論植物工程在西部環(huán)境生態(tài)建設(shè)中的地位和作用
拾 兵 班久次仁 曹
摘要:依據(jù)西部地區(qū)的自然條件及目前國(guó)家的經(jīng)濟(jì)狀況,本文闡述了優(yōu)先開(kāi)展植物工程建設(shè)的可行性及其在西部環(huán)境生態(tài)建設(shè)中的突出作用。
關(guān)鍵詞:西部地區(qū) 水土保持 生態(tài)環(huán)境建設(shè) 植物工程
中國(guó)是世界上水土流失最嚴(yán)重的國(guó)家之一,而西部又是中國(guó)水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)。在西南,新構(gòu)造強(qiáng)烈,斷裂褶皺形成的破碎巖層多,地形起伏,山地丘陵區(qū)占地面積廣,片蝕、溝蝕、崩塌、滑坡、泥石流大量存在。水土流失面積53.5萬(wàn)km2,占西南地區(qū)總面積的39.1%。河流泥沙輸出量每年達(dá)8.3億噸,土壤侵蝕按輸移比0.25計(jì)可達(dá)33.2億噸。土壤侵蝕模數(shù)按侵蝕面積計(jì)達(dá)6205t/km2.a,個(gè)別地區(qū)所占的比重更大。由此已造成了土層減薄,能力降低,耕地被毀,土地石漠化,河流含沙量增大,航程縮短,水利工程淤積嚴(yán)重,效益降低等不良后果。特別是植被破壞,水土流失增強(qiáng),引起地面涵養(yǎng)水分能力降低,氣候惡化,植物群落發(fā)生逆行演替,干旱面積擴(kuò)大,水源枯竭,旱洪災(zāi)害頻繁[1]。
在西北,廣覆著疏松深厚的黃土,氣候干燥,植被稀少,甚至為零。這里沖溝縱橫交錯(cuò),坡蝕、溝蝕量巨大,水土流失更加嚴(yán)重。據(jù)黃河流域的資料統(tǒng)計(jì),黃土高原存在43萬(wàn)km2的土壤流失區(qū),其中窟野河、皇甫川、孤山川、禿尾河、佳蘆河5條支流面積僅1.73萬(wàn)km2,但流失沙量2.46億噸。皇甫川至禿尾河等各支流的中下游地區(qū),粗沙輸沙模數(shù)達(dá)10000t/km2.a,另一區(qū)域?yàn)闊o(wú)定河中下游,輸沙模數(shù)在6000~8000t/km2.a。因此,導(dǎo)致了黃河下游段的嚴(yán)重淤積抬升[2]。三門(mén)峽至高村段粗沙(粒徑>0.05mm)淤積強(qiáng)度為1740×104t/d。占全沙淤積強(qiáng)度的62%。
因此,治理西部地區(qū)的水地流失,加快其環(huán)境生態(tài)恢復(fù),是開(kāi)發(fā)西部的首要任務(wù)。也是利在當(dāng)代,蔭及子孫的偉大事業(yè)。
1 植物活性工程在西部環(huán)境生態(tài)建設(shè)中的地位
西部地區(qū)的氣候及地質(zhì)、地貌條件,近代變化并不明顯,要想大幅度地改善當(dāng)?shù)氐臍夂蚣暗刭|(zhì)條件,以適應(yīng)植物的生長(zhǎng),在現(xiàn)有的科學(xué)水平及人力、財(cái)力條件下,是無(wú)能為力的;而西部地區(qū)的現(xiàn)有地形地貌如要徹底改觀,目前的國(guó)力也是無(wú)法支撐的。只有利用有限的資金在局部地區(qū),通過(guò)平整土地,修筑梯田,筑壩攔沙淤地等工程手段,達(dá)到有限的改造效果。
植物群體具有很好的水土保持功效,且具有活性。在現(xiàn)有的氣候、地質(zhì)、地貌條件下,能充分發(fā)揮其整體和立體效能,起到工程的作用。單株的或小范圍地盲目種植植物,其水土保持功效甚微。應(yīng)該將植物看成一項(xiàng)工程實(shí)體的一個(gè)個(gè)單元,只有合理地設(shè)計(jì)、規(guī)劃和布設(shè),才能收到事半功倍的成效。這是因?yàn)橹参锕こ掏顿Y少,見(jiàn)效快,易于大面積推廣和實(shí)施;另一方面,它具有活性,不怕埋壓,能自動(dòng)跟蹤地表高程的變化,具有很強(qiáng)的跟隨性和擴(kuò)展能力;這是硬性工程無(wú)法比擬的。廣泛繁殖及郁閉的大批植物群體,能有效的涵養(yǎng)水分,截留和散發(fā)部分雨水,減少雨蝕及地表徑流,滯流削峰,增大土壤的抗沖性,大大減少當(dāng)?shù)氐乃亮魇АR虼耍参镒鳛橐豁?xiàng)工程來(lái)實(shí)施,具有突出的發(fā)展優(yōu)勢(shì),在所有水土保持工程措施中應(yīng)處于優(yōu)先發(fā)展的地位。
在西南地區(qū),空氣潮濕,雨水豐沛,植物極易生長(zhǎng)。由于溝道及支流坡陡流急,侵蝕泥沙主要來(lái)自坡面,因此,植物治理的關(guān)鍵是坡面。在>20°的坡地應(yīng)合理構(gòu)筑植物“立體”工程,喬、灌、草本套種,水土保持林和經(jīng)濟(jì)林種有機(jī)結(jié)合。這樣,高大的喬木可形成上層攔截網(wǎng),截留部分雨水,減少雨滴的動(dòng)量;中高的灌木進(jìn)一步攔截雨水和緩解下降雨滴的沖擊,地表的草本則起到“后衛(wèi)”的作用。在緩坡地帶或適宜耕作的坡地,利用植物工程構(gòu)筑條帶狀的籬或壩,利用密集植物枝莖縫隙過(guò)流,攔截輸移的泥沙于壩前或籬前,自然加高局部地形,形成天然梯田或階地。
在西北地區(qū),干旱少雨,溝道侵蝕約占60%,但溝道土壤含水量相對(duì)較大,植物易于在溝底先成活。在干旱沙漠地區(qū),沙棘檸條等耐旱植物的大面積成活及繁殖,已為該地區(qū)大面積恢復(fù)綠色青春帶來(lái)了可盼的希望。凡是種植沙棘的地方,碧綠蔥蔥,與周?chē)墓馍蕉d嶺形成了鮮明對(duì)比。不難看出,沙棘在如此惡劣的西北個(gè)別地區(qū)茂盛生長(zhǎng),那么,黃土高原的任何角落推廣種植,已不會(huì)有太大的困難。以沙棘為骨架,并配合其它適生適地的植物群體,先在溝道以類似于土石壩攔水?dāng)r沙的概念,布置一道一道活性沙棘壩群,攔截溝道輸移粗沙,已在黃河中游砒砂巖地區(qū)取得成功,并且起到了明顯的工程效果。內(nèi)蒙西召溝的植物壩,當(dāng)年壩前攔沙厚度0.2~0.4 m,現(xiàn)已形成條帶植物群落[3]。因此,在西北干旱地區(qū),以抗旱植物在溝道或間歇性支流中布置活性壩,以此為突破口,淤沙造田,保水保土,發(fā)展溝道農(nóng)業(yè),進(jìn)而擴(kuò)充到兩側(cè)坡地,是快速治理該地區(qū)水土流失,加快生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的有效途徑。
2 植物活性工程滯流攔沙作用
坡面植物工程的布設(shè),其冠部能有效地減少雨蝕量,攔截部分雨水,加大地表水的下滲,明顯影響土壤含水量消退系數(shù)K值,降低徑流峰值,延長(zhǎng)匯流時(shí)間,降低水流挾沙能力,減少輸沙率。運(yùn)動(dòng)的泥沙顆粒會(huì)部分在行近植物群體時(shí)沉積,從而大大減少了坡面土壤侵蝕量。匯入溝道的水流,因溝底高大的植物或低矮的灌木及草本的作用,粗糙度增大。據(jù)筆者的研究,較小的植物水力密度Fv,可以導(dǎo)致糙率n值增大幾倍,甚至十幾倍,水流對(duì)床面的切應(yīng)力以及河道輸沙率均明顯減少。它們均為Fv的指數(shù)衰減函數(shù)[4]。
水庫(kù)邊坡或?qū)掗熕虻牡贪叮参锘钚泽w能有效地削減波浪高度,減少風(fēng)浪或其它原因形成的波浪侵蝕,防止土體崩塌或滑坡。據(jù)周躍等人的研究,有側(cè)根作用的土體,抗張拉力明顯提高,對(duì)于云南松等喬木,在有側(cè)根作用的土體中,其抗張拉力提高38.7%,其它學(xué)者,對(duì)不同的水土保持林的觀測(cè)結(jié)果,基本與周躍的試驗(yàn)結(jié)果一致[5]。因此,植物根部起到了“加筋”作用。
植物覆蓋度與土壤侵蝕率具有明顯的非線性關(guān)系。覆蓋度增加,土壤侵蝕量減少。據(jù)甘肅省的觀測(cè)資料[6],當(dāng)植物的覆蓋度從90%減少到小于30%時(shí),土壤侵蝕率從小于500t/km2.a,增加到8000~13000t/km2.a。反之,覆蓋度增加,則侵蝕率減少。據(jù)蔡強(qiáng)國(guó)的研究,不高的植物覆蓋度,已具有很好的水土保持功效,陡坡臨界覆蓋度約為75%[7]。由此可以看出,植物的群體的作用是非常明顯的。
總之,在西部環(huán)境生態(tài)建設(shè)中,應(yīng)以植物工程為主體,輔之少量的硬性控制工程,可收到事半功倍的良好效果,同時(shí)也是當(dāng)前治理西部水土流失的基本對(duì)策。
3 結(jié)語(yǔ)
西部的生態(tài)建設(shè),離不開(kāi)植物覆蓋率的提高及大量水土流失的減少。植物工程即具有滯流攔沙、水土保持作用,又能加快環(huán)境生態(tài)建設(shè)及良好生態(tài)恢復(fù),是一項(xiàng)投資少、見(jiàn)效快,且具有多重作用的綠色活性工程。它的推廣及廣泛應(yīng)用,必將帶來(lái)西部環(huán)境生態(tài)建設(shè)的一場(chǎng)綠色革命。因此,應(yīng)把植物工程措施放在西部開(kāi)發(fā)建設(shè)中的重要位置。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 羅德富,吳積善。西南自然災(zāi)害及其防治對(duì)策。科學(xué)出版社,1991。
[2] 畢慈芬,孟慶枚。黃河上中游的泥沙問(wèn)題。第二屆海峽兩岸水利科技交流研討會(huì),1996.8.5—6,中國(guó)臺(tái)北。
[3] 畢慈芬,李桂芬等。砒砂巖地區(qū)植物柔性壩試驗(yàn)研究報(bào)告。黃河上中游管理局,2000.6.
[4] 拾兵,曹叔尤等。植物因子與明渠推移質(zhì)輸沙率的關(guān)系。山地研究,Vol.17,No.2,1998.
[5] 周躍,徐強(qiáng)等。喬木側(cè)根對(duì)土體的斜向牽引效應(yīng)。山地學(xué)報(bào),Vol.17,No.1,1999.
[6] Dai Ding Hong Tan Ying.Soil erosion and sediment yield in the upper Yangtze River hers.Erosion and Sediment Yield:Global and Regional Perspectives proceeding of the Exeter Symposium July 1996,IAHS Pull no.236,1996.
[7] 蔡強(qiáng)國(guó),王貴平,陳永宗。黃土高原小流域侵蝕產(chǎn)沙過(guò)程模擬。科學(xué)出版社,1998.