农业基础科学论文
南方红壤丘陵区，以大别山为北屏，巴山、巫山为西障（ 含鄂西全部） ,西南以云贵高原为界（ 包括湘西、桂西） ,东南直抵海域并包括台湾、海南岛及南海诸岛，包括广东、广西、福建、台湾、江西、湖南、湖北、浙江、安徽、江苏等省（ 自治区） 的部分地域，总面积118 万 km2,约占国土面积的 12. 3%[1].区内雨热条件好，年平均降雨量大（ 达1 200mm 以上） ,且雨量分布不均，多以暴雨形式出现，单位时间内强大的降雨构成巨大的侵蚀动力[2],加上南方红壤丘陵区土壤的可蚀性（ K 值） 较高的内在因子[3],以及剧烈的人类活动，使得其成为我国水土流失范围最广、程度较高的地区，严重程度仅次于黄土高原[4],制约着该区生态环境和社会经济的可持续发展，引起许多学者的关注，如何加快其水土流失治理成为了当前亟待解决的问题。
1 水土流失现状及特点
根据水利部最新监测结果显示[5],南方红壤丘陵区水土流失总面积 13. 12 万 km2,占全区土地总面积的 11. 12%.其中，轻度流失面积 6. 13 万 km2,占流失总面积 46. 72%,中度流失面积 4. 84 万 km2,占流失总面积 36. 89%,强度以上流失面积 2. 15 万 km2,占流失总面积 16. 39%.不难看出，南方红壤丘陵区水土流失以轻中度流失为主，二者的流失面积占到流失总面积 83. 61%.从水土流失动态变化情况来看，与 2002 年水利部全国第三次水土流失遥感调查数据[6]相比，水土流失总面积、轻度、中度和强度及以上水土流失面积均有所减少，其中水土流失总面积减少6. 48 万 km2,轻度和中度水土流失面积减少5.68 万km2,这说明南方红壤丘陵区在近10 年的水土流失治理中取得了一定的成绩，但还应看到其所面临的严峻形势。【1】
该区水土流失的特点主要表现在，首先由于受到独特的自然环境因素以及剧烈的人为活动影响，土壤侵蚀类型复杂多样，但主要以水蚀为主，大多呈斑点状分布； 其次，林下灌木或草本植被覆盖的缺少，导致土壤表面裸露程度很高，致使林下地表很容易形成地表径流，造成中度甚至强度以上的水土流失，出现“远看青山在，近看水土流”的景象[7],带来了严重的“林下流”恶果，表现出极强的隐蔽性。如福建省长汀县林地发生侵蚀的面积达 33 898. 56hm2,占侵蚀总面积的 48. 18%,林地侵蚀约占总侵蚀面积的一半[8].再者，崩岗侵蚀是我国南方红壤丘陵区一种特殊的水土流失形式，是发生在花岗岩发育的红壤上的一种极度剧烈的侵蚀形式[9],也是最常见和最严重的侵蚀方式之一。据水利部长江水利委员会调查统计结果[10],南方红壤丘陵区各类崩岗超过 20 万个，总面积达 11. 14 万 hm2,其中 88. 9% 属于活动型崩岗，相对稳定型的仅占 11. 1%; 最后，由于人类长期对山丘坡地资源的不合理利用及近年来建设用地规模不断扩大，大面积扰动和破坏了原有地貌和植被，改变了地表土壤状况，减弱了其抗蚀能力，造成了新的人为水土流失。据研究，近年来南方 8 省由于人为影响每年新增的水土流失面积合计约为 2 340km2,相当于年治理水土流失面积的 1/2,合计产生的泥沙下泄量约为 1. 3 ~ 1. 7 万 t,相当于 2009 年江西全省的年土壤侵蚀总量[11].
2 侵蚀退化地成因分析
2. 1 脆弱的土壤
土壤是造成土壤侵蚀和水土流失的内在原因和物质基础[12].Cook 曾提出土壤可蚀性因子的概念[13],作为土壤侵蚀诸因子中进行定量对比研究的基础。南方丘陵区红壤的可蚀性普遍较高（ 其可蚀性K 值一般都在 0. 2 以上）[14].史德明测定了红壤的抗蚀性和抗冲性，发现耐蚀性以变质岩发育的红壤最高，花岗岩发育的红壤最低[15].曾希柏等研究认为，由花岗岩发育而来的红壤和第四纪红壤易形成疏松表层，抵抗冲刷的能力弱，易发生侵蚀[16].我国南方红壤丘陵区土壤有很大一部分是通过花岗岩等母质发育而来，所以特殊的地质条件是造成该区土壤侵蚀的重要原因之一[17].
2. 2 破碎的地形
南方红壤丘陵区受地质运动与构造运动的深刻影响，地势不平且东西差异大，主要以山地、丘陵为主，分别占总土地面积的 33. 8% 和 26. 7%,两者合计占了 60. 5%[1],山多坡陡，重力梯度大，为地表径流提供了较大的冲刷势能和携带泥沙的能力，土壤侵蚀的潜在危险性高。水建国等研究指出我国南方红壤丘陵区土壤侵蚀量与坡度成极显着的对数正相关，坡度每增加 1°，年土壤侵蚀量递增约 120t/km2[18].南方红壤丘陵区的这种地形条件在很大程度上决定了该区土壤侵蚀的强度和侵蚀形式。
2. 3 较高的降雨侵蚀力
降雨侵蚀力是判断降雨引起土壤侵蚀的潜在能力，是决定土壤侵蚀程度的重要因素之一[19].我国南方红壤丘陵区主要为热带亚热带季风气候区，高温多雨，雨热同期，大部分地区年均降雨量在1 400mm以上，且主要集中于每年的 4 ~9 月，约占全年的 70%~ 80% ,这种短时间内集中的强降雨，为土壤侵蚀提供了强大的侵蚀动力。梁音等研究认为，一次大的降雨引起的土壤流失量有可能占全年流失量的 60% 以上，而输沙量可能超过全年的 50% 以上[1].另有研究证明降雨强度与土壤侵蚀量和泥沙量呈显着正相关[20].而对于缺乏植被覆盖的林地土壤而言，高强度的降雨极易产生地表径流和严重的土壤侵蚀[12].这种独特的气候条件为南方红壤丘陵区土壤侵蚀提供了强大的外部动力。
2. 4 林下植被匮乏
林下植被具有拦截降雨、削减降雨侵蚀动能、调节地表径流、促进土壤入渗和阻滞泥沙的作用[17].袁正科等研究指出林地输沙率对林下植被的覆盖度十分敏感，且覆盖度每增加 10%,输沙率则减少0. 0019 ~ 0. 0027[21].南方红壤丘陵区有些地区虽然森林覆盖较好，但是林下灌木或草被的覆盖不佳，土壤裸露，从而造成一定强度的水土流失，这是该区林地生态系统普遍存在的一个突出问题，林下植被覆盖度多在 30%以下[22],甚至在 5% 以下，在很大程度上破坏了森林水土保持体系的完整性，势必严重制约林地水土保持效益的发挥，从而成为诱发林下水土流失最主要和最直接的原因[12].
2. 5 人为因素的干扰
南方红壤丘陵区各省人口较多，人地矛盾突出，人为干扰的频度和强度大，大面积的山坡地被开发利用，山地植被遭到了严重破坏，导致红壤区土壤侵蚀加剧。另一方面，人为开发建设过程中造成的水土流失也很严重。据测算，该区近几年来每年由于人为因素造成的水土流失面积达 5 ~8 万 hm2.人类活动的干扰已成为南方红壤丘陵区水土流失发生最直接的原因，并驱动着水土流失的加剧，因此在治理时应认真考虑此因素。
3 生态恢复措施
南方红壤丘陵区侵蚀退化地生态系统的恢复与重建，首先应进行植被的恢复，同时通过与工程措施的结合，改变土壤理化结构和提高土壤肥力，从而有效地控制水土流失； 另外，径流调控理论认为，坡面径流是造成水土流失的主导因子，控制水土流失的关键是科学调控坡面径流[23].因此，根据南方红壤丘陵区的立地条件及水土流失状况，可以将其退化地生态恢复措施分为四大类，即植被恢复的植物措施、径流调控的工程措施、农业措施和崩岗治理措施。
3. 1 植被恢复
植被作为防治水土流失的主要措施，在生态建设中具有重要地位，水土流失严重的地区，其生态环境建设中最大的问题就是植被问题[24].自然封育和人工重建是南方红壤丘陵区侵蚀退化地植被恢复的两种基本途径[25].
3. 1. 1 自然封育 亦称封育、封山育林，国外称为“中国式造林法”[26].即充分利用南方红壤丘陵区内水热条件好、植被生长快、自然恢复能力强的有利条件，对低山丘陵顶部、相对面积比较集中的轻度水土流失区域或立地条件较好的中度水土流失区域以及远离村庄、林草植被覆盖度较高的陡坡荒地采取的一种育林方式。自然封育对红壤侵蚀区退化植被的演替及其功能的影响涉及植被覆盖度、种群数量、群落结构及其综合生态功能等多个方面。如广东鼎湖山马尾松群落（ 400m2） 封育14a 后，物种多样性、均匀度指数、生态优势度和群落结构等发生了较大变化[27].
3. 1. 2 人工重建 人工重建是加速红壤侵蚀区植被恢复的有效途径，也是植被恢复研究的重要内容。许多学者对人工重建的方法和理论作了较多的研究。
例如江西千烟洲生态试验站根据森林植被的用途，引进 50 多种乔木、灌木树种和草种，人工营造了薪炭林、用材林和经济果木林等多种森林植被和草地植被。华南植物研究所自 1959 年起，先后在广东小良、鹤山等地，于裸地和人工林（ 桉树林） 采伐迹地上营造人工混交林[27].目前针对南方红壤丘陵区侵蚀退化地水土流失的实际情况和立地条件，人工重建主要采取草、灌、乔相结合的立体综合治理模式，即对原山坡草地植被稀少、覆盖度小于 30% 的流失地，以草灌促林，先让草灌改善原有林分环境，实现地表的快速覆盖，有效控制水土流失，同时促进乔木的生长，使之具有乔、灌、草层次稳定的林分结构[28]; 另外，可以通过补植改造来进行人工重建。一方面对于立地条件严重恶化的马尾松林区，根据“以草起步、草灌先行”的原则，因地制宜地选择草本和灌木种类，配以追施肥料和适当的工程措施，符合植被的演替理论，容易实现地表的快速覆盖，控制水土流失； 另一方面，根据当地马尾松林区的立地条件，选择耐瘠耐旱、能快速生长的阔叶树种对马尾松纯林进行阔叶树补植，营造针阔混交林，能够在不同程度上增加林下植被的多样性，促进养分循环，增强马尾松林抗逆性，提高林地土壤蓄水保肥能力。再者，人工重建还可以通过低效林改造来实现，即对立地条件较差的中度流失地及立地条件较好的强度流失地，每 1hm2有马尾松中、幼树1 800株以上的马尾松林地，每年 2 月和 6 月对其进行穴施复混肥改造，改善林分生长环境，促进树木生长。
3. 2 工程措施
根据径流调控理论，通过削弱导致水土流失的原动力，在不同降雨条件下，有序地聚集和分散坡面径流，能达到控制水土流失、保护水土资源和满足植物的生长发育对水分需求的目标[23].第一是截流的工程措施，主要有改进型的梯田、水平沟、鱼鳞坑等，通过截短坡面长度，分段拦蓄、分散径流，使其不能集中，减小流速，削弱径流能量。尤其是改进型的“前埂后沟”式梯田，梯埂能拦沙蓄水，内侧竹节形排水沟能分散坡面径流，具有良好的蓄水保土效益，在红壤区应用比较普遍； 第二是分流的工程措施，主要是排水沟、截水沟技术的广泛应用，既适用于梯田、林果坡地、荒坡地的截流分流，也适用于坡耕地坡面的蓄水保土、引水灌溉等，它可使径流按照工程布设的路径运行，保证下游的安全。类似竹节沟技术的环山截流沟多用于崩岗侵蚀，用于拦截崩岗顶部的坡面径流，防止径流对崩壁的冲刷，同时沟内蓄积的降雨径流，为沟外侧植被提供充足的水分，保证植被的正常生长； 第三是汇流的工程措施，主要是在道路两侧或者坡面底部径流汇聚的低凹处修建蓄水池，用来拦蓄坡面地表径流，并将其贮存起来，供给坡耕地、经济林果地的灌溉或人畜用水。红壤区蓄水池措施的广泛应用，可以更好地利用丰富的降雨资源，缓解因降雨季节分布不均引起的用水矛盾。蓄水池一般与排水沟、沉沙池相连，形成完整的坡面径流水系网络。而谷坊技术则是南方红壤丘陵区崩岗治理中普遍采用的汇流贮用技术，一般选择在崩岗沟内谷口狭窄处，或布设在崩塌危险的山脚下，从崩岗沟内上部往下，分层布设，形成梯级谷坊群，用于拦蓄泥沙和过量的坡面径流，同时固定沟床和稳定沟坡[10].
3. 3 因地制宜积极发展“生态立体农业”
红壤丘陵区内坡耕地较多，约占 70% ,这些是水土流失的主要地区，必须好好治理，可以借鉴立体农业模式。立体农业是指在丘陵地区，种植用材林、经济林、果树（ 草地） ,开发鱼塘和农田，形成“丘上林草丘间塘，缓坡沟谷果鱼粮”和以林果为主的土地利用结构，是一种建立在生态良性循环基础上的生态农业，即在山顶营造水土保持林，涵养水分，山坡整地造林种草，山腰结合水平条带整地，建成层层梯田，大力发展药、茶、果等经济林木，并且套种西瓜、豆类、花生等经济作物，山脚发展畜牧养殖业和渔业等，形成多林种、多种作物、多层次的立体种植生态经济系统。
例如江西省泰和县的“千烟洲”立体农业模式以及安徽省安庆市大面积建立的“板栗 - 茶叶”立体种植模式，在多层经营管理下，减少了土壤侵蚀，有效控制了水土流失。另外，在福建省长汀县，探索出了以种草为基础，沼气为纽带，果业、畜牧业为主体，草 - 牧 -沼 - 果为核心的生态农业模式[29],即果园内套种牧草，用牧草养畜，利用畜禽粪便发酵产生的沼气供居民煮饭、发电等，沼液作为果树肥料施用，从而形成良性循环的生态经济系统，取得了良好的生态和经济效益。
3. 4 崩岗的治理
经过多年的治理和试验研究，目前崩岗治理较为成功的模式主要是福建、江西、广东的模式，概括为“上截、下堵、中间削、内外绿化”方式[30],即顶部“治坡”,利用径流调控截流、分流技术，阻止顶部坡面径流流入崩岗内，例如在离崩岗顶部3 ~5m 处开挖环山截水沟，同时在顶部零碎坡面实施“倒梯形坑”植树，在完整坡面实施水平沟植草带的搭配技术模式； 崩壁“降坡”,减缓崩壁坡度，增加崩壁稳定性，如在崩壁开挖水平阶、水平沟，并在崩壁两侧或中间凹形位置开挖排水沟，防止过大降雨径流冲毁水平沟等，同时利用植生技术，在水平阶地、水平沟内种植抗旱性较强、耐贫瘠的速生类植物，增加植被覆盖度，提高降坡效果； 底部“固坡”,减少泥沙输出，防止冲积扇的进一步发育，防止对下游的危害，主要是在底部沟道实施谷坊技术，并结合植生技术，在沟底种植水土保持林[10].在崩岗侵蚀的综合治理过程中要把工程措施与生物措施紧密结合起来，做到以工程保生物，以生物护工程。另外，李旭义等[31]提出在崩岗的治理中，把崩岗作为一个系统，从集水坡面、崩岗壁、崩积体、沟道和冲积扇各子系统进行全方位的治理，从整体上稳定崩岗，改善崩岗区的生态环境，达到治理崩岗的目的。再者，张萍等[30]研究遵循“三效益”相结合的原则，开发治理崩岗，总结出了目前较为成熟的崩岗开发治理模式： 变崩岗侵蚀区为水保生态区、变崩岗侵蚀区为经济作物区、变崩岗侵蚀区为工业园区。
4 研究展望
通过上述对南方红壤丘陵区侵蚀退化地现状、特点、成因及生态恢复措施的分析与论述，鉴于水土流失问题的复杂性和生态恢复综合治理任务的紧迫性，我们认为在以下几个方面有待进行深入系统的研究：
4. 1 多发挥遥感（ RS） 和地理信息系统（ GIS） 的作用，加强小流域水土流失动态监测，获得更客观和详尽的数据，进一步揭示水土流失发生发展规律，为生态恢复等工作提供科学依据[22].
4. 2 针对南方红壤丘陵区侵蚀退化地的科学治理，前人探索出了一系列的综合治理模式，但模式的具体效益及其广泛应用等还需做进一步的研究，并且缺乏对治理模式结构、功能及调控机理的研究，在治理模式研究中很少涉及社会人文因素的影响，因此，需要对治理模式进行更广、更深入的系统研究，以总结提出针对南方红壤丘陵区侵蚀退化地的治理模式[32].
4. 3 生态恢复与重建的最终目标是使生态系统的结构、功能达到自我维持状态，生态恢复与重建效益的综合评价也是围绕这一目标而展开的[33].因此，应建立生态恢复评价系统，明确生态恢复目标，应从侵蚀退化地生态恢复过程中土壤抗蚀性、土壤质量、元素循环、生物多样性、水土保持与水源涵养功能以及环境互动效应来评价生态恢复模式的适宜性，建立科学的评价指标体系[34].
参考文献
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