重建土壤水庫(kù)是黃土高原治本之道的論文
近年來(lái)，黨中央提出建設(shè)“生態(tài)節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”。黃土高原作為重要的能源與重化工基地，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略意義，但其水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱，如何對(duì)其進(jìn)行治理，再現(xiàn)秀美山川，已成為一個(gè)迫切的研究課題。那么，黃土高原生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的根源、主要矛盾到底是什么，深厚的“黃土”在黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)中又意味著什么。為回答這些問(wèn)題，不得不涉及恢復(fù)重建黃土高原“土壤水庫(kù)”的生態(tài)保育功能。
一 黃土高原生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的根源
黃土高原面積約64萬(wàn)km2，是中華民族繁衍生息之處，更是古代中華文明的發(fā)祥地。250萬(wàn)年以來(lái)，在這塊土地上堆積了厚100—200m的黃土補(bǔ)磐寥老盜肖1牐是全球最厚和最完整的黃土地層，也是塬地平廣、丘陵頂平坡緩、溝谷開(kāi)闊，川、坪、澗、掌、〉贗暾平坦，植被茂密、腐殖質(zhì)層深厚的沃野糧田。但近千年來(lái)，人類的野蠻掠奪和破壞，使其逐漸淪為千溝萬(wàn)壑、地瘠民貧和災(zāi)害頻繁的地區(qū)。究其癥結(jié)，莫過(guò)于土地利用不當(dāng)，破壞了黃土獨(dú)有的“點(diǎn)棱接觸支架式多孔結(jié)構(gòu)”，進(jìn)而使土壤滲透性和抗沖性能遭到破壞，其水土流失嚴(yán)重程度已躍居世界首位，年均侵蝕模數(shù)高達(dá)3720t/km2，是長(zhǎng)江的14倍、美國(guó)密西西比河的38倍、埃及尼羅河的49倍。黃河多年平均含沙量37.6kg/m3，分別為上述河流的72倍、58倍和30倍。其多年平均輸沙量16億t，高出250萬(wàn)年以來(lái)平均降塵量的100倍。
黃土高原形成于250萬(wàn)年以來(lái)的風(fēng)成黃土堆積，只是近1000年來(lái)才急速演變而成黃土侵蝕區(qū)。究其原因較多，但其中自然因素特別是干旱與人為因素對(duì)“土壤水庫(kù)”失調(diào)導(dǎo)致有限水資源功能的破壞，是加速水土流失的主要因素。因此，黃土高原的整治已成為當(dāng)今非常重大的協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系的系統(tǒng)工程，它不僅關(guān)系著黃土高原本身的土地利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，同時(shí)也與黃土高原西北邊緣地帶的土地沙化及其防治，黃土高原北部能源基地綜合開(kāi)發(fā)、改善生產(chǎn)環(huán)境、復(fù)耕及根治黃河水患，調(diào)節(jié)增進(jìn)西北地區(qū)的生態(tài)與環(huán)境建設(shè)等息息相關(guān)。
新中國(guó)成立以來(lái)，黨和政府十分重視黃土高原綜合治理和根治黃河工作，投入了大量人力、物力和財(cái)力，取得了50年的安瀾。但是，由于黃土高原地區(qū)的土地利用極不合理，濫墾、濫牧、濫樵、濫伐、濫采之風(fēng)屢禁不止，甚至有增無(wú)減，水土流失日益嚴(yán)重，造成“越墾越窮、越窮越墾”的惡性循環(huán)。下游河床年淤10cm，造成大堤“越加越險(xiǎn)、越險(xiǎn)越加”的另一惡性循環(huán)。目前，下游河床已大大高出開(kāi)封城，嚴(yán)重威脅兩岸200個(gè)縣(市)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和億萬(wàn)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。解決兩個(gè)惡性循環(huán)，核心是解決該地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)面臨的干旱與水土流失并存的矛盾。而解決該矛盾的一個(gè)重要措施就是重建黃土高原“土壤水庫(kù)”的巨大調(diào)節(jié)功能，迅速恢復(fù)植被。
二 “土壤水庫(kù)”在黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的作用
研究表明2牐堆積的成壤過(guò)程形成特殊的黃土高原“土壤水庫(kù)”。從地質(zhì)大循環(huán)和土壤形成過(guò)程的實(shí)質(zhì)來(lái)看，黃塵沉積與成壤及成巖同時(shí)、同地進(jìn)行，是黃土補(bǔ)磐寥藍(lán)嗖憬惶嫻加并形成厚達(dá)k00—200m 地層系列的關(guān)鍵。需要說(shuō)明的是，黃土也是古土壤，是在比較干冷時(shí)期形成的、成壤作用不明顯的黃土狀新成土。由于黃土在土壤剖面上的成壤強(qiáng)度與在一般成土母質(zhì)上繁生植被后形成的土壤不一樣，一般成土母質(zhì)隨著風(fēng)化層的不斷加深增厚而不斷下伸，形成成壤強(qiáng)度上強(qiáng)下弱的“V”字形狀，并形成AC或ABC型層理比較易識(shí)的'土壤剖面構(gòu)形；而在黃土上發(fā)育的土壤其成壤強(qiáng)度的顯示卻并非如此，有時(shí)恰恰相反，尤其生物起源的磁化率和粘粒膠膜等呈現(xiàn)上弱下強(qiáng)倒V形狀態(tài)，紅褐色古土壤層尤其如此。由于黃塵不斷沉積，形成A層不斷增厚、上升而沒(méi)有C層的存在，同時(shí)土體也因植被繁生而不斷形成更深厚的Ah層，這與地質(zhì)學(xué)家劃分的黃土補(bǔ)磐寥朗奔湫蛄幸恢�。黄湍樍缓蟮纳锓答伜铣傻瘸扇肋^(guò)程較明顯，但礦質(zhì)部分的風(fēng)化淋溶過(guò)程僅限于可溶性鹽類。由此不難肯定，黃塵沉積后只有相應(yīng)植被及時(shí)繁生才能進(jìn)一步鞏固并提高其賦有的通透性能，從而不斷形成和加強(qiáng)其它土壤所不易獲得的特殊“土壤水庫(kù)”。只有這樣的“土壤水庫(kù)”才能就地分散接受全部降水，并防止土體充水時(shí)引起的崩散濕陷和洞穴、暗淘等現(xiàn)象發(fā)生，為土層不斷加積增厚創(chuàng)造條件。
土壤本身即是巨大的蓄水水庫(kù)。這一點(diǎn)可以通過(guò)現(xiàn)實(shí)狀況的反例證明。在土壤侵蝕過(guò)程中，土層日漸變薄，其蓄水量日趨減少，徑流量相應(yīng)增多。根據(jù)土壤持水量和產(chǎn)流量計(jì)算，土壤持水量隨著侵蝕程度的增大熗寥啦惚潯。牰減少，徑流量則隨著侵蝕程度的增加而相應(yīng)增加。在同等降雨條件下，強(qiáng)度侵蝕土壤和劇烈侵蝕土壤的持水量，分別為無(wú)明顯侵蝕土壤的1/4和1/10，而徑流量卻相應(yīng)為輕度侵蝕土壤的4倍和5.3倍。在裸巖條件下，幾乎全部降雨以徑流形式流走。由于降水大量流失，土壤含水量和土壤總貯水量均隨之減少，形成土壤水分和作物需水量之間的不平衡，從而造成農(nóng)業(yè)干旱。此外，土壤入滲水量減少而地表徑流增加，直接影響地表水和地下水的水量分配，破壞了正常的水量平衡關(guān)系。
黃土高原古地貌海拔在千米以上，它又位于黃河中游，因此除不斷下切河谷及局部?jī)?nèi)陸洼地可有物質(zhì)堆積外，其侵蝕方式應(yīng)主要為剝蝕，但事實(shí)卻恰恰相反。據(jù)陳明揚(yáng)和安芷生等的研究和推算，黃土高原不僅是個(gè)沉積區(qū)，而且250萬(wàn)年以來(lái)在本區(qū)可能年沉積0.19×k08—0.83×k08t黃土，占全部年降塵的63%—88%，成為黃土高原地區(qū)的一大特點(diǎn)。黃塵的主要來(lái)源區(qū)和黃土的堆積區(qū)，北自肯特山、唐努山，東以大興安嶺，南以長(zhǎng)城到昆侖山，西以帕米爾高原為界，共計(jì)3.50×k06—4.00×k06km2的范圍為我國(guó)現(xiàn)代大氣粉塵的來(lái)源區(qū)和中國(guó)大陸主要的粉塵降落區(qū)。
黃土高原的另一個(gè)特點(diǎn)是沉積物分布的地帶性以及物質(zhì)組成熑緲帕４笮 ⒖笪鎦擲啵牭南嘍躍一性和變異規(guī)律性。近年來(lái)，3種降塵方式所形成的黃土微結(jié)構(gòu)中細(xì)粒團(tuán)的普遍出現(xiàn)是黃土高原又一大特點(diǎn)。它不僅顯示了“水?dāng)r泥”的作用，同時(shí)也解釋了有些化學(xué)元素含量在黃土高原邊緣呈折線下降，以及其粘粒含量關(guān)中明顯高出豫西地區(qū)等現(xiàn)象；據(jù)此說(shuō)明黃土高原土壤侵蝕常以推移在先。難怪在西峰徑流小區(qū)觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，徑流小時(shí)以粉粒較多，而徑流大時(shí)才見(jiàn)粘粒增加等異�，F(xiàn)象。由此推斷，細(xì)粒團(tuán)作為一單元體與其它黃土顆粒呈點(diǎn)棱接觸形成支架式多孔結(jié)構(gòu)可能是黃土高原形成的關(guān)鍵和主要?jiǎng)恿�，也可能是黃土區(qū)特殊“土壤水庫(kù)”能夠及時(shí)形成的基礎(chǔ)。
三 重建“土壤水庫(kù)”是黃土高原治本之道
20世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)治水多采用“蓄泄統(tǒng)籌，以泄為主”的方針。但這一方針已不適應(yīng)目前的狀況。這是因?yàn)椋孩冱S河水資源日益短缺，造成頻繁斷流，大量地宣泄地表徑流已與缺水之態(tài)勢(shì)相違背；②合理蓄水有利于下游堤防安全，緩解堤防失守之危機(jī)；③治黃需要走綜合之路，并與生態(tài)環(huán)境建設(shè)相結(jié)合。
明朝水利專家徐貞明指出“水利之法，當(dāng)先于水之源”、“水聚之則害，而散之則利”，“棄之則害，用之則利”，提出“治水先治源”。黃土高原國(guó)土整治的“28字方略”，從提出到現(xiàn)在已經(jīng)有20余年，但因有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門未正式采納施行，僅停留在論文和口頭建議層面上，因而無(wú)法進(jìn)行全面的、有針對(duì)性的驗(yàn)證。但是“28字方略”作為黃土高原綜合治理的基本指導(dǎo)思想在黃河上中游管理局的3個(gè)水保站和黃土高原水土保持綜合試驗(yàn)示范的11個(gè)試區(qū)，以及無(wú)定河流域、定西和晉西北等地區(qū)的200多個(gè)治理樣板中都得到了證明，并取得豐碩成果。
“土壤水庫(kù)”是生態(tài)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵和動(dòng)力，由此，“全部降水就地入滲攔蓄”作為方略核心，是符合黃土高原演變實(shí)際的。在黃土高原形成過(guò)程中，“土壤水庫(kù)”顯示了不可替代的作用。因此，在土地利用時(shí)，必須以改善“土壤水庫(kù)”為前提、指導(dǎo)思想和理論依據(jù)。只有這樣才能充分發(fā)揮水資源作用，達(dá)到消除洪災(zāi)，維護(hù)生態(tài)良性循環(huán)及建立生態(tài)大農(nóng)業(yè)的目的。
從黃土和黃土高原形成的全過(guò)程來(lái)看，黃塵是從干旱地到達(dá)黃土高原上空與東來(lái)濕氣相遇，通過(guò)3種降塵方式(自重降落、凝聚降落和雨淋降落)堆積而成。這一過(guò)程早在250萬(wàn)年以前就已開(kāi)始。據(jù)此得出“沒(méi)有季風(fēng)就沒(méi)有黃塵的降落，沒(méi)有植被的繁生也就沒(méi)有黃土高原”的科學(xué)論斷。而3種降塵方式使黃土層具有“點(diǎn)棱接觸支架式多孔結(jié)構(gòu)”3牐使黃土具有滲透性能好、蓄水容量大、植被容易繁生的特點(diǎn)。植物的繁生反過(guò)來(lái)又鞏固和提高了土體的滲蓄能力和抗沖性能。隨著土層增厚，其蓄水容量必然增大，形成巨大的“土壤水庫(kù)”，防止了地面徑流的發(fā)生，從而從根本上消除了水土流失的危害。這樣的規(guī)律和理論不僅被250萬(wàn)年以來(lái)黃土補(bǔ)磐寥老盜械牡刂適錄所驗(yàn)證，而且還被百余年來(lái)子午嶺屢遭墾荒后的植被自然恢復(fù)和群眾生產(chǎn)實(shí)踐中把“三跑田”變?yōu)椤叭Ｌ铩钡氖聦?shí)所證實(shí)。這是與黃土的滲透率高和蓄水層厚分不開(kāi)的。這一特性使得一次降水500mm不發(fā)生蓄滿徑流，降雨強(qiáng)度2mm/min上下不發(fā)生超滲徑流。目前黃土高原水土流失嚴(yán)重，其主要原因是人類對(duì)植被的無(wú)情破壞，進(jìn)而對(duì)“土壤水庫(kù)”的無(wú)情傷害，不合理利用土地和直接削弱土壤入滲和抗沖能力，形成超滲徑流，導(dǎo)致濕陷、洞穴和暗溝沖刷等，完全是人為造成的沖刷過(guò)程。因此，保護(hù)、加強(qiáng)、重建“土壤水庫(kù)”，迅速全面恢復(fù)植被才是黃土高原生態(tài)環(huán)境治理的治本之道。
四 “三庫(kù)協(xié)防”，再現(xiàn)黃土高原秀美山川
黃土高原植被的迅速繁生是鞏固和提高土體通透性，進(jìn)而形成高容量“土壤水庫(kù)”的“天賜動(dòng)力和強(qiáng)勁保障”。植被的繁生是成壤作用的始發(fā)標(biāo)志和基本動(dòng)力，對(duì)黃土這樣的特殊土狀物來(lái)說(shuō)又是必不可少的保護(hù)、鞏固和發(fā)展的唯一“動(dòng)能”。依靠這一“動(dòng)能”，尤其植物根系的纏繞和串聯(lián)作用，黃塵在沉積時(shí)所固有的支架接觸式多孔結(jié)構(gòu)才得以保持鞏固、疏松和通透性能才得以充分發(fā)揮，黃土層的堆積才得以不斷增厚，250萬(wàn)年以來(lái)黃土高原厚達(dá)100m以上的黃土補(bǔ)磐寥老盜瀉投テ矯婀愕母咴地貌才得以形成和保持，否則就會(huì)遇水滑脫落實(shí)，甚至濕陷，引起坡面沖刷。農(nóng)地耕層雨后容重的增加和初滲與穩(wěn)定滲透性相差懸殊等現(xiàn)象都是顯而易見(jiàn)的確證。因此在缺乏一定植被的保護(hù)前提下，不是洪流滾滾(雨期)把黃土沖刷殆盡，就是沙波洶涌，塵海無(wú)邊(干冷期)。
黃土高原植被的迅速繁生提高了土體賦存通透性，進(jìn)而形成大容量的“土壤水庫(kù)”，它與黃土地層中厚達(dá)40m以上的包氣帶相聯(lián)而形成毫無(wú)蒸發(fā)損失的地下水庫(kù)(當(dāng)時(shí)群眾稱它為空山水)。地下水庫(kù)可以為人類儲(chǔ)存和保護(hù)水資源，但是它需要理想的庫(kù)區(qū)和充足的水源。地面水庫(kù)是人為調(diào)節(jié)洪澇干旱的主要工程措施，長(zhǎng)期以來(lái)人們往往過(guò)分依賴它的作用，而忽視土壤水庫(kù)的巨大作用。要充分發(fā)揮以上兩庫(kù)的作用，使其成為抗旱排澇的有生力量和可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用的資源優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處，“土壤水庫(kù)”的聯(lián)系作用不可忽略。只有重修“土壤水庫(kù)”并實(shí)現(xiàn)其同地下水庫(kù)、地面水庫(kù)“三庫(kù)”協(xié)防才能真正體現(xiàn)“治水之道在于治源”和“水用之則利，棄之則害”這個(gè)“至理名言”的偉大意義。在黃土高原國(guó)土整治時(shí)，遵照“28字方略”，以此為指導(dǎo)思想全力鞏固“土壤水庫(kù)”以便盡先將自然降水接納下來(lái)，直接盡可能蓄積于黃土之內(nèi)，讓潛在的洪流轉(zhuǎn)化為持續(xù)的徑流，以供工農(nóng)業(yè)、發(fā)電、航運(yùn)、生活之用。
因此全面迅速恢復(fù)水土失坡地植被(含作物)為當(dāng)務(wù)之急。這需要通過(guò)優(yōu)化徑流調(diào)控手段4牐消弱或切斷侵蝕動(dòng)力，強(qiáng)化入滲、增進(jìn)和維護(hù)土壤水庫(kù)的健康功能，以便把降水的大部或全部蓄積起來(lái)，從而保證當(dāng)?shù)刂参锓鄙男枨�，并有利于通過(guò)喬灌植物下扎的根系引入地下深處成為地下徑流或水庫(kù)、礦泉水再轉(zhuǎn)入各級(jí)水路網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)水土資源持續(xù)高效利用。因此，只要修復(fù)保護(hù)好“土壤水庫(kù)”，就能保證全部降水就地分散入滲，避免徑流沖刷�？梢灶A(yù)言，只要認(rèn)真落實(shí)“28字方略”，根治黃河水患，再造黃土高原秀美山川是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
五 建議
(1)應(yīng)將重建“土壤水庫(kù)”，實(shí)現(xiàn)三庫(kù)協(xié)防，作為構(gòu)建和諧黃土高原，再現(xiàn)秀美山川的理論依據(jù)和指導(dǎo)方針�！巴寥浪畮�(kù)”是地表水庫(kù)、地下水庫(kù)的紐帶，是植被、森林、草原及地面植物賴以生存的根基。只有在黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)中恢復(fù)重建黃土高原的“土壤水庫(kù)”功能，才能有效利用其巨大的調(diào)控降雨徑流、減少土壤侵蝕的功能，黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)成功才有希望。
(2)加大降雨徑流調(diào)控與利用研究力度，為落實(shí)“28字方略”提供技術(shù)支撐，同步解決黃土高原干旱缺水與水土流失兩大難題。“28字方略”的核心是“全部降水就地入滲攔蓄”，本質(zhì)是通過(guò)“截、滲、匯、蓄、用”的綜合調(diào)控徑流手段，就地高效利用降雨徑流，防治水土流失，改善生態(tài)環(huán)境。因此需要加大降雨徑流調(diào)控研究力度，將黃土高原地區(qū)降雨徑流充分開(kāi)發(fā)利用，才能確保黃土高原“土壤水庫(kù)”健康功能的充分發(fā)揮，進(jìn)而確保黃土高原植被的快速恢復(fù)。
(3)轉(zhuǎn)變治水觀念，在重視節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)重視“土壤水庫(kù)”的恢復(fù)與重建。“治水之道在于治源”，“水用之則利，棄之則害”，因而“治水之道在于治源的升華”。目前，我國(guó)正在建設(shè)節(jié)水型社會(huì)，恢復(fù)發(fā)揮黃土高原“土壤水庫(kù)”調(diào)控降雨徑流、恢復(fù)保育生態(tài)、提供優(yōu)質(zhì)水源的功能，應(yīng)是建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的重要一環(huán)。
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