赵忠宝,何鑫,耿世刚,李克国,魏德全

(1.中国环境管理干部学院,河北秦皇岛066004;2.绥中县前所镇林果技术服务中心,辽宁葫芦岛125205)

秦皇岛市土壤侵蚀的特点、原因及保护对策

赵忠宝1,何鑫1,耿世刚1,李克国1,魏德全2

(1.中国环境管理干部学院,河北秦皇岛066004;2.绥中县前所镇林果技术服务中心,辽宁葫芦岛125205)

土壤侵蚀是一种危害严重、分布范围广的生态环境问题,影响人与自然的和谐共存,以及各业生产的可持续发展。通过分析秦皇岛市土壤侵蚀特点、原因,提出综合治理土壤侵蚀的对策和措施,以期为今后该区土壤侵蚀防治与治理提供科学依据。

秦皇岛市;土壤侵蚀;生态环境问题;综合治理

我国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一。全国几乎每个省都有不同程度的土壤侵蚀,其分布之广、强度之大、危害之重,在全球屈指可数,土壤侵蚀被称为中国的头号生态环境问题。本文主要分析秦皇岛市近10年土壤侵蚀的特点、成因,并提出合理的治理对策和措施,以期为该区生态环境治理和农业可持续发展提供科学依据。

1 秦皇岛市土壤侵蚀的特点

1.1 土壤侵蚀面积大,分布广

秦皇岛市地处河北省东北部,燕山山脉东段,陆域总面积7 812.4 km2,其中土壤侵蚀面积2 972.3 km2,占陆域总面积的38%。长城以北的中低山区、长城以南至京山铁路以北的丘陵台地区和沿海风沙区都存在土壤侵蚀现象,是冀东地区土壤侵蚀比较严重的区域之一。

1.2 土壤侵蚀类型多

秦皇岛市土壤侵蚀类型主要为水蚀、风蚀、重力侵蚀和风暴潮侵蚀四大类。水蚀主要分布于长城以北的中低山区和长城以南至京山铁路以北的丘陵台地区,土壤侵蚀模数在1 100～4 650 t/(a·km2),土壤侵蚀面积2 831 km2;风力侵蚀主要分布在山海关至滦河入海口沿海一带风沙区,由于受海风侵蚀,呈零星壮分布,侵蚀模数1 000～1 500 t/(a·km2),风蚀面积92 km2;风暴潮侵蚀(海水入侵+风力侵蚀)主要分布于滦河口段、大蒲河段、洋戴河区、海港区南部、卸粮口段和石河段,侵蚀面积24.8 km2;重力侵蚀表现为崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、采空塌陷、地裂缝,主要分布于北部中低山区和丘陵台地区的采矿区以及人为不合理的开垦区,常伴随水力侵蚀一起出现,侵蚀面积24.5 km2。

1.3 土壤侵蚀的时间较为集中

秦皇岛市土壤侵蚀主要集中在夏、冬两季。80%的降水集中在7～8月份,暴雨发生率高,易造成山洪暴发,除了一般的坡面侵蚀和沟壑浸蚀外,还有崩塌、滑坡和泥石流等现象发生;冬季受西伯利亚大陆气团控制,常有寒潮大风降温天气,寒潮期一般自11中下旬至来年3月中下旬,时间长、风力大为风力侵蚀和风暴潮侵蚀创造了条件。

1.4 土壤侵蚀危害较为严重

全市受重力侵蚀的人数为4 228人,潜在经济损失总数为6 447万元。自上世纪50年代以来,全市突发性地质灾害101起,造成61人死亡,损毁房屋810间、农田201 hm2、公路41.65 km,直接经济损失2 203.5万元[1]。

2 土壤侵蚀的成因分析

引起秦皇岛市土壤侵蚀的原因主要有两个方面:自然因素和人为因素。

2.1 自然因素

2.1.1 地形地貌

秦皇岛市地处燕山山脉东段,地形地貌复杂,峰峦迭起,山坡陡峭,河曲发育。地势北高南低,地貌类型由中低山、丘陵、平原呈梯级状分布。以东西走向的长城为界,以北为构造侵蚀中低山区,面积3 660 km2,占全市总面积的46.9%,1 000 m以上山地,切割深度300～500 m,山坡坡度40°～60°,该区地貌特点是地势高耸,地形陡峻、起伏大,切割剧烈,多见尖顶状山体;长城以南至京山铁路以北为构造剥蚀丘陵台地区,面积2 202.5 km2,占全市总面积的28.2%,山高100～1 000 m,地形坡度一般5°～25°,切割深度小于200 m,该区地形变化较舒缓,地面坡状起伏[2]。沿海地区由于受近海河流、海潮、季风等作用,形成了一些高低起伏的沙丘,一般高出海面5～30 m,昌黎县大圩顶沙丘最高,海拔约30 m。总之,复杂的地形地貌、较大的地形坡度、低起伏的沙丘,为水力侵蚀、重力侵蚀和风力侵蚀创造了有利的条件。

2.1.2 岩性与土壤

秦皇岛市山区以花岗岩为主,不易风化、剥蚀,覆盖着薄壳土层,土壤多属褐土与棕色森林土,土层较薄,附着能力差。花岗岩为中生代燕山运动中形成,绝对年龄大约为1亿年。花岗岩立方解理发育,在海拔200 m以下的低山丘陵花岗岩风化形成大量球状风化体,但在海拔200 m以上受冰期时寒冻风化冰劈作用形成大量的石柱峰林,在都山的山顶形成石海。花岗岩寒冻风化冰劈作用下还堆积大量的石屑,形成石屑坡和石屑堆。这些石屑数量巨大,主要堆积在不稳定的山坡或山凹中,受重力作用和水力作用的双重影响,往往形成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害[3]。

2.1.3 森林植被

秦皇岛市植被类型为暖温带落叶阔叶林,并有温性针叶林分布。建国初期,北部山区森林覆盖率高达95%。上世纪五六十年代搞“大跃进”、“以粮为纲”,对森林植被进行了严重破坏。经过多年的封山育林和人工补植,目前北部山区森林覆盖率为57%,但森林结构不合理,人工林较多,天然林较少,中幼龄林偏多,单层林较多,林下枯枝落层较薄,林下土壤侵蚀的现象普遍存在。

2.1.4 气候

秦皇岛属暖温带半湿润季风气候,年平均降水可达800 mm。冬季受西伯利亚大陆气团控制,天气寒冷干燥,常有寒潮大风降温,寒潮期一般自11中下旬至来年3月中下旬。时间长、风力大,为风力侵蚀和风暴潮侵蚀创造了条件。夏季东南季风从海上吹来大量暖湿空气,极峰位置稳定在北纬40度附近,受燕山地形的影响,山地迎风坡多形成暴雨中心,暴雨较为集中,历时短,洪峰流量大,冲刷强度大,常携带大量泥沙,严重时还形成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。

2.2 人为因素

人为因素造成和加剧了土壤侵蚀。近几年来,随着人口增长和经济的发展,人为造成土壤侵蚀的面积呈现不断增长的趋势。据统计,全市每年因人为因素新增土壤侵蚀面积30～50 km2。人为因素主要有:(1)有的地方盲目开发“四荒”,搞经济林果基地开发,顺坡抽槽、间作农作物,没有采取任何有效的水土保持措施。一遇降雨,水冲土跑,产生土壤侵蚀。这种现象在北部山区普遍存在。(2)山区的开矿、修路等开发建设项目面广量大,而又没有按规定编报水土保持方案,未执行“三同时”制度,废渣、尾矿、矸石、剥离表土乱堆乱倒,造成开发建设性土壤侵蚀。据调查资料显示,全市25家水泥灰岩矿、70个煤矿、61家铁矿等都存在着不同程度的人为土壤侵蚀现象。(3)城市化过程中造成土壤侵蚀,这是秦皇岛市人为土壤侵蚀的又一重要因素。随着城市建设规模的不断扩大,不合理的开发水土资源,乱挖乱倒弃土,甚至已开发推平的土地长时间搁置裸露,形成大片的裸露面和废弃的虚土,造成土壤侵蚀。(4)河道采砂和海岸带工程建设等造成海水侵蚀。

3 土壤侵蚀的防治措施

土壤侵蚀的防治与治理应以小流域为基本单元,预防为主、保护优先,因地制宜、分区防治,全面做好预防监督、综合治理和生态修复相结合等要求,结合《秦皇岛生态市建设规划2006—2020》和《秦皇岛市水土保持生态建设规划2005—2015》提出如下防治措施:

3.1 北部中低山、丘陵中度侵蚀区

本区海拔在500～1 500 m之间,该区是秦皇岛市的生态屏障,主导生态功能为水土保持、涵养水源与生物多样性保护,土壤侵蚀的防治与治理措施有:

3.1.1 进一步强化封山育林,增强森林生态系统的自我修复能力

生态修复是新世纪水土保持生态建设思路的重大战略调整,具有投入小、见效快、效益好等特点。该区封山育林50多年来,生态得到保护和恢复演替,但还存在封而不死、放牧、平茬砍柴的传统现象。今后,应加大封山育林工作力度,实行封山禁牧,积极实施飞播造林。封山育林会使植被得到恢复,增加枯落物贮量,改变土壤结构状况,增强林分的水源涵养和水土保持作用。秦皇岛市石河水库水文观测站对山海关林场所辖范围内石河流域的径流量、输沙量、侵蚀模数等进行了34年观测,结果表明,在封山育林初期(1957—1966)年均径流量为1.57亿m3,年均输沙量为12 357万t,侵蚀模数为221 t/hm2;1987—1990年期间(封禁33～36年),年均径流量减少到0.975亿m3,年均输沙量减少到1.817万t,侵蚀模数减少到32 t/hm2,分别下降了38%、85%、86%。这将会使水库的使用寿命延长几百年[4]。

3.1.2 实施坡改梯、退耕还林,增强水土保持功能

在坡度5°～25°的耕地,必须实施坡改梯。山坡地为环境敏感区,开发利用不当,极易造成严重土壤侵蚀。水平梯田和台地是山丘区沿坡地等高线修建的台阶形田地,它可以改变微地形,增加地面糙度。利用作物自身拦挡泥沙,拦蓄雨水,阻滞径流,提高地表的抗蚀力,防治土壤侵蚀,达到保水、保土、保肥的目的,为山丘区坡地植被的恢复创造条件[5]。坡耕地改造是改变微地貌、有效遏制土壤侵蚀的关键技术。坡度大于25度的坡耕地必须退耕还林还草,营造薪炭林、水土保持林和经济林。根据四川省遂宁市中区对坡改梯田和坡改梯土典型地块减沙的实地观测资料,坡耕地改水平梯田和坡耕地改梯土后,每年径流量可分别就地减少原径流流失量的92%和70.6%～83.4%,泥沙可就地减少原泥沙流失量的94.9%和86%～90.2%,可见,坡改梯后其减蚀减沙的效果是很明显的[6]。

3.1.3 利用先进的耕作措施和造林技术

积极推广少耕免耕、横向耕作等高耕作耕作技术,通过增加地面覆盖度及地形改变达到保水保土的目的。造林实行穴状种植,修建坑穴、鱼鳞坑等措施,以减少破坏土壤结构、增加地面覆盖度、改变微地形及蓄水为主达到保水保土的目的。实验表明,在降雨强度一定的条件下,免耕作业区的径流量至少比传统作业区减少2倍,泥沙输移量减少4倍[7]。

3.1.4 积极发展生态农业

发展生态农业能够把种植业、养殖业、加工业和农村能源联系在一起,达到调整农村产业结构、物质循环利用、发展经济、保持水土的目的。一是积极发展沼气池,把沼气池、厕所、猪舍结合起来,改变传统的能源利用结构,遏制乱砍滥伐的现象。同时,产生的沼渣、沼液是很好的有机肥料,可以改善土壤结构。二是发展立体种植。通过间作套种,增加地面覆盖度、覆盖时间和利用空闲生态位达到保持水土的目的。三是发展节水灌溉农田。节水灌溉是根据作物需水规律及当地供水条件,为有效利用灌溉水获取农业的最佳效益,具有高产、高效、优质等特点,主要有渠道防渗、低压管道输水、喷灌、微灌等节水灌溉技术。节水灌溉主要是通过消弱水的移动路线及动能来达到保持水土的目的。如河北太行山区白庄水土保持型生态农业循环系统,经过1997—2000年的循环运转,在提高植被覆盖率、增加土壤肥力、减少土壤侵蚀、提高粮果产量等方面取得了明显的效果。2000年8月30日降雨189 mm,20年一遇,试区内水利水保工程没有受到任何破坏,经过测流和泥沙量观测,整个试区内的土壤侵蚀量很小,仅为685 t/(km2·a)[8]。

3.1.5 加快矿区的生态恢复与重建

秦皇岛市的矿山主要分布在北部的中低山区及中部的丘陵台地区,具有规模小、开采强度大、土壤侵蚀严重、危害大等特点。矿区的生态恢复坚持“谁造成水土流失谁负责治理”的原则,因地制宜,采用先进的工程措施、生物措施与农业耕作措施相结合。对闭坑矿山进行综合整治,倡导景观化治理,建设矿山公园;对尾矿库进行坝面加固、覆土、种草;露天采矿边坡,修建台阶进行覆土,实行台阶式绿化;塌陷区根据塌陷程度,采取农、林、牧、渔综合利用的措施。

3.1.6 加快制定水土保持生态补偿政策

水土保持的生态服务功能具有空间流转性,它既产生本地效益,也产生异地效益[9]。北部山区的主导生态功能为水土保持,境内河流众多,流域面积在100 km2的较大河流有21条,均发源于北部山区。北部山区为南部平原地区的经济发展及人民生活提供水资源保障和生态安全保障,然而北部山区地处特殊位置,经济发展受到限制,人民生活水平较为贫困。根据温家宝总理在2006年的“第六次全国环境保护大会”上明确指出德“谁开发谁保护、谁破坏谁恢复、谁受益谁补偿、谁排污谁付费”的原则,加快制定北部山区水土保持生态补偿机制,切实保护水源地。南部平原地区应该在政策、资金、实物等方面给予北部中低山丘陵区一定的补偿。补偿资金以国家为辅,地方为主,积极争取国际赠、贷款。同时开征矿产开采费和旅游资源费。

3.2 南部沿海平原中度侵蚀区

3.2.1 加强农田水利工程和农田防护林体系建设

大量试验证明,农田防护林的生态效应主要表现为防风固沙、减少径流、减少蒸发量。南部沿海平原地区以农业生产为主,由于农田植被覆盖高,地势平缓,土壤侵蚀强度较弱,但局部人为不合理利用土地也造成了严重的土壤侵蚀现象。土壤侵蚀携带农田大量营养物质进入河流或湖泊,造成河流或湖泊富营养化。再加上现存农田防护林带残缺不全,很多农田没有林网建设,防风固沙、保持水土的能力十分有限。解决农田土壤侵蚀的根本措施就是加强农田水利工程和农田防护林建设,建设高标准农田,实现乔、灌、草相结合,实现林随路走,林随沟、渠走,做到水不出田,肥不出沟。

3.2.2 优化沿海防林体系建设

沿海防护林体系在防灾减灾、保障人民生命财产安全、防风固沙、阻挡风暴潮等自然灾害的侵袭、改良土壤和稳定农业生产等方面发挥了明显作用。秦皇岛海岸线长126.4 km,是风力侵蚀分布的主要地段。上世纪50年代以前,沿海岸线分布大量流动沙丘,风沙起时,淹没楼房,淹没铁路,给人民群众的生活带来严重灾害。从上世纪50年代开始,国家号召人民沿海岸线大规模植树造林。到上世纪70年代,基本形成了沿海防护林体系,使流动的沙丘得以有效固定。沿海防护林由于林龄较长、树种单一,大多地段树木出现老化现象,病虫害严重,抵抗台风的能力逐渐减弱。目前应该加强沿海防护林更新改造,优化林带结构,加大未合拢阶段的造林步伐,最大限度地发挥沿海防护林的生态功能。

3.3.3 海水入侵综合防治

首先要禁止海岸采砂。据研究,秦皇岛市海岸侵蚀的原因除风暴潮外,主要是拦蓄河水造成的输沙量减少和人工采挖砂石对海岸的直接破坏[10]。拦蓄河水的目的是蓄积季节性降水,供经济发展及人民生活使用,有利有弊,目前难以解决。采挖砂石是一种掠夺性的破坏,已使许多良好的沙质海岸遭受破坏,海岸侵蚀加剧,严重影响了秦皇岛市的海岸风景线和生态安全,应该严格执行《中华人民共和国海洋环境保护法》,禁止在海岸采挖砂石。同时应加大海岸线的监管和监督力度,严厉打击海岸采挖砂石行为。其次,在海水入侵严重地区工程护岸。在海水入侵严重地区,因地制宜,科学论证,采取工程护岸,防止风暴潮对海岸线侵蚀。

[1]任改娟,郝文辉.秦皇岛市崩塌环境地质灾害特征及其防治对策[J].中国环境管理干部学院学报,2009,19(1):9-11.

[2]任志军.秦皇岛市矿产开发引发的地质环境问题及对策[J].化工矿产地质,2006,28(2):94-100.

[3]孔繁德.秦皇岛北部山区水土流失的特点及形成因素与防治对策[J].水土保持研究,2003,10(2):52-54.

[4]费世民,彭镇华,周金星,等.我国封山育林研究进展[J].世界林业研究,2004,17(5):29-33.

[5]邱雪红,杨洁.江西省林地水土流失状况调查及对策[J].亚热带水土保持,2007,19(4):35-37.

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[7]杨丽娜,永双,白毅.耕作措施对地表径流和产沙量的影响[J].水土保持应用技术,2006,(3).

[8]陈建卓.太行山石灰岩山地水土保持型生态农业试验研究[J].水土保持通报,2005,25(1):82-87.

[9]胡世明.水土保持生态补偿的财政对策——基于生态转移的横向转移支付制度[J].闽江学院学报,2009,30(1):59-63.

[10]张立海,刘凤民,刘海青,等.秦皇岛地区海岸侵蚀及主要原因[J],地质力学学报,2006,12(2):261-264.

The Characteristics and Reasons of Soil Erosion in Qinhuangdao City and Its Protection Measures

Zhao Zhongbao1,He Xin1,Geng Shigang1,Li Keguo1,Wei Dequan2
(1.Environmental Management College Of China,Qinhuangdao Hebei066004;2.QianS uo Forestry and Orchard Technical Service Center In S ui Zhong County,Huludao Liaoning125205)

Soil erosion is an ecological environmental issue with great harm and a wide range of distribution,which affects the harmony between man and nature co-existance,and the sustainable development in all walks of life.The paper put forward comprehensive treatment strategies and measures of soil erosion by analyzing the characteristics and reasons of soil erosion in Qinhuangdao city so as to provide scientific proof in the future prevention and treatment of soil erosion.

Qinhuangdao;soil erosion;ecological environmental issue;comprehensive treatment

X144

A

1008-813(2010)03-0028-05

10.3969/j.issn.1008-813X.2010.03.008

2010-04-02

赵忠宝(1980—),男,河南省滑县人,毕业南京林业大学水土保持与荒漠化防治专业,硕士,讲师,主要研究生态规划、水土保持。