycled utilization; model 

　　中图分类号：S157 文献标识码：B 文章编号：1000-1123（2011）16-0051-03 

　　水土流失是造成生态环境恶化、土地退化和土壤贫瘠的主要因素。水土流失使每年流经黄河三门峡站的泥沙有16 亿t之多，若按50%来自坡耕地、耕作层深度以20 cm计，仅黄土高原地区相当于每年损失可耕地33.33 万余hm2。多年来的试验研究表明，黄土高原地区的水土流失以坡耕地最为严重，面积也较大，黄土高原现有耕地面积834 万hm2，坡耕地约占65%，其中近1／3 坡面角大于15°，近10%大于25°；60%的坡耕地耕层浅薄，保水、保土、保肥能力差，主要分布于陕北、晋西丘陵沟壑区梁峁坡面的中上部。这些类型的坡耕地极易发生水土流失，大部分地区的土壤侵蚀模数高达20 000～30 000 t ／ (km2·a)。坡耕地的水土流失比一般的荒坡地还严重。因此，研究黄土高原坡耕地综合治理问题，对减少水土流失危害、保护国家生态安全有重大意义。

　　一、黄土高原坡耕地的水土流失

　　坡耕地是山丘区水土流失最为严重的区域之一。随着人口的增长，耕垦由平原地区向山区丘陵区扩展，坡度愈来愈陡，加之生产方式落后，激发和加剧了沟道侵蚀和重力侵蚀，坡耕地水土流失日益严重。陕西省每年流入黄河泥沙的40%～60%来自坡耕地。黄河中游地区土壤侵蚀模数一般在5 000 t/（km2·a）以上，局部地区高达25 000 t/（km2·a）。坡耕地是水土流失主要的发生区域，也是黄河泥沙危害的主要根源。

　　1.坡耕地水土流失特点

　　（1）坡度越陡，流失越重

　　坡耕地水土流失随着坡度的增大而加剧。根据对黄土高原地区土壤侵蚀强度的调查分析，坡耕地土壤侵蚀一般都为中度以上的侵蚀，8°以下、8°～15°、15°～20°、20°～25°和25°以上坡耕地的侵蚀模数分别为1 000～2 500 t/（km2·a）、2 000～5 000 t/（km2·a）、3 000～8 000 t/（km2·a）、5 000～10 000t/（km2·a）和10 000~25 000 t/（km2·a）。

　　（2）水蚀为主，兼有其他

　　黄土高原坡耕地主要分布于水力侵蚀地区，坡耕地侵蚀类型多以水力侵蚀为主，同时也有水力、风力、重力等两种或两种以上侵蚀动力综合作用的复合或复杂侵蚀类型。

　　（3）土壤疏松，侵蚀加剧

　　黄土高原地区出露地面的组成物质主要有厚层黄土沉积物及其发育的黑垆土、黄棉土等。这类土壤和地面组成物质在地表植被遭到破坏的情况下，土壤抗侵蚀特性很差，极易受水力、风力等外营力的侵蚀而被搬运。这些地区坡耕地分布广，面积大，不合理垦殖严重，土壤疏松，易崩解，可蚀性大。

　　（4）表土流失，肥力衰减

　　坡耕地土壤侵蚀造成土壤中养分急剧衰减。通过在黄土高原南部淳化县设置的径流小区研究比较了泥沙和坡耕地耕作层土壤中养分含量的变化。坡耕地流失泥沙中有机质、全氮和碱解氮的比值显然大于1，依次为1.43、1.67 和1.2。1987—1993年，泥沙中有机质和全氮年均下降分别为0.083%和0.006%，坡耕地土壤养分随侵蚀时间的延续呈衰减趋势。综合观测结果，土壤养分流失量随坡度增大呈幂函数增大。径流中养分含量极微，因此泥沙流失是养分衰减的主要途径，以有机质和氮素的衰减最为明显。

　　2.水土流失的危害

　（1）耕地破坏，威胁生存

　　坡耕地水土流失使有限的耕地资源遭受严重破坏，导致耕地面积减少，土层变薄，肥力和保墒能力下降，粮食产量低而不稳，对我国粮食和生态安全构成严重威胁。据水土保持科考成果，黄土高原坡耕地生产1 kg粮食，要流失40~60 kg 表层土壤。

　　（2）贫困加剧，制约发展

　　目前，坡耕地集中的地区多为“老、少、边、穷”地区。农村贫困人口90%以上都生活在山丘区，黄土高原区320 个县中，有207 个是国定和省定扶贫重点县，占总县数的67%。实践证明，坡耕地水土流失加剧了干旱、大风和洪涝等自然灾害，严重阻碍了黄土高原地区经济社会的发展，是其贫困落后的根源。

　　（3）河道淤积，降低效益

　　坡耕地严重的水土流失使大量泥沙淤积在江河干支流水库等水利设施和下游河道，不仅降低了水利设施的调蓄功能和天然河道的泄洪能力，加剧了洪涝灾害的发生，而且降低水利设施效益，导致大量水资源浪费，加剧面源污染和富营养化程度，对区域饮水和人民生命财产安全构成巨大威胁。据科考，黄河年均约4亿t 泥沙淤积在下游河床，导致河床每年抬高8～10 cm，大大增加了防洪压力。

　　（4）面源污染，影响水质

　　坡耕地水土流失使大量的泥沙进入下游水体，往往还携带着化肥、农药等有毒有害的残留物。坡耕地水土流失，将大量的氮磷钾元素、化肥、农药、有机质等带入江河湖库，引起湖泊富营养化，加剧了水环境污染，加重了水资源短缺程度，对工农业生产用水及城市居民生活用水构成严重威胁。

　　（5）环境恶化，威胁安全

　　坡耕地水土流失，一方面造成土地“沙化、石化”，基岩裸露。另一方面，耕地面积减少，土地肥力下降，人地矛盾突出，农作物产量降低，迫使当地群众不断开垦新的坡地、林地，破坏了原有地表植被。

　　二、黄土高原坡耕地综合治理的主要措施

　　1.工程措施

　　①梯田。梯田是黄土高原地区常见的一种基本农田，修建梯田是改造坡耕地，保持水土，全面发展山区、丘陵区农业生产的一项措施。

　　②水保集水工程。主要包括水窖(旱井)、涝池(蓄水池)、截水沟、蓄水沟、引水渠、排水沟、鱼鳞坑、水平沟、水平阶等。

　　2.植物措施

　　因地制宜采取多种植物措施。如黄土高原生态防护林，主要包括梁峁顶水保防护林、梁峁坡水保防护林、沟沿水保防护林、沟坡水保防护林等；坡面经济林包括苹果、葡萄、梨、杏、桃、核桃、红枣等；坡面薪炭林主要树种有刺槐、柠条、沙棘、柳等。此外，在禁止耕种的25°以上坡角的退耕地上种草，选择抗旱力强、多年生、青草期长、优等蜜源植物、具有较高经济价值的优质牧草，如紫花苜蓿、沙打旺、多年生黑麦草、红豆草等。

　　3.农业耕作措施

　　①微地形改变措施。包括等高耕作、沟垄种植、坑田耕作等。

　　②地面覆盖措施。包括留茬覆盖、秸秆覆盖、青草覆盖、地膜覆盖等。

　　③土壤物理性状改变措施。包括深松少耕、硬茬播种、垄作深松耙茬、轮耕、免耕等。

　　三、循环利用在坡耕地综合治理中的应用

　　水土流失综合治理是一种复杂的生态经济系统，其水土流失过程是一个周而复始的循环往复过程。循环利用为水土保持提供了一种既能减少损坏环境，又能节约自然资源的方式，对这种以土壤和水资源循环为基础的周期性的水土保持循环，姑且称为水土保持循环利用。

　　从黄土高原坡耕地综合治理来看，水土保持工作中发展以循环利用为核心的生态工程，是防治水土流失、发展农村经济、节约资源和保护环境的重要举措。这在黄土高原坡耕地综合治理中已经有很多成功的范例。

　　1.黄土高原坡面径流泥沙循环利用

　　黄土高原在坡面上常见的基本农田就是梯田。梯田可以改变地形坡度，拦蓄雨水，增加土壤水分，防治水土流失，达到保水、保土、保肥目的，同时可以实现径流泥沙的循环利用。

　　坡面集雨措施水平沟、水平阶、鱼鳞坑等，通过切断和拦截坡面径流，有效地拦蓄了径流泥沙和土壤养分，使这些对于下游有害的径流、泥沙回归到这些工程措施中，进而为生物所利用，变废为宝，实现了循环利用。

　　水土保持林草措施，是利用植物的根、茎、叶以及枯枝落叶拦截暴雨和径流，使径流减缓冲刷，泥沙逐步沉降，减少水土流失，保护水土资源，实现径流泥沙的循环利用。这样的模式在黄土高原治理的流域中随处可见。

　　2.黄土高原坡面水资源利用

　　（1）坡面集雨灌溉循环利用

　　集水技术是在干旱地区充分利用降水资源为农业生产和生活用水服务的一种技术措施。在山顶修筑集雨设施，就近修建沉沙池和水窖，提供农村饮水和旱地灌溉的水源，减轻水土流失，实现雨水资源在坡面上就地利用，小旱不减产、大旱少减产。如黄委绥德水土保持科学站试验场的辛店沟小流域内就有这类模式。

　　（2）坡面水工程循环利用

　　利用沟道已有水源，采用提灌工程把沟道中的水提到山上制高点兴建的蓄水池内，利用输水管线将水资源送入农田、经济林，变沟道水为坡面水利用的循环形式。陕西省绥德县韭园沟小流域内有这类模式。

　　3.坡面面源污染物的再利用

　　在黄土高原坡面上采取水土保持措施后，面源污染物在降雨和径流的作用下，重新流入了农地、林地和草地，在迁移过程中，通过沉淀、过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对这些污染物的拦蓄，这样不仅有利于减少下游污染，而且利于坡面作物和植物增加肥力，使这些废弃物起到循环利用的作用。

　　当径流泥沙、面源污染物等成为黄土高原坡耕地循环过程中的一个链条时，从循环理论的角度看，需要最大限度地利用这些废弃物作为植物和作物的原料，最大限度地加强废弃物再生利用的改造，尽力将水土流失中携带的径流、泥沙、化肥、农药等污染物都保持在坡面上，同时实现坡耕地保持水土，改善生态环境。当然，循环利用还需要相应的技术手段给予支持，需要开展研究，不仅要研究坡面自身再利用的可能性，还要考虑其流失的数量、存在的结构和形式，以及通过循环的高效利用能力。

　　四、黄土高原坡耕地主要治理模式

　　1.梯田工程为主的坡耕地综合治理模式

　　梯田是黄土高原地区的基本农田，其粮食产量一般为2 500 kg/hm2，是坡耕地产量的2~3 倍。因此，实施坡改梯工程，建设高质量旱涝保收基本农田，是合理利用水土资源、提高粮食产量、解决当地群众吃饭问题、确保山丘区粮食安全的一项重大举措。这种典型有甘肃省庄浪县榆林沟、甘肃省定西县官兴岔流域、陕西省清涧县老舍古小流域等。

　　2.经济林为主的坡耕地综合治理模式

　　在黄土高原地区不少流域由于其特殊的地理位置适宜于经济树种生长，如在黄土高原地区大部分地区适宜于生长杏、桃，在黄河两岸的陕北和晋西地区适宜于生长红枣，黄河两岸的韩城、芮城等地适宜于生长花椒，在渭北高原和黄土高原沟壑区部分地区非常适宜于发展苹果和梨等。因此在搞好水土流失防治的前提下，坡耕地上应多发展经济林。这种典型有陕西省绥德县三十里铺小流域以红枣为特色、甘肃省崇信县刘家沟小流域以梨为特色等。

　　3.集雨耕地为主的坡耕地综合治理模式

　　黄土高原农业生产最主要限制因子就是水分。因此将黄土高原地区有限的、季节分布不均的降水，尽可能地保留和集中在农田和经济林地中，供农作物和植物生长发育时使用，从而获得稳产高产。因此，要在集水、蓄水、用水方面下工夫，在坡面上建设集雨场进行集水，建设旱井、涝池、蓄水池等蓄水，采用节水灌溉方式用水。这种典型如陕西省榆阳区赵家峁流域、甘肃省定西县关川河流域等。

　　4.封禁舍饲为主的坡耕地综合治理模式

　　放牧式的畜牧业一定程度上是造成水土流失和生态环境恶化的主要原因之一，解决这种矛盾的办法是采用封禁舍饲措施，即封山轮牧禁牧，改良天然牧草，种植优良牧草，建设牲畜棚舍，推广舍饲技术，发展舍饲养殖。如陕西省安塞县武家湾小流域退耕还林还草，将传统为主的养殖方式改为舍饲养殖，进行小尾寒羊改良试验，充分利用作物秸秆，同时加强水源涵养林、天然次生林的封育与保护。

　　5.高效设施型为主的坡耕地综合治理模式

　　在黄土高原地区开展坡耕地综合治理同时，可以适当发展一些温室大棚、节水灌溉、沼气池等高效设施项目，通过温室大棚提高农业生产的效率，通过节水灌溉提高水的利用效率，通过沼气可以将生活垃圾、秸秆及粪便废弃物深层利用，循环再生，为农村提供清洁型的燃料、肥料，从而实现经济效益与生态效益的高度统一。陕西省宝塔区燕沟小流域建立了高效设施坡耕地综合治理模式，在坡耕地改造的水平梯田上新建温室大棚15 座，同时从沟道引水上山，建立大棚内滴灌节水工程，使大棚内的蔬菜当年投资当年受益。陕西省安塞县史川流域农民武志尚在水平梯田上种植大棚蔬菜的同时，进行大棚养猪，并修建沼气池，第二年就实现人均纯收入7 000 元。

　　参考文献：

　　[1] 丁琳霞.生态环境建设与西部大开发的战略思考[J]. 水土保持研究,2002,9(3).

　　[2] 李怀有.黄土高塬沟壑区径流调控综合治理模式研究[J].人民黄河,2008,30(10).

　　[3] 刘震.中国水土保持生态建设模式[M].北京：科学出版社,2003.

　　作者简介：党维勤，硕士，教授级高级工程师，主要从事黄土高原水土保持试验研究及工程管理工作。