华南地区土壤退化现状和防治对策

2014-03-30 11:57:51
大众科技 2014年3期
关键词:华南地区红壤石漠化

(广西壮族自治区环境保护科学研究院,广西 南宁 530022)

土壤是一种资源,具有位置的固定性和数量的有限性,同时,它又是地理环境的重要组成要素,具有不可替代性,对人类的生存与发展乃至地球上多种生命形式的生息和繁衍至关重要。土壤退化导致全球环境恶化,影响全球经济的发展,危及人类的生存、繁衍,加剧了人口、粮食、资源、环境和能源五大问题间的矛盾,成为全球关注的焦点。华南地区由于其特殊的地理气候条件,造成了该区生态环境的脆弱性,加上频繁的人类活动,流水侵蚀导致土壤退化十分严重,且随着人口的增长和经济的发展,仍在继续恶化。

1 土壤退化现状

华南地区位于我国最南部,由南岭以南、武夷出以东南的闽、粤、桂及滇南陆地,台、琼两大陆岛,以及散布在南海中的东、西、中、南沙等四大群岛组成,主要包括广东、广西、福建、海南、云南等省。土地面积约96.37万km2,耕地面积7.63万km2。本区土壤退化状况是:水土流失分布面积20.39万km2,占土地总面积21.16%;土壤贫磷化,分布面积4.05万km2,占土地总面积4.2%;土壤贫钾化,分布面积3.25万km2,占土地总面积3.37%;土壤酸化分布面积2.73万km2,占土地总面积2.83%;土壤水分不调3.53万km2,占土地总面积 3.67%[1],受重金属污染的土壤占耕地面积的50%[2]。

福建省水土流失总面积达12253.77km2,占总土地面积的10.01%,其中轻度流失 6458.59km2,占水土流失总面积的52.71%;中度流失3877.37km2,占水土流失总面积的31.64%;强度和极强度以上流失 1917.81km2,占水土流失总面积的15.65%。土壤侵蚀及水土流失呈整体由东南沿海向西北内陆逐渐下降,闽东南沿海的宁德、福州、莆田、泉州、漳州和厦门六市,土壤侵蚀面积达 7313.15km2,占了全省土壤总侵蚀面积的 55.71%,沿海地区受到风力侵蚀明显;而闽西北的南平、三明和龙岩三市,土壤侵蚀面积为 5814.16km2,仅占全省土壤侵蚀的44.29%,且主要以水利侵蚀为主,程度上呈现以低强度侵蚀为主,极强度和剧烈侵蚀所占比例较小。

广东省土地侵蚀面积共11836.261km2,侵蚀区域中轻度侵蚀为 5769.026km2,中度侵蚀 3130.865km2,强度侵蚀1687.631km2,极强度侵蚀 862.213km2,剧烈侵蚀386.544km2[3]。广东省崩岗侵蚀严重,分布范围广,面积约在1000km2以上,粤东山区崩岗侵蚀可占侵蚀总面积的9.1%[4]。其中韩江流域为 284km2[5],为广东省最严重的土壤侵蚀区之一。此外,土壤肥力退化情况依然存在,据调查[6],2000年全省中低产田面积比1986年增加了20.8%,主要分布在粤西和山区,粤西和山区中低产田面积分别占全省中低产田面积的41.6%和31.3%。其中缺磷土地面积为11.53万hm2,缺钾土地面积为4.47万hm2,缺氮土地面积为3.23万hm2。

广西是我国水土流失严重的地区之一,全区水土流失面积有2.81万km2,占土地总面积23.67 万km2的11.87%,其中轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈水土流失面积分别为1.572 0、0.9669、0.3796、0.0812 和 0.0588km2[7]。广西石漠化总面积达27294.5km2,占广西土地总面积的11.5%[8],目前仍以每年3%~6%的速度在发展[9]。土地石漠化已成为广西生态环境的头号问题。

海南省沙化现象较为突出,据统计,广东和海南每年表土流失量达万吨,相当于每年冲走万亩耕地的耕作层。可喜的是1998年调查显示[10],海南省西部退化、沙化土地问题在人为的干预下,呈恢复逆转的发展趋势.其中,沙化严重地区的面积减少 74.7%,退化严重地区的面积减少 93.4%,其中39.5%转化为中度沙化区,10%转化为轻度沙化区,18.2%转化为园地,17%转化为水田。

根据1999年遥感调查结果,云南省水土流失面积14.13万 km2,占土地面积的36.88%,比20世纪50年代扩大了近1倍。云南省的水土流失从侵蚀强度和面积分布上看,主要表现为轻度流失和中度流失,占全省水土流失面积的93.85%。全省年土壤侵蚀总量为 5.14×108t[11]。在整个云南岩溶区,石漠化分布总面积为3.47万km2,隶属于63个县(市、区),重点县(市、区)有 39个,石漠化面积占 63个县域国土面积的11.8%,占全省岩溶分布面积的31.29%。其中,岩石裸露率>70%的石山有0.60万km2,30%~70%的石漠化土地有0.406万km2;农耕地石漠化土地有0.255万km2,工矿型石漠化土地有0.223万km2,有潜在石漠化危险且短期内急剧向石漠化发展的坡耕地为0.665万km2[12]。

2 主要土壤退化类型和特点

2.1 土壤侵蚀

华南地区的主要土壤侵蚀类型是水蚀,其中以水土流失最为严重。现状数据显示,华南地区1/5的土地遭受水土流失的影响,水土流失是华南地区主要的土壤退化形式,该地区山地丘陵交错、地形起伏大、雨量多而集中、暴雨强度大、风化作用强烈、人口密度高,人地矛盾突出等特点,也形成了其特有的水土流失形式和特点。包括:①斑点状分布,隐蔽性强,潜在危险性大;②水土流失形式以坡面侵蚀和沟谷侵蚀为主;③崩岗侵蚀剧烈;④林下水土流失严重;⑤新增水土流失加剧等[13]。

2.2 红壤酸化

华南地区土壤以红壤为主,由于红壤的脱硅富铝化过程本身就是一个较为缓慢的酸化过程[14],再受酸雨的影响,红壤酸化现象作为土壤退化的一种特殊的表现形式,在华南地区较为常见,受酸化土壤的分布面积约200万公顷。在华南红壤地区,土壤的 pH值在第二次土壤普查时大多在 6.0~6.5,部分土壤的pH值小于5.5,甚至低至4.5,而且面积还在扩大,土壤酸度还在升高。

红壤的酸化很大程度上受土壤性质的影响,华南地区酸性红壤的黏土矿物以高岭为主,有机质、交换性盐基离子少、阳离子交换量低,对酸的缓冲能力小,容易受外界环境影响发生酸化。据研究,我国几个重酸雨区都在红壤地区。值得注意的是,土壤酸化会使土壤铝离子增多,对作物产生毒害,土壤酸化同时会抑制土壤微生物的活动,并会对水体酸化产生影响[14]。

2.3 土壤养分贫瘠化

华南地区土壤养分贫瘠现象也较为普遍,该地区高温多雨的气候条件使矿物风化和土壤淋溶作用强烈,土壤呈酸性反应,阳离子交换量低,有机质容易矿化,土壤保肥能力差,肥力低下;另一方面长期不合理的土地利用和土壤侵蚀,又加剧了土壤的养分贫瘠化及肥力衰减过程[13]。红壤丘陵区水土流失使植被破坏,表土流失,紧实贫瘠的底土表露,更加速土壤肥力的极度退化,甚至形成草木难长的“红色沙漠”,养分贫瘠和肥力衰退,制约了该区持续农业生产,需通过土壤的培肥等措施,克服养分贫瘠,提高土壤的生产力。

2.4 潜育化

土壤潜育化是所有水成土共有的特性[15]。潜育化过程是指土壤受积滞水分的长期浸渍,土体封闭于静水状态下,得不到通气与氧化;同时,在易分解的有机物还原影响下,使土壤及积滞水的Eh值下降,土壤矿质中的Fe,Mn处于还原状态,土体显青色或青黑色[16]。

华南地区多属于亚热带地区,水资源丰富、水网交错、湖泊密布,加之地势低洼,地下水位高,且长期湖相沉积,形成了质地粘重、排水不良、耕性较差的渍害型土壤。湖积平原,时有潜育化发生。其类型主要包括:①湖积型渍害田;②浅层微承压水型渍害田;③潜水型渍害田。

2.5 石漠化

石漠化是土地石质荒漠化的简称,具体而言,指在亚热带湿润地区岩溶极其发育的自然环境背景下,受人类活动的影响,造成土壤侵蚀严重,基岩大面积裸露,呈现出荒漠化景观的土壤退化。石漠化主要发生在广西、云南和粤北岩溶石山区,石漠化成因是多种因素共同作用的结果。土地石漠化导致极其珍贵的土壤大量流失,土壤肥力下降、蓄水保墒能力差,可耕作土壤减少,粮食产量下降。石漠化还导致植被稀少、土层变薄、基岩裸露,加之该区喀斯特地貌和地下景观的双重地质结构,渗漏严重,导致地表水源涵养能力弱,保水力差,河溪径流减少,井泉干枯,土地出现非地带性干旱和人畜饮水困难。

2.6 土壤污染

华南地区矿产资源丰富,但部分矿区落后的技术经济条件和不合理的开采方式,导致土壤受重金属污染日趋严重,造成资源浪费的同时,使土壤生产力和农产品质量受到影响。此外,在生产中“三废”排放,对工矿和冶炼企业周围大片农田土壤毒化严重。据统计,这类污染化的土壤面积近 320万公顷[14]。同时,由于化肥、农药、工业废弃物排放等的影响,也加速了土壤的退化[12]。华南地区土壤污染还出现了有毒化工和重金属污染由工业向农业转移、由城区向农村转移、由地表向地下转移、由上游向下游转移、由水土污染向食品链转移的趋势[17]。土壤污染的加剧严重影响了农作物的产量与食品安全,对人类健康和农业可持续发展造成了很大的威胁。

2.7 土壤沙化

华南地区土壤沙化主要发生在海南省西部地区,海南省受沙化影响的土地面积达105万亩,其中流动沙丘2.3万亩,半固定沙丘 12万亩,每年被海水侵蚀和沙化的土地面积达2000多公顷。这些地区处于丘陵、台地交接部,台地易发生面蚀、沟蚀。该地区地表物质组成主要是花岗岩风化碎屑、坡积物、残积物以及海相沉积物,在此基础上发育燥红壤及风沙土。这些成土母质及土类松散、固结力差,易被水蚀、风蚀,加上植被遭到大面积破坏,导致沙漠化迅速扩张,沙丘蔓延,风沙肆虐。

3 土壤退化影响因素分析

华南地区是我国典型的南方集约农区,人口稠密、水土资源丰富,但人均土地占有量少,在长期人多地少的集约农业发展过程中,作为农业发展载体的水土资源出现了:水土流失、土壤酸化、贫瘠化、潜育化、石漠化、土壤污染、沙化等问题,导致土壤退化现象严重。土壤生态环境恶化,各项土壤退化条件,造成土壤“蚀、浅、沙、瘦、旱”与土壤“库”容小,土壤给“源”少,土壤生产力下降,严重影响农业生产。究根结底,土壤退化现象的发生受地形、气候、土质、植被等自然因素及人类活动因素共同作用影响。

3.1 自然因素

(1)气候

华南地区地处热带、亚热带,高温多雨,降雨量一般为1100~1800mm,且降雨的年内分布不均,4~6月占全年的50%~60%,大部分地区日最大降水量可达100~200mm,且有由北向南增加的趋势。有资料表明,在紫色土地区,降雨量超过10mm时,径流随雨量的增加而增加,从而增大土壤侵蚀量。在暴雨集中期,降雨强度很大,降雨侵蚀力高,加之受台风影响,集中短时间内,极易产生崩岗、滑坡、泥石流等侵蚀现象,形成的水土流失极为严重。

(2)地形地貌

坡度是影响土壤侵蚀的主要因素地形。华南区内山体广布,山地和丘陵交错,地形复杂,坡度较大。随着坡度的增加,土壤侵蚀由面蚀—沟蚀—崩岗侵蚀—滑坍方向发展,且由水力侵蚀向重力侵蚀过渡。此外,土壤侵蚀还受地形坡长和坡向影响。地表水流随山地坡长增加,冲刷能力增强,进而加重土壤侵蚀。坡向的不同形成水热和降雨量的差异,造成不同的植被生长状况和土地利用方式,进而影响侵蚀程度。

(3)植被

本区气候存在严重的季节性干旱现象。年干旱天数平均40~60d,最长达70~120d[19]。在这一植物生长的主要季节,土壤水分无法获得及时补充,加之高温加快土壤水分蒸发,植物的生长受到严重限制。一旦植被受到破坏,地面失去保护,在暴雨径流的强烈冲刷下,表土迅速流失,成土母质出露,更加剧了土壤养分和水分的流水,使土壤贫瘠,植物更难以生长而减少。土壤和植被相互影响,恶性循环,最终导致严重的土壤退化。

(4)土质

土壤侵蚀的对象是土壤,土壤侵蚀是侵蚀动力和土壤抗侵蚀阻力相互作用的结果,土壤自身固有的抗蚀特征受母质的理化性质的影响。

华南地区土壤主要为花岗岩母质发育的土壤,成土母质普遍贫瘠,保水性能差,抗冲抗蚀能力弱。加之本区土层浅薄,土壤年侵蚀厚度大于成土速率[18,19],受雨水冲刷表土容易流失,面蚀和沟蚀强烈,一旦植被受到破坏,表土很快被侵蚀殆尽,成土母质出露。受侵蚀的土壤有机质和养分含量明显低于未受侵蚀的土壤。研究表明,该地区红壤和红土层被侵蚀后,下部砂土层和碎石层侵蚀指数增大25~35倍[20],侵蚀量增加6~8倍[21],极易形成崩岗侵蚀。

3.2 人类活动

(1)人地系统矛盾及过度利用

过快的人口增长速度和过高的人口密度,也是华南地区人为引起的土壤退化的重要的原因之一。分析表明人为引起的严重土壤退化面积占总土地面积的比例与人口密度呈显著正相关,相关系数分别为0.511(显著性水平1%,发达国家)和0.442(显著性水平5%,发展中国家)[22]。由于人多地少,为满足日益增长的人口对农产品的需求,部分地区通过毁林开荒、陡坡垦殖等方式,对土地进行不合理的开发利用。如粤东山区许多地方把>25°、甚至>35°的山坡地开垦为旱地,导致大量土地受水土流失威胁[23]。

(2)土地利用方式

土地利用方式是影响土壤侵蚀的敏感因素,土地利用方式的变化使原有坡地植被类型和地形改变,从而影响到坡地土壤肥力、水文特征、抗侵蚀能力等。陡坡耕地的开发、不合理的农耕地利用方式和滥砍乱伐等强烈的人为干预,造成了土壤侵蚀的快速发生和发展。人类的农业活动通过耕作翻动土壤和改善土壤的通气性,加快了自然界的物理过程,使侵蚀速度加快。

华南地区部分区域农业活动仍以传统耕作方式为主,农业结构较单一,生产规模较小,生产技术和管理水平较落后,抗御自然灾害能力差,农业生产水平低下,生产稳定性差。加之急功近利的经营观念,化肥、农药被大量使用,地下水被过度的开采,过度放牧,最终加快了土地退化的速度。部分地区桉树等快速人工林木的大面积种植,而土壤未得到合理的管理和营养补给,导致土壤有机质和养分水平下降,表土结构丧失,土壤板结,在暴雨冲刷下,水土流失严重。

(3)经济建设

改革开放以来,华南地区各省经济突飞猛进,城镇、村庄的迅速扩张及交通建设占用了大量的耕地,为了满足建设进行了大规模采矿、采石、伐木、取土,各类工业企业拔地而起,这种粗放型的经济活动使大量土壤受到侵蚀、污染、石漠化等影响而退化,据若干南方土地退化例子分析,因滥伐导致的土地退化占37%,陡坡开垦占35%,不适当的植树造林占18%,工矿交通建设占10%。

4 防治对策

(1)指导思想与防治目标。土壤退化具有一定的隐蔽性、多样性、复合性、区域化特征,土壤退化治理难度极大,因此,必须以科学发展观统筹人与白然和谐发展为指导,坚持防治结合、以防为主的原则;以区域性土壤综合防治为重点,以退化土壤的监测、风险评价、控制与修复为核心内容,通过知识创新与技术集成,建立适合华南地区土壤退化控制与治理科学理论和技术体系。

(2)重点防治区、类及布局。根据华南地区土壤退化特点,应因地制宜、统筹规划、分类指导来防治土壤污染。以环境经济功能区域为单元,划分土壤退化重点防治区,根据退化类别、状况及场地的点、线、面等特征,提出针对性的防治措施或预案。

(3)防治措施。土壤退化防治措施应包括:①加强环境保护与健康的教育和宣传,提高人民的环保意识;②加大防治基金投入,加快土壤退化的治理步伐;③完善土壤退化防治立法,完善预防、监督和执法体系;④加强土壤退化的基础研究和技术创新;⑤因地制宜,综合治理;⑥调整农业结构,采用立体农业布局,充分发挥耕地潜力。

5 结语

由于华南地区的生态脆弱性及亚热带、热带的气候特征,华南地区成为自然生态系统破坏与退化的严重区域。需要针对该地区地形、土质、气候等限制因素,进行重点防治区的分类及布局,并结合各土壤退化区的特点,建立防治和恢复重建的调控体系。同时,协调区域人口增长、经济发展、生态保护的关系,促进整个华南地区的协调持续发展。

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