第3章 坡耕地水土流失综合治理基础理论与措施
3.1 坡耕地水土流失综合治理基础理论
我国坡耕地量大面广,大量坡耕地上的侵蚀泥沙成为江河泥沙的主要策源地。同时坡耕地严重的水土流失使其土层变薄,养分流失,保水能力下降,导致大多数坡耕地生产力低下,耕种效率不高,有些石质山区的坡面农耕地还因此导致弃耕,从而严重影响山地丘陵区的农业可持续发展,使广大山区农民难以脱贫致富,更造成恶性循环,加速坡耕地的水土流失。
长期生产实践证明,实施坡耕地水土流失综合治理,既是控制水土流失、减少江河湖库泥沙淤积和减轻防洪压力的关键举措以及实现山丘区粮食自给、保障国家粮食安全的有效途径,也是推进山区现代农业建设、实现全面小康的基础工程和促进退耕还林还草、建设生态文明的重要保障。
坡耕地水土流失综合治理应依据径流调控理论、系统理论、可持续发展理论和人与自然和谐理论,在坡耕地上建立起一种可持续土地利用的管理模式,使得坡耕地水土流失综合治理中的工程措施、植物措施和保土耕作措施合理科学配置,形成较为完备的综合治理措施体系,做到生态效益、经济效益和社会效益统筹兼顾。
3.1.1 径流调控理论
1.径流调控理论的概念与功能
(1)径流调控理论的概念。其基本思想是把径流作为水力侵蚀防治的主导因素,从控制径流入手,控制水土流失;科学调控和合理利用径流,兴利除害,高效利用水土资源。
坡面径流是指天然降水除土壤渗透、地表蒸发和植物吸收外,其余沿坡面流动部分,其流量的大小、流速是影响水力侵蚀的主导因子。
径流的调控方法,简单地讲,就是将坡面径流通过一定方式,使其分散或聚集,改变其运行规律,减轻其对土壤的冲刷。通常有3种方法:①改变微地形,改善土壤结构,增加土壤入渗,减少径流总量;②建设排水导流工程,把多余的坡面径流有目的地排出,并增加地面覆盖,减轻径流对土地的冲刷;③建设专门的集流蓄水措施,蓄积利用,既减少冲刷,又科学利用径流,提高土地生产力。目前,我们进行的坡耕地水土流失综合治理规划、设计主要依据之一是径流调控理论。径流调控理论也指导了治理措施的合理配置,做到既充分利用径流资源,又对它进行有效调蓄,从而达到控制水土流失、有效利用水土资源的目的。
(2)径流调控理论的功能。水土流失的成因很多,问题很复杂,水土保持的规划设计、措施配置,长期以来始终是凭经验而缺乏理论指导。20世纪90年代以来,水土保持工作者经过长期潜心钻研,提出了径流调控理论,这是在水土保持理论方面重大的突破和建树。正是因为径流调控理论的提出,水力侵蚀的治理由原来的经验推动,上升到以科学理论为指导;由过去的经验治理逐步上升到有计划、有目的地科学规划、科学设计、科学治理,从而以最小的投入取得了最大的效益。
2.坡耕地水土保持措施的径流调控作用
(1)工程措施对径流的调节作用。下面以坡面水系工程、梯田、水平沟、水平阶、鱼鳞坑等为例,阐述坡耕地水土保持工程措施调节径流的作用。
坡面水系工程是人为引导坡面经流、控制坡耕地水土流失的主要措施,在削弱和转化坡面径流冲刷能量、保护土地资源方面起到了重要作用。截洪沟、蓄水沟、排水沟和蓄水池、沉沙池是坡面水系工程的主体,也是坡面蓄水保土的主要措施和设施。根据高水、高蓄、高用的原则将这些工程有机地结合起来,可使坡面径流按水平阶迂回下山,截短坡面流水线,分段拦截地面径流,防治坡面冲刷,起到滞洪、沉沙、保护坡面水土资源和土壤肥力的作用。另外,坡面水系工程依据各区域的地形地貌、降水量以及土地利用等因素,合理设计并配置沟、凼、窖、塘、坊、渠等工程,能够有效地防治地表径流对地面的冲刷,控制水土流失,提高坡面中上部土壤含水量,减少湖库、河道、灌溉沟渠等水利工程的泥沙淤积。
梯田可以改变地形坡度,拦蓄降水,增加土壤水分,减少地面冲刷,防止水土流失,达到保水、保土、保肥的目的。在梯田上种植作物后,可有效转化土壤水分的无效蒸发为有效蒸腾,提高土地生产力。另外,水平沟、水平阶、鱼鳞坑等坡面集雨措施可以切断坡长,有效地拦蓄径流、泥沙,并保持土壤水分。
(2)林草措施对径流的调节作用。林草措施主要通过增加植被覆盖率,利用植被对径流的拦蓄作用,控制土壤侵蚀,同时具有保护和利用水土资源的重要作用,有效改善一定区域内的生态环境,是水土流失综合治理过程中不可或缺的重要手段。种草和水土保持林是两种主要的水土保持林草措施。
种草及草地植被能够防止水土流失,维系生态平衡,有效减少地面径流,控制泥沙流失。另外,草本植物根系的穿插及其分泌物可以有效改良和优化土壤性状。经植草改良后的土壤,其水稳性团聚体数量更高。
水土保持林可减少地表径流和泥沙流失,树冠可以保护地表免受雨滴的直接击溅,避免了土体表层结构破坏;树冠还可以截留降雨,被截流的降雨一部分通过蒸发而散至大气层,其余部分能够缓慢滴落或者通过树干向下渗透,改变了雨水的落地方式和降雨的二次分配。林木的枯枝落叶在林地地表能够形成松软的透水层,具有良好的透水、蓄水能力,可有效地防止水土流失。另外,地表所形成的苔藓、地衣夹杂着枯枝落叶,能够显著增加地表粗糙程度,进而抑制地面径流。
(3)保土耕作措施对径流的调节作用。保土耕作措施可以改变坡耕地的下垫面条件,进而对坡耕地的水分转化产生直接影响。保土耕作措施以秸秆覆盖、聚土免耕、横坡垄作、等高种植等形式为主。秸秆覆盖对降雨具有直接拦截、破碎、消能作用,防止雨滴对土壤的直接打击破坏,达到保持水土的目的。聚土免耕、横坡垄作、等高种植等措施则是通过改变坡耕地表层土壤微地貌形态,阻断地表径流的汇集通道,增加降雨入渗,减少地表径流对土壤的冲刷,达到保持土壤的目的。
3.1.2 系统论
1.系统论的概念
系统论的基本思想就是把所研究和处理的对象当做一个系统,分析系统的结构和功能,研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动规律性,并以优化系统的观点看问题。系统论认为,自然界任何一个客观事物,小到微观粒子,大到宇宙星系都是由若干要素组成、具有一定结构和功能的有机整体。系统论十分强调整体原则,因此,在坡耕地水土流失防治上必须要有整体观念,其原理主要包括整体性、联系性和动态性。
2.系统论在坡耕地综合治理中的应用
坡耕地水土流失综合治理的水土保持措施并不是简单的个体,而是一个错综复杂的系统。该系统涉及面很广,包括经济发展、资源环境、农村社会等一系列与农业相关的各类问题。它由经济、生态、环境和社会各子系统组成。坡耕地水土流失综合治理涉及多个既对立又统一的矛盾体,如生态与经济、当前与长远、局部与全局等。一般来说,在生态脆弱地区,没有生态效益就没有经济效益;而没有一定的经济效益做基础,生态效益也难以持久。如何处理生态治理、环境保护与经济社会发展之间的关系,确保它们相辅相成,互相促进,是坡耕地治理中必须回答和解决的一个关键问题。这些年来,坡耕地综合治理遵循的一个重要理论就是系统论,即把坡耕地治理作为一个复杂的系统,系统地进行研究,统筹协调其中各要素之间的辩证统一关系,系统地采取综合措施进行治理,使其协调发展。实践证明,面对复杂的坡耕地水土流失综合治理,制定和实施防治方略,必须是系统的、综合的、配套联动的,仅凭某一项单一的对策、措施,是不可能奏效和到达预想目的的。
系统论的思想,不仅是坡耕地水土流失综合治理遵循的一个基本理念,而且体现在其治理过程的方方面面。在防治策略上,要坚持治理与开发相结合,当前利益与长远利益相结合,实现生态、经济和社会三大效益的协调统一。在措施配置上,必须把治山和治水、工程措施和植物措施、治标和治本结合起来,实行水、林、农、牧业密切配合,坡顶、坡中、坡底并举,山、水、林、田协调整治,构建有效的水土流失综合防治体系。在项目安排上,既要安排生态效益显著但需要很长时间见效的项目,也要建设短平快项目,让群众尽快得到实惠。在区域布局上,要全面兼顾,上下游、左右岸统筹,有序协调推进。在建设机制上,把坡耕地水土流失综合治理纳入生态建设整体框架之中,以规划为基础,本着“各负其责、各投其资、各记其功”的原则,充分发挥各部门的作用,密切配合,实现整体效益。在资金筹措方面,在不断增加政府投入的同时,本着“资金来源渠道不变、资金用途不变、项目资金管理权限不变、项目实施施工主体不变、检查验收标准不变”的原则,实行项目资金整合机制;广泛吸收社会资金,调动全社会的积极性,扩大资金来源。
3.1.3 可持续发展理论
1.可持续发展的概念与其决定因素
可持续发展是指既满足当代人的需求,又不损害后代人满足需要的能力的发展。换句话说,就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展,它们是一个密不可分的系统,既要达到发展经济的目的,又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境,使子孙后代能够永续发展和安居乐业。可持续发展就是要克服生态环境危机、人口危机、资源危机及旧生产和生活方式导致的生活质量恶化,因此,必须协调环境、经济及社会的可持续发展。没有环境的可持续发展,经济、社会的发展也就没有物质基础;没有经济的发展做后盾,环境也难以得到持续发展。可见,可持续发展是人与环境矛盾运动中形成的唯一正确的发展选择。
可持续发展的水平可由以下5个基本因素及其复杂关系去衡量。
(1)资源的承载能力,又称“基础支持系统”。
(2)区域的生产能力,又称“动力支持系统”。
(3)环境的缓冲能力,又称“容量支持系统”。
(4)进程的稳定能力,又称“过程支持系统”。
(5)管理的调节能力,又称“智力支持系统”。
2.坡耕地可持续发展的原则
坡耕地的可持续发展建立在脆弱的生态环境与人类需求的动态平衡之上,人类可以通过自身的主观能动性对自然及其自身做出调控,使区域内的生态安全与资源再生保持在稳定的良性状态。山丘区是我国可持续发展的关键点,而坡耕地又是山丘区可持续发展的关键点,做好坡耕地可持续发展,是我国生态、经济、社会可持续发展的一项基础工作,坡耕地可持续发展主要遵循以下两个原则。
(1)要解决坡耕地的水土流失,实现坡耕地可持续发展,需要把坡耕地水土流失治理作为战略性措施,在不断提高土地质量等级的前提下,实现集约生产经营,优化优势资源配置,促进陡坡耕地退耕还林还草,推动大面积生态修复和植被恢复,促进生态环境的改善,确保退得下、还得上、稳得住、能致富。为提高坡耕地水土流失综合治理效益,要以坚持科学发展为主题,以加快转变经济发展方式为主线,以实现水土资源可持续利用和改善生态环境为目标,以保障和改善民生为根本,以体制机制创新为动力,以法制建设为保障,加快推进坡耕地水土流失综合治理。结合实际,建设灌排蓄引结合、田林路配套的优质高效基本农田。统筹解决山区、旱区粮食生产和生态保护问题,促进经济社会又好又快发展。
(2)坡耕地可持续发展,除水土流失综合治理外,还需要搞好水资源管理,主要包括以下3个方面。
1)坡面渗蓄、工程拦蓄降水,使地表水向土体深层入渗,并保持在地下。因高差形成的势能,在无雨时节,上游的地下水转化为下游的地表水,维持河流来水量。
2)减少泥沙下泄引起的湖库、江河淤积,使水利工程延长寿命,增加效益,减轻防洪负担。
3)避免点源和非点源(面源)污染,通过径流进入受纳水体,减轻水体富营养化及其他形式的污染。
搞好水资源管理可以进一步增强水土保持措施的渗蓄、拦沙效益。而缺少水资源管理就会使陆地淡水在时间和空间分布上失衡,在生产、生活和生态用水再分配上失调;就会使水土保持和生态环境用水的数量和质量难以得到保障,生态修复难以实施;就会损坏地表植被,使生态功能逐步退化,加剧水土流失。没有水土保持,坡耕地水资源管理就会失去支撑,失去生机和活力。唯有建立在水土保持基础上的坡耕地水资源管理才是健康、稳固、可持续的。
3.可持续发展在坡耕地水土流失综合治理中的体现
水土保持是可持续发展的重要内容。一方面,进行以坡耕地集中治理为主的小流域治理,保护和抢救了水土资源,减轻了由于水土流失而导致的多种自然灾害和经济损失,本身就是实现本流域可持续发展的重要手段和途径;另一方面,进行以坡改梯为主要措施的小流域治理,改善生态环境,客观上为下游经济社会的可持续发展创造了有利的条件。
可持续发展的理念,也体现在以坡改梯为主的小流域治理的整体过程之中。人类要生存,经济要发展,社会要进步,必然对水土资源进行开发,关键问题是如何处理好开发与保护的关系,在确保经济社会发展的同时,做到水土资源能可持续地利用,生态环境能可持续地维护。遵循可持续发展的理论,就是在以坡改梯为主的小流域治理过程中,既要合理开发利用水土资源,又要有效保护资源和环境,确保资源开发的强度在大自然能够承受的范围之内;既保证当前需要,又考虑长远发展;既顾及当代发展,又顾及后代人生存,实现永续利用和可持续发展。
3.1.4 人与自然和谐理论
1.人与自然和谐理论的概念
人与自然的关系是人类生存和发展的基础关系,是一部人类社会的发展史,也是人与自然的关系史。人与自然和谐,从理论层面看,它应是人与自然相互适应的辩证统一,互动和谐;从实践层面讲,它应是人与自然双方均处于既被改造又应保护的关系之中。历史经验表明,当人类与自然处于平等、互利、和谐关系的时候,自然也能为人类提供良好的生存和发展环境。一般来讲,人类社会是在认识、利用、改造和适应自然的过程中不断发展的,人与自然和谐的历史演变是一种从和谐到失衡,再到一个新的和谐的螺旋式上升的过程。
2.人与自然和谐在坡耕地水土流失综合治理中的体现
人与自然和谐相处既是科学发展观的内在要求,也是新时期治水思路的本质特征,也是坡耕地水土流失综合治理始终应遵循的一个重要法则。坡耕地水土流失综合治理体现了人与自然和谐相处,可概括为以下5个方面:①尊重自然规律,按照自然规律办事。根据水土资源和生态环境的承载能力,因地制宜、分类指导,合理选择治理水土流失的措施和方案,合理地选择适宜的植物类型,做到因地制宜、因水制宜。②以人为本,关注民生。凡是采用的解决生产生活问题的措施,都符合可持续利用资源和使生态环境逐步实现良性循环的要求,确保人们在安居乐业的前提下,逐步走上良性发展道路。③充分发挥大自然的作用。对陡坡耕地实行退耕还林还草,搞好封育保护,依靠生态系统自我修复能力,恢复植被,使生态环境更好、更快地改善。④人工治理和生态自我修复有机结合。人工治理只有通过发挥大自然的力量,才能取得更好的效果;而生态自我修复也只有发挥人的作用,才能更好地促进生态自我修复。如封禁治理,通过人工补种补植,使植被更好、更快地恢复。⑤正确处理人与自然的关系。在开发资源、发展经济、满足人民需要的过程中,既要关注人,也要关注自然,既要满足人的需求,也要维护自然的平衡。善待自然,让生态系统保持在良好的状态,良性循环,更好地造福于人类。