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水土保持

2020-04-09 21:01

防治水土流失,保护、改良与合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益,建立良好生态环境的事业。水土保持的对象不只是土地资源,还包括水资源。保持(conservation)的内涵不只是保护(protection),而且包括改良(improvement)与合理利用(rational use)。不能把水土保持理解为土壤保持、土壤保护,更不能将其等同于土壤侵蚀控制(soil erosion control)。水土保持是自然资源保育的主体。

意义

水和土是人类赖以生存的基本物质,是发展农业生产的重要因素。水土保持对于改善水土流失地区的农业生产条件,建设生态环境,减少水、旱、风沙等灾害,发展国民经济,具有重要意义。

(1)保护土地资源,维护土地生产力。据统计,从中华人民共和国成立至1998年底,全国因土壤侵蚀而损失的耕地达270多万hm2,每年造成的经济损失都在100亿元以上。在山丘区采用坡面水土保持措施及沟道水土保持措施,可以防止耕地、林地、草地土壤面蚀与沟蚀,保护土地资源免遭损失,维护土地生产力。在风沙区采用防治风力侵蚀的综合措施,可以防止农耕地与草地的风蚀退化。

(2)充分利用降水资源,提高抗旱能力。在水土流失严重的山丘区,通过修建水平梯田等坡面工程以及各种蓄水工程,可以拦蓄由降雨形成的坡面径流,减少水的流失,提高降水资源的利用率,增强旱作农业与经济林果生产的抗旱能力。

(3)改善区域生态环境,促进当地社会和经济发展。水土保持改善了生产条件和生态环境,增加了人口环境容量,促进了人口、资源、环境与社会经济的协调发展。长江上游三峡库区第一期水土保持重点防治区,经过治理,人口环境容量每平方公里增加6~23人。黄河上中游无定河、皇甫川、三川河以及甘肃定西县等4片重点治理区,一般经过5~10年治理后,每平方公里的人口环境容量可增加20人左右。

(4)减少江河湖库泥沙淤积,减轻下游洪涝灾害。水土保持不仅保护与改善了治理区的生产与生活环境,而且减少了流域产沙量,从而减轻了下游洪涝灾害的危险。据初步统计,中华人民共和国成立以来,全国兴修的水土保持工程每年可以减少和拦蓄泥沙15亿t,增加蓄水能力约250亿m3。黄河上中游的水土保持工程,每年减少流入黄河的泥沙3亿t。对中小流域,水土保持措施对洪水具有显著的调节作用。一般暴雨条件下,可削减洪峰流量达30%~70%。

(5)减少江河湖库非点源污染,保护与改善水质。水土保持措施在保水的同时还保土、保肥,从而减少河川水体的非点源污染,发挥保护与改善水质的作用。

发展简史

在古代,人类结合农业生产对水土保持已有所认识。公元前956年,中国的《吕刑》中就有“平水土”、“平治水土”的记载。涉及水土保持理论的文献则最早见于《国语》(公元前550年):“古之长民者,不堕山,不崇薮,不防川,不窦泽,……”。在欧洲文艺复兴之后,阿尔卑斯山区各国采取了以恢复森林为中心的森林复旧工程,取得了一定的成效。1882年,奥地利维也纳农业大学建立了荒溪治理学专业。1886年日本明治维新以后,以关东山洪及泥石流灾害为契机,在“治水在于治山”的传统思想的基础上,吸收欧洲荒溪治理经验,由诸户北朗博士在1928年创立了具有日本特色的砂防工学。另一方面,随着土壤科学及山地农业利用技术的发展,开始形成土壤侵蚀及其防治学。在美国,由于肆意开垦大面积的天然草原和原始森林,在不足百年的时间里引起了严重的水土流失,迫使农民采取各种措施进行防治。

20世纪30年代,美国水土保持学家H.H.贝内特创立了以保护耕作土壤为中心的“土壤保持学”。苏联学者在1917年十月革命以后,继承了著名科学家B.B.道库恰耶夫、П.A.科斯特切夫、B.P.威廉斯等人的景观、农业、土壤科学相结合的思想体系,建立了农地森林改良气候及土壤学和水利土壤改良学。上述理论在20世纪40年代以后指导了苏联营造护田林带,实施草田轮作,建造池塘和水库等工程,形成了具有苏联特点的利用综合措施改良小气候及土壤的科学体系。

中国土壤科学工作者在20世纪30年代结合土壤调查,对全国的土壤侵蚀现象和防治方法进行了研究。1940年,黄河水利委员会的科技人员针对治理黄河工作的需要,提出了防治泥沙问题,并成立了林垦设计委员会,推动水土保持工作。同年8月,林垦设计委员会改名为水土保持委员会。1941年以后,有关部门先后在甘肃天水、陕西长安、福建河田等地建立了水土保持实验区,有的农林科研单位设置了水土保持站。1943、1945年先后在黄河上游和西南一些省进行水土保持考察。这些水土保持部门曾引种了一些水土保持优良树种与草种,并对水土流失规律、水土保持措施及其效益进行试验研究,取得了一些成果。

中华人民共和国成立后,政府对水土保持工作十分重视,1952年政务院发出《关于发动群众继续开展防旱、抗旱运动并大力推行水土保持工作的指示》;1957年国务院发布了《中华人民共和国水土保持暂行纲要》,成立了国务院水土保持委员会;1964年国务院制定了《关于黄河中游地区水土保持工作的决定》。为了加强领导,1982年国务院批准发布了《中华人民共和国水土保持工作条例》;1984年成立了全国水土保持工作协调小组;1991年6月《中华人民共和国水土保持法》颁布实施。据统计,截至2000年底,全国累计治理水土流失面积近81万km2,水土保持工作已经取得明显成效(参见中国水土保持)。

水土保持原则

为了保护、改良与合理利用山丘区及风沙区的水土资源,需要采用综合措施。综合措施主要有水土保持农业技术措施、水土保持林草措施和水土保持工程措施。设计与配置各项治理措施要遵循以下原则:①合理利用水土资源,调整土地利用结构,做好水土保持土地利用规划。②将调节地表径流、拦蓄坡地径流、充分利用降水资源放在首位。为此,要提高土壤透水性及持水能力;在斜坡上修筑拦蓄径流或安全排导径流的工程设施,改变小地形;利用植被调节、吸收地表径流。③提高土壤的抗蚀性。可采取增施有机肥料、种植根系固土作用强的作物、施用土壤聚合剂等措施。④增加植被覆盖率,提高植被的防护作用。营造水土保持林,涵养水源,调节地表径流,防止侵蚀。⑤对于已受侵蚀的土地,除防止进一步遭受侵蚀外,要辅以改良土壤物理、化学性质,提高土壤肥力的措施,把土地的保护与改良结合起来。⑥在山丘区要以小流域为单元进行综合治理,使林草措施与工程措施相结合,治坡与治沟相结合,治理与开发相结合,做到集中治理、连续治理。⑦因地制宜地进行水土保持规划与设计,采用综合治理措施要充分考虑不同地区的自然条件、水土流失特点及社会经济条件。⑧体现生态经济效益最优的原则。进行水土保持综合治理,要比较多种方案,选用生态经济效益最优的方案。

水土保持学

研究水土流失形式、发生原因和规律、水土保持基本原理,据以制定规划和运用综合措施,防治水土流失,治理江河与风沙,保护、改良和合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,以改善农业生产条件,建立良好的生态环境的应用科学。研究内容:①各种土壤侵蚀的形式、分布和危害;小流域径流的形成与损失过程;不同土壤侵蚀类型区的自然特点和土壤侵蚀的特征。②水土流失规律和水土保持措施,即研究在不同的气候、地形、地质、土壤、植被等自然因素综合作用下,水土流失发生和发展的规律,以及人类活动因素在水土流失和水土保持中的作用,为制定水土保持规划和设计综合防治措施提供理论根据;研究各项措施的技术问题。③水土流失与水土资源调查和评价的方法;研究合理利用土地资源的规划原则与方法。④水土保持效益,包括生态效益、经济效益和社会效益。

水土保持学是一门综合性的自然科学,与一些基础性自然科学和应用科学有紧密的联系。

同基础性自然科学的关系

(1)与气象学、水文学的关系。各种气象因素和不同气候类型对水土流失都有直接或间接的影响,并形成不同的水土流失特征。水土保持工作者一方面要根据气象、气候因素对水土流失的作用,以及径流、泥沙运行的规律,采取相应的措施,抗御暴雨、洪水、干旱、大风的危害,并使其变害为利;另一方面通过综合治理,改变大气层下垫面性状,对局部地区的小气候及水文特征加以调节与改善。

(2)与地貌学的关系。地形条件是影响水土流失的重要因素之一,而水蚀及风蚀等水土流失作用又对塑造地形起重要作用。各种侵蚀地貌是水土保持学研究的对象。

(3)与地质学的关系。水土流失与地质构造、岩石特性有密切的关系。滑坡、泥石流等大规模水土流失的形式和水土保持工程涉及的地基、地下水等问题的研究与解决,都需要运用第四纪地质学及水文地质学、工程地质学的专业知识。

(4)与土壤学的关系。土壤是水力侵蚀和风力侵蚀作用破坏的主要对象,不同的土壤具有不同的贮水、渗水和抗蚀能力。因此,改良土壤性状、提高土壤肥力,与防止水土流失关系密切。同时,水土流失地区各项水土保持措施也是改良土壤、提高土壤肥力的措施。

同应用科学的关系

(1)与农业科学的关系。水土保持是水土流失地区发展农业生产的基础,通过控制水土流失,为农业创造了高产稳产条件。农民在生产实践中创造的许多水土保持农业技术,如深翻改土、施肥、密植、等高耕作、草田轮作、套种、间种、草地改良等措施,都具有保水、保土、保肥的作用。

(2)与林业科学的关系。在水土流失地区大面积营造防护林,恢复植被,是根本性的水土保持措施。防护林的作用是建立良好的生态环境、维持生态平衡,建设林业生态工程。森林培育科学一般以研究提高林分木材生产量为主,而水土保持林的主要任务是防治水土流失,发挥森林改造自然环境的功能。水土保持林在选用树种方面,不仅要求材质优良,经济价值高,更主要的是要具有耐瘠薄、速生、防风及固土作用强等特性。在造林技术上,强调与水土保持工程措施相结合,改善林木生长条件。在林型结构方面,从提高防护效果出发,要求采用乔、灌混交或乔、灌、草混交,尽量提高郁闭度及覆盖率,增加地面枯枝落叶层。水土保持林不仅可以防治水土流失,还可以促进农、林、副业多种经营的发展,满足农村对燃料、木料、饲料的需求。

(3)与水利科学的关系。水力学为阐明水土流失规律和设计水土保持措施提供了许多基本原理;水文学的原理与方法对于研究水力侵蚀中径流、泥沙的形成和搬运具有重要的意义。水土保持工程设计与水力学、水文学、水工结构、农田水利、防洪、环境水利、水利规划等方面的知识关系密切。另一方面,水土保持又是根治河流水害、开发河流水利的基础。水土保持学的发展,也不断充实水利科学的内容。此外,水土流失破坏了水土资源,并且污染河流、淤积水库与湖泊,造成环境破坏与污染。搞好水土保持是保护与建立良好生态环境的重要工作。

(4)与环境科学的关系。水土保持与环境科学关系密切。例如,土壤侵蚀对河流水质的污染作用和对生物的危害作用;水土保持措施,特别是林业措施净化水源及空气的作用等。水土保持应吸收环境科学的理论与方法,环境科学也需要扩展到与人类、生物、生态问题相关的水土保持领域。

展望

水土资源是立国之本,是人类赖以生存和发展的最基本的物质基础。中国由于人口多,山地多,荒漠多,可利用的水土资源相对贫乏;在经济利益驱动下,不合理地开发和利用水土资源的现象随处可见,水土流失十分严重。水土流失加剧了自然灾害,如洪水、干旱、沙尘暴,江河湖库泥沙淤积、崩岗、滑坡和泥石流等,对国计民生造成严重损害。水土流失已经成为中国最大的生态环境问题,严重阻碍了国民经济的发展。客观环境十分需要加快发展水土保持事业。回顾50年水土保持发展的经验,展望21世纪,中国的水土保持事业要重视以下几个方面的问题。

(1)加强水土流失基础理论的研究。掌握中国不同水土流失类型区水的损失与土壤侵蚀的机理,深入揭示水蚀、风蚀、重力侵蚀、混合侵蚀等的发生、发展规律及其影响因素,建立评估与预测各种水土流失形式的数学模型,为治理水土流失提供科学依据。

(2)加强流域生态经济系统的管理与调控研究。应用生态经济系统的理论去分析、处理某一治理区域(或流域)生态经济系统的经营与调控问题;以区域(或流域)为单元,研究其生态经济系统的结构、功能与物质流、信息流;在综合分析、诊断的基础上,采用多目标规划的方法建立不同类型生态经济系统的合理经营模式,使水土流失的治理与当地水土资源以及其他再生自然资源的开发利用紧密结合。

(3)以可持续发展理论指导区域(或流域)的水土流失综合治理与开发。研究、制定适于中国国情的水土保持区域可持续发展指标体系,提高水土保持综合治理与开发的水平。水土保持可持续发展指标体系既包括社会经济方面的指标,也包括生态环境方面的指标。

(4)把防止与调控地表径流放在首位,把防止径流损失与控制土壤侵蚀相结合。中国的自然条件与社会经济条件,要求除了重视防治水力、风力、重力、冻融等引起的各类土壤侵蚀外,还要特别注意以水的损失为主的水土流失,如空气干旱和旱风、坡地径流损失、土壤水分渗漏损失、土壤肥力损失等。

(5)加强科学研究,进一步提高科技成果的转化率。水土保持科学研究必须抓重点突破,要出创新性成果。科研成果要抓转化率,及时推广,形成新的生产力。

(6)自然科学与社会科学相结合,要重视研究和解决与水土保持有关的社会经济问题。

(7)建立中国土壤侵蚀监测信息系统,对土壤侵蚀面积、分布状况、侵蚀程度和强度,土壤侵蚀造成的危害及其发展趋势,水土保持情况及其效益等进行动态监测并定期公布。

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