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廣東省近40年水土流失和治理
沈燦燊
水土資源保護是一個世界性問題。全球已有4260萬km2的土地發生不同程度的土壤流失,水源也逐漸不足,許多城市缺水。我國水土流失面積達150萬km2,占全國土地面積16%,水土資源的保護,刻不容緩。
廣東土地面積17.668萬km2,其中水土流失面積達1.224萬km2,占總面積的6.9%,大部分發生在花崗岩風化土壤區,其次是紫色頁岩和玄武岩區。在喀斯特區,則石山裸露,是另一種土壤侵蝕形式。嚴重的土壤流失區失去調節水源能力,使河水、泉水在枯季乾涸,水量奇缺。
1 形成廣東水土流失的原因
形成廣東較嚴重水土流失的原因有自然的和人爲的2個方面,後者的影響更爲主要。
1.1 母岩
母岩與土壤侵蝕的關系很大,在廣東,泥盆紀以前的老地層多爲堅硬變質岩,十分難於風化。而第三紀和第四紀新地層,岩性疏鬆,易被風化和冲蝕,尤以岩漿岩中的花崗岩和沉積岩中的紅色碎屑岩最易發生風化和流失,廣東花崗岩分佈面積很廣,風化層厚度一般都達10 m以上,最厚達50~60 m,水土流失情况最爲嚴重;北江上游有大片紫色頁岩區,當植被被破壞後,也很容易發生水土流失。
1.2 暴雨和急流
廣東地處亞熱帶季風區,降雨十分豐富,年均雨量在1600~1800 mm之間,大部分降雨集中在夏半年,雨日長,暴雨量和雨强都很大。如陽江1日的暴雨量高達405.5 mm(1957年5月28日),清遠405.3 mm(1979年9月24日),湛江351.5mm(1980年6月3日),高要216.3 mm(1961年9月30日),興寧石馬226.5 mm(1980年10月17日,6h)。而一場連續暴雨的累計雨量,最大值爲惠東的761.1 mm(1979年9月連續4天),河源的691.9 mm(1959年6月連續4天)和陽春的576.5 mm(1965年4月連續2天)分别次之。
全省許多地方日暴雨量均可超過200 mm,臺風暴雨和對流雨都頻頻出現。暴雨之大、衝擊力之强可想而知。
降雨所形成的逕流也是很豐富,如西江流域(廣東部分)、北江流域、東江流域、韓江流域和漠陽江流域單位面積年産水量分别爲65.1萬、109.2萬、95萬、86.7萬和143.7萬m3/km2;逕流系數則分别爲0.47、0.62、0.54、0.54和0.66。
在山間河流及沿海小河,每當暴雨,山洪傾瀉而下,一場暴雨的逕流系數可達80%以上,故冲刷力甚强。
1.3 森林和植被
森林和植被是涵養水源、增加土壤含水量和地下水量、减緩河川逕流季節分配不匀的重要自然調節因素。廣東地處亞熱帶和熱帶邊緣,氣候炎熱,日照强,雨量充沛,森林和各類植物都生長茂盛,且生長迅速。一百年前,廣東從山地、丘陵到臺地都遍佈森林和草地,到處鬱鬱葱葱,一片青緑。
1.3.1 熱帶季雨林
熱帶季雨林中的常緑季雨林,原遍佈於雷州半島,植物種類超過600多種,有用材林木、纖維植物、油脂植物和芳香植物等。森林結構分4~5層,由喬、灌、藤和草搆成,但由於濫伐,目前面積已極小,瀕於消失。
1.3.2 亞熱帶常緑季雨林
分佈在懷集-英德-大埔一綫以南地區,以亞熱帶植物爲主,並伴生一些熱帶植物,但絶大部分已被砍伐和破壞,現僅見於保護林區和村落風水林,主要樹種爲楠木、格木、石斑林、樟樹等。據記載,以前林間植物種類達500多種,也是喬、灌、藤和草搆成4~5層植被覆蓋,但大部分現已盪然無存,殘存的林區也多爲次生林,比較疏落。
1.3.3 亞熱帶常緑闊葉林
在亞熱帶常緑季雨林帶以北地區,即粤北地區和五嶺附近,例如乳源莽山林區。據記載,該區有30多個熱帶和40多個亞熱帶林木品種。但這種森林也已不多見,只有若干深山大嶺有局部原始類型存在,其餘都大部分被毁滅。在粤北石灰岩山區,多處岩石裸露,一片荒凉。
1.3.4 草地
廣東草地多爲森林被破壞後次生,有熱帶草地、亞熱帶草地和石灰岩草地等類型,共有草種400多種,也多因放牧和居民採挖作燃料,十分稀疏零落。
1959、1969、1979年三次大規模的毁滅性伐林,使廣東80%以上的林地被毁,荒山秃嶺,比比皆是。在每次毁林後的10年間,雖大力恢復植被,但剛成疏林,又被砍伐,難以恢復。
1.4 無計劃的開山和伐木
1949年,廣東人口爲3000萬人,由於建國後生活穩定,早期又未控制生育,到1983年,人口增至6075萬人。如韓江興寧縣,1986調查人口密度達462人/km2,全縣人均耕地只0.037 hm2。全省耕地不足的縣份占半數以上。60~70年代,提出開山要糧,全面開墾,連陡坡30°以上山地,也進行開荒,順坡旱作,水土流失嚴重。由於缺乏燃料,許多地方竟然挖草皮作爲燃料,土壤被侵蝕,便形成面蝕→溝蝕→崩崗,失去保水能力。北江南雄縣一帶紫色頁岩區,每年挖土種菸葉,雨季表土被冲刷,年年如此,溝面蝕嚴重。
1.5 大規模亂開礦
爲取得經濟效益,群衆自發組織開礦,但技術落後,開發面積過大。廣東有30多個縣有稀土礦,普遍都被開採。硫鐵礦以及作爲建材的大理石礦和花崗岩礦,開採現象也十分普遍,結果森林植被被大量破壞,引起嚴重的水土流失,土壤被侵蝕,水資源枯竭。
人類大規模破壞生態環境,加上多暴雨的自然條件,導致大面積的水土流失,土壤肥力下降,一些地區形成沙荒地,農田被毁,旱澇頻繁發生。
2 廣東水土資源被破壞的情况和引起的後果
由於上述的原因,水土資源被大量破壞,使生態環境惡化,主要表現在:
(1)土壤被大量冲蝕。因自然條件不同,土壤流失的情况也不同,現按不同母岩將水土流失面積列後(表1)。
廣東全部山區的泥沙流失量達3396萬t,有機質流失量47.8萬t,另流失全氮量2.2萬t,全磷量1.2萬t,全鉀量67.7萬t。由此可見,土肥流失量十分巨大,流失區土地日漸瘦瘠,産量日减。
(3)森林被大量砍伐後,土壤流失,水資源季節分配更加不均。洪季流量占絶大部分,枯季流量日漸减少,小河甚至斷流,現將部分河流的洪、枯季情况列於表3。
廣東各河流洪季的流量占年總量75%~80%,個别河流達到83.6%,枯季流量多在30%以下,這固然是由於亞熱帶季風區雨量季節集中所致,但森林大量被砍伐,發生嚴重水土流失,失去調節能力,也是一個重要原因。
韓江支流烏陂河是一個嚴重水土流失地區,經大力整治,植林種草後,流域枯季流量明顯地增加。整治前的1984年,枯季流量只占全年流量21%,經整治後,1985~1987年的枯季流量分别爲25.7%,33.5%和40.3%,1990年爲39.7%。由此可見,枯季流量和水土流失有極大關系。在梅江支流五華河一帶,以往枯季小河全部斷流,連食水都發生困難;1985年整治後,經過7~8年,枯季水量明顯增加,解决了部分生活用水。
(4)河床迅速淤高,使河流部分斷航,水庫蓄水能力减少。50年代初,廣東河流大都水深充足、航運暢通,之後因水土流失,大量泥沙入河,使河床逐年淤高淤淺,導致航運中斷者達919km(1986年)。韓江水系被嚴重淤積的中小河共379條,其中不少已失去通航條件;北江湞水南雄城以上,枯季涓涓細流無法通航,沿江11個碼頭,全部作廢;鑒江航道也縮短了60多km。
另一方面,大量泥沙淤入水庫,全省受淤較嚴重的水庫共98座,占全省小二型以上水庫的11.6%。土壤流失嚴重的韓江興寧縣,平均每年入庫泥沙達104萬m3,全縣138座中小型水庫有98座受害,其中全縣最大的石壁水庫,總庫容原爲1235.5萬m3,到1986年淤去有效庫容86.62%。
(5)惡性循環,引起貧困和落後。嚴重水土流失區,農田荒廢,普遍缺水,旱澇頻頻,農業减産,也無法發展工業;群衆生活貧困,文化落後,青壯年外流,如此惡性循環,更顯貧困落後。
綜上所述,現將廣東水土流失對經濟發展的影響作出相互制約圖,以期更好地説明其内在機理。
3 廣東水土流失的治理和經驗
建國以來,廣東省政府不斷對水土流失加以治理,特别在1980年後,對全省12242km2的嚴重水土流失區加以全面整治。1985年省人大規劃分片在5~10年内治理水土流失面積7185 km2,到1990年,已按計劃完成治理面積的66.9%。
在治理過程中,不斷摸索經驗,總結出以生物措施爲主、以工程措施和生物措施相結合的治理技術方案;同時也總結出治理與開發相結合、以小流域爲單元、因地制宜和綜合治理的治理原則。
3.1 技術措施
生物措施與工程措施相結合。由於廣東温度高,雨量充沛,植物生長迅速,保土見效快,故應以生物措施爲主。
3.1.1 生物治理措施
水土流失發生的主要原因是植物被破毁,故必需先將植被恢復,其方法是通過封山育林,在流失區内種上先鋒樹種,一般以耐乾熱的馬尾鬆、濕地鬆、絹毛相思等,並及時種速生的草種如糖蜜草、柱花艸和象草等,同時種上灌木,最終再種上目的樹種,。
在面蝕區,草、樹同種,速生草形成各種式樣的活籬笆,攔截和固定泥沙,改善土壤肥力條件,常用糖蜜草和西卡柱花艸作帶狀種植,爲同時種植的樹種起保護作用。
在溝蝕區,在沿溝兩旁布糖蜜草等平行草帶,溝裏種比較高大的象草等,層層攔截泥沙,消减水流冲擊力和分散逕流,並與喬、灌結合種植。
在崩崗區,在崩崗壁頂上,沿邊挖小天溝,兩邊種上草帶,在崩崗錐上坡面,實行喬、灌、草結合,在崩崗口上修建低壩,全部壩面都種上草,内側則種上竹和樹固壩。
總的來説,在花崗岩區選種喬木以馬尾鬆、濕地鬆、荷木、黎蒴、臺灣相思、絹毛相思、大葉相電、窿緣桉、南洋楹、黄檀、加勒比鬆、尾葉桉、檸檬按、格木、沙欏、樟樹、鴨脚木、黑荆和各種竹類爲佳,在南雄等地的紅色砂頁岩區則以黄檀、川棟、任豆和臺灣相思等樹種生長較爲良好。
灌木可以選用胡枝子,黄栀子,大葉千斤撥,山毛豆,田菁,新銀合歡,紫花灰葉豆,白藤,夾竹桃,K156銀合歡和勒仔樹。
草本植物以新引進的糖蜜草、西卡柱花艸生長最爲迅速,一年已可覆蓋地面,香根草、芒草、棕葉蘆、巴拉草和象草也不錯。大鏡山水庫實驗的結果表明,象草較高大,且不怕水淹,作爲護堤壩植物,效果顯著。
種植方法應草灌先行、林草混交,豆科與非豆科混種,針葉樹與闊葉樹,深根與淺根植物,常緑樹與落葉樹混種,建立多層次、多林分的人工植被。
3.1.2 工程治理措施
上攔下截,節節攔蓄,使泥沙固定不外流。
(1)溝頭防護工程。即上攔,在離崩崗或侵蝕溝5 m處築截流溝(天溝),對逕流起攔蓄和分流作用,效果顯著,但必須在崩崗初始階段築成才有效。
(2)溝床攔蓄工程。在崩崗口、侵蝕溝内修築谷坊,即下截。谷坊與天溝結合,形成多層次水土保持系統化工程,效果顯著。大鏡山實驗場提出將谷坊改爲“生物過水壩”,在低土壩上種植被,既可攔泥沙,也能疏水。
(3)削坡開級工程。在崩崗壁上修挖成梯級,其寬度因地而异,使崩崗相對穩定,若種上植被保土效果更好。較平緩的地方則可不開梯級,在平整後的緩坡上層層種植草灌植物代替,以减少大量人力。
各地水保站根據當地情况的特點,提出一些有效的整治措施,如西江德慶站認爲條狀崩崗不宜削坡開級,便沿崩崗口逐段建壩攔沙,抬高崗底,穩定崩壁;大鏡山站提出以生物壩代替土壩;小良站提出除築天溝外,可挖品字溝和魚鱗坑,坡地修建水平梯田;南雄提出梯土爆破法,都是因地制宜的成功經驗。
3.2 治理原則
治理原則是指導性、方針性的治理戰略思想,十分重要,廣東的經驗是:
(1)政府重視,立法管理。
(2)治理與開發相結合,考慮經濟效益,以短養長。
(3)以小流域爲單元,逐片治好,保好。
(4)因地制宜,綜合治理。
4 廣東水土流失的治理效果
水土流失治理是人類改變自然的一種努力,由於評價治理效果的因素比較多,計算也比較困難,一般將治理效果分爲經濟效益、生態效益和社會效益三個方面。
4.1 經濟效益
經濟效益是指治理後該區農業和與農業有關的增值。大致可有①水土流失區農業産值增加量(包括水稻等農作物的增産值)、②土壤肥力的恢復和增加量、③治理工程增加的可用水量、④大小水庫和水電站增加的水量、發電量以及清淤費的節省款、⑤航運收入和⑥洪、澇、旱及其它灾害减少損失的數量和防洪等方面减少的堤圍投資等等。
(1)農業增産和增值。增産牽涉的因素很多,水保只是其中一個重要因素,計算結果只是一個概括性數字,但仍可反映出其整治效益。
(2)可利用水量增加。植被大面積恢復後,逕流調節能力增加,使枯季逕流量比重加大。如上述韓江烏陂河,1984年(整治前)枯季流量占全年總量的21%,而1990年(整治後)占39.7%,增加18.7%。在1987年連續兩個多月未下雨,流量仍有0.087 m3/s。特别是1991年大旱,河流仍未斷流,農田得以灌溉,這在治理前是没有的。
(3)大小水庫入庫泥沙量减少,使水庫有效庫容量增大。治理後流失區保沙保水、河流輸沙量也逐年减少。1984年韓江烏陂河年總輸沙量爲60193 t,到1990年减爲13404.4 t,梅江下游横山水文站,1985年年輸沙量爲592萬t,到1989年降爲429萬 t。興寧石壁水庫1985年進庫泥沙爲16.87萬 m3, 1989年减至8.84萬 m3。清砂後,水庫恢復了蓄水和發電。
此外河道的河床被冲刷、洪峰降低、航道恢復,經濟效益也很可觀。從全省來看,整治後經濟效益相當巨大。
(4)大小水庫入庫泥沙量减少,使水庫有效庫容量增大。治理後流失區保沙保水、河流輸沙量也逐年减少。1984年韓江烏陂河年總輸沙量爲60193 t,到1990年减爲13404.4t,梅江下游横山水文站,1985年年輸沙量爲592萬噸,到1989年降爲429萬噸。興寧石壁水庫1985年進庫泥沙爲16.87萬m3, 1989年减至8.84萬m3。清砂後,水庫恢復了蓄水和發電。
此外河道的河床被冲刷、洪峰降低、航道恢復,經濟效益也很可觀。從全省來看,整治後經濟效益相當巨大。
4.2 生態效益
治理前的一些嚴重水土流失區,如韓江五華和梅縣等地,植被被破壞殆盡,溝壑縱横,崩崗纍累,荒山秃嶺赤土破碎,連綿成片,嚴重者寸草皆無,蟲鳥絶迹,如入荒漠,滿目凄凉。治理後,疏林遍佈,果樹密植,部分緑樹成蔭,鳥、昆蟲重現,景觀改變。如電白小良站整治後形成亞熱帶闊葉混交林,有喬、灌、草3個層次,植物達320多種,覆蓋率達90%以上,現已有鳥類74種,其中留鳥25種,昆蟲遍佈,已采集了標本1萬多種,并發現野兔等小動物9種,環境逐漸向良性循環發展。
4.3 社會效益
首先是生活條件提高,人口不再大量外流,穩定了社會。水利條件和土壤肥力改善,農、牧、林、漁發展,産量提高,帶動了農産品加工工業,逐漸發展其他工業,使國民經濟建設結構日趨合理。由於生活改善和工農業發展,要求技術進步,促進教育文化和衛生道德的要求,改變了社會風尚。群衆熱愛社會、熱愛祖國,社會效益十分巨大。
5 存在問題和建議
經過多年的水土流失治理,效果顯著,但仍存在一些問題,對此我們提出以下建議。
(1)防止新水土流失的發生。
近年由於無節制地開山種藥材和開礦,造成了不少新的水土流失。如德慶農民因巴戟價高,1987年土法種植面積達2330h㎡,還計劃開山再種8700 h㎡,由於土法種植和收獲没有水保措施,水土流失極爲嚴重;另一方面,東江群衆自發開採金、銀、鈮、鉭、重稀土、輕稀土、瑩石、水晶、硫鐵礦等, 1989年已有礦山1781個,其中集體1059個,個體699個。由於土法種植和開採,一哄而起,使大片已緑化的山林全毁,水土流失面積很大,應及時加以控制。大規模房地産、高速公路、鐵路及各種工程的建設,也大都未注意水土保持,形成新的水土流失,必須用法律手段加以制止。
(2)政府應大力支持治理與開發結合。
由於水土流失治理是長期性的工作,所需治理資金較多,目前完全依賴政府投資難以解决。應當鼓勵多種開發投資方式,以短養長,使治理與開發結合,達到治理目的。
(3)制定廣東水土保持規劃。
將長期的水土保持規劃與近期的治理計劃結合,使治理工作更有目的地進行。
(4)進行水土保持科學研究
水保工作機構應與高校聯合,進行科學研究,突破一些技術上理論上的問題,以提高水土保持工作效益。
(原載:中山大學學報,自然科學版,1994。)