重建土壤水庫是黃土高原治本之道

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近年來，黨中央提出建設“生態(tài)節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”。黃土高原作為重要的能源與重化工基地，在我國經濟社會發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略意義，但其水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境脆弱，如何對其進行治理，再現(xiàn)秀美山川，已成為一個迫切的研究課題。那么，黃土高原生態(tài)環(huán)境問題的根源、主要矛盾到底是什么，深厚的“黃土”在黃土高原生態(tài)環(huán)境建設中又意味著什么。為回答這些問題，不得不涉及恢復重建黃土高原“土壤水庫”的生態(tài)保育功能。

　　一、黃土高原生態(tài)環(huán)境問題的根源

　　黃土高原面積約64萬km²，是中華民族繁衍生息之處，更是古代中華文明的發(fā)祥地。250萬年以來，在這塊土地上堆積了厚100—200m的黃土?古土壤系列1，是全球最厚和最完整的黃土地層，也是塬地平廣、丘陵頂平坡緩、溝谷開闊，川、坪、澗、掌、?地完整平坦，植被茂密、腐殖質層深厚的沃野糧田。但近千年來，人類的野蠻掠奪和破壞，使其逐漸淪為千溝萬壑、地瘠民貧和災害頻繁的地區(qū)。究其癥結，莫過于土地利用不當，破壞了黃土獨有的“點棱接觸支架式多孔結構”，進而使土壤滲透性和抗沖性能遭到破壞，其水土流失嚴重程度已躍居世界首位，年均侵蝕模數高達3720t/km²，是長江的14倍、美國密西西比河的38倍、埃及尼羅河的49倍。黃河多年平均含沙量37.6kg/m3，分別為上述河流的72倍、58倍和30倍。其多年平均輸沙量16億t，高出250萬年以來平均降塵量的100倍。

　　黃土高原形成于250萬年以來的風成黃土堆積，只是近1000年來才急速演變而成黃土侵蝕區(qū)。究其原因較多，但其中自然因素特別是干旱與人為因素對“土壤水庫”失調導致有限水資源功能的破壞，是加速水土流失的主要因素。因此，黃土高原的整治已成為當今非常重大的協(xié)調人與自然關系的系統(tǒng)工程，它不僅關系著黃土高原本身的土地利用和農業(yè)生產持續(xù)發(fā)展，同時也與黃土高原西北邊緣地帶的土地沙化及其防治，黃土高原北部能源基地綜合開發(fā)、改善生產環(huán)境、復耕及根治黃河水患，調節(jié)增進西北地區(qū)的生態(tài)與環(huán)境建設等息息相關。

　　新中國成立以來，黨和政府十分重視黃土高原綜合治理和根治黃河工作，投入了大量人力、物力和財力，取得了50年的安瀾。但是，由于黃土高原地區(qū)的土地利用極不合理，濫墾、濫牧、濫樵、濫伐、濫采之風屢禁不止，甚至有增無減，水土流失日益嚴重，造成“越墾越窮、越窮越墾”的惡性循環(huán)。下游河床年淤10cm，造成大堤“越加越險、越險越加”的另一惡性循環(huán)。目前，下游河床已大大高出開封城，嚴重威脅兩岸200個縣（市）的工農業(yè)生產和億萬人民生命財產的安全。解決兩個惡性循環(huán)，核心是解決該地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設面臨的干旱與水土流失并存的矛盾。而解決該矛盾的一個重要措施就是重建黃土高原“土壤水庫”的巨大調節(jié)功能，迅速恢復植被。

　　二、“土壤水庫”在黃土高原生態(tài)環(huán)境建設中的作用

　　研究表明，堆積的成壤過程形成特殊的黃土高原“土壤水庫”。從地質大循環(huán)和土壤形成過程的實質來看，黃塵沉積與成壤及成巖同時、同地進行，是黃土?古土壤多層交替疊加并形成厚達k00—200m地層系列的關鍵。需要說明的是，黃土也是古土壤，是在比較干冷時期形成的、成壤作用不明顯的黃土狀新成土。由于黃土在土壤剖面上的成壤強度與在一般成土母質上繁生植被后形成的土壤不一樣，一般成土母質隨著風化層的不斷加深增厚而不斷下伸，形成成壤強度上強下弱的“V”字形狀，并形成AC或ABC型層理比較易識的土壤剖面構形；而在黃土上發(fā)育的土壤其成壤強度的顯示卻并非如此，有時恰恰相反，尤其生物起源的磁化率和粘粒膠膜等呈現(xiàn)上弱下強倒V形狀態(tài)，紅褐色古土壤層尤其如此。由于黃塵不斷沉積，形成A層不斷增厚、上升而沒有C層的存在，同時土體也因植被繁生而不斷形成更深厚的Ah層，這與地質學家劃分的黃土?古土壤時間序列一致。黃土沉積后的生物反饋合成等成壤過程較明顯，但礦質部分的風化淋溶過程僅限于可溶性鹽類。由此不難肯定，黃塵沉積后只有相應植被及時繁生才能進一步鞏固并提高其賦有的通透性能，從而不斷形成和加強其它土壤所不易獲得的特殊“土壤水庫”。只有這樣的“土壤水庫”才能就地分散接受全部降水，并防止土體充水時引起的崩散濕陷和洞穴、暗淘等現(xiàn)象發(fā)生，為土層不斷加積增厚創(chuàng)造條件。

　　土壤本身即是巨大的蓄水水庫。這一點可以通過現(xiàn)實狀況的反例證明。在土壤侵蝕過程中，土層日漸變薄，其蓄水量日趨減少，徑流量相應增多。根據土壤持水量和產流量計算，土壤持水量隨著侵蝕程度的增大?土壤層變薄而減少，徑流量則隨著侵蝕程度的增加而相應增加。在同等降雨條件下，強度侵蝕土壤和劇烈侵蝕土壤的持水量，分別為無明顯侵蝕土壤的1/4和1/10，而徑流量卻相應為輕度侵蝕土壤的4倍和5.3倍。在裸巖條件下，幾乎全部降雨以徑流形式流走。由于降水大量流失，土壤含水量和土壤總貯水量均隨之減少，形成土壤水分和作物需水量之間的不平衡，從而造成農業(yè)干旱。此外，土壤入滲水量減少而地表徑流增加，直接影響地表水和地下水的水量分配，破壞了正常的水量平衡關系。

　　黃土高原古地貌海拔在千米以上，它又位于黃河中游，因此除不斷下切河谷及局部內陸洼地可有物質堆積外，其侵蝕方式應主要為剝蝕，但事實卻恰恰相反。據陳明揚和安芷生等的研究和推算，黃土高原不僅是個沉積區(qū)，而且250萬年以來在本區(qū)可能年沉積0.19×k08—0.83×k08t黃土，占全部年降塵的63%—88%，成為黃土高原地區(qū)的一大特點。黃塵的主要來源區(qū)和黃土的堆積區(qū)，北自肯特山、唐努山，東以大興安嶺，南以長城到昆侖山，西以帕米爾高原為界，共計3.50×k06—4.00×k06km2的范圍為我國現(xiàn)代大氣粉塵的來源區(qū)和中國大陸主要的粉塵降落區(qū)。

　　黃土高原的另一個特點是沉積物分布的地帶性以及物質組成?如顆粒大小、礦物種類的相對均一性和變異規(guī)律性。近年來，3種降塵方式所形成的黃土微結構中細粒團的普遍出現(xiàn)是黃土高原又一大特點。它不僅顯示了“水攔泥”的作用，同時也解釋了有些化學元素含量在黃土高原邊緣呈折線下降，以及其粘粒含量關中明顯高出豫西地區(qū)等現(xiàn)象；據此說明黃土高原土壤侵蝕常以推移在先。難怪在西峰徑流小區(qū)觀測中發(fā)現(xiàn)，徑流小時以粉粒較多，而徑流大時才見粘粒增加等異常現(xiàn)象。由此推斷，細粒團作為一單元體與其它黃土顆粒呈點棱接觸形成支架式多孔結構可能是黃土高原形成的關鍵和主要動力，也可能是黃土區(qū)特殊“土壤水庫”能夠及時形成的基礎。

　　三、重建“土壤水庫”是黃土高原治本之道

　　20世紀50年代以來，我國治水多采用“蓄泄統(tǒng)籌，以泄為主”的方針。但這一方針已不適應目前的狀況。這是因為：①黃河水資源日益短缺，造成頻繁斷流，大量地宣泄地表徑流已與缺水之態(tài)勢相違背；②合理蓄水有利于下游堤防安全，緩解堤防失守之危機；③治黃需要走綜合之路，并與生態(tài)環(huán)境建設相結合。

　　明朝水利專家徐貞明指出“水利之法，當先于水之源”、“水聚之則害，而散之則利”，“棄之則害，用之則利”，提出“治水先治源”。黃土高原國土整治的“28字方略”，從提出到現(xiàn)在已經有20余年，但因有關領導部門未正式采納施行，僅停留在論文和口頭建議層面上，因而無法進行全面的、有針對性的驗證。但是“28字方略”作為黃土高原綜合治理的基本指導思想在黃河上中游管理局的3個水保站和黃土高原水土保持綜合試驗示范的11個試區(qū)，以及無定河流域、定西和晉西北等地區(qū)的200多個治理樣板中都得到了證明，并取得豐碩成果。

　　“土壤水庫”是生態(tài)環(huán)境建設的關鍵和動力，由此，“全部降水就地入滲攔蓄”作為方略核心，是符合黃土高原演變實際的。在黃土高原形成過程中，“土壤水庫”顯示了不可替代的作用。因此，在土地利用時，必須以改善“土壤水庫”為前提、指導思想和理論依據。只有這樣才能充分發(fā)揮水資源作用，達到消除洪災，維護生態(tài)良性循環(huán)及建立生態(tài)大農業(yè)的目的。

　　從黃土和黃土高原形成的全過程來看，黃塵是從干旱地到達黃土高原上空與東來濕氣相遇，通過3種降塵方式（自重降落、凝聚降落和雨淋降落）堆積而成。這一過程早在250萬年以前就已開始。據此得出“沒有季風就沒有黃塵的降落，沒有植被的繁生也就沒有黃土高原”的科學論斷。而3種降塵方式使黃土層具有“點棱接觸支架式多孔結構”，使黃土具有滲透性能好、蓄水容量大、植被容易繁生的特點。植物的繁生反過來又鞏固和提高了土體的滲蓄能力和抗沖性能。隨著土層增厚，其蓄水容量必然增大，形成巨大的“土壤水庫”，防止了地面徑流的發(fā)生，從而從根本上消除了水土流失的危害。這樣的規(guī)律和理論不僅被250萬年以來黃土?古土壤系列的地質事件所驗證，而且還被百余年來子午嶺屢遭墾荒后的植被自然恢復和群眾生產實踐中把“三跑田”變?yōu)?ldquo;三保田”的事實所證實。這是與黃土的滲透率高和蓄水層厚分不開的。這一特性使得一次降水500mm不發(fā)生蓄滿徑流，降雨強度2mm/min上下不發(fā)生超滲徑流。目前黃土高原水土流失嚴重，其主要原因是人類對植被的無情破壞，進而對“土壤水庫”的無情傷害，不合理利用土地和直接削弱土壤入滲和抗沖能力，形成超滲徑流，導致濕陷、洞穴和暗溝沖刷等，完全是人為造成的沖刷過程。因此，保護、加強、重建“土壤水庫”，迅速全面恢復植被才是黃土高原生態(tài)環(huán)境治理的治本之道。

　　四、“三庫協(xié)防”，再現(xiàn)黃土高原秀美山川

　　黃土高原植被的迅速繁生是鞏固和提高土體通透性，進而形成高容量“土壤水庫”的“天賜動力和強勁保障”。植被的繁生是成壤作用的始發(fā)標志和基本動力，對黃土這樣的特殊土狀物來說又是必不可少的保護、鞏固和發(fā)展的唯一“動能”。依靠這一“動能”，尤其植物根系的纏繞和串聯(lián)作用，黃塵在沉積時所固有的支架接觸式多孔結構才得以保持鞏固、疏松和通透性能才得以充分發(fā)揮，黃土層的堆積才得以不斷增厚，250萬年以來黃土高原厚達100m以上的黃土?古土壤系列和頂平面廣的高原地貌才得以形成和保持，否則就會遇水滑脫落實，甚至濕陷，引起坡面沖刷。農地耕層雨后容重的增加和初滲與穩(wěn)定滲透性相差懸殊等現(xiàn)象都是顯而易見的確證。因此在缺乏一定植被的保護前提下，不是洪流滾滾（雨期）把黃土沖刷殆盡，就是沙波洶涌，塵海無邊（干冷期）。

　　黃土高原植被的迅速繁生提高了土體賦存通透性，進而形成大容量的“土壤水庫”，它與黃土地層中厚達40m以上的包氣帶相聯(lián)而形成毫無蒸發(fā)損失的地下水庫（當時群眾稱它為空山水）。地下水庫可以為人類儲存和保護水資源，但是它需要理想的庫區(qū)和充足的水源。地面水庫是人為調節(jié)洪澇干旱的主要工程措施，長期以來人們往往過分依賴它的作用，而忽視土壤水庫的巨大作用。要充分發(fā)揮以上兩庫的作用，使其成為抗旱排澇的有生力量和可持續(xù)開發(fā)利用的資源優(yōu)勢，真正實現(xiàn)人與自然和諧相處，“土壤水庫”的聯(lián)系作用不可忽略。只有重修“土壤水庫”并實現(xiàn)其同地下水庫、地面水庫“三庫”協(xié)防才能真正體現(xiàn)“治水之道在于治源”和“水用之則利，棄之則害”這個“至理名言”的偉大意義。在黃土高原國土整治時，遵照“28字方略”，以此為指導思想全力鞏固“土壤水庫”以便盡先將自然降水接納下來，直接盡可能蓄積于黃土之內，讓潛在的洪流轉化為持續(xù)的徑流，以供工農業(yè)、發(fā)電、航運、生活之用。

　　因此全面迅速恢復水土失坡地植被（含作物）為當務之急。這需要通過優(yōu)化徑流調控手段4，消弱或切斷侵蝕動力，強化入滲、增進和維護土壤水庫的健康功能，以便把降水的大部或全部蓄積起來，從而保證當地植物繁生的需求，并有利于通過喬灌植物下扎的根系引入地下深處成為地下徑流或水庫、礦泉水再轉入各級水路網，最終實現(xiàn)水土資源持續(xù)高效利用。因此，只要修復保護好“土壤水庫”，就能保證全部降水就地分散入滲，避免徑流沖刷?？梢灶A言，只要認真落實“28字方略”，根治黃河水患，再造黃土高原秀美山川是完全可以實現(xiàn)的。

　　五、建議

　?。?）應將重建“土壤水庫”，實現(xiàn)三庫協(xié)防，作為構建和諧黃土高原，再現(xiàn)秀美山川的理論依據和指導方針。“土壤水庫”是地表水庫、地下水庫的紐帶，是植被、森林、草原及地面植物賴以生存的根基。只有在黃土高原生態(tài)環(huán)境建設中恢復重建黃土高原的“土壤水庫”功能，才能有效利用其巨大的調控降雨徑流、減少土壤侵蝕的功能，黃土高原生態(tài)環(huán)境建設成功才有希望。

　?。?）加大降雨徑流調控與利用研究力度，為落實“28字方略”提供技術支撐，同步解決黃土高原干旱缺水與水土流失兩大難題。“28字方略”的核心是“全部降水就地入滲攔蓄”，本質是通過“截、滲、匯、蓄、用”的綜合調控徑流手段，就地高效利用降雨徑流，防治水土流失，改善生態(tài)環(huán)境。因此需要加大降雨徑流調控研究力度，將黃土高原地區(qū)降雨徑流充分開發(fā)利用，才能確保黃土高原“土壤水庫”健康功能的充分發(fā)揮，進而確保黃土高原植被的快速恢復。

　?。?）轉變治水觀念，在重視節(jié)水型社會建設的同時，應重視“土壤水庫”的恢復與重建。“治水之道在于治源”，“水用之則利，棄之則害”，因而“治水之道在于治源的升華”。目前，我國正在建設節(jié)水型社會，恢復發(fā)揮黃土高原“土壤水庫”調控降雨徑流、恢復保育生態(tài)、提供優(yōu)質水源的功能，應是建設節(jié)水型社會的重要一環(huán)。