水土流失退化及其影响分析:水土保持刻不容缓

马占岳，刘 迪

(黑龙江省水利科学研究院，哈尔滨150080)

水土流失包括水蚀和风蚀，指在水、重力、风力等作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失。水土流失在国外称为土壤侵蚀(soil erosion)，美国土壤保持学会关于土壤侵蚀的解释是水、风、冰或重力等营力对陆地表面的磨损或造成土壤、岩屑的分散与移动。水土流失对包括林业和农业在内的所有自然和人工生态系统带来广大的不利影响，并且影响范围大、危害持续时间长。因此，水土流失被认为是人类面临最严重的环境问题之一。水土流失从古至今都存在，但是随着人口增长、科学技术的进步，人类对自然生态系统影响的不断加剧，水土流失大幅度增加。大量的水土流失造成草地、农田等生态系统土质恶化，生产力也随之下降，动植物和微生物多样性减少，最终整个生态系统的稳定性受到威胁。水土流失也是目前全球森林不断减少的重要原因。

1 水土流失情况

从整个地质历程来看，自然生态系统的水土流失非常缓慢，但是经过多年的累积，其危害十分严重，可能使原有的沃土面目全非。2 t/hm2·a的流失率持续100 a后，流失的土壤可淤积形成厚度为15 cm、面积达1 hm2的土壤层。尼罗河和密西西比河大面积的三角洲就是经过几百年流失土壤的不断淤积而成。而研究表明，在自然力的作用下，形成1 cm厚的土壤需要100～400 a的漫长岁月。

全球水土流失率从平原、灌丛、森林和农田到常见植被覆盖区，随植被和地形改善的不同而有所差异。

1.1 农田

由于农田重复耕作而更容易发生水土流失，农业生产使农田暴露于雨水的侵蚀，加上几个月的耕作期间土壤完全裸露，造成农田水土流失非常严重，估计超过自然林区的75倍。目前，全球约80%的农田存在中度到严重的水土流失10%是轻度流失。全球农田平均流失率约为30 t/hm2·a(0.5～400 t/hm2·a)，最近40年间30%的农田由于严重的水土流失而被废弃。

1.2 草地

相对于农田，草地土壤流失率较低，约为6 t/(hm2·a)。但是，过度放牧会引起流失率剧增，全球1/2以上的草地存在过牧现象。许多发展中国家，过度放牧毁坏了大部分的植被，造成大量水土流失。即使在美国这样的发达国家，包括国有牧场在内的54%的草地过度放牧，导致水土流失加剧。我国草地由于不合理开垦、过度放牧、严重的人为破坏等因素，草地不断退化、沙化、失去植被保护的草地土壤流失逐渐加重。

1.3 林地

在稳定的森林生态系统中土壤受到植被的保护，流失率相对较低，一般仅为0.004～0.05 t/(hm2·a)树木的枝叶可以削弱风雨的冲击，保护遮荫土壤。然而，为了满足农牧业需求而大量砍伐森林，情况就大不相同。

2 水土流失的原因

水土流失自然现象，其产生的原因既有自然因素，也有人为因素，而且随着不合理的工农业生产加剧，人为因素造成的水土流失越来越严重。

自然因素包括5个方面:

2.1 地形

地面坡度越陡，地表径流的流速越快，对土壤的冲刷侵蚀力就越强;坡面越长，汇集地表径流量越多，冲刷力也越强。黄土高原丘陵区、地面坡度大部在15°以上、有的达30°，坡长一般为100～200 m甚至更长，流失75～150 t/hm2·a泥沙，甚至255 t以上。

2.2 风雨的冲蚀

雨水和疾风的冲蚀是造成水土流失的直接原因。雨水冲刷造成表层水土侵蚀是水土流失的主要形式，雨水的冲刷在坡地更为严重，大量土壤随洪流淤积到谷地和河流。疾风把土壤微粒吹到空中，并可以随风飘移几千里，已经证实非洲生态系统的土壤可以被吹到巴西和美国的佛罗里达。

2.3 地面物质组成

相对而言，植被稀少、质地松软、遇水易蚀、抗蚀力很低的土壤，如黄土、粉沙壤土等容易产生大量水土流失。

2.4 植被状况

达到一定郁闭度的林草植被有保护土壤不被侵蚀的作用。郁闭度越高，保持水土的作用越强。由于植被可以削弱风雨的冲击力，因此，覆盖植被的区域水土流失明显减少。林地森林覆盖率≥60%才能有效地防止水土流失，印度境内喜马拉雅山浅山地区的密林可以说明这个问题。随着人口的增长，大面积的砍伐随之而来，现在森林覆盖只有35%，结果出现了经常性的滑坡和大量的水土流失。黄河中游黄土高原地区的植被稀少，土壤疏松，暴雨较多，地形破碎，极易发生大量水土流失。

2.5 人为因素

人类对土地不合理的利用破坏了植被的稳定的地形，造成严重的水土流失。毁林毁草、陡坡开荒，破坏了地面植被就会加剧水土流失。由于人口剧增，农业生产活动加剧而且有许多地区破坏植被以补充燃料的不足，从而导致土壤更加贫瘠并完全暴露于风雨的侵蚀;另外，滑坡和地震都伴随着水土流失。

3 水土流失的严重危害

水土流失导致水分径流量增加，渗透减少，储水能力下降，有机质和养分会继续减少，土壤层变薄，进而导致土壤生物多样性丧失。土壤流失造成的大幅度作物产量下降，在当前人口增加而粮食吃紧的历史时期显得更为严峻。

3.1 水分

由于所有植被都需要大量的水分用于生长、发育和结果，所以水是陆地生态系统制约生产力的一项最主要的限制因素，而水土流失造成径流量大幅度增加，渗透到土壤的水分减少，植物生长可利用水也必然减少。中度流失的土地吸收的雨水比未流失的土地少10～300 mm，植物用水减少7%～44%。一般依据当地降水问题、土壤类型、坡度和其他因素不同，水土流失造成农业生态系统水分利用率降低20% ～40%时，植物生产力会下降10% ～25%。

3.2 营养物质

水土流失也会引起N、P、K、Ca等植物基本营养物质含量下降。流失的土壤中营养物质含量比流失后留下的土壤高出3倍。1t沃土的表层土壤含有1～6 kg的N、1～3 kg的Ca;而流失后的土壤N含量0.1～0.5 kg/t，如此低的营养水平势必造成植物生产力大幅度下降。

3.3 土壤有机质

不论是雨水还是疾风的侵蚀，都带走了土壤中肥沃的有机微粒，留下的则是沙和石。通常1 hm2肥沃的土地约含100 t有机质，由于大部分茎叶腐化形成的有机质靠近土壤表层，所以水土流失的同时伴随大量有机质流失。土壤有机质有助于阳离子交换，促进根的生长和主要土壤生物数量增加。土壤中95%N和25% ～50%的P包含在有机质，土壤有机质被冲蚀，就会引起土质恶化，包含在有机质的养分大量散失，生态系统生产力下降。大量养分的散失，引起植物生长迟缓，生产力降低;水土流失严重的农作物产量比未流失的低15%～30%，并且产量低的生态系统其总生物量和生物多样性都大幅度下降。

3.4 对生态系统的影响

水土流失将会引起生态系统重要生态过程的变化。例如，随着植物多样性下降，草地稳定动物多样性也急剧下降。当植物种类从25种减少到5种或更少时，草地抗干旱能力下降，并且总生物量下降4倍多，结果草地对干旱更加敏感，恢复其原有生产力所需时间更长。水土流失引起关键种的消失，关键种包括维持生态系统生产力和完整性的植物;某些生物对关键植物的取食压力的动物和寄生物;生态系统内各种关键植物的传者、种子传播者以及其他重要物种提供栖息地的动植物。因此，关键种的消失可能会导致生态系统内的正常活动的衰退甚至消失。农业生态系统这方面的影响尤为严重，例如，传粉者的锐减或消失将大大影响作物产量。

4 我国的水土流失及退化

中国水土流失面积为360万km2，占国土总面积的38.2%，其中水蚀面积179万km2，风蚀面积188万km2;年土壤流失量高达500万t以上。在部分地区还有进一步加重的趋势，水土流失形势不容乐观。其次，从土壤养分状况来看，我国耕地的有机质含量普遍较低，水田土壤大多在1% ～3%，而旱田土壤有机质含量较水田低，小于1%的就占31%;全国耕地中大部分土壤全氮含量都在0.2%以下，缺磷土壤占59.1%，缺钾土壤占22.9%。就南方地区红土壤来讲，土壤养分的缺乏更为严重，耕地普遍缺少有机质和氮素，全部旱田和60%的水田缺磷，耕地中58%缺钾，80%缺硼，64%缺钼，49%缺锌，18%缺镁。此外，其他形式的土壤退化问题也十分严重，如由于污水灌溉和农业农药、化肥的大量施用引起的土壤污染退化、土壤酸化退化以及工矿企业的废渣和垃圾挤占大片肥沃耕地造成的土壤退化减少等。

5 我国的黑土地退化的严重性及表现

我国黑土与乌克兰和美国密西西比河流域的黑土并称为世界著名的三大黑土带，主要分布于东北地区黑龙江和吉林两省的中部地区，在三江地区仅有少许分布。据第一次土壤普查资料统计，两省黑土总计约10万km2。黑龙江省相对较少一些，但亦约占全省耕地的10%。黑土在吉林和黑龙江两省农业生产中有着极其重要的地位。同时，黑土分布区又是国家重要的商品粮生产基地。但是，由于长期对土地资源的不合理利用，整个地区生态与环境遭到严重破坏，土壤退化问题极其严重。据第二次土壤普查资料统计，目前两省黑土总面积约为5.82万km2，其中，黑龙江省黑土面积为4.82万km2，吉林省黑土面积为1.10万km2。

6 水土保持刻不容缓

水土流失导致水分量增加，渗透减少，储水能力下降，有机质和养分含量减少，土壤层变薄，进而导致土壤生物多样性丧失。水土流失是全球陆地生态系统面临的一个严重威胁，是一个缓慢但又潜伏着巨大危机的过程。未来人类的食物安全及其人类文明的进步肯定要很大程度地依赖土壤资源，人类必须采取科学高效的生产方式，保护土地资源，否则人类生存将受到严重威胁。所以，人类社会要大声疾呼:水土保持刻不容缓。

7 可持续农业与黑土退化防治

近20年，随着环保意识的逐渐普及，“我们只有一个地球”的观念已成为全球共识。为了解决环境危机，节约资源，维护自然生态平衡，有机农业和古老的传统耕作方式再度受到重视，在维护农业生态环境、保护农业环境资源的原则下，推行“可持续农业”，确保农业的持续生产力。可持续农业的特点应是高效能、高品质和低消耗，且又能维持一定的产量而不衰减。以生产率的持续增长，土壤肥力的持续提高，使农业生态环境得以持续维持和谐，土壤资源得以扶持持续利用的目的。

由于自然和人为因素的长期影响，黑土资源出现了退化性演变，为了保护宝贵的黑土资源，维护地区农业的可持续发展，黑土退化的防治应以综合防治为主。重点进行以下3个方面的工作:

7.1 从黑土地本身的特点与发生过程，研究土壤退化的机制与实质

包括:①土壤侵蚀退化机理研究及土壤可蚀性研究;②黑土养分退化的基本过程的速率;③黑土退化演变趋势及规律;④土壤污染研究;⑤近代和现代人类活动对黑土退化的影响和作用。

7.2 分不同退化类型，综合治理

把土壤资源、生物资源和环境条件统一起来，采取综合治理措施包括:①从生态平衡角度，因地制宜地开发和利用黑土资源。②以生物种群适应生态环境合理安排，实行集约耕作。③实行农林牧全面发展，搞好农田基本建设，改善农业生产条件，逐步建立优化的农业生态系统。

7.3 合治理研究基础上，建立并逐步推广治理模式，达到全面防治黑土退化的目的

土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程，不仅涉及到土壤学、农学、生态学和环境科学，而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。因此，关于水土保持与防退化问题有待于广大科研工作者、学者的不断研究。

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