生态脆弱区水土保持研究

作者:内详    文章来源:中国水土保持    点击数:1701    更新时间:2012/10/12

[关键词]生态脆弱区; 水土保持; 区划; 技术; 模式

[摘要]以生态脆弱区为研究对象,分析其水土保持区划、技术和模式,得出结论: 生态、生产、生计多赢的水土保持工程和生物措施是保证生态脆弱区水土保持工作有效性、可持续性的重要前提; 以生态学理论为指导,经济林的开发和推广是生态脆弱区水土保持的重要措施; 以生态脆弱区内人口聚落为平台进行水土保持效益、措施等相关理论与实践的研究可为其水土保持研究提供重要参考。

[作者]刘彬 罗承德 宫渊波 张健 肖千文 鞠佳伶

[中图分类号]S1572 [文献标识码]A [文章编号]1000-0941(2012)01-0027-04

近半个世纪以来,我国在水土流失成因与侵蚀机理、水土保持区划与综合治理等方面的研究取得了显著成效。然而,生态脆弱区由于受到能量循环失衡、自我调节和恢复能力弱、人地矛盾突出、过伐(垦、牧) 等多重因素制约,水土保持工作收效甚微,因此有必要深入研究和探讨生态脆弱区水土保持技术及治理模式。

1 生态脆弱区水土保持区划

生态脆弱区是指易受到以气候变暖、极端气候事件为主要特征的全球气候变化及人地矛盾等交互作用干扰、损害而无法应对不良影响的自然体,具有高敏感性、不稳定性、边缘效应和环境异质性等显著特征[1-3]。一般认为,生态脆弱性由基底性脆弱、交错性脆弱、波动性脆弱、遗传性脆弱等多种因素诱发和决定,生态脆弱区因此具有区域与尺度、演替规律等多样性特征[2-3]。我国的生态脆弱区可划分为东北林草交错生态脆弱区、北方农牧交错生态脆弱区、西北荒漠绿洲交接生态脆弱区、南方红壤丘陵山地生态脆弱区、西南岩溶山地石漠化生态脆弱区、西南山地农牧交错生态脆弱区、青藏高原复合侵蚀生态脆弱区及沿海水陆交接带生态脆弱区。

尽管生态脆弱区分布面积广、类型多样,但其水土流失特征具有地带性和可预测性。一方面,理论推导、数据调查等是生态脆弱区水土保持分区的重要参照和依据。生态脆弱区水土保持区划的典型成果有: Mellerowicz 等[4]提出的用以土壤调查、土地使用方式和频率等为主要指标的USLE 模型划分水土流失等级; Laflen 等[5]提出的用WEPP 模型等预测水土流失速率,划分水土流失等级; Shively6]提出的低收入群体资产和消费风险模型,用来预测和评估水土保持技术和决策; 唐克丽[7]按照主要地貌单元、侵蚀类型、土地利用结构及人为因素等划分了水力、风力、冻融侵蚀等43 个三级水土保持类型区; 程序等[8]以黄土高原生态脆弱区为平台,进行了小流域尺度的水土保持类型区划分; 王费新等[9]基于植被-侵蚀动力学、植被-侵蚀状态图对黄土高原进行了水土保持分区。值得一提的是,张超等[10]认为目前的水土保持区划存在自然因素与社会经济因素脱节、重点水土流失防治分区覆盖面较小、国家标准和地方标准不统一等不足,应在大尺度生态系统调查的基础上,建立水土保持基础数据库和区划框架。另一方面,“3S”技术的运用可提高生态脆弱区水土保持区划的可行性和效率。王勇等[11]认为以地理信息系统为平台进行水土保持规划设计、建立水土保持数据库和绘制水土保持规划图件具有高效性和可行性。万军等[12]应用线性光谱技术研究喀斯特地区土地覆被变化,分离出植被、裸露土壤、裸露岩石和阴影等土地覆被丰度。李巍岳等[13]通过RSGISETM+ 影像的景观格局分析进行黄土高原丘陵沟壑区水土保持区划。李怡等[14]认为生态脆弱区多具有地貌复杂、地被覆盖多样且分布零散等显著特征,如何克服普遍存在的“同物异谱”现象,是在“3S”影像环境下进行生态脆弱区水土保持区划尚需深入研究的重要问题。

2 生态脆弱区水土保持措施

在适宜治理的地区主要采用建设蓄水池与绿篱、缓冲带等工程、生物技术型水土保持措施,在治理难度较大的地区主要采用生态移民、封禁育林(自然恢复) 等政策型水土保持措施。

21 技术型水土保持措施

现代生态脆弱区水土保持科学是以Stewart 等[15]提出的干旱农业区水土保持技术为基础衍生而来的,并且随着邵宏波等[16]利用分子生物学技术进行黄土高原水土保持综合治理研究进入新的发展阶段。技术型水土保持措施主要应用于边坡治理和坡耕地改造、水体堤岸防护、侵蚀严重区域改良。虽然坡改梯、厚层基材喷射护坡等工程措施的作用发挥较快[17],但Doolette 等[18]认为生态脆弱区水土保持工程和生物措施应以增加植被种类及其固水能力、减少地表径流为前提; Pretty 等[19]在肯尼亚广泛采用和推广小区水库和蓄水池水土保持措施,既增加了农作物种植种类,又显著提高了土地利用率; 菲律宾、中国等亚洲国家普遍采用的沿等高线种植绿篱是具有较高生态效益的生物措施[17-19; 廖绵浚[20]和史德明[21]发明的廖氏山边沟以及尹迪信等[22]选取具有高经济产出的植物为绿篱材料的植物篱逐步梯化技术,秦明周[23]总结和引进的缓冲带、径流带等国外先进生物防护技术均是边坡水土保持、旱坡耕地永续利用和发展生态经济的有效措施。

不同水土保持林的空间配置、树种及其凋落物数量对地表径流的形成与侵蚀产沙等具有显著影响。例如,孙铁军等[24]研究认为草地雀麦和无芒雀麦保水固土能力最强; 张朝阳等[25]研究认为藤本植物可显著提高土壤的抗蚀性,尤其是地枇杷、爬山虎、扶芳藤等效果明显。此外,Lutz 等[26]认为用成本效益、收益率等指标结合民众意见可评价和反映水土保持效益; Shively6]以计量经济学为基础提出了低收入群体资产和消费风险对水土保持技术和决策的影响模型,并强调水土保持区划、规划应具有顾及低收入群体消费风险的敏感性。尽管多数生态脆弱区的生态系统具有空间复杂性[14],但由于投入与产出的需求具有不变性,因此水土保持效益应以农业总产出值(人均利润值) 、土壤质量等为指标进行综合评价。

22 政策型水土保持措施

Pretty 等[19]认为农民是水土保持实践的重要人群,而Pender等[27则认为本土居民的水土保持投入是极其有限的。Bekele 等[28]发现水土保持决策、技术与传统的耕作模式相悖,影响了本土居民正常的农业生产活动,存在着决策者与基层实施者或受用者、期望值与生产实际之间的矛盾。倘若政府部门按照需要理论、计划经济等实施的水土保持政策与技术没有得到基层实施者的支持,不仅无法完成水土保持工程的预期目标,而且可能导致反生产力的无效控制,影响水土保持的有效性。由此可见,正确处理水土保持措施与水土保持实施者或受用者生计之间的矛盾已成为生态脆弱区水土保持的关键因素之一,这也恰恰是目前我国水土保持工作比较欠缺的。

Nilsson 等[2]和Elmqvist 等[3]认为生态脆弱区可能不像人们想象的那样脆弱,Lutz 等[26]研究发现生态脆弱区往往与贫困和经济落后地区联系在一起,人口压力不仅会减少植被覆盖,而且会改变景观面貌。可见,生态脆弱区水土流失可能与自身系统潜在的脆弱性有关,但其水土流失加剧、恶化和无法自我恢复的更深层次的原因则是人与自然矛盾日益尖锐的结果。裴宏伟等[29]通过调查城市化背景下生态脆弱区农村聚落发现,经济长期在低水平上缓慢发展导致的脆弱区内人口过疏、土地资源浪费,可能为生态产业整合和脆弱区生态保护、生态移民战略提供机遇。然而,如何规避和解决搬迁后出现的产业调整、公共秩序维护等经济和社会问题是政策型水土保持措施面临的主要困难,例如在汶川地震灾后重建时,脆弱区内大部分居民愿意选择原址重建而拒绝异地居住。

3 生态脆弱区水土保持模式

生态脆弱区水土保持的关键在于解决人类生存、生产与匮乏的自然资源、脆弱的生态系统之间的矛盾,因此建立、集成、优化经济与生态效益显著的治理模式已成为客观需要。

31 生态、生产、生计多赢的经济林模式

根据植被保持水土的原理、基本特征和功能,构建以丰富的林冠层、较厚的地被物层、发达的根系与土壤层为主要特征的林分,虽具有保水持土、提高土壤抗侵蚀性等生态功能,但是却忽略了人类的生存需求。王兵等[30]指出,经济林既可涵养水源又可满足经济发展需求,如地中海地区和我国的干旱() 河谷区、西北黄土高原等生态脆弱区多具有海拔较高、光照充足、雨热同季、干湿季分明等显著的地形与气候特征,这些因素对以营养生长为主的用材树种不利,却有利于以生殖生长为主的果树等经济树种生长,现在这些地区多数已成为国内外重要的果品产区。然而,目前国内多数地区在经济林建设中存在着管理水平低下、林副产品市场发育不健全、管理人才欠缺等问题,部分生态脆弱区出现过分强调经济林产出,把经济效益放在第一位,而忽视了对经济林的合理管护,导致林木因缺乏营养而生长不佳,生态系统稳定性下降,生物多样性降低,水土肥流失加剧等[31]。

生态、生产、生计多赢的经济林模式的构建和经营是生态脆弱区重要的水土保持措施。由于经济林种类繁多,生态效益和经济价值差异很大,因此需根据林种及栽培模式,遵循适地适树、乡土为先的原则,慎重引进一些已被证明的具有良好根系、适生性强和不具生物入侵等特点的优质用材、果品树种,合理配置林分结构、合理规划与管理经济林,发挥其保持水土的生态效益和延续生产、解决生计的经济效益和社会效益。值得注意的是,在分布有大面积与居民生产生活密切相关的坡耕地或边坡的生态脆弱区,可采取必要的坡改梯、厚层基材喷射护坡等工程措施[17],在维持其生产功能的基础上营造经济林。

32 庭院聚落复合模式

Bekele 等[28]指出埃塞俄比亚的庭院树种植和推广技术既可有效缓解薪材和能源压力,又能稳定、缓慢地增加该区的森林覆盖率和水土保持能力,是具有局限性的社会-环境组合体水土保持技术。刘彬等[32]指出分布于脆弱区聚居点的庭院风景林不仅具有改善微气候、美化家园、增加植被覆盖率和居民收入等特点,而且合理配置风景林能缓冲滑坡、塌方、泥石流等山地灾害,减轻对群众房屋的损坏和生命财产损失。因此,以脆弱区农村聚落为单元开展的“点—线—面”水土保持可显著降低水土保持成本,但必须遵循水土保持实施者或受用者的意愿,实施具有可持续性的水土保持措施,例如如何尊重当地民风民俗,合理选种以经济价值和景观美学价值高、根系不影响构筑物安全为前提的优良树种是庭院聚落复合模式营造、优化、推广的重要内容[32]。

4 研究展望

41 水土保持经济林生态和经济效益评估

水土保持经济林是生态与经济效益的综合体,需将天然林生态系统服务功能评价指标与市场价值、投入与产出等经济指标相结合进行生态和经济效益评价,而目前针对水土保持经济林经济和生态效益的定量评估模型还不多见。

42 水土保持低效林改造与调控

为了解决树种单一、封禁林和退耕林经济产值低造成的人地矛盾,需要对已有的低效水土保持林进行调控及生态与经济效益跟踪监测,以建设集约化、生态与经济高效的水土保持林。

目前,优化林草植被建设和农林牧用地结构、提高林草植被建设生态效益和经济效益等是急需解决的关键问题。西南地区岷江上游开展的低效林(薪炭林) 改造和调控就是在这方面进行的积极尝试。

43 水土保持时效性、有效性和持续性研究

以保水持土保肥为主要内容,以农民增产增收为目的是维持水土保持可持续发展的前提和保障。研究生态脆弱区水土保持规划和相关实践工程的时效性、有效性和持续性,在此基础上开展多尺度、多学科综合治理与整治的战略政策、技术措施、优化集成和高效模式的示范和推广等可能是未来生态脆弱区水土保持研究的重要内容。

44 统筹闲散土地资源,缓解人地矛盾

在生态脆弱区生态环境良好的区域除发展经济林、庭院风景林外,研究集约化经营与管理,把耕作条件较好的坡地作为耕地从事农业生产,对缓解人地矛盾具有重要意义。

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[作者简介]刘彬(1985-) ,男,四川绵阳市人,在读博士,主要从事恢复生态学和森林生态学研究。

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