返回顶部 关闭
首页 > 深度 >正文

加快山区地表基质调查 服务土地整治生态修复

2021-03-26 09:55:17    来源: 中国自然资源报    作者:张凤荣

中国山区面积大,是江河的源头;国土空间规划中的生态屏障也多是山区。相对于平原区,山区是生态脆弱区,加上不合理的开发利用,目前山区生态平衡遭到严重破坏,亟待生态修复和土地整治。然而,受山高、沟深、坡陡难以到达的影响,已有的相关调查成果,无论是地质调查,还是土壤调查,其调查内容和精度,都满足不了生态修复规划和土地整治工程设计要求。地表基质类型影响着山区土地抗蚀性的强弱、生态修复和土地整治的难易。因此,要在山区加快地表基质调查,获得翔实的基础数据,使其服务于土地整治和生态修复。

山区生态亟待修复整治

纵横交错的山系构成了中国地貌轮廓的基本骨架,控制着山地、丘陵、盆地和平原等地貌类型的空间分布格局。概括地说,我国国土空间格局的特点是高山多、山地多、平原少;山区占全国陆地面积的近70%。

水往低处流是自然规律。因此,山区容易水土流失,成为物质的辐散地。山越高,坡度越大,在重力作用下,水土流失越严重。20世纪90年代初,全国水土流失总面积达367万平方公里,其中水力侵蚀面积179万平方公里。水蚀都发生在山区。1998年特大洪水之后,在退耕还林等各类水土保持措施下,全国水蚀面积不断减少;但到2019年,全国水力侵蚀面积依然达113.47万平方公里。在遭受严重侵蚀的山区,有的地方已经石漠化,基岩裸露地表,成为土地(国土资源)调查的裸岩地类。即使不是石漠化的地区,由于侵蚀,土层或风化层也往往很薄,保蓄水分的容量低,更易发生干旱;而且下面基岩坚硬,对植物扎根立地造成限制。

山区是大江大河的源头,上游的水土流失影响着下游的水土生态安全。如,黄河下游河道改道的根本原因是中上游抗蚀性差的黄土被雨水携带向下,输入河道,造成大量泥沙在黄河下游堆积,使下游河道成为地上悬河;中上游一旦发生大雨暴雨,造成大洪水,下游平原河道堤防便被冲垮,改道泛滥。有数据表明,我国水土流失最严重的地区是黄河中游的黄土高原丘陵沟壑区,土壤侵蚀模数曾经高达每年每平方公里3万吨。如果黄河流域中上游不是深厚的黄土,而是石灰岩、花岗岩等抗蚀性强的岩石地表基质,再大的暴雨也不会有那么多泥沙冲入下游河道。太行山前的漳河是由太行山区的清漳河和浊漳河汇合而成的。浊漳河之所以泥沙含量高,就是因其上游地区是黄土覆盖;清漳河之所以泥沙含量少,就是因其上游地区是石灰岩。因此,调查清楚山区的地表基质,可以为计算径流和泥沙含量提供参数基础,对于下游防洪安全评估以及地表水供给评价具有重要实践意义。

无论是长江经济带高质量发展,还是黄河流域生态保护和高质量发展,都是从生态系统整体性和流域系统性出发,统筹考虑上中下游、干支流协同治理,山水林田湖草空间布局,流域生态修复及其生态功能提升。调查清楚山区的地表基质,可以对其抗蚀性的强弱、生态恢复力的强弱和土地整治的难易进行科学评价,做出基于自然的国土空间生态修复规划和技术经济可行的土地整治工程设计。

地表基质影响生态修复和土地整治的难易

岩石的软化系数是岩石风化难易程度的标志。所有岩石的软化系数都是小于1的一个数值。一般来说,岩石的软化系数越大,抗风化的能力越强。因此,对于都是石漠化的土地即裸岩地来说,岩石类型不同,其生态恢复的难易是不一样的。如果裸露的是页岩,就比较容易风化成土,植被会容易着生,生态也会较快恢复;但如果裸露的是石灰岩,风化成土则非常困难,很难恢复生态。据研究,在贵州,石灰岩形成 1米厚的土层需要25万年~85万年;而紫色砂岩10年就能风化成61厘米厚的土层。如果是粉砂岩和泥岩就更容易风化了。泥质岩被铁锹或铲车挖掘,可以马上形成松散的土层;如果施用有机肥,种植几年后就重构起ABC土壤剖面。这在一些土地整治工程中已经得到证实。笔者曾经在三峡库区调研就地后靠移民区的土地开发整理项目,发现都是选择在砂岩、页岩、泥岩地区,因为那里的“石头软”,比较容易“造地”(开垦);但是,并未发现有在石灰岩地区安排移民垦殖耕地的。

在南方湿润地区,对于暴露的工程断面,比如公路、铁路边坡,如果是砂岩、页岩、泥岩,并非一定要进行人工干预栽种草木;在自然地,苔草和蕨类等植物将很快覆盖裸地,生态恢复得很快。而对于石灰岩断面,只能工程挖穴,搬运细土填穴栽植林灌,才能够加速植被覆盖。

砾石虽然有空隙,但这些粗大岩石颗粒几乎没有任何持水保水能力。因此,没有植被的砾质地表其生态恢复力很差。如果砾石是石灰岩、花岗岩,其软化系数大,风化成土难,生态恢复力甚至比地表粉砂岩、泥岩裸露的裸岩地还要差。

如果是裸土地类,即地表基质是土质的,其生态恢复力肯定比岩石质和砾石质要强,尤其是壤土与黏土土质,其持水能力强,扎根于这些土壤中的植物根系既可以吸收吸持在孔隙中的水以及溶解在水中的矿质营养物质,也可从充气空隙中获得氧气进行呼吸作用。因此,即使是遭受严重剥蚀作用,已经没有任何植被的裸土地,如果是壤土或黏土,湿润气候条件下,也很容易恢复植被。如果是沙质地,因为其持水能力差,土壤水分含量低,易旱,植物也不容易成活,生态恢复起来就较慢。而且沙质土壤无结构,是单粒的,易遭风蚀,随流沙移动,植被难以着生固定,其生态恢复力较壤土与黏土差。

地表基质影响抗蚀能力

岩石类型不仅影响风化成土和生态恢复的难易,而且因为其抗蚀能力的不同,也影响着沟蚀的发生和发展以及崩塌、滑坡、泻溜、泥石流等侵蚀活动。

块状坚硬的岩石可以抵抗很强的流水冲刷力,阻止沟壑扩张、沟头前进和沟床下切,并间接地延缓沟头以上坡面的侵蚀作用,常常形成狭窄的沟身,陡峭的沟壁和多跌水的沟床。但是,从另一侧面看,坚硬、不透水、不持水的岩石虽然其抗蚀性强,但因为对降雨没有任何截留,全部降雨形成径流流入下游,也会给下游带来更大的洪水威胁,造成更强力的河道冲刷。

地面为疏松多孔透水性强的土质地表时,往往不易形成较大的地表径流。大雨下,黏土比壤土更早地形成地表径流。深厚的沙质地表或砾石地表,即使下暴雨,也基本上没有径流发生。若浅薄的土层以下就是岩层,即使土壤透水很快,但因土层迅速被水饱和,使上部土层与下伏岩层间的摩擦力减小,往往土层整片滑落,导致滑坡或泥石流的发生。对于“坡改梯”,如果土层薄,挖方处很容易挖掘到坚硬的基岩,坡耕地改造为梯田就很困难。含大量碳酸盐的马兰黄土,当被水浸润后,结持性明显降低,很容易软化;如果黄土沟道底部被水浸润,就会产生崩塌,沟道也不断扩展,给下游输送大量泥沙。而没有碳酸盐的下蜀黄土,即使被水浸润,结持性也不会明显降低,不容易产生崩塌,同样的降雨量和降水强度,就不会有大量泥沙进入下游河道。

没有多少细土颗粒的砾质地表基质,其实其抗蚀性是很强的;降雨迅速入渗基本都转变为地下径流;而且因为其颗粒粗大,抗风蚀的能力更强。比如戈壁滩,即使是大风,也基本没有风蚀物扬起。没有土壤结构以单粒存在的沙质土壤,其抗风蚀的能力比有土壤结构的壤土和黏土差很多,很容易产生风沙流;而且因为其透水性好,如果降雨强度不是很大,也不会有水蚀发生。因此可以推断,京津冀地区冬春季节大风带来的沙尘,不是来自西北的砾质戈壁,而是来自西北的沙漠,或来自疏松没有地表覆盖物的黄土高原地区。

亟待获取更精准的山区地表基质状况数据

目前,1:∶20万和1∶25万的全国地质图已经覆盖全部国土,部分地区已经有1∶5万的地质图。土壤图是30多年前第二次全国土壤普查的成果,根据调查区域国土面积的大小和地形复杂程度,各地土壤图的比例尺不同,成图比例尺有1∶5万、1∶10万、1∶50万和1∶100万的。第二次全国土壤普查后,全国汇总成1∶100万分幅土壤图,其制图单元以亚类为主,有些地区到土属一级。一般说来,平原区的成图比例尺大于山区的,东部地区的大于西部地区的。就土壤图来说,平原区县级土壤图大部分是1∶5万,个别地区有1∶2.5万;山区多数是1∶10万,甚至是1∶20万的。

山区地质调查填图的内容,都是岩石类型,但并没有岩石层之上的风化层厚度,更没有风化层的质地这些信息。而山区土壤图有关地表基质的内容,1∶10万的和1∶20万的,以土属为制图单元。中国土壤分类系统的土属划分,在山区依据的是岩石类型,在平原区依据的是沉积物类型。但对于山区来说,所说的岩石是指基岩,即无论基岩上面有无残积物(风化层)和沉积物(坡积物),也无论残积物和沉积物的厚薄,是什么质地,都是以下面的基岩类型分类命名土属。对于石质土土类来说,因为基本没有残积物存在,土属名称就反映了基岩类型。而对于粗骨土、其他地带性土类如褐土、隐域性的土类如紫色土,只有调查制图以土种为制图单元,才能够反映土层的厚度(无论是残积物还是坡积物)。在山区,土种是以土层厚度作为分类标准的,土层厚度小于30厘米为薄层,土层厚度30~60厘米为中层,土层厚度大于60厘米为厚层。这种分类标准主要考虑的是农作物扎根立地条件。显然,对于土地整治,比如能否开垦为梯田,这样的土层厚度分类标准是不够的。这样的土层厚度分类标准对于评估地表基质含蓄水分能力和计算径流,也是不够的。而且,即使土种反映了土层厚度,也并没有土质地表基质的质地。

需要说明的是,山区山高、林密、坡度陡、交通不便,山区土层厚度及其质地的剖面点位少,调查制图精度很低。即使是地质图,笔者在野外也发现有实地岩石类型与地质图图斑上标注的岩石类型不一致的地方。

概括起来,对于 “土石山区”来说,即使是地质图和土壤图两者配合起来使用,也没有完全反映有残积物或沉积物的地表基质情况;地质图上反映的是基岩类型,但没有残积物或沉积物的厚度;土壤图有土层厚度,但也没有质地,而且深度信息反映不够。因此笔者建议,山区地表基质调查的重点,是调查在坚硬岩石之上有松散物质的厚度和质地,无论其是残积物还是沉积物。而且,厚度分级不能是过去土壤调查山区土种划分的土层厚度分级,也不能是耕地分等中的有效土层厚度分级。过去那种分级仅仅是针对土地种植业用途的。根据综合作物栽培学、森林学、水土保持学以及水文学,笔者建议,山区土层厚度分级为:小于60厘米、60~200厘米和大于200厘米。

在自然资源部发布的《自然资源调查监测体系构建总体方案》(自然资发〔2020〕15号)的四个层次中,给予了地表基质层作为孕育和支撑森林、草原、农田、水等各类地表覆盖层的基础地位。对于生态脆弱、生态系统受损最严重的山区来说,搞清楚地表基质层,再配合气候、地形和土地利用或地表覆盖等数据,可以更精准地服务于国土空间规划中的“双评价”,也可为生态修复规划和土地整治的工程设计提供坚实的数据基础。山区是江河的源头,进入生态文明社会,生态修复和土地整治首先应该始于山区。而获取更精准的山区地表基质状况数据,尤其显得必要和急迫。

(作者单位:中国农业大学土地科学与技术学院)

独家稿件声明
本网站内容中注明来源为“中国自然资源报”的所有内容,版权均属本网站所有,任何媒体、网站、个人转载或引用本网站内容,不得对内容原意进行曲解、修改。转载或引用必须注明来源为:“中国自然资源报”。转载本报稿件需经本报授权。违反上述声明者,本报将追究其相关法律责任。
主管:中华人民共和国自然资源部 主办:中国自然资源报社
ICP备:京ICP备11028287号-4  京公网安备 11010202009388号   地址:北京市西城区复兴门外大街1号  邮编:100860    报刊征订:010-68047627/7643