黄土高原植被与侵蚀动力学分析

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：黄土高原以流水侵蚀为主，其边缘山地以重力侵蚀为主。表7-7黄土高原各水土流失分区植被—侵蚀动力学参数取值及植被—侵蚀现状图7-28黄土高原植被—侵蚀动力学分区图植被—侵蚀状态图是分析研究植被和侵蚀演变趋势的重要工具。说明黄土高原各分区增加植被都能有效控制侵蚀，而控制侵蚀对于改善植被作用不大。如果没有人类的管理，黄土高原的植被不会自动增加，土壤侵蚀会继续加重。

黄土高原位于黄河中上游地区，其范围指太行山以西、贺兰山以东、秦岭以北、长城以南，总面积48万km2。地理位置N33°43′～41°16′、E100°54′～114°33′。黄土高原属大陆性季风气候区，年平均降水量200～700mm，由东南向西北递减，以400～500mm 的降雨量分布较广，该雨量分布区也是黄土高原土壤侵蚀最为严重地区，年降雨量分配不均匀，多集中在6～9月汛期，可占全年降水量的60%以上 (唐克丽等，2004)。黄土高原水土流失面积45.4万km2，多沙粗沙区面积7.86万km2。全区年均输入黄河泥沙16亿t，使我国乃至世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区。黄土高原以流水侵蚀为主，其边缘山地以重力侵蚀为主。最严重的区域包括陕西北部、内蒙古南部、山西西北部以及渭河、泾河、洛河的上游，面积11.4万km2，其中大部分属于黄土丘陵区，年均输沙量占全区的80%，占入黄泥沙总量的74% (盛海洋，2006)。

许多学者对黄土高原土壤侵蚀和植被生态进行了分区研究 (唐克丽等，1990;舒若杰等，2006;王义凤等，1991)。蒋定生(1997)根据资源环境、生态条件、社会经济条件和水土保持状况的差异性，以及综合治理与开发模式的类型与发展方向，将黄土高原划分为8个不同的治理与开发模式类型区，即:长城沿线风沙滩地及丘陵区 (Ⅰ区)、长城以南宁陇干旱半干旱区(Ⅱ区)、晋陕黄河峡谷丘陵区(Ⅲ区)、陕北、陇东、宁南丘陵沟壑区(Ⅳ区)、宁南陇中丘陵沟壑区(Ⅴ区)、晋陕黄河峡谷高原沟壑区(Ⅵ区)、渭北旱塬黄土高原沟壑区(Ⅶ区)、陇东黄土高原沟壑区 (Ⅷ区)(见图7-27)。分区时选用了植被覆盖度、侵蚀模数、汛期雨量、地形地貌、土壤特性及人类活动等多方面因子，基本上包括了植被—侵蚀动力学分区所要考虑的影响因子。以下即以该分区为基础，考虑流域植被—侵蚀参数取值及各分区气候、地形、土壤、植被和侵蚀强度等进行适当的调整，组合成以下四个区:第一分区为长城沿线风沙滩地及丘陵区 (Ⅰ区及Ⅲ晋北部分)、第二分区为黄土丘陵沟壑东区(Ⅲ区其他部分及Ⅳ区)、第三分区为黄土丘陵沟壑西区(Ⅴ区)、第四分区为黄土高原沟壑区(Ⅵ区、Ⅶ区、Ⅷ区)(如图7-28)。原Ⅱ区由于缺乏相关资料，暂未列入分区，应与长城沿线风沙滩地及丘陵区类似。

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图7-27　黄土高原水土流失严重地区综合治理与开发类型分区图 (蒋定生，1997)

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图7-28　黄土高原植被—侵蚀动力学分区图(王费新，王兆印，2006c)

植被—侵蚀状态图是分析研究植被和侵蚀演变趋势的重要工具。利用上节提出的估算植被—侵蚀动力学参数的方法，结合考虑各分区已经得到的小流域植被—侵蚀动力学参数值，给出各分区植被—侵蚀动力学参数的平均值范围(见表7-7)。表7-7中各分区植被覆盖度以中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原水土保持数据库网站提供的土地利用现状的数据(http://www.loess.csdb.cn/stat/index.jsp)为基础计算得到，侵蚀模数则参考文献(唐克丽等，2004)黄土高原地区土壤侵蚀强度区域图进行估算得到。对各参数取其平均值，可以做出各分区植被—侵蚀状态图 (如图7-29)。各区植被—侵蚀状态图的共同特点是:良性区C 区非常小而恶性区A 区较大，过渡区D 区很大。说明黄土高原各分区增加植被都能有效控制侵蚀，而控制侵蚀对于改善植被作用不大。现阶段各分区植被—侵蚀状态点都位于A 区或者D 区，必须治理才能改善。如果没有人类的管理，黄土高原的植被不会自动增加，土壤侵蚀会继续加重。黄土高原自然条件恶劣，生态环境相对脆弱。治理时应以小流域为单位展开，进行集中快速治理。治理时同时采取生物措施和工程措施，使其快速进入D 和C 区，此后可以维持管理并对其他流域开展同样的治理措施。

表7-7　黄土高原各水土流失分区植被—侵蚀动力学参数取值及植被—侵蚀现状

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图7-29　黄土高原各分区植被—侵蚀状态图

(a)长城沿线风沙滩地及丘陵区;(b)黄土丘陵沟壑东区;(c)黄土丘陵沟壑西区;(d)黄土高原沟壑区
—各分区目前的植被—侵蚀状态; —第二分区除了延安地区之外的植被—侵蚀状态

图7-29 (a)给出了第一分区即长城沿线风沙滩地及丘陵区的植被—侵蚀状态图。该区位于晋、陕、内蒙古接壤的长城沿线附近，包括内蒙古的和林格尔、清水河、准格尔旗、东胜市、伊金霍洛旗，陕西省的神木、榆林市、府谷、横山、靖边和定边，以及山西省的偏关、河曲、保德等县市(旗)。长期以来，由于土地资源的不合理利用，滥垦、滥牧及战争破坏，该区水土流失十分严重，土壤侵蚀模数达到3950～19000t/ (km2·a)，为黄河中游粗泥沙的主要来源地。区内的皇甫川、窟野河、秃尾河和无定河都是黄河中游主要的多沙粗沙支流。该区参数a为黄土高原各分区最小值，而参数c则为最大值。图7-29 (a)显示该区植被—侵蚀状态图良性区C 区最小，而A 区大于其他3个分区，表明该区在黄土高原4个分区中自然环境条件最恶劣。现阶段植被—侵蚀状态位于A 区，并且距离与D 区的分界线E′=0较远，治理具有相当的难度。由于A 区很大，单纯的增加植被或者控制侵蚀都不能使其很快进入过渡区D 区，只有高强度生物措施和工程措施双管齐下，才能达到较好的治理效果。即使通过高强度治理达到C 区，仍需要严格执行水土保持法，加强监督和防护，否则一旦遭到破坏，该区极易迅速退化。

图7-29 (b)给出了第二分区即黄土丘陵沟壑东区的植被—侵蚀状态图。该区包括山西的神池、五寨、岢岚、兴县、临县、方山、离石、中阳、柳林、石楼，陕西的佳县、米脂、绥德、吴堡、子洲、清涧、子长、延川、延长、延安、甘泉、安塞、志丹、吴旗，甘肃的华池、环县，宁夏的固原和彭阳等县市。延安以北的北部是黄土高原主要产沙地区，地面支离破碎，沟壑密度高达5.06～7.01km/km2，侵蚀模数2500～24700 t/ (km2·a)，三川河、皇甫川和无定河为重点投资治理区 (蒋定生，1997)。延安以南以西人口稀少，牧业比重较大，土壤侵蚀模数达到955～15311t/ (km2·a)。东部靠近劳山和子午岭次生梢林区。延安所辖各县森林覆盖率多在40%以上，全区平均植被覆盖度值大约达到38%左右，若不计延安各县，则本区其他部分植被覆盖度只有29.2%左右，与长城沿线风沙滩地及丘陵区大体相当。本区植被—侵蚀动力学参数中，a 值b 值均大于第一和第三分区，仅次于第一分区，f 值为各区最大。这是由于该区气候条件要好于第一和第三分区。在植被—侵蚀状态图上，第二分区的A 区相对较小，C 区相对较大，现阶段植被—侵蚀状态位于A 区但接近于A 区和D 区的分界线E′=0。现状比第一分区略好，远不如第三、四分区，急需治理。该区治理应采取增加植被的生物措施和控制侵蚀的工程措施相结合的方略，使状态点进入良性区C 区。经治理的小流域，仍需要加强防护和监督，禁止人为破坏导致植被遭减少，侵蚀加剧。

图7-29 (c)给出了第三分区即黄土丘陵沟壑西区的植被—侵蚀状态图。该区包括宁夏的隆德、泾源、西吉，甘肃的会宁、定西、静宁、庄浪、通渭、秦安、陇西、武山、甘谷、兰州、渭源、榆中和永靖等县市。区内六盘山、兴隆山、秦岭北坡植被较好，其他大部分地区植被较差，平均植被覆盖度为30.9%。土壤侵蚀模数介于3300～9500 t/ (km2·a)之间(蒋定生，1997)。该区参数a值较小，c值在4个分区中取值略大，b值和f 值则介于第二、四分区之间。在植被—侵蚀状态图上A 区较小，C 区也较小。目前植被—侵蚀状态点位于过渡区D 区，现状明显好于第一、二分区，但仍需要进行治理，否则可能会向A区退化。小流域治理应以控制侵蚀为主，并附以适当的生物措施促进植被发育。同时，要加强防护和监督，以杜绝人为破坏导致植被减少、侵蚀加剧，生态环境恶化。

图7-29 (d)给出了第四分区即黄土高原沟壑区的植被—侵蚀状态图。该区包括山西的永和、隰县、大宁、蒲县、吉县、乡宁，陕西的宜川、韩城、合阳、澄城、白水、富县、洛川、黄龙、黄陵、宜君、铜川、耀县、旬邑、淳化、长武、兵燹、永寿、乾县、礼泉、麟游、千阳、陇县、宝鸡，甘肃的合水、宁县、正宁、庆阳、西峰市、镇原、泾川、平凉市、崇信、灵台、华亭、天水、张家川、清水等县市。本区是黄土高原四个分区中自然环境条件最好的区。气温较高、降雨量较大，植被覆盖度达到44%左右，明显高于其他分区。土壤侵蚀率相对较小，大约为3500 t/ (km2·a)左右。植被—侵蚀动力学参数a值大于其他分区，f 值则较其他区要小，c值、b 值也略小。在植被—侵蚀状态图上C区明显较大，A 区也相对较大。现阶段植被—侵蚀状态点位于过渡区D 区，且略接近于D 区和C 区的分界线V′=0。若加强防护和管理，防止人为破坏植被及增加侵蚀，即使不采取工程措施，也有可能最终进入C 区，但需要相当长的时间。如果采取适度的水土保持和植树造林措施，则能明显改变其演变方向，快速进入C 区。该区的治理应着重减少侵蚀，并附以适当的生物措施。由于C 区相对较大，该区完成治理的小流域，可以承受微量的植被破坏。在黄土高原四个分区中，黄土高原沟壑区可能是能够改变生态条件达到山川秀美的地区。

黄土高原植被与侵蚀动力学分析

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