論植物工程在西部環(huán)境生態(tài)建設(shè)中的地位和作用

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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?，植物作為一?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，與周圍的光山禿嶺形成了鮮明對(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0.2～0.4m，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?，植物活性體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。