无定河中游左岸监测区潜伏土壤退化问题及其对策研究

白文军　邱端　刘学迅　张斌　马三保

摘要：对无定河中游左岸监测区流域内农林业生产基地及主要农业作物进行详细调研与监测，选取不同地形结构（坡地、梯田和坝地）、不同措施配置（乔木林、灌木林）等10种农业用地的地类，进行土壤理化指标监测。对不同地形结构、不同措施配置下土壤理化指标，特别是水分的变化状况的监测结果进行横向和纵向2个层面分析，发现各种地类的各类指标均存在着不同水平的退化趋势，在广大的黄土丘陵沟壑区，水土流失不仅造成土壤水分减少，而且是土壤退化最活跃的因素，严重降低了水分利用率。通过对区域土壤性质，尤其是土壤退化及其内在危害、成因和可持续利用途径的研究，发现开发精耕细作高效种植，遵循自然规律有效配置植被可以防止水土流失和土壤退化，提高土壤入渗和持水能力。在开展无定河中游左岸区域进行监测的过程中，积累了比较丰富的监测数据。取得的这些基础资料和采用的监测方法是今后开展生态建设项目监测的重要技术依据。

关键词：无定河中游左岸监测区；土壤退化；对策研究

中图分类号：X824 文献标志码：B 论文编号：cjasl5020004

引言

开展生态修复工作，监测是一项非常重要的基础性工作，及时开展无定河中游左岸区域全面的监测工作，可以积累丰富的监测数据。这些监测数据能准确反映修复的作用和效果，为今后开展生态修复工作提供基础资料和科学依据，采用的监测方法是今后开展生态建设项目监测的重要技术依据。多年来，由于黄土高原土壤性状以及其水分特异性运动规律引起的生态环境脆弱、农业生产力低下一直困扰着研究区生态环境建设和农业生产。为提高水土保持综合治理效益，高效利用水资源，实现水土保持由涉农领域向非农领域转变，黄土高原20世纪70年代以来开展了大规模的水土保持工作，1999年国家实施了退耕还林（草）工程后，生态环境大幅度改善。大量研究表明，确定专人对流域区域质量和效益等情况进行全面监测，产生的大量监测数据，为实现“数字化水保”和水土保持宏观决策提供了依据。有研究表明，通过监测数据分析可知，在降雨等气候因素以及人类活动影响下，50年来黄河中游主要泥沙来源区径流量和泥沙量均显著减少，水土保持工程减水减沙效益十分显著。从含沙量变化、高含沙水流等典型流域时段水沙行为特征等角度，认为水土保持措施及植被改善降低了年均含沙量，减少了高含沙水流发生频率，流域水沙协同性趋于稳定。植被是遏制侵蚀、减少水土流失的根本措施。为探寻研究区不同立地、不同利用类型条件下土壤退化成因，笔者抛开了国内外土壤退化研究中常规开展的土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染等方法，结合当地土壤主要养分和水分因素作为主导影响因子进行2个时期的动态监测与土壤理化性状进行比较研究，探索出了当地土壤水分特异性分布规律，并提出了相应的农作物耕作和生态植被建设的关键技术措施。

1.监测区基本情况

土壤性状不仅是反映土地生产力的基础指标，而且直接影响着土壤水分运动的规律。通过不同地形结构、不同措施配置下土壤理化指标，特别是水分的变化状况监测，可以研究区域土壤性质，尤其是土壤退化及其内在危害、成因和可持续利用途径等。

多年来，无定河中游左岸监测区一直作为黄河生态工程建设示范区和黄委会绥德水土保持科学试验站的试验示范基地之一，它位于陕西省绥德县城北约5km处，地理位置东经110°16'-110°26，北纬37°33'-37°38，流域海拔高度820-1180m，流域总面积70.7km²；属典型干旱半干旱季风气候，降雨多集中在7-9月（占全年降雨的64.4%）；区域内地质构造条件复杂、土壤质地疏松、地形起伏、地面破碎，沟壑密度5.34km/km²，主要土壤类型为黄黏土、母质马兰土；地下水深20-60mtn。

2.监测范围、内容和方法

2.1监测范围

监测区域内可耕地面积4681.26 hm²，其中：农坡地面积2745.01hm²，占可耕地面积的58.6%；“三田”面积1934.93hm²，占可耕地面积的41.3%，且是主要的农林业生产基地。区域内农业生产主要依赖天然降雨，实行旱作农业，主要农林作物有洋芋、谷子、玉米，以及红枣、杏等干杂果类。

2.2监测内容

2.2.1监测小区布设根据项目监测目的和土壤性质的测定规范，选择不同地形结构的坡地、梯田和坝地，不同措施配置的乔木林、灌木林等10种农业用地的地类，进行了土壤理化指标监测，特别是水分的变化状况监测。各类监测小区的基本情况见表1。

2.2.2监测项目选择上述10种地类，进行土壤物理指标的土壤空隙度、容重、含水率、pH，以及土壤化学指标的有机质、速效氮、速效钾、速效磷含量等项目的监测，特别关注不同时期土壤水分的监测指标。

2.3监测方法

2.3.1土壤物理指标在野外选定的样区，将表层2-3cm土壤及所附植物残体刮去，然后用环刀法向下取土样10N20cm，进行室内测定。其中，土壤水分的监测是应用时域反射仪测定土壤含水率，农牧草类型测定次数为每月15日、30日测定2次，测定深度为20、30、50、100 cm4个层次；林业类型测定次数为每月15日、30日测定2次，取土深度为20.30、50、100、150.200cm 6个层次。

2.3.2土壤化学指标在野外选定的样区，将表层2-3cm土壤及所附植物残体刮去，取土0-25cm深度，用“S”型采样法将多点采集的土样混合约1kg，进行室内风干测定。

3.结果与分析

3.1土壤理化指标监测结果及土壤退化判别分析

采用的土壤理化指标是2008年度和2014年度共计2次监测结果，进行横向和纵向3个层面分析。理化指标监测结果见表2，各种地类土壤理化指标退化趋势见表3。

由表2中的测定结果可以分析得出，6年间各种地类土壤理化指标均发生了显著变化，且均存在着不同水平的退化趋势；表3中的各种地类土壤理化指标退化趋势从宏观上反映了土壤存在有一定程度的物理退化和化学退化问题。从不同地形结构、不同地类耕作管理措施的纵向看，各种地类土壤退化次序依次为：农坡地>农梯田>农坝地>撂荒地>梯田经济林>坡地经济林>荒草地>坡地灌木林>坡地乔木林>坡地草地；从不同地类耕作管理横向监测指标分析，干容重和pH与当地理论值差异较小，其他指标（尤其是影响土地生产力的土壤空隙率、有机质、速效氮和速效磷）存在显著差异，除坡地草地土壤性质反映出一定的改良外，农地坡地、农地梯田和农坝地退化表现极为突出，且表现出严重的肥力退化。土壤养分钾是该区域土壤富含元素，从6年问变化趋势可以看出，各种地类土壤还存在有严重的侵蚀问题。

3.2土壤水分监测结果及土壤退化判别分析

不同地类土壤水分监测结果见表4。从表4中的测定结果可见：首先，不同地形结构的坝地、梯田和坡地的土壤水分含量递减趋势较为显著，同时对30、100、150cm 3个土壤监测层含水量进行分析可以看出，随着土层深度增加，其水分稳定性越高；其次，同一地形结构、不同措施配置，尤其是2014年6-8月连续干旱3个月后的8月1日的监测结果表明，在严重干旱情况下维持植物正常生命，乔木、灌木、农作物和草地等条件下土壤水分含量差异显著，其中，乔木林和灌木林地类土壤含水量己达到凋萎湿度以下；再次，就是植物生长活动的不同时期，由于植物耗水量的差异，耗水较少的植物（如荒草、人工草等）所属地类含水量随着降雨很快得到补偿，而耗水较高的乔木林、灌木林地类水分补偿极为缓慢，并保持较长时间的土壤水分匮乏状态。综上所述，在干旱的黄土丘陵区，不同地形地类水分分布规律有一个总的趋势：沟坝台田的土壤水分相对高而稳，坡地的土壤水分随着植物措施配置的不同而呈差异性较大，尤其是配置耗水量较高的乔木、灌木地类，土壤水分长期处于匮乏状态，不仅植物无法正常生长，而且土壤质地一方面受到降雨侵蚀，另一方面随着干土层的出现还将表现出退化的趋势。

4.研究成果及建议

4.1积累了比较丰富的监测数据和基础资料

监测区域建立了比较完善的监测网络，初步形成了点、面相结合的监测网络系统，监测量大面广，收集的监测数据信息量大，为了便于监测资料的管理，在监测总站建立了监测信息数据库，对所有监测资料、信息进行分类处理后入库保存。据初步统计，有各类监测报表100余份，监测数据20多万个，监测图片万余幅。4.2土壤有效利用和治理措施的合理配置

4.2.1提高土壤入渗，可以防止水土流失和土壤退化在广大的黄土丘陵沟壑区，水土流失不仅造成土壤水分减少，而且是土壤退化最活跃的因素，严重降低了水分利用率。所以，沟坡整治、拦蓄入渗是该区域土壤退化防治的首要措施。同时，在旱作农业耕作时深翻和水平带状沟播，可以提高农田拦蓄降水和水分入渗，延安安塞地区多年试验的结果也证明应用该项技术可提高作物产量18%-19%。

4.2.2大力开发精耕细作高效种植，提高土壤水分的有效利用在广大的黄土丘陵沟壑区，旱作农业土壤水分循环是通过降水逐渐积蓄于土壤水库中，又以植物蒸腾和土壤蒸发所消耗，然后再积蓄降水的动态过程。所以，减少土壤蒸发和提高植物生育期土壤水分利用效率的各类保墒措施，如秋翻春耙、增施有机肥、间作套种和地面覆盖等，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状。

4.2.3遵循自然规律，有效配置植被结合区域气候干旱少雨、土壤贫瘠，并在一定程度上反映出土壤退化等问题，在生态环境修复和人为塑造时，尤其注意不可急功近利。尤其在植物措施配置上，要充分考虑土壤肥力状况和水资源承载力，尊重自然演替规律，减少高耗水的乔灌木林面积，增加低水分运营的草地面积，使大面积的不毛之地首先绿起来，让竭力的土壤得到休整和改良，并在存储有一定水分的基础上，再营建乔木、灌木等高等植被。