摘要:水土保持是山区发展的生命线,是国土整治、江河治理的根本,是国民经济和社会发展的基础,是我们必须长期坚持的一项基本国策,由于幅员辽阔,水土流失不仅面积广、强度高,且具有成因复杂、类型多样、危害巨大等突出特点。本文提出了亟待推广的6项科技成果及其具体内容,对水土保持科技成果推广和发展进行了有益的探讨。 

关键词:水土保持;技术;探索 

中图分类号:S157文献标识码:A文章编号: 

  1 引言 

  开展水土保持是保护水土资源、改善民生、维护生态安全的有效途径,是当前推动民生水利的有力手段。随着全面建设小康社会与落实科学发展观的进程不断深入,加强水土保持、实现水土资源可持续利用和生态环境可持续保护越来越成为促进人与自然和谐相处的基本保障与建设资源节约型和环境友好型社会的根本需求。按照我国社会发展的要求,目前全国亟待治理的水土流失面积共180多万km2,年均侵蚀量约45亿t,有3.6亿亩坡耕地、44.2万条侵蚀沟和20余万座崩岗亟待整治,东北黑土地和西南石漠化地区等土地资源急需抢救。要完成如此艰巨的任务,必须以强大的水土保持科学技术为支撑,因此水土保持领域的科技发展与成果推广任重而道远。 

  2 水土保持科技发展现状和主要问题 

  2.1 发展现状 

  通过50余年的水土保持实践,尤其是近年来先后开展的水土流失与生态安全综合科学考察、水土保持监测网络建设、全国水土流失遥感普查、国家水土保持重点防治工程以及一系列针对水土保持领域的“973”、科技支撑、公益性行业专项等重大科研成果,为我国水土保持科技发展奠定了基础,主要表现为: 

  (1)初步形成了水土保持科学技术的理论体系。包括提出了“水土流失”和“水土保持”等具有中国特色的基础概念,形成了“生态修复”和“流域治理”等符合中国国情的治理策略,摸清了全国水土流失的强度与分布,确定了各地水土保持的类型与分区等。 

  (2)总体搭建起我国水土保持研究与监测的网络体系。一是建成了由全国水土保持监测中心、流域中心站、省级监测总站和地方监测分站形成的监测体系;二是建立了国家和地方水土保持科研机构、形成了超过4 000人的科研队伍;三是构建了全国1:10万水土流失数据库和重点地区水土保持数据库,批准了49个集防治示范、科技推广、宣传教育和休闲观光为一体的科技示范同区,组建了一批水土保持实验基地等。 

  (3)基本总结出我国水土流失综合治理的技术体系。包括小流域综合治理技术、坡面径流调控利用技术、黄土高原淤地坝工程整治技术、坡改梯水土流失防治技术、封禁治理生态修复技术、陡坡护岸生态绿化技术、工矿废弃地土地复垦技术、水土保持植被构建与繁育技术等。 

  2.2 主要问题 

  随着水土保持领域的科技成果不断增加、涉及的领域不断拓宽、发挥的效益不断凸现,有力推动了水土流失防治进程。然而,我国自然条件复杂,生产力总体水平不高,生态环境脆弱,水土流失严重,水土保持科学研究和技术成果推广仍明显滞后于水土保持生态建设实践,致使水土流失防治进程距国家生态建设的总体目标、全社会水土保持意识与建设生态文明的总体要求还有很大差距,集中表现为3个方面: 

  (1)与当前水土保持任务相比,水土流失防治速度和规模还需进一步提升。目前,全国还有180多万km2水土流失面积亟待治理,且因人为因素影响以每年1O0万hm2的速度扩展,风蚀沙化以每年24.6万hm2的速度加剧,由此造成土地产出下降、湖泊水库淤积、水质环境污染、生态系统退化、洪涝灾害加剧等问题仍未从根本上得到解决。面对新时期可持续发展的目标,势必要求水土保持科技水平不断提升、支撑能力不断增强、辐射范围不断扩大,以便更好地促进水土保持实践、加快我国水土流失治理步伐。 

  (2)与当前水土保持实践相比,水土流失防治理论和技术还需进一步加强。水土保持是复杂的系统工程,伴随生态建设和社会发展的深入,一些长期未能解决的问题更加突出,一些以前未曾出现的问题应运而生。如土壤侵蚀力学机制与过程、水土流失动态预报与模拟、水土保持环境效应与调控等基础理论,以及长时期、大规模水土保持对江河水沙的调控效应,生产建设项目人为水土流失的监测预报、不同区域坡耕地水土流失综合治理的高效模式和配套技术、不同水土流失区域的生态修复机理与调控技术、水土流失面源污染防治与生态清洁型流域治理、中小河流水土保持措施防灾减灾作用等重大科技问题。这些已成为决定当前水土保持事业持续快速发展的关键技术。 

  (3)与当前水土保持发展相比,水土流失防治技术推广和社会认知还需进一步完善。水土保持是与生产紧密结合的实践科学,但目前有关科研成果在实践中的推广应用速度偏慢,成果转化效率偏低,科普宣传力度不足,公众认知程度不够,尤其缺乏行之有效的辐射、推广、宣教途径和模式。这些成为限制水土保持科技支撑能力的主要瓶颈。 

  3 水土保持科技发展的主要技术需求 

  3.1 坡改梯关键技术与材料 

  坡耕地是我国山地丘陵地区的主要生产用地,广泛分布于30个省区。现有的3.6亿亩坡耕地虽只占全国总侵蚀面积的6.7% ,但年均侵蚀量却高达l4亿t,占全国侵蚀量的28.3% ,尤其在坡耕地集中的地区,其水土流失量占全区水土流失总量的70% 以上,成为山丘区水土流失的主要策源地。 

  在50余年的水土保持实践中,坡耕地的水土流失防治一直是水土保持科研重点,逐步形成了以生物、农艺和工程为基本类型的防治措施体系。其中,坡耕地梯田改造被实践证明是见效最快、效益最好的治理措施。当前,我国正在开展全国坡耕地水土流失综合整治重点工程,科学、高效开展坡改梯必然成为工程的重要内容。因此,针对不同地区坡耕地的类型和特点,有效集成坡改梯关键技术,筛选坡改梯优质材料,从而加快全国坡耕地水土流失防治步伐,不仅能保护与合理利用水土资源,提高农业综合生产能力,改善山区群众民生,而且能保障粮食安全、推动新农村建设,具有十分重要的现实意义。 

  3.2 重要水源区面源污染综合防治技术 

  面源污染问题在我国普遍存在,尤其在自然条件恶劣、水土流失严重的地区更为严重,成为影响水体环境的重要污染源。据环保部证实,中国面源污染从2002年开始已全面超过工业污染和城市污染,成为首要环境污染源。由于化肥和农药过量施用、农业废弃物无序倾倒已导致全国超过50% 的水体和大部分城市的地下水资源被污染、主要城市的水质近一半已不完全符合饮用标准。水土流失过程中流失的水体和土壤,携带大量化肥、农药进入河湖水库,污染水源,引起水体富营养化,破坏水生生物生存环境,严重影响人民生产、生活质量和福利水平。 

  生态清洁型小流域建设以水源保护为中心,通过构筑水源区“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线、集中管理和综合利用固体废弃物,从而蓄水保土、净水减污,将水土流失防治与面源污染治理有机结合,成为新时期水土保持的新思路。当前,解决面源污染问题日益迫切,重点针对我国主要水源区,通过综合规划流域山水田林路,科学处理和利用农村社区废弃物、降低农业生产化学污染、保护修复湿地水质,推广建设生态清洁型流域、不仅能有效地控制水土流失与水体污染,也将有力地推动我国山区农村的社会与经济发展,保障水资源安全。 

  3.3 生态修复与高效农牧生产配套技术 

  通过生态修复,发挥自然力量促进大面积植被恢复是新世纪水土保持生态建设的重大战略调整,是在实践探索中获得的符合中国国情的有效实践方略。生态修复不仅符合人与自然和谐、尊重自然规律的理念,且能以较小投入取得显著的生态、经济和社会效益,达到又好又快,费省效宏的目的。实践证明,生态修复不仅能促进大面积植被恢复、加快水土流失治理步伐,还能促进农牧业生产方式转变和区域经济协调发展。在一定意义上讲,生态修复已成为当前我国经济社会发展水平下,尽快完成大规模水土流失治理任务的最佳途径。在我国西部地区,水土流失面积大,农业生产力水平低,对畜牧业依赖程度高。这些特点要求该区水土保持工作不仅要着眼于快速防治水土流失,还要着眼于提高土地产出和增加农民收入。基于此,进一步完善和提炼以流域封禁治理为代表的高效生态修复技术,同时筛选高抗逆性粮饲兼用的牧草,集成其繁育、配置和加工技术体系,并广泛推广应用,从而既促进水土流失防治和生态环境改善,又提高农牧业产出和农民收入,具有十分重要的现实意义。 

  3.4 水土保持科技示范园推广与生态理念宣教范式 

  水土保持不仅是科学事业,更是社会性和群众性的实践工作。因此,如何将水土保持技术成果更好、更快地应用到水土流失防治的实践中,如何使公众更深、更透地认识和认可水土保持事业的意义和地位,成为最终决定我国水土保持事业长期发展的关键因素。当前,我国已取得了大量水土保持科技成果,也通过结合国家和地方重点治理工程等方式,使许多成果在水土流失防治实践中发挥出巨大效益。同时,探索出了一条行之有效的生态理念宣教范式,使社会公众的水土保持理念更加深化和牢固,为最终全面实现我国水土保持生态治理目标了奠定坚实的群众基础、营造了良好的社会氛围。 

  4 水土保持科技发展需求的适用技术成果 

  通过梳理现有技术成果,分析当前治理需求,以下6方面的技术成果应作为目前推广示范的重点。 

  4.1 坡耕地综合整治技术 

  主要技术成果包括:(1)坡耕地梯田改造工程技术;(2)机修梯田快速整治技术;(3)坡耕地径流集蓄与调控技术;(4)坡耕地地埂利用与地力恢复技术;(5)梯壁整治优质材料选择与配置技术。 

  具体实施方案为:(1)通过坡耕地水土流失治理技术集成研究和建立不同类型区坡耕地水土流失治理技术集成示范区,有效地治理坡耕地的水土流失;(2)利用现代农业机械,合理开展坡耕地机修梯田改造,并配套实施径流调控工程技术、微地形改造措施和小型径流集蓄工程,加快坡耕地改造步伐,提高坡改梯的质量和效益;(3)针对不同土坎的土壤特性,优选高效的水土保持材料和植物品种,最大限度地利用坡耕地水土资源,形成一定的经济和生态效益;(4)推广生物篱配置技术,形成适宜不同类型区坡耕地的生物篱配置模式,并进行定量评价和分析,达到保水、减蚀,减少水土流失的目的。 

  4.2 重点水源区面源污染综合防治技术 

  主要技术成果包括:(1)水源涵养地植被封禁修复技术;(2)生态清洁型小流域构建技术;(3)湿地水质生物净化技术;(4)农村社区废弃物处置与利用技术。 

  具体实施方案为:以水资源利用为主线,以抢救土地资源为目标,以坡耕地整治为重点,以合理配置小型水利水保工程为手段,形成一套水源保护区综合整治技术;通过科学处理和利用农村社区废弃物,降低农业生产化学污染、保护修复湿地水质,控制水土流失与水体污染;采取生态修复、生态治理和生态保护等综合防治思路,优化配置治污措施、植物措施、工程措施和管理措施,构建城郊生态清洁型小流域,达到净化水质和控制面源污染的目的。 

  4.3 生态修复与高效农牧生产配套技术 

  主要技术成果包括:(1)不同类型区植被自然修复技术;(2)粮饲兼用作物选育与种植技术;(3)高抗逆性草本带状快速恢复技术;(4)多元饲草配置加工技术。 

  具体实施方案为:对高陡边坡采用分级降坡、设置网格、喷播绿化等工程绿化技术,并优选攀爬能力和抗逆性强的植物品种,实现植被快速恢复,对柔性边坡采用防护网覆盖、喷播植生等生态防护技术,形成水土保持效益高,自然景观效果好的边坡景观;在风沙源区选择抗逆性强、防风阻沙效果好的植物品种,配套布设生态垫、草方格等防护措施,形成风蚀生物防护体系或风蚀生物防控技术;对岩质边坡采用喷浆覆土绿化、锚杆挂网绿化、打孔植苗绿化等工程绿化技术,实现岩质边坡的植被快速恢复和景观优化;对砂质堤防采用生物护坡技术,有效地解决了在含水量低、土壤贫瘠、风沙大的砂堤上护坡生物难以生存、生长的技术难题,降低了护坡工程造价,研究出系统的砂堤生物建植、保苗及管护技术;针对河、湖贫瘠岸坡等自然生态脆弱衰退区,利用生态型土工材料岸坡结构与自然种植技术,采用坡型、垂直型岸坡结构进行岸坡加固,实现生态护岸功能。针对不同生态退化区的特点,通过上述生态修复和配套技术,提出生态修复适宜性评价指标、等级类型及其分区,构建不同生态修复适宜性等级区的生态修复模式与关键技术。 

  4.4 水土流失动态监测技术 

  主要技术成果包括:(1)区域水土流失快速调查技术;(2)坡面和小流域水土流失测验设施设备;(3)水土保持监督管理信息系统;(4)弃渣量快速测算技术。 

  具体实施方案为:基于“3S”技术,通过多源空间信息的获取、分析,结合数学模型,确定区域降雨侵蚀力因子和土壤可蚀性因子,利用数字高程模型计算确定地形因子,利用卫星影像像元计算获得植被和水土保持措施因子,建立地理信息系统数据库,形成区域水土流失的定量监测与预报;开展小流域水土流失监测的自动化,提高监测数据的准确性、系列的连续性和周期性,形成小流域水土流失监测自动化测报技术;结合典型区域水土流失和水土保持情况,重点针对人为水土流失和防止成效,建立基础数据库,制定有效的成果发布机制,形成水土保持监督管理信息系统;采用GPS和三维激光扫描仪,对生产建设项目的堆弃渣土进行快速定位、扫描,测算弃土弃渣变化量,形成生产建设项目人为水土流失快速、准确测算技术。 

  4.5 水土保持生态科技园区建设范式与管理技术 

  主要技术成果包括:(1)多功能水土保持科技示范园区规划设计技术;(2)科技示范园区科普宣传与中小学生教育范式推广;(3)科技示范园区信息与管理系统建立。 

  具体实施方案为:在不同水土流失类型区进行水土保持措施、土壤可蚀性、生物多样性和水土流失预测预报等方面的规划设计,建设试验研究和教学示范基地,形成具有区域代表性、科技领先性、社会示范性的科技示范样板,形成具有防治示范、科技推广、宣传教育和休闲观光的科技园区,积极推进先进科技成果的中试和转化,使科技成果更好、更快地服务于水土流失防治实践。 

  5 结语 

  当前,我国已进入建设生态文明的关键时期,为尽早在全国范围内从根本上实现水土资源有效保护与可持续利用,必须建立一套科技成果推广运行机制:一要继续深入开展水土保持基础理论和实用技术研究,提升科技支撑能力,使科技成果推广与国家重点水土保持工程建设紧密结合;二要更加重视加速成果转化、扩大应用范围,把管理部门、科研机构、高等院校和生产单位结合起来,形成理论研究、技术开发、试验示范、推广应用紧密联系机制;三要全面调动社会各方参与水土保持实践的积极性,推动形成多元化投人机制。最终,通过示范、推广、辐射作用,以点带面不断提高水土保持先进科技成果在生态建设中的科技贡献。