無(wú)定河中游左岸監(jiān)測(cè)區(qū)潛伏土壤退化問(wèn)題及其對(duì)策研究

白文軍　邱端　劉學(xué)迅　張斌　馬三保

摘要：對(duì)無(wú)定河中游左岸監(jiān)測(cè)區(qū)流域內(nèi)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)基地及主要農(nóng)業(yè)作物進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研與監(jiān)測(cè)，選取不同地形結(jié)構(gòu)（坡地、梯田和壩地）、不同措施配置（喬木林、灌木林）等10種農(nóng)業(yè)用地的地類，進(jìn)行土壤理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)。對(duì)不同地形結(jié)構(gòu)、不同措施配置下土壤理化指標(biāo)，特別是水分的變化狀況的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行橫向和縱向2個(gè)層面分析，發(fā)現(xiàn)各種地類的各類指標(biāo)均存在著不同水平的退化趨勢(shì)，在廣大的黃土丘陵溝壑區(qū)，水土流失不僅造成土壤水分減少，而且是土壤退化最活躍的因素，嚴(yán)重降低了水分利用率。通過(guò)對(duì)區(qū)域土壤性質(zhì)，尤其是土壤退化及其內(nèi)在危害、成因和可持續(xù)利用途徑的研究，發(fā)現(xiàn)開發(fā)精耕細(xì)作高效種植，遵循自然規(guī)律有效配置植被可以防止水土流失和土壤退化，提高土壤入滲和持水能力。在開展無(wú)定河中游左岸區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，積累了比較豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。取得的這些基礎(chǔ)資料和采用的監(jiān)測(cè)方法是今后開展生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無(wú)定河中游左岸監(jiān)測(cè)區(qū)；土壤退化；對(duì)策研究

中圖分類號(hào)：X824 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 論文編號(hào)：cjasl5020004

引言

開展生態(tài)修復(fù)工作，監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性工作，及時(shí)開展無(wú)定河中游左岸區(qū)域全面的監(jiān)測(cè)工作，可以積累豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確反映修復(fù)的作用和效果，為今后開展生態(tài)修復(fù)工作提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)，采用的監(jiān)測(cè)方法是今后開展生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)依據(jù)。多年來(lái)，由于黃土高原土壤性狀以及其水分特異性運(yùn)動(dòng)規(guī)律引起的生態(tài)環(huán)境脆弱、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力低下一直困擾著研究區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。為提高水土保持綜合治理效益，高效利用水資源，實(shí)現(xiàn)水土保持由涉農(nóng)領(lǐng)域向非農(nóng)領(lǐng)域轉(zhuǎn)變，黃土高原20世紀(jì)70年代以來(lái)開展了大規(guī)模的水土保持工作，1999年國(guó)家實(shí)施了退耕還林（草）工程后，生態(tài)環(huán)境大幅度改善。大量研究表明，確定專人對(duì)流域區(qū)域質(zhì)量和效益等情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，產(chǎn)生的大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化水保”和水土保持宏觀決策提供了依據(jù)。有研究表明，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，在降雨等氣候因素以及人類活動(dòng)影響下，50年來(lái)黃河中游主要泥沙來(lái)源區(qū)徑流量和泥沙量均顯著減少，水土保持工程減水減沙效益十分顯著。從含沙量變化、高含沙水流等典型流域時(shí)段水沙行為特征等角度，認(rèn)為水土保持措施及植被改善降低了年均含沙量，減少了高含沙水流發(fā)生頻率，流域水沙協(xié)同性趨于穩(wěn)定。植被是遏制侵蝕、減少水土流失的根本措施。為探尋研究區(qū)不同立地、不同利用類型條件下土壤退化成因，筆者拋開了國(guó)內(nèi)外土壤退化研究中常規(guī)開展的土壤侵蝕、土壤肥力衰減、土壤酸化、土壤污染等方法，結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥乐饕B(yǎng)分和水分因素作為主導(dǎo)影響因子進(jìn)行2個(gè)時(shí)期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與土壤理化性狀進(jìn)行比較研究，探索出了當(dāng)?shù)赝寥浪痔禺愋苑植家?guī)律，并提出了相應(yīng)的農(nóng)作物耕作和生態(tài)植被建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)措施。

1.監(jiān)測(cè)區(qū)基本情況

土壤性狀不僅是反映土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ)指標(biāo)，而且直接影響著土壤水分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。通過(guò)不同地形結(jié)構(gòu)、不同措施配置下土壤理化指標(biāo)，特別是水分的變化狀況監(jiān)測(cè)，可以研究區(qū)域土壤性質(zhì)，尤其是土壤退化及其內(nèi)在危害、成因和可持續(xù)利用途徑等。

多年來(lái)，無(wú)定河中游左岸監(jiān)測(cè)區(qū)一直作為黃河生態(tài)工程建設(shè)示范區(qū)和黃委會(huì)綏德水土保持科學(xué)試驗(yàn)站的試驗(yàn)示范基地之一，它位于陜西省綏德縣城北約5km處，地理位置東經(jīng)110°16'-110°26，北緯37°33'-37°38，流域海拔高度820-1180m，流域總面積70.7km²；屬典型干旱半干旱季風(fēng)氣候，降雨多集中在7-9月（占全年降雨的64.4%）；區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜、土壤質(zhì)地疏松、地形起伏、地面破碎，溝壑密度5.34km/km²，主要土壤類型為黃黏土、母質(zhì)馬蘭土；地下水深20-60mtn。

2.監(jiān)測(cè)范圍、內(nèi)容和方法

2.1監(jiān)測(cè)范圍

監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)可耕地面積4681.26 hm²，其中：農(nóng)坡地面積2745.01hm²，占可耕地面積的58.6%；“三田”面積1934.93hm²，占可耕地面積的41.3%，且是主要的農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)基地。區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依賴天然降雨，實(shí)行旱作農(nóng)業(yè)，主要農(nóng)林作物有洋芋、谷子、玉米，以及紅棗、杏等干雜果類。

2.2監(jiān)測(cè)內(nèi)容

2.2.1監(jiān)測(cè)小區(qū)布設(shè)根據(jù)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)目的和土壤性質(zhì)的測(cè)定規(guī)范，選擇不同地形結(jié)構(gòu)的坡地、梯田和壩地，不同措施配置的喬木林、灌木林等10種農(nóng)業(yè)用地的地類，進(jìn)行了土壤理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)，特別是水分的變化狀況監(jiān)測(cè)。各類監(jiān)測(cè)小區(qū)的基本情況見(jiàn)表1。

2.2.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目選擇上述10種地類，進(jìn)行土壤物理指標(biāo)的土壤空隙度、容重、含水率、pH，以及土壤化學(xué)指標(biāo)的有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效鉀、速效磷含量等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)，特別關(guān)注不同時(shí)期土壤水分的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

2.3監(jiān)測(cè)方法

2.3.1土壤物理指標(biāo)在野外選定的樣區(qū)，將表層2-3cm土壤及所附植物殘?bào)w刮去，然后用環(huán)刀法向下取土樣10N20cm，進(jìn)行室內(nèi)測(cè)定。其中，土壤水分的監(jiān)測(cè)是應(yīng)用時(shí)域反射儀測(cè)定土壤含水率，農(nóng)牧草類型測(cè)定次數(shù)為每月15日、30日測(cè)定2次，測(cè)定深度為20、30、50、100 cm4個(gè)層次；林業(yè)類型測(cè)定次數(shù)為每月15日、30日測(cè)定2次，取土深度為20.30、50、100、150.200cm 6個(gè)層次。

2.3.2土壤化學(xué)指標(biāo)在野外選定的樣區(qū)，將表層2-3cm土壤及所附植物殘?bào)w刮去，取土0-25cm深度，用“S”型采樣法將多點(diǎn)采集的土樣混合約1kg，進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)干測(cè)定。

3.結(jié)果與分析

3.1土壤理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果及土壤退化判別分析

采用的土壤理化指標(biāo)是2008年度和2014年度共計(jì)2次監(jiān)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行橫向和縱向3個(gè)層面分析。理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，各種地類土壤理化指標(biāo)退化趨勢(shì)見(jiàn)表3。

由表2中的測(cè)定結(jié)果可以分析得出，6年間各種地類土壤理化指標(biāo)均發(fā)生了顯著變化，且均存在著不同水平的退化趨勢(shì)；表3中的各種地類土壤理化指標(biāo)退化趨勢(shì)從宏觀上反映了土壤存在有一定程度的物理退化和化學(xué)退化問(wèn)題。從不同地形結(jié)構(gòu)、不同地類耕作管理措施的縱向看，各種地類土壤退化次序依次為：農(nóng)坡地>農(nóng)梯田>農(nóng)壩地>撂荒地>梯田經(jīng)濟(jì)林>坡地經(jīng)濟(jì)林>荒草地>坡地灌木林>坡地喬木林>坡地草地；從不同地類耕作管理橫向監(jiān)測(cè)指標(biāo)分析，干容重和pH與當(dāng)?shù)乩碚撝挡町愝^小，其他指標(biāo)（尤其是影響土地生產(chǎn)力的土壤空隙率、有機(jī)質(zhì)、速效氮和速效磷）存在顯著差異，除坡地草地土壤性質(zhì)反映出一定的改良外，農(nóng)地坡地、農(nóng)地梯田和農(nóng)壩地退化表現(xiàn)極為突出，且表現(xiàn)出嚴(yán)重的肥力退化。土壤養(yǎng)分鉀是該區(qū)域土壤富含元素，從6年問(wèn)變化趨勢(shì)可以看出，各種地類土壤還存在有嚴(yán)重的侵蝕問(wèn)題。

3.2土壤水分監(jiān)測(cè)結(jié)果及土壤退化判別分析

不同地類土壤水分監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4中的測(cè)定結(jié)果可見(jiàn)：首先，不同地形結(jié)構(gòu)的壩地、梯田和坡地的土壤水分含量遞減趨勢(shì)較為顯著，同時(shí)對(duì)30、100、150cm 3個(gè)土壤監(jiān)測(cè)層含水量進(jìn)行分析可以看出，隨著土層深度增加，其水分穩(wěn)定性越高；其次，同一地形結(jié)構(gòu)、不同措施配置，尤其是2014年6-8月連續(xù)干旱3個(gè)月后的8月1日的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在嚴(yán)重干旱情況下維持植物正常生命，喬木、灌木、農(nóng)作物和草地等條件下土壤水分含量差異顯著，其中，喬木林和灌木林地類土壤含水量己達(dá)到凋萎濕度以下；再次，就是植物生長(zhǎng)活動(dòng)的不同時(shí)期，由于植物耗水量的差異，耗水較少的植物（如荒草、人工草等）所屬地類含水量隨著降雨很快得到補(bǔ)償，而耗水較高的喬木林、灌木林地類水分補(bǔ)償極為緩慢，并保持較長(zhǎng)時(shí)間的土壤水分匱乏狀態(tài)。綜上所述，在干旱的黃土丘陵區(qū)，不同地形地類水分分布規(guī)律有一個(gè)總的趨勢(shì)：溝壩臺(tái)田的土壤水分相對(duì)高而穩(wěn)，坡地的土壤水分隨著植物措施配置的不同而呈差異性較大，尤其是配置耗水量較高的喬木、灌木地類，土壤水分長(zhǎng)期處于匱乏狀態(tài)，不僅植物無(wú)法正常生長(zhǎng)，而且土壤質(zhì)地一方面受到降雨侵蝕，另一方面隨著干土層的出現(xiàn)還將表現(xiàn)出退化的趨勢(shì)。

4.研究成果及建議

4.1積累了比較豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)資料

監(jiān)測(cè)區(qū)域建立了比較完善的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，初步形成了點(diǎn)、面相結(jié)合的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)量大面廣，收集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息量大，為了便于監(jiān)測(cè)資料的管理，在監(jiān)測(cè)總站建立了監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)所有監(jiān)測(cè)資料、信息進(jìn)行分類處理后入庫(kù)保存。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，有各類監(jiān)測(cè)報(bào)表100余份，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)20多萬(wàn)個(gè)，監(jiān)測(cè)圖片萬(wàn)余幅。4.2土壤有效利用和治理措施的合理配置

4.2.1提高土壤入滲，可以防止水土流失和土壤退化在廣大的黃土丘陵溝壑區(qū)，水土流失不僅造成土壤水分減少，而且是土壤退化最活躍的因素，嚴(yán)重降低了水分利用率。所以，溝坡整治、攔蓄入滲是該區(qū)域土壤退化防治的首要措施。同時(shí)，在旱作農(nóng)業(yè)耕作時(shí)深翻和水平帶狀溝播，可以提高農(nóng)田攔蓄降水和水分入滲，延安安塞地區(qū)多年試驗(yàn)的結(jié)果也證明應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)可提高作物產(chǎn)量18%-19%。

4.2.2大力開發(fā)精耕細(xì)作高效種植，提高土壤水分的有效利用在廣大的黃土丘陵溝壑區(qū)，旱作農(nóng)業(yè)土壤水分循環(huán)是通過(guò)降水逐漸積蓄于土壤水庫(kù)中，又以植物蒸騰和土壤蒸發(fā)所消耗，然后再積蓄降水的動(dòng)態(tài)過(guò)程。所以，減少土壤蒸發(fā)和提高植物生育期土壤水分利用效率的各類保墑措施，如秋翻春耙、增施有機(jī)肥、間作套種和地面覆蓋等，既可以有效提高土壤水分的有效利用，又可以改善土壤理化性狀。

4.2.3遵循自然規(guī)律，有效配置植被結(jié)合區(qū)域氣候干旱少雨、土壤貧瘠，并在一定程度上反映出土壤退化等問(wèn)題，在生態(tài)環(huán)境修復(fù)和人為塑造時(shí)，尤其注意不可急功近利。尤其在植物措施配置上，要充分考慮土壤肥力狀況和水資源承載力，尊重自然演替規(guī)律，減少高耗水的喬灌木林面積，增加低水分運(yùn)營(yíng)的草地面積，使大面積的不毛之地首先綠起來(lái)，讓竭力的土壤得到休整和改良，并在存儲(chǔ)有一定水分的基礎(chǔ)上，再營(yíng)建喬木、灌木等高等植被。