西北黄土高原水土保持问题的探讨 [复制链接]

第5版()
专栏：

　　西北黄土高原水土保持问题的探讨
　　方正三
西北黄土高原水土流失严重，一方面由于不利的自然因素——黄土质地疏松，地形起伏，坡度较大，易遭狂风暴雨侵蚀；另一方面因过去在封建阶级统治下，长期遭受滥伐、滥牧和滥垦的人为破坏。因此要作好黄土高原的水土保持，确是桩细致复杂的艰巨工作，并且需要相当长的时间的努力。
水土保持、土地合理利用的区划与规划
要作好水土保持工作，应针对引起水土流失的原因，摸清自然因素与社会经济条件，研究如何合理利用土地，即：宜农则农，宜林则林，宜牧则牧。因此从整个水土流失区来说，需要进行水土保持、土地合理利用的区划工作。其目的在于提出它的经济发展方向和农业改造的途径。在这个基础上，根据不同地区的自然和社会经济条件，采取具体措施，来保持水土、提高粮食产量和发展多种经济的综合经营。
近几年来，根据有关部门进行的水土保持综合考察所收集的资料，参照各地自然条件的特点，以及在这些条件下农、林、牧业发展的可能性和合理性，我们可以把黄土高原划分为三大区域。
一、汾渭盆地及晋西、陕北、陇中黄土丘陵农业区。本区主要包括有：汾河的晋中平原、晋南平原和渭河的关中平原，以及吕梁山以西、甘肃大夏河以东的大部分黄土丘陵地带。这个地区的面积约十六万六千零七十平方公里。气候温和，年雨量在四百毫米以上。土质一般都很厚，自然条件比较好，成为黄河中游重要的农业地带。
二、晋西北、陕北、陇北黄土丘陵及石质山地农牧区。本区东北起自神池、五寨，西南迄于兰州、永靖，主要包括无定河、清水河及祖历河等流域，面积约九万二千五百平方公里。由于位置偏西北，气候较寒冷干燥，年雨量约三百至四百毫米。靠近长城地带，年雨量在二百五十毫米以下。一般说来，这个地区土质不好，风蚀严重，自然条件较差，不宜过分着重农业的发展，而应以农牧并重的方向进行生产。
三、吕梁、太岳、中条、秦岭、六盘山山地森林区。本区包括东起霍山，西迄青藏高原边缘所有高山和中山地带，为汾河、渭河、伊、洛、沁河以及黄河峡谷许多较大支流的发源地。这个地区的面积约为八万七千平方公里。东西部诸山海拔一般在一千八百至二千四百米以上。气候寒冷，年平均温度约在摄氏六至八度。这个地区的自然条件更差，不宜发展农业，而应以发展林、牧业为适宜。
上述三个大区指出了农业经济的发展方向。为了能在原则上确定水土保持所应采取的治理措施，还须进一步以中地貌与土壤侵蚀为主要依据，将整个已查勘的黄土地区划分成不同的类型区，并摸清每个类型区的自然特征，以便于因地制宜地在较大的地区范围内，选定方向性的水土保持的综合措施。
至于具体到一个人民公社或一个小流域的土地合理利用，则应进行生产规划工作，即须根据国家和当地经济发展的需要，以及土地的好坏和自然条件，对每块土地的合理利用作出安排。生产规划应周密考虑到治理措施的综合配置问题，如治沟必须与治坡相配合，田间工程又应与各项耕作措施相配合。在退耕的陡坡地上，要及时造林、种草，以免产生过多的径流，继续冲毁农田和沟道。
水土保持的生物措施
在荒坡、荒沟的非耕地上，采取造林、种草的生物措施，是保持水土，解决群众的燃料、饲料与肥料困难，促进畜牧业发展的根本办法。
绿化荒坡、荒沟则应栽植速生高产的草木樨和洋槐等保土植物。这些植物，很受黄土高原群众的欢迎。
草木樨是二年生的豆科牧草。它具有耐寒、耐旱、耐瘠薄的特点。春季播种，在陕北条件下，当年长高一米左右，被覆度达百分之九十左右。据绥德水土保持试验站的测定，种植草木樨以后，土壤团粒结构增加百分之一○七，有机质增加百分之三十二，全氮增加百分之七十七至百分之一九五。在保持水土方面，根据一九五八年八月八日的一次降水三十六点七毫米，三十四度的草木樨地比相同坡度的农地减少径流百分之二十九，减少土壤冲刷百分之七十八。　　洋槐在陕北延安以南、陇东南等地区种植，都生长良好，造林成活率均在百分之九十以上，保存率可达百分之八十以上。在土地条件较好的坡地上栽植洋槐，再加以适当抚育，三年以上即可达到郁闭。于黄土塌坡上栽植二、三年，即能固定。天水、绥德、西峰三地的水土保持试验站试验的结果：三龄洋槐株高可达二点七五至四米，根际径为三点一至四厘米。同时，洋槐林保持水土的作用也甚显著，据在二十七度的坡地上进行试验的结果，洋槐林地的侵蚀量最小，牧地次之，而农地最大。农、牧、林三类试验小区上土壤流失量的比值为一百比三十八比十七。洋槐林地的径流含泥率只有百分之一点六一，而农地与牧地的则分别高达百分之十一点零八与百分之八点一一，这是由于洋槐的根系固结了土壤，树冠截留住降水，使雨滴不能直接打击地面，因而起了巨大的防止土壤侵蚀的作用。此外，如果以洋槐与白榆、青杨等树种进行带状或块状混交，以及在混交林中加入柠条、紫穗槐、桑条、柽柳等灌木树种，则乔灌木混交比纯林可减少土壤冲刷百分之三十到百分之三十七。
黄土高原的年雨量一般在四百至五百毫米上下，除栽种速生树种外，还应采用水平沟、水平阶、鱼鳞坑等简易工程措施，来拦蓄坡面径流，改良土壤水分条件。据试验站测定，采用简易工程的坡地，土壤含水率比荒坡高百分之四十至百分之九十，四年生洋槐植株则高出一至三米。在水平沟插柳，两年生长一点七米，而荒坡插柳高仅一米。所以群众说：“工程应和生物相结合，工程蓄水，水养树，树又保土”。又据试验，水平沟造林的地表径流，比一般穴植、鱼鳞坑和水平阶造林的分别减少百分之七十二、百分之四十六与百分之三十七，但其缺点是修建费工，如修水平阶可省工百分之七十五左右。因此，在较干旱地区的阴坡、半阴坡和浅凹地内，以及水分较好的阳坡地上，都可采用水平阶造林。鱼鳞坑可在不适宜于修建水平沟、水平阶的峻陡、破碎的坡地上修筑，因其施工简便，应用范围亦相当广泛。
水土保持的耕作措施
黄土高原各地，农业占有很大比重。过去不合理的农业耕作，也是引起水土流失的原因之一。下列数项改良的水土保持耕作措施，都是在缓坡地上保持水土的有效办法。
一、等高耕和深耕。改顺坡耕犁为沿等高线耕犁后，能显著地收到保持水土的作用，一般增产百分之十至十五，有的高达百分之二十五以上。等高耕的土壤冲刷量仅为顺坡耕的八分之一到三分之一。在坡地上实施等高耕时，还有逐年减缓坡度的作用。
深耕能增加土壤孔隙率和通气性，加强保水力，促进根系发育，有利于作物生长。据等高深耕试验的结果，夏季休闲地深耕二十至二十二厘米的比浅耕十三至十五厘米的，减少径流量百分之三十九点五，玉米生长期中，深耕二十二厘米的土壤含水量，比浅耕十六厘米的高出百分之一至百分之三点六。为了避免在陡坡深耕时土壤含水量增加，可能因降雨延续较久而增加冲刷，最好同时能采用水平防冲沟。
二、沟垅耕作。在坡地上，可用山地犁沿等高线犁成一条条高起的垅和一条条低下的沟，相间排列，使雨水蓄在沟内，然后渗入土中。这就是沟垅耕作。农作物的种子播在沟的下半坡上。沟垅的深浅和间距随作物种类而定。为了更有效的蓄水，在每条沟中每隔一至一点五米交错筑土埂，土埂的高度应较垅稍低。这样就把一条沟隔成许多小格，将水一段段的隔开，免得径流集中，冲毁土垅。天水水土保持试验站九年试验的结果，平均玉米黄豆沟垅耕作的比壅堆子（把土培在作物根部）的减少冲刷量百分之八十四，减少径流量百分之七十一。又据绥德、榆林、西峰、定西以及离石等地水土保持试验站试验的结果，沟垅耕作比平作可减少径流量百分之四十七至百分之九十，减少冲刷量百分之五十至百分之九十八。为了避免沟垅耕作的地表起伏，加大蒸发面而导致过多的土壤水分损失起见，在播种时可采用平作的方法进行等高种植。待雨季来临前，结合中耕除草，取行间的土培到作物的根部，连成水平沟垅，并在沟内每隔一至一点五米作横档，以拦蓄径流，起到保持水土的作用。
三、草带间作与牧草套作。在坡地上，径流愈往下坡流，它的流速和流量都愈大，于是冲刷力亦愈强。如果实施了带状间作，把整个坡面沿等高线分成若干条，其中隔条种植牧草，那么，牧草带就能截留由作物带而来的径流中所挟运的泥土，并使流速减低。因此作物带的土壤就可少受侵蚀。据在三度左右的坡地上利用玉米与草木樨进行带状间作，带宽各十米，第一年试验结果，径流量比玉米单作减少百分之四十二，冲刷量减少百分之五十六。至于带的宽度应视地形坡度而定。一般说来，坡度较大时，带宽应小些。
草带间作仅适用于地广人稀地区，在人多地少地区应采用牧草套作。据绥德等地试验，冬麦行间套种草木樨压青作绿肥，当年冬麦不致减产，而后槎的肥地增产效果显著。
在地形坡度较陡时，必须改坡地为梯田，才能彻底控制水土流失。因此在陡坡地上，上述各项水土保持耕作措施，只是坡地变成梯田过程中的一些过渡办法。如果地形坡度在六七度以下的缓坡地上，则可长期采用耕作措施并结合修软埝来保持水土。
水土保持的工程措施
在坡耕地上和侵蚀沟内建设基本农田，应采用工程措施，将坡地修成梯田或软埝，而在沟内则进行打坝淤地。在高原沟壑区，宜修筑谷坊工程来固定沟床，以利植树造林。在气候较干旱的地区，为了解决人畜饮水及点浇作物的需要，在雨季应将坡面径流储蓄起来。
一、梯田。黄土高原有些地区，群众已有数百年修梯田的历史。据在甘谷县豹子坪的调查，梯田增产的效益随着修平后年份的增进而不断提高。由于修平梯田后，几乎全部控制了水土流失，土壤逐年加深熟化，肥力可不断提高。
在一定地形坡度下，梯田埂愈高，则田面愈宽，也愈便于耕作，当然修建起来也愈费工。梯田埂占地的多少决定于它的外侧坡，若外侧坡愈接近垂直，则占地愈少。从而可知，梯田埂的高度与外侧坡的决定，是梯田设计中的关键问题。这主要取决于黄土的物理力学性质。黄土高原各地黄土的粘粒含量最低都在百分之七左右，具有一定的粘着力，修梯田不应该有什么问题。
只有在劳力充足的条件下，梯田可以一次修平，但应当注意保留表土，增施肥料，并种植洋芋、黑豆等需氮肥较少的作物，以免翻上生土而使当年减产。在一般情况下，则应当采取培埂修梯田的方法，即逐年依靠犁地时的向下翻土，和径流的冲刷作用，使梯田逐年变平，在变平过程中逐年把地埂加高。地埂应沿等高线设置；在地形过于复杂时，也可稍稍偏离等高线。但其顶部必须等高。地埂的高度、埂后的容蓄量以及地埂的间距，都应按设计标准来确定，以免暴雨时冲垮。
二、软埝。在董志塬和洛川塬等坡度不超过六、七度的缓坡地上，可以修建适于机耕的软埝来保持水土。根据在洛川县红星生产队的调查，过去修的软埝有百分之零点八的坡度，偏离等高线太大，暴雨时软埝内流水的速度最高达每秒零点七三米，土壤侵蚀依旧不可避免。
过去的软埝是由人力用锨撩埝修筑的。修成的水沟和埝梁断面的边坡过陡（横三竖一），不便于机耕。而今这些塬区都有拖拉机站，利用机引犁或整平机来修筑软埝，可以避免这些缺点。当然在施工前，应考虑暴雨可能产生的径流量，对软埝的断面和间距加以周密的设计。
三、淤地坝。黄土丘陵沟壑区的群众一向有打坝淤地的习惯，如陕北清涧县木瓜沟和园则沟的十五道淤地坝，就是于一百四十多年前清朝嘉庆末年修成的。榆林专区截至一九六三年九月底，已淤出坝地六万余亩，耕种四点二万亩，利用率达百分之六十。淤地坝可以防洪、拦泥，稳定沟床，使沟底形成川台化，并且坝地产量一般高出坡地三至五倍。在山西离石一带，每个淤地坝平均能蓄水四千三百立方米，拦泥二千九百立方米。淤地坝的规划原则应当是“小多成群，当年收益”。因此，初修淤地坝不宜高，以便节省土方和劳力。待淤满后，再逐年加高，比较经济得多。
在一条沟内布设坝系，一般是由下而上，但也须因地制宜，可从中游或下游开始。坝系形成后，一部分坝地作为种植坝，另一部分坝地则作为蓄洪坝，使蓄、种相间。
四、谷坊。谷坊工程主要是固定沟段侵蚀的基点，防止沟底下切，坊后淤地主要用于造林，间或种植农作物。修建谷坊必须根据先支沟后干沟，先上游后下游，逐步发展的原则。谷坊型式的选择，主要是依据当地沟道的自然条件及工程材料来决定。采取就地取材，因地制宜的原则。黄土高原大多地区缺乏石料，而土谷坊一经洪水漫顶就易冲毁，故应采用生物与工程相结合的措施来固定沟床。西峰水土保持试验站在南小河沟沟坡造林绿化的同时，在沟底修筑柳谷坊，获得良好的结果。其作法为：在黄土沟中将柳桩分排插入沟中，方向垂直水流，下部编柳枝，利用柳杆及编篱以缓流落淤，固定沟床。一般采用三至五排柳桩。三年后高达三米，即可取柴和作为母树。
五、旱井。这是西北黄土区群众用来拦蓄地面径流，以供人畜饮用和点浇作物的措施。主要在黄土高原沟壑区，旱井应修在水流集中处，如路旁、场边、院内以及耕地的凹处。应离沟崖较远，且无树根生长，以免树根破坏井壁。先挖窖筒（蓄水部分），后挖旱窖（不蓄水部分）。挖成后，在窖筒的壁上涂防渗层，防止旱井的渗漏损失。这是一项重要的处理措施。
水土流失规律与水土保持综合治理的效益
为了研究水土流失规律，以作合理利用土地的依据，天水、西峰、绥德、离石等地水土保持试验站都开展径流小区试验。这些小区一般长二十米，宽五米，等于百分之一公顷，其中进行不同坡长试验的，则采用不同长度的小区。它们大多设置在坡耕地上，少数则在草地与林地上。天水水土保持试验站的径流小区的试验年份达十三年之久。下面就该站的资料加以分析。
因同一试验站内各径流小区的土壤大致相同，故只须考虑植被、地形与雨量三方面的因子。在分析试验资料时，往往只考虑单一因子，而其余的因子则尽可能的保持不变，譬如要研究植被的作用，则选用坡度、坡长、降雨量及降雨强度都大致相同，而只植被不同的各小区的资料加以分析。所以，这只是一种单因子的研究。
就植被来说，坡度为二十七至三十度的农地、牧草地与林地（生长五至七龄洋槐）上所发生的径流量的比值，数年平均约为一百比八十八比七十五；而其冲刷量的比值则为一百比三十八比十七，即不论保水力与保土力都以林地最好，牧草地次之，农地最差。并且凡是种植农作物的土地的保水、保土力又都比不种农作物的休闲地来得强。因此于雨季增加坡耕地的作物被覆度，是保持水土的有效措施。
就坡度、坡长来说，径流量与坡度、坡长的关系并不一致，而冲刷量则一般随坡度、坡长的增加而增加。改坡地为梯田的目的，就在减缓地形坡度和缩短坡长，以防止土壤冲刷。
就雨量来说，除总量外还应考虑降雨强度。径流量与冲刷量都随着降雨量与降雨强度的增加而增加。同时也与前期降雨有关，因前期降雨使土壤变湿润，不能充分吸水，会加剧水土流失。
上述的单因子试验，目的在于阐明一般水土流失规律。而实际的治理工作都是综合性的。因此各主要水土保持试验站同时还开展小流域综合治理对比试验。其中以西峰水土保持试验站的对比试验较为配套。该站在南小河沟流域内，选定了二条相邻近的支沟，即董庄沟与杨家沟进行对比试验。杨家沟的流域面积为零点八七平方公里，从一九五二年开始，以生物措施为主，工程措施为辅，加以全面治理。基本上贯彻了“全面规划，综合治理、集中治理、连续治理，沟坡兼治，治坡为主”的治理方针。董庄沟的流域面积为一点零六平方公里，始终未加治理。董庄沟与未治理前的杨家沟一样，由于自然条件与人为的破坏，水土流失都是十分严重的。
未加治理的董庄沟的拦泥蓄水效益几乎等于零，而经综合治理的杨家沟，于五年观测期间平均拦泥百分之七十二，蓄水百分之六十四，且其拦泥蓄水的作用尚在不断提高。
杨家沟由于地面被覆度的增加，使土壤的持水力由原来的百分之八十六提高至百分之九十八，而董庄沟的土壤持水力却由原来的百分之八十一递减至百分之七十六（降水量减去径流量的差除以降水量，就是土壤持水力）。
暴雨时杨家沟内的洪峰流量也大大削减，只有董庄沟的四分之一左右。而且两者的落水时间相差二十多小时。
杨家沟土地利用的情况，经过了治理也发生根本的变化。治理前零点八七平方公里流域面积中农地占百分之四十二点四，荒地和其他非生产地占百分之五十七点六。在这百分之五十七点六的面积上植被也很稀疏。经过治理后，由没有林地而骤增至百分之四十八点三（内夹有零星草地）；荒地和非生产地则剧减至百分之十四点三。其余百分之三十七点四为农地，比原来稍有减少。因此使其微景观也起了大变化，已逐步恢复原来的森林——草原类型。在沟床内栽植旱柳、杞柳和酸棘，并修建柳谷坊分段拦淤，以稳定沟床。
就增产效益来说，杨家沟每亩青草和干草的产量，分别由开始治理时的九百七十八斤与四百二十八斤，增至一千八百四十三斤与七百九十五斤，而董庄沟则始终维持在四百斤左右。杨家沟治理前后比较，农作物的产量也有显著提高：小麦由亩产一百零七斤增至一百六十斤，洋芋由亩产六百八十斤增至一千斤，谷子由亩产八十五斤增至一百八十斤。木材的积蓄量于一九五六年仅为四十七点二七立方米，至一九六一年已增长为八百八十七点二八立方米，而整枝后鲜木柴的收获量则已达到十八万五千四百三十三公斤。十年来，经过大力综合治理后，已使杨家沟完全改变面貌，水土流失已基本控制，同时还大大发展了生产，由单纯的农业经营过渡到了综合经营。为黄土高原沟壑区的治沟工作树立了榜样。