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水旱灾害与湖北农业可持续发展

发布时间:2021-07-28 19:01:01

1、当前我国农业发展面临的主要问题是什么

一是市场信息难把握,卖难问题频发。
二是外出务工人员多,生产管理粗放。
三是农田水利基础设施薄弱。
四是缺乏生产技术指导。
五是种植地块零碎,现代农业难发展。
另外,对于规模户而言,还存在着生产资金缺乏的突出问题。

2、湖北秋季自然灾害有哪些

湖北省洪涝灾害频繁严重,究其原因如下: (1) 由于长江、汉江上游暴雨产生的巨量洪水流经本省,常常超过河道的安全泄量,以致造成堤防溃口漫溢等所致。湖北省承接长江上游、汉江上游、湖南省四水(湘、资、沅、澧水)和河南省唐白河等集水面积达136万km2的客水,年均过境客水量达6298亿m3,相当于本省自产年地表径流量946.1亿m3的6.3倍。一般年份,上游与中游干支流的洪水相互错开,则长江干流可顺序承泄中下游支流和上游干支流洪水,不致造成大的洪灾。若遇气候反常年份,上游与中游雨期重叠,干支流洪涝相遇,中游的江汉平原就会酿成巨大的洪水灾害。 (2) 湖北属于亚热带季风区,气候变化异常,降雨时空分布不均,省内中小河流遭遇超常暴雨,引起山洪暴发,造成局部灾害。 (3) 沿江平原及滨湖地区,地势低洼,汛期排水出路受长江、汉江高水位顶托,暴雨积水不能及时外排造成渍涝灾害。 (4) 江汉堤防防洪能力偏低,隐患多,湖区排涝标准不高。由于水土流失,河道自然淤塞,盲目围湖造田等人类活动也削弱了防洪抗灾能力。 1.2.3 典型年洪水及洪灾 1.2.3.1典型年江洪及灾害 (1) 清乾隆五十三年(1788年) 1788年大洪水,宜昌站调查洪峰流量为8.6万m3/s,在历史大洪水中居第六位,造成荆江大堤万城堤段溃口22处,大水直冲荆州城,洪水灌入城内,城外田庐尽被淹没。 该年洪水主要来自于岷江、沱江和涪江,7月连降暴雨,7月23日宜昌站水位57.14m,调查推算洪峰流量8.6万m3/s,3天洪量216.4亿m3,7天洪量439.6亿m3。全省被淹36县。 据文献记载,当年湖北省“五月下旬以来雨水较多,江流泛滥……六月十八日、二十日大雨如注……先是江水盛涨,六月下旬襄水复涨……沿江各州县多数漫溢堤垸,田庐被淹。宜昌市区平地水深数十厘米”;长阳县城“平地水深八九尺至丈余”;枝城“六月十九日水入城丈余,堤垸俱溃”。最严重的是江陵水灾,6月20日荆江大堤溃口,从万城至御路口一带决口22处,“大水直冲荆州城……诚千古奇灾也”。 (2) 1860年 1860 年大洪水,宜昌站调查洪峰流量为9.25万m3/s,在历史大洪水中居第五位。这一年,由于清江来洪入汇,枝城流量达10万m3/s以上。巨大洪水顺江直下,河道无法通过,石首马林工堤溃堤,洪水向南分流,公安、石首两县首当其冲,形成现今藕池河。 (3) 1870年 1870年大洪水,宜昌站调查洪峰流量为10.5万m3/s,居历史大洪水首位。这一年,枝城洪水合成流量达11万m3/s,是荆江河段安全泄量的2倍,洪水首先漫溃枝江上百里洲堤,继而冲溃松滋大口堤段,大量洪水向南分流形成松滋河。洪水经洞庭湖调蓄在城陵矶与荆江汇合,巨大洪水造成监利以下邹码头等处溃决。荆江两岸一片汪洋,长江中下游洪灾异常严重,受灾范围达3万km2,其中我省30个州县受灾。 (4) 1931年 1931年长江出现流域性大洪水,宜昌洪峰流量6.48万m3/s,洞庭湖四水合成流量3.681万m3/s,螺山站合成流量大于10万m3/s,汉口站合成流量11万m3/s。汉口最高水位28.28m,为当年止65年观测记录的最高值。这一年,江汉平原一时成为“内海”,并与洞庭湖区连成一片,所有官堤民垸,十之九非漫即溃。荆江大堤麻布拐堤段,7月1日决口,水头达7米多,洪水西抵沙市近郊,北临东荆河堤,东至新滩口,淹没面积5000km2。武汉市陆地行舟,汉口市区水深2~6m,当年有分金炉、丹水池、皇经堂、武昌南岸、汉阳等堤段决口。全省受灾面积4.3万km2,受灾农田1589万亩,受灾人口1152万人,死亡6.5万余人,49个县市受灾。 (5) 1935年 1935年的大洪水,为长江中下游集中暴雨所形成,雨区主要在长江中游及汉江中上游,枝城流量达7.5万m3/s,荆江南岸罗家潭溃口,江南大部分受灾;沮漳河也出现大洪水,当阳两河口调查流量为6380m3/s,沿河民垸相继溃口,致使沙市以上荆江大堤直接挡水,受长江洪水顶托,沮漳河宣泄不畅,导致荆江大堤在得胜寺、横店子堤溃口,随后大堤下段布麻拐也发生溃口,荆北平原受淹。这一年,汉江出现百年一遇洪水,碾盘山流量达5万m3/s左右,汉江中游民垸全部淹没,汉江干堤狮子口堤段溃口,汉北平原尽成泽国,洪水直逼汉口。狮子口溃堤为夺河性溃口,原堤难以恢复,新堤线远离汉江边18km多,故称“遥堤”。 1935年洪灾,湖北受灾面积4.8万km2,农田1230万亩,受灾人口695万人,死亡9.6万人,受灾县市57个。 (6) 1954年 1954年长江流域遭遇近百年一遇全流域型的特大洪水,水位高,洪水量大,持续时间长,造成极为严重的洪涝灾害。这是由于长江上、中游,干、支流洪水相互遭遇所致。该年宜昌站洪峰流量6.68万m3/s,枝城洪峰流量7.19万m3/s,宜昌站60天洪量2448亿m3,相当100年一遇。长江中下游沙市水位达44.67m,城陵矶(莲花塘)最高水位33.95m,汉口水位创历史记录达29.73m。为保荆江大堤安全,曾3次启用荆江分洪区分洪和多处扒口分洪,除荆江大堤、武汉市区堤外,其余江汉干堤相继扒口或溃决,据统计,溃口44处,扒口9处,而支堤溃口175处,民堤溃口1971处,溃口长度达160km,分洪溃口水量高达1023亿m3,其中江汉平原溃口水量602亿m3。 据《长江中下游防汛基本资料》(工情)载,湖北省灾情惨重,总计分洪溃口受灾43县(市),受灾农田2127万亩,被淹房屋205.34万间,受灾人口926万人,淹死3.06万人,京汉、粤汉铁路中断2400h,江汉平原成一片汪洋,陆上交通基本瘫痪,各圩区公路全淹于水底,交通基本靠船只。 (7) 1998年 1998年,由于受厄尔尼诺和拉尼娜现象的影响,气候异常,长江发生继1954年以来的又一次全流域性大洪水,长江上游先后出现8次洪峰。洪峰水位之高、次数之多,高水位持续时间之长都是空前的。 1998年洪水与1954年相似,也是全流域洪水,宜昌站洪峰6.33万m3/s,枝城流量6.86万m3/s,略小于1954年洪峰,而宜昌站60天洪量比1954年多近100亿m3,汉口以下河段洪峰及洪量均比1954年小。由于江湖调蓄能力降低,汉口以上长江水位大大超过1954年洪水位,如沙市45.22m,超0.55m;监利38.31m,超1.74m;螺山34.95m,超1.78m。这一年,经过近五十年建设的堤防,其抗洪能力较1954年已大有提高,加上党中央正确领导及全省军民奋力抗洪,确保了长江干堤无一溃决,仅有支堤(公安盂溪垸)溃口1处,民垸扒口、溃口163处,长度约20km,扒口溃口分洪量57.5亿m3,不足1954年的1/10。 该年全省共有73个县市、1357个乡镇受灾,14个城镇进水。被洪水围困232万人,紧急转移242万人,死亡528人,倒塌房屋50.41万间;停产和部分停产企业14616个;铁路中断1条次2小时;公路中断1217条次。 1.2.3.2典型年山洪及灾害 湖北省的山洪分布很广,全省的山洪灾害以溪河洪水为主,滑坡次之,泥石流较少。山洪的时空分布与全省暴雨时空分布一致,往往多发于6月中旬到7月中旬的梅雨期。湖北省以暴雨为主而形成的中小河流溪河洪水,视降雨范围和雨量大小而形成不同程度的灾害: 1969年7月,从鄂东的大别山到鄂西宜昌地区大面积暴雨,全省受灾面积达1600多万亩。 1975年8月上中旬,受3、4号台风影响,全省普遍降雨,局部暴雨和特大暴雨,山洪暴发。十堰郧县25个公社、1个镇受灾,受重灾农户42672户、共21.4863万人,冲毁房屋6662间,死131人,伤27人,冲走牲畜1261头,水利水电设施冲毁4645处,冲毁公路7条321km,桥18座等,洪灾损失共1148万元;秭归县全县受灾面积达70%以上,电话中断,受灾农田20万亩(占耕地总面积的45%),受灾人口20.56万人(占总人口的57.9%),损坏房屋1.1万间,死92人,失踪11人,16条公路(280.5km,占全县公路总长的86.4%)遭到不同程度毁坏,多家企业遭到严重破坏,为秭归县历史上罕见的特大洪灾;罗田县全县水打沙压农田9.5万亩、桑苗1800亩,冲毁小型水库3座、塘堰2000多处、河堤桥涵110多处,倒垮“三杆”700多根,冲浸倒塌房屋11850间,因灾死亡4人,伤300多人。 2003年8月31日至9月1日,郧西县普降暴雨,夹河、羊尾两集镇被淹,共3060人受灾,房屋倒塌40间;与此同时郧西山洪暴发,致7人死亡,3人失踪;2003年9月6日,秭归县泗溪风景区突发山洪,9名游客被困,其中5人生还,4人失踪。 2004年5月27日,清江大龙潭水电站上游围堰被洪峰冲垮,致使施工的4位民工和下游载有儿童和老师的幼儿园面包车被洪水冲走;7月16日,神农架玉泉河突发山洪,致使在河心采沙的8人被洪水围困,其中2人被洪水冲走。 湖北省的泥石流和滑坡灾害主要集中分布在西部山区,尤以长江及其支流最为严重。如1991年8月5~6日的巴东县城南金子山北坡泥石流、1995年6月10日的巴东二道沟滑坡、1997年7月16日利川毛坝乡五二村的三千坝滑坡、2003年7月13日宜昌秭归沙镇溪千将坪村二组和四组的山体滑坡和2004年3月31 1.2.4 洪灾对湖北社会经济及生态环境的影响 湖北省地处长江中游,长江、汉江纵贯全省,境内河湖众多,素有“千湖之省”、“洪水走廊”之称。东、西、北三面环山,中部低平,向南敞开,形成以长江、汉江为轴心的向心水系。湖北属亚热带季风气候区,处于南北气流交汇带,受梅雨和台风影响,容易形成暴雨洪灾。特殊的区位、地貌、气候,决定了湖北既得水之利又因水而忧,洪涝旱灾频繁交错,经济社会发展受到水旱灾害的严重制约,自古就有“为政之要在于治水”、“自古荆楚多水患,治荆楚必先治水”等训诫。 湖北是全国洪水灾害发生最频繁的省份之一,防洪减灾是天大的事,是全省一切经济工作的前提条件。洪水与经济活动息息相关,在洪水频繁发生的湖北省,这一特征表现得尤为显著。每当大洪涝年份,全省的经济增长率呈明显下降的趋势,甚至出现负增长。导致这种结果的原因主要有如下几个方面:一是洪水改变了正常的工农业生产安排,毁坏了水利设施,造成农业欠收甚至绝收,工厂停产、交通通信中断;二是抗洪需要巨大的劳动投入,大量的工人、农民、机关干部不得不放下手中的工作去巡堤、查险、抢险,由此导致工厂减产、田间管理疏忽、生产指挥调度系统减弱;三是随着经济发展,单位国土面积的产出增加,同等规模的洪水造成的损失现在远远大于过去,因为它毁坏了巨额的存量资本,打断了经济发展的正常进程。另外,由于洪水的存在,许多大型项目难以在沿江布局,这对历来以投资推动为主的中国经济增长模式, 具有重大甚至是决定性的影响。如全省的十强县市罕有分布在长江两岸的,而洪水发生频率稍小的汉江沿岸则占据了其中的大多数。因此,不采取有效措施抗御洪水,湖北就永无宁日,根本谈不上经济社会的可持续发展。 洪灾对人类生存环境的影响及破坏是巨大的,强烈的冲刷与淤积破坏了原河道、湖泊的平衡;洪水所带来的泥沙,堵塞河道,淤积农田。另外,随洪水而来的杂物、污染物等引起水质变坏、产生水域性传染病等。湖北省因洪灾频繁而对生态环境的影响很大:如1998洪水期间,省内长江干支流部分河段水质明显劣于非汛期,三峡库区、丹江口库区、清江流域等处的地表产生严重侵蚀;由于长期受洪涝灾害影响,江汉平原血吸虫病肆虐,成为全国血吸虫病流行最为严重地区之一,近年来,由于洪水不断,残存的钉螺迅速蔓延,血吸虫患病人数明显增加,在多年前达到血吸虫病传播控制和传播阻断标准之后,疫情出现明显回升。 1.3 防洪基础设施建设及管理概况 1.3.1 防洪基础设施建设情况 经过长时间的工程建设,湖北省现已初步形成了以堤防为基础,结合三峡、丹江口、隔河岩水利枢纽等大型水库及荆江、杜家台等分洪区组成的较为完整的防洪减灾工程体系。 1.3.1.1堤防概况 湖北省地处长江中游,自然面积18.59万平方km,东、西、北三面环山,中南部为江汉平原湖区,地势低洼,高程一般在20m至50m之间,汛期外江洪水位常高于堤内地面数米至十余米,全靠堤防抵御洪水。湖北的堤防工程起源甚早,有“堤防之设,始自楚相孙叔敖”之说。我省堤防是由历代修筑的两岸众多堤垸和错居其间的沿江堤段连接而成的,现有江河堤防总长7050km(不包括内湖围堤和山区河堤),其中长江干堤长1557km,汉江干堤长727km,保护着2800万亩耕地,3000万人口以及江汉油田、武钢等国有大型企业和京广、京九铁路,京珠、沪蓉高速公路等交通干线的防洪安全。堤防保护区内涉及我省43个县市,包括武汉、荆州、黄冈鄂州等大中城市,其中长江堤防保护区是我省的精华,其政治、经济地位十分重要。在历次抗洪斗争中,堤防工程发挥了重大作用。 1.3.1.2水库概况 湖北省最早的水库是抗日战争期间竹山县兴建的桥儿沟水库,也是解放前全省唯一的一座水库。建国后湖北省水库建设得到空前发展,到目前,全省已建的大中小水库达5838座,水库总数居全国前五位,其中大型水库50座(不计葛洲坝、丹江口、 黄龙滩、陆水水库),属全国第一位。

3、农业水利工程发展的重要意义

农业水利工程主要是涉及与农业相关的水利工程的设计,施工和研究。我国水资源分布地区性时间性差异很大,这就造成了大面积的农田干旱缺水,通过修建水利工程,可以缓解农田灌溉和城市供水的压力。比如众所周知的南水北调工程就是典型的跨区域调水工程。农业水利工程也会涉及到农田灌溉技术的研究,比如节水灌溉等。还会涉及区域农田的整体规划等等。
农业水利工程专业是以水文学和水力学及工程力学为基础,研究利用灌溉排水工程措施调节农田水分状况和改变区域水情分布,消除水旱灾害,科学利用水资源,为发展农业生产和改善生态环境服务的综合性学科。随着社会经济进步和科学技术发展以及水危机的日益加剧,我国的农业水利工程学科已经由过去的以农业生产服务为中心内容,扩展到了城市供水、城市绿地灌溉、城市污水处理及防洪、城市喷泉设计、跨流域调水、水利现代化、生态环境建设与保护等诸多领域。由于水资源总量有限,城市和工业用水日益增加,它在解决我国国民经济可持续发展所面临的水危机中将会发挥着越来越重要的作用,具有广阔的发展前景。

4、造成水旱灾害频繁农业生产不稳定的主要原因降水和精馏的什么什么变化大

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5、 水土保持及其生态功能

一、水土保持的含义

水土保持是指防治水土流失,保护、改良与合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,以利于充分发挥水土资源的经济效益和社会效益,减轻水旱灾害,建立良好生态环境,支撑可持续发展的社会公益事业。从这个定义中可以看出:一是水土保持是水及土地两种自然资源的保护、改良与合理利用,而不仅仅限于土地资源,水土保持不等同于土壤保持。二是保持含义不仅限于保护,而是保护、改良和合理利用。水土保持不能单纯地理解为水土保护、土壤保护,更不能等同于土壤侵蚀控制。三是水土保持的目的在于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益,改善生态环境,为发展生产,整治国土、治理江河,减少水、旱、风沙灾害等服务。

二、水土保持的特点

在实践中,水土保持具有以下特点:

综合性。水土流失的产生发展规律、分布类型的复杂多样和水土保持的目的,决定了水土保持的综合性。综合性使水土保持对于生态环境的改善具有绝对优势。即以大流域为骨架,以小流域为单元,山、水、田、林、路统一规划,工程措施、生物措施和农业技术措施相结合,形成综合防护体系,发挥综合措施的群体效应,实现生态、经济和社会三大效益。实践证明,综合治理是防治水土流失最成功的技术路线,任何单一措施,都难以奏效。尤其是黄土高原地区,有一半以上的泥沙来源于沟道侵蚀,如果不采取沟坡兼治、综合治理,不但不能改善当地生产生活条件,恐怕黄河泥沙问题也难以根本解决。

社会性。人类生存、发展必须依赖水土资源。水土保持的核心是保护、改良与合理利用水土资源,这就决定了水土保持必须贯穿于区域经济社会发展的各个阶段和各个层面。水土资源的社会性,决定了水土保持的社会性,防治水土流失不可能脱离社会经济发展而孤立存在。特别是在解决水土流失异地危害、人类活动与水土流失关系等问题上,既要充分考虑区域之间、经济活动之间的关联性,统筹兼顾,又要约束各种经济活动服从水土保持规范,更要充分依靠社会力量共同维护和建设。社会办水土保持,也是完成新时期水土保持建设任务的重要保证,同时也构成了对水土保持工作的社会约束,即水土保持必须不断满足经济发展和社会进步的需要。

公益性。水土保持以生态和社会效益为主,而生态和社会效益是广域的,不可能被哪个部门或者个人单独享用。上游开展水土保持治理,减少河道泥沙淤积,减轻洪水灾害,下游地区极大受益;维系和改善良好生态环境,促进宏观社会经济可持续发展,为全社会所共享;水土保持业务主管部门在治理水土流失、开发水土资源过程中不形成任何自我的资产和利益,而是完全为当地群众和宏观经济发展服务。水土保持的公益性,加之目前对于生态效益、社会效益的计量困难,客观上造成了防治水土流失资金筹措和地区之间利益分配的难度。因此,水土流失防治必须保证国家一定的资金投入。

基础性。水土资源是生态系统的基础要素,水土保持是保护水土资源,改善基本生产生活条件,维系良好生态环境,促进经济社会可持续发展的基础性工作。它不仅是经济社会发展的基本前提,而且为经济的进一步发展创造了有利条件,提供了基础平台。

长期性。水土流失防治的艰巨性以及水土流失的反复性决定了水土保持工作的长期性。中国是世界上水土流失最为严重的国家之一,由于特殊的自然地理和社会经济条件,水土流失成为头号的生态环境问题。水土流失分布范围广、面积大;侵蚀形式多样,水蚀、风蚀、冻融侵蚀、重力侵蚀并存,治理难度大;人口压力大,对生态系统造成不稳定,治理具有反复性;随着人们生活质量的提高,要求达到的治理程度、标准也进一步提高。因此,要充分估计水土流失治理的长期性和复杂性,分阶段制定出实事求是的目标,坚持不懈地开展下去。

三、水土保持的生态功能

(一)保育功能

水土保持保育功能中的“保”,即对土壤资源的保护,主要体现为防止土壤从原地流失。水土保持保育功能中的“育”,主要表现为对土壤资源的培育上。

水土保持主要通过水土保持工程措施、水土保持生物措施和水土保持农业综合措施防止土壤资源流失,将土壤资源拦截在当地。首先,在整体流域的较大尺度内,一般是通过建立水土保持骨干性控制工程防止土壤资源的流失。根据全国水土流失综合防治规划,到2010年,全国将建设淤地坝6万座,其中骨干坝1万座;到2015年,建设淤地坝10.7万座,其中骨干坝1.7万座;到2020年,建设淤地坝16.3万座,其中骨干坝3万座。工程完成后,工程实施区水土流失综合治理程度达到80%,可减少入黄泥沙4亿t,拦截泥沙能力达到400亿t,新增坝地面积达到50万hm2,促进退耕面积可达220万hm2、封育保护面积可达400万hm2(刘震,2003);其次,在中等尺度范围内,则是建立较小型工程并结合生物措施和农业技术措施来控制土壤资源的流失。据测算,坡地修水平梯田保土率达95%以上;坡式梯田保土率达84%~90%;地埂保土率达80%~85%;灌木防冲带保土率达73%~80%。黄土高原地区淤地坝建设范围涉及39条支流(片),总土地面积42.6万km2,水土流失面积27.2万km2(刘震,2003);再次,在微观尺度内,主要通过生物措施和农业技术措施来防止土壤颗粒的输移。生物措施的作用体现在三个方面:一是利用林冠及地表植物的截留作用,减弱雨滴对地表的直接冲击和侵蚀,降低降水强度,减少和延缓径流,减弱侵蚀土壤的动力(唐松青,2003);二是利用林地土壤较高的透水性能和蓄水性能,将地表径流最大限度地转变为地下径流。由于林地土壤含有大量的腐殖质,具有透水和蓄水能力,这样,可以减少地表径流量及其速度,也达到减小土壤侵蚀动力的目的;三是利用植物根系固结土壤。植物根系纵横交错,盘根错节,增大其周边土壤输移流动的阻力,对土壤具有固结作用。尤其是森林土壤,森林中树木根系发达、嵌入地面深,对土壤的固持作用更强,具有减少滑坡、泥石流的作用(Costanza,1997)。水土保持农业技术措施主要包括水土保持耕作措施、水土保持改土培肥措施、水土保持集流节水农业技术措施及水土保持坡地农林(果)、农牧复合系统等。研究表明(范厚明等,2004;康玲玲等,2003),在黄土高原采用水土保持农业技术措施,能有效拦蓄降雨、防止径流产生,增加土壤养分,减少土壤冲刷流失,大幅度提高粮食产量。据山西省水土保持科学研究所测定丰产沟在一次持续了41天、降水430.7mm的降雨过程中,沟中的雨水全部入渗,无径流产生,而一般田块却侵蚀严重。水土保持耕作大都结合农业耕作措施实施,一般每1hm2用工比普通耕作多15~30个,而其增产幅度为10%~30%,即每投1个水土保持治理工,当年可多获得10kg左右的粮食(张子成,2003)。

水土保持综合治理不仅防治水土流失,同时也增加可利用的土地资源,起到培育资源的功能。一方面,增加梯田、坝地、水田等高产稳产基本农田面积,提高农业产出效率。通过调整土地利用结构,封山育林育草,改变农林牧用地不合理的状况,增加林草地比重,充分挖掘荒山、荒坡、荒沟、荒滩、荒沙等资源潜力。另一方面,通过水土保持农业技术等措施应用,增加土壤水肥含量,改善土壤理化性质,使得土壤质量得到提高。崔晓伟研究表明(崔晓伟等,2005),龙江县小流域经治理的坡面可增加土壤含水量,土壤肥力逐年提高,过去偏粘、偏砂质的土壤有所改善,团粒结构开始形成,田面土壤肥力普遍增强,氮磷钾等养分含量增加,土壤微生物增多,腐殖化程度增强。甘肃省定西水保试验站研究表明(康玲玲等,2003)坡耕地和荒坡地的土壤养分含量基本不随时间变化,而有措施地块的土壤养分含量随时间推移而递增;有措施较无措施地块的土壤养分含量增加,pH向中性变化,阳离子代换量增加;对相同情况下旱梯田与坡地的土壤肥力分析结果表明,旱梯田土壤肥力明显高于坡地,因此条田比同等塬坡地平均增产粮食975kg/hm2,梯田比同等山坡地平均每1hm2增产粮食795kg/hm2,最高的达到1575kg/hm2。

(二)涵养功能

水土保持涵养功能主要体现为对降水资源的拦截和存蓄。

拦截作用主要是通过修建坡地工程和增加林草植被来实现的。据测算,坡地修水平梯田保水率达85%~95%;坡式梯田保水率达78%~85%;地埂保水率达75%~80%;灌木防冲带保水率达70%~75%(胡建民等,2005;刘小兰等,2002)。增加流域内林草植被,可以使流域内降水截留和入渗量加大,水分蒸发受到一定程度的抑制,并使流域内降水增加。在空间上,水土保持综合治理措施能够将降雨产生的地表径流转化为土壤径流和地下径流,或者通过蒸发蒸腾的方式将水分返回大气中,进行大范围的水分循环,对大气降水进行再分配。冉大川研究表明,1970~1996年,河龙区间及泾河、北洛河、渭河流域水土保持措施年均减少径流5456×108m3,占对应区间及流域多年平均来水量的4.6%(仇亚琴等,2006)。据研究,经工程措施和植物措施相结合治理的侵蚀沟保水率达75%~85%(常丹东等,2005)。

土壤和土壤表面的枯枝落叶层都具有存蓄水资源的能力,被称为“土壤水库”。土壤存蓄水分的能力与土壤总孔隙度、土壤有机质含量、土壤植物根系的密度及深度呈正相关关系。水土保持增加地表植被、土壤腐殖质层,增加土壤孔隙度,提高土壤有机质含量,增加植物根系含量,改善土壤结构,提高了土壤水库的存储能力。研究表明,林草土壤根系空间达1m深时,1hm2森林比无林地能多蓄水300m3。土壤表面植物枯枝落叶层对降水截流、植物根系在土壤中穿插,也增加土壤水库的贮水能力,延长流域内流时间,在洪水时减缓洪水的流量,在枯水位时补充河流的水量,起到调节河流水位的作用(张子成等,2003;宋红波等,2004)。

水土保持涵养水资源对于干旱地区的重要意义在于,可以有效降低当地干旱灾害发生的频率。对于洪水灾害较为严重的地区,水土保持综合治理开发体系中各种高标准、高质量的水保工程,能够层层拦蓄径流,发挥缓洪、削洪的作用并通过减少河库淤积,提高行洪能力,减少洪水灾害。

(三)平衡功能

水土保持平衡功能主要体现为,水土保持利用生物措施、工程措施和农业技术措施,使生态系统中土壤存量和土体结构相对稳定以及区域中水分存量保持动态平衡。首先,阻断外营力作用路径,防止土壤、土壤母质及岩屑、松软岩层被破坏、剥蚀、转运,保存了土壤及其所贮存的养分和水分。其次,改善土体结构,提高土壤空隙率,增加土壤渗透水分能力和保存水分能力。再次,土壤水、肥、气状况改善,为动植物生长提供有利条件,反过来又会促进土壤水肥状况改善,形成良性循环。由于水土资源在生态系统中具有不可替代的基础作用,因此,水土保持的这一功能对于维持生态系统平衡具有十分重要的意义。

(四)优化功能

将经济发展目标与生态环境保护目标协调整合并优化,使得经济发展不仅对生态环境造成的破坏尽可能减小,而且还要尽可能促进生态环境改善,这是水土保持的重要功能。在实践中,水土保持综合防治结合流域或区域的生产布局,科学配置各项治理开发措施,使工程措施体系成为保护和利用资源的基础,使植物措施体系成为培育资源和开发利用资源的条件。坡面治理开发与沟道治理开发相结合,按不同层次、不同部位合理配置治理开发措施,实行立体开发;植物措施体系与工程措施体系相结合,发挥开发利用资源的互补效应;种植林草与封禁治理相结合,增加持续利用的再生资塬;田间工程措施体系与农业耕作措施体系相结合,发展优质高效农业。最终变水土流失区为经济小区和商品生产基地,促进农村经济发展。

(五)改善功能

水土保持综合治理的一个显著功能就是生态环境改善。以水土保持防治洪水灾害为例,首先,坡面工程措施与植物措施相互配合,有效截蓄暴雨径流,消减暴雨击溅强度,减少地表径流汇集;其次,延长汇流时间,对下游水库、塘坝调洪错峰起到了重要作用;再次,上游对土壤的固结作用,大大降低了土壤侵蚀模数和输沙量,减少了下游河库湖泊的淤积,增强了下游河库湖泊的行洪和缓洪能力。据统计,沟道治理开发体系的拦沙缓洪作用显著,在形成完整的小流域沟道治理体系中,可消减洪峰流量的60%~80%。同样,水土保持综合措施在防风固沙过程中也起到了显著作用。例如,水土保持农业技术措施的留茬间作措施对于风蚀的防治就很有效。据研究测定,与传统耕翻相比,采用小麦和马铃薯带状留茬间作措施,风蚀量减少67%左右。秋季在田间保留作物秸茬,扩大玉米、油菜和莜麦的比例,相应减少杂豆等越冬和生长期地表裸露面积较大的作物,能有效地减少风蚀(王尔大等,2002)。

另外,水土保持在固碳供氧、净化空气、保护生物多样性等方面也发挥了重要作用。据统计,到2002年底,黄土高原地区淤地坝工程共增加有机碳贮量为0.123Gt,占1994~1998年全国大面积人工造林工程增加碳贮量的17.08%,这对于缓和全球的温室效应具有十分积极的意义(宫照红,2004;李少宁等,2004;李勤等,2004)。随着人们观念的更新,崇尚自然、注重美观逐渐成为引领时尚的品味,水土保持功能也相应调整。如今,水土保持综合防治除了实用功能外,在措施的选择、搭配与布设上也更加注重美观、贴近自然,水土保持的景观功能日益彰显。例如,宏伟的梯田工程、具有水土保持特色的旱作农业以及大中小型塘坝水库,已成为我国重要景观组成。这些景观的存在既提高了斑块的多样性从而有利于景观格局的稳定,又为科学研究提供了重要的研究场地。近年来我国大量关于水土保持方面的科学研究成果都是基于对这些景观长期观测试验得到的,因此它们具有重要的科学研究价值(李世华等,1995;梁春荣等,2005)。

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