“三位一体”崩岗综合防治模式及其生态效益评价

刘洪光，段 剑，肖胜生(江西省水土保持科学研究院/江西省土壤侵蚀与防治重点实验室，江西 南昌 330029)

“三位一体”崩岗综合防治模式及其生态效益评价

刘洪光，段 剑，肖胜生
(江西省水土保持科学研究院/江西省土壤侵蚀与防治重点实验室，江西 南昌 330029)

崩岗；三位一体；综合防治；模式；效益评价

崩岗侵蚀是我国南方最严重的土壤侵蚀类型，对红壤丘陵山区的生态、粮食生产、防洪和人居安全构成极大威胁。以江西省赣州市赣县区白鹭乡上塘小流域为研究对象，提出了治坡、降坡和稳坡“三位一体”的综合防治模式，并测定了治理前后崩头、沟道和冲积扇的土壤肥力指标，对比了崩岗3个区域治理后的植被情况。结果表明：采用“三位一体”崩岗综合防治模式显著提高了崩岗3个区域的土壤肥力，冲积扇肥力的提升效果最为明显，与治理前相比，有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量分别提高1.2、3.7、2.9、0.5和5.7倍；治理后植被情况得到很大改善，物种数和多样性指数均较对照有所提高。对“三位一体”崩岗防治模式的效益评价结果表明，该模式适合江西地区的崩岗特点，具有较大的推广价值。

崩岗是指丘陵岗地由水力、重力复合作用发生的侵蚀，是我国南方最严重的土壤侵蚀类型[1]。崩岗侵蚀具有发展迅速、侵蚀剧烈、危害严重和治理难度大等特点。崩岗侵蚀威胁红壤丘陵区生态安全、粮食安全、防洪安全和人居安全[2]，严重阻碍我国南方社会经济发展，特别是农村地区的发展。因此，崩岗的防治及利用研究具有重要的理论和现实意义。

崩岗治理措施大体本着史德明先生于1984年提出的“上截-下堵-中绿化”的原则，该原则至今仍然适用[3]。随着水保技术的发展，一些新兴的局部治理措施在不断丰富该原则的内涵。目前的崩岗治理，大多采用工程措施、生物措施和农业措施，即综合治理模式[4]。有学者提出以下治理模式：针对崩岗形态、发育活动情况和规模大小实行分类治理[5]。由于崩岗具有较强的地域性，不同地区的崩岗具有各自的特点，因此有学者针对福建省崩岗不同部位的侵蚀特点和立地条件，提出了不同治理措施配置[6]。这些具有针对性的崩岗治理模式，能有效指导当地进行崩岗治理及土地开发，有利于改善当地的土地条件。

江西省是崩岗侵蚀的高发区，崩岗总数达到48 058座，占全国的20.1%，面积占全国的17.0%，平均侵蚀模数达到12.4万t/(km2·a)[7]。但是，到目前为止，尚没有针对江西省崩岗侵蚀治理模式的报道。本研究在前期对江西省崩岗的分布、发育特征研究的基础上[8- 9]，遵循“上截-下堵-中绿化”的原则，提出了一套新的崩岗治理模式，并且从土壤肥力和植被恢复情况两方面评估了其生态效益。

1 研究区概况

研究区位于江西省赣州市赣县区白鹭乡上塘小流域(114°42′～115°22′E、25°26′～26°17′N)，地貌类型为丘陵山地崩岗侵蚀劣地，海拔在500～1 000 m之间。该小流域地处中亚热带南缘，属典型的亚热带湿润季风气候，气候温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛，无霜期长，年平均气温为19.4 ℃，年平均降水量1 438.3 mm，年内降水分配不均匀，易涝易旱。

由于长期严重的水土流失和人为破坏，研究区原生常绿阔叶林地带性植被已不存在，多退化成疏林地、亚热带灌丛或无林地。从植物群落来看，主要有芒萁(Dicranopterislinearis)单优势植丛、鹧鸪草(Eriachnepallescens)丛、马尾松(Pinusmassoniana)疏林三种。

研究区土壤主要是花岗岩风化物发育形成的红壤。在进行治理试验之前，于2010年5月采取原状土柱分析了其表土层(0～30 cm)和母质层(150～200 cm)的土壤力学性质与粒径组成(表1)。结果表明，表土层中夹有大量石英砂和砾石，质地粗糙，有机质含量和土壤黏粒含量均较低，土体抗剪强度偏低。一旦表层土壤被侵蚀或切穿，下层疏松深厚的砂土层因结构松散、孔隙度大、渗透力强，遇到降雨时土壤水分极易达到饱和并超过土壤塑限，在地表径流和重力作用下，土体极易崩塌形成崩岗。

表1 试验区崩岗土体(花岗岩母质)力学特性和粒径组成

2 研究材料与方法

2.1 土壤样品采集

针对治理前和治理后4年的崩岗，分别从崩头、沟道和冲积扇三个位置采集土壤样品，每个位置设置3个重复。将采好的土样装入自封袋送至实验室分析土壤理化指标。

2.2 土壤指标测定

土壤pH值采用电位计法测定，土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定，土壤全氮采用水杨酸钠-次氯酸钠比色法测定，土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，土壤全磷采用硫酸-高氯酸-钼锑抗比色法测定，土壤速效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定。

2.3 植被情况调查

在崩岗研究区，选择崩岗的两条典型沟道，分别在崩头、沟道、冲积扇内设置7个10 m×10 m的乔木层样方(考虑到样地区植被稀少)，在乔木层样方内沿对角线方向设置2个5 m×5 m灌木层样方，在灌木样方内沿对角线方向设置3个1 m×1 m草本样方。在乔木层样方内，测量记录乔木的郁闭度、胸径、树高；在灌木样方内，调查、测量、记录灌木物种的名称、数量、高度、盖度、冠幅等；在草本样方中记录物种名称、株丛数、株丛高、盖度等，共获得7个乔木层样方、14个灌木层样方、42个草本层样方。

3 结果与分析

3.1 治坡、降坡和稳坡“三位一体”崩岗生态恢复模式

根据崩岗的侵蚀特点、发展规律和侵蚀地貌，崩岗可以划分为崩头(坡面集水区)、沟道(含崩壁)和冲积扇三个结构性分区。三区自上而下依次排列，共同组成崩岗侵蚀系统，各区规模因原始地貌条件、发育阶段的不同而有所差异。各区之间存在复杂的物质输入和输出过程，并且产生能量转化(图1)[10]。因此，如果以生态恢复为治理目的，对崩岗的综合防治就应该根据崩岗侵蚀的形成与发展过程、侵蚀特点、发生规律，以及各子系统之间的物质输入和输出关系，将崩岗侵蚀作为一个系统进行整治，即以单个崩岗或崩岗侵蚀群为单元，坚持生物措施与工程措施相结合，治坡与治沟相结合，对崩头、沟道和冲积扇分别采取“治坡、降坡和稳坡”的整治办法，疏导外部能量、治理集水坡面、固定崩积体、稳定崩壁，通过实施分区治理，最终达到全面控制崩岗侵蚀，提升生态效益的目的。

图1 崩岗系统物质能量输送及其反馈机制模式

3.1.1 适用崩岗类型与特点

对那些活动强烈、发育快速、形态上主要是瓢形或弧形的活动型崩岗多采取“坡面径流调控+谷坊+植树种草”的综合手段进行防治。此类崩岗崩头仍有一定的集雨面积，崩壁沟头陡峭、沟头有跌水，已形成悬崖，崩口和切沟的水蚀作用仍在进行，重力侵蚀强烈，并伴有滑塌发生，侵蚀量巨大，陡壁坡脚常见塌积堆，危害严重。遇暴雨，沟头崩塌活跃，沟头陡壁新土出露。

3.1.2 基本治理方法

“坡面径流调控+谷坊+植树种草”的综合手段主要是减缓崩岗侵蚀强度，防止对下游造成危害，采取工程措施为主、植物措施为辅的技术手段对崩头、沟道和冲积扇综合治理，待其自然逐步稳定，其核心环节是减少坡地地表径流入沟，避免崩岗沟道上部形成跌水。具体为：①在崩头集雨区，运用径流调控原理，布置截水沟、排水沟和竹节沟以拦截引走坡面径流，防止崩岗溯源侵蚀；在沟缘4～6 m处种植桉树、泡桐、铁芒萁等，以增加表土抗蚀强度，抑制沟缘张性裂隙的发育，同时人工剥离沟头不稳定土体。②在崩壁基部栽植攀缘性藤本植物，以稳定崩壁。③在沟道出口修筑谷坊或挡土墙(因泥沙量大，冲积作用强，建议采用浆砌石或干砌石砌筑)，配置排洪道，降低泥沙危害。由于此类崩岗相对活跃，应设置多级谷坊。同时在沟谷、沟床和沟坡栽植速生、分蘖能力强、耐埋的草本、竹类和乔木(雀稗、黄竹、铁芒萁、泡桐)围封崩口，掩蔽崩壁，促使低等植被生长，以达到稳定崩壁的目的。

3.2 效益评价

3.2.1 土壤指标

(1)坡面措施配置4年后，崩头的土壤指标发生了显著变化，详见表2。与治理前崩头比较，种植油茶的反坡台地pH值、有机质显著升高，提高幅度分别为14.9%、81.2%，全磷和速效磷比对照分别提高2.46倍和11.6倍。

(2)沟道措施配置4年后，沟道内土壤pH值提高了8.2%，有机质、全氮和碱解氮分别比对照提高了2.3、1.1倍和84.7%(表3)。

(3)冲积扇措施配置4年后， 有机质较对照提高了1.2倍，全氮和碱解氮比对照分别提高了3.7倍和2.9倍，全磷和速效磷比对照分别提高了50%和5.7倍(表4)。

由此可见，治理4年后，崩岗3个部位的土壤肥力均有不同程度的提升，冲积扇的提升效果尤为明显。

表2 崩头治理前后坡面土壤特征变化

注：数据为均值±标准差。

表3 相对稳定型崩岗沟道治理前后土壤特征变化

注：数据为均值±标准差。

表4 冲积扇治理前后土壤特征变化

注：数据为均值±标准差。

3.2.2 植被情况

治理前，整座崩岗植被很差，只有稀疏的马尾松和铁芒萁，郁闭度也很低。治理措施配置4年后，植被得到改善(表5)。沟道的郁闭度达到75%，冲积扇的植被优于崩头和沟道，植被类型以乔木和草本为主。崩头、沟道和冲积扇3个部位的植物种类显著提高，分别为7、6和10种。崩头和沟道的植物多样性接近，但是冲积扇内的多样性指数显著高于崩头和沟道(表6)，这可能是由于冲积扇内土壤肥力更好，有利于植被恢复。

表5 崩岗3个部位植被恢复情况

表6 崩岗3个部位植被多样性指数

4 讨 论

崩岗主要是由崩头(坡面集水区)、沟道(含崩壁)和冲积扇三部分组成的复杂系统，各系统之间存在复杂的物质输入和输出过程[11]。因此，崩岗治理应本着系统综合治理、同时开发利用增加有效土地面积的原则。目前主流的崩岗治理模式有农业开发型、生态开发型、农粮生产型、工业开发型[12]。在这些概念模式的基础上，各地针对地方特点衍生出更具体的治理方法，如：雨篷式治理方法，通过修整崩岗坡面、安装遮雨篷等措施，能有效防止雨水对坡面的冲刷[13]；“五位一体”系统性治理崩岗措施，切断各要素之间的物质流动和能量转化，有利于从根本上治理崩岗、恢复生态[14]。本研究根据江西省赣州市赣县区的崩岗特点，提出的治坡、降坡和稳坡“三位一体”的崩岗综合治理模式，坚持生物措施与工程措施相结合，治坡与治沟相结合，对崩头集水区、沟道冲刷区和沟口冲积扇分别采取“治坡、降坡和稳坡”的整治办法，采取疏导外部能量，治理集水坡面、固定崩积体，稳定崩壁等措施，实施分区治理，最终达到了全面控制崩岗侵蚀，提升生态效益的目的。该模式可有效引走崩头集水区的积水，同时通过谷坊控制泥沙的外泄，生物措施则稳定了沟道和冲积扇。“三位一体”的崩岗综合治理模式具有较强的地域适应性，并具有成本低等特点，适合在赣南崩岗治理中进行推广。

基于该模式崩岗治理前和治理4年后的土壤指标测定结果表明，在崩岗区开展治理4年后，崩头、沟道和冲积扇的土壤肥力均有提升，特别是冲积扇的肥力指标提升幅度最大。土壤肥力的提升有利于植被恢复，从而提高崩岗区的植被覆盖度，进而提高崩岗治理的效果和生态效益。邓羽松等[1]的研究结果表明，崩岗洪积扇土壤肥力存在分异规律，本研究结果表明崩岗不同组成部分之间也存在肥力差异，而这种差异有利于土壤改良和农业开发。另有研究表明，植灌促林、乔灌混交措施有利于提高崩岗区土壤质量[15]，而该模式采取的措施正是乔灌草结合，优化了植被结构，促进了崩岗的稳定。

植被恢复是生态恢复的重要方面，在崩岗治理中具有重要意义。采用“三位一体”的治理模式4年之后，崩头、沟道和冲积扇等3个区域的植被情况得到显著改善。崩头的优势植物为马尾松和铁芒萁，沟道的优势植物为湿地松，冲积扇的优势植物为湿地松和铁芒萁，这些植物提高了崩岗区域的植被覆盖度，有利于稳定崩岗，而植被情况也是崩岗生态效益评估的重要指标[16]。因此，“三位一体”的治理模式有利于植被快速恢复，从而提升崩岗治理的生态效益。

4 结 语

本研究针对江西崩岗发生的地域特点，提出了治坡、降坡、稳坡“三位一体”的崩岗综合治理模式，该模式的实施可显著增加崩岗各部位土壤的肥力，显著提高植被覆盖度，具有广泛的推广潜力。

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S157.2

A

1000-0941(2018)01-0027-04

刘洪光(1986—)，男，河北昌黎县人，工程师，博士，主要从事菌根与土壤结构等方面的研究；通信作者肖胜生(1981—)，男，湖北黄冈市人，高级工程师，博士，主要从事水土保持生态恢复方面的研究工作。

2017-06-20

(责任编辑 张培虎)