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水土保持综合治理措施及生态效益评价

发布时间:2026-06-11 15:21:16

摘要:水土流失是威胁区域生态安全与土地生产力的关键环境问题。本文系统梳理工程措施与生物措施相协同的水土保持综合治理技术体系,并从土壤保育、水文调节、碳汇功能等方面构建生态效益评价框架,为小流域治理提供技术参考。

关键词:水土保持;综合治理;生态效益

水土流失导致土壤有机质下降、水体富营养化及生态系统服务功能退化。单一治理措施往往难以应对复杂地形与降雨侵蚀的组合情景,亟需建立工程、生物与农业耕作措施相配套的综合治理体系,并科学量化其生态效益。

一、水土保持综合治理的核心措施

(一)工程措施中的坡面与沟道调控技术

针对坡耕地与荒坡的径流冲刷问题,工程措施以改变微地形和拦蓄地表径流为主要技术路线。在坡面上沿等高线开挖水平阶或鱼鳞坑,利用半圆形土埂阻断连续坡长,使降雨就地入渗并减少汇流速度。对于坡度较大且土壤母质为花岗岩风化的砂土区,采用浆砌石或干砌石挡墙构建的石坎梯田,坎高控制在合理范围以内,田面反坡设计引导径流向内侧截水沟汇集。沟道治理方面,谷坊工程按照从支沟到干沟的顺序逐级布置,谷坊间距根据沟床比降确定,避免上游淤满后水流直接冲击下游坝体。沟头防护设施包括拦水埂和泄水陡坡,将临近沟沿的坡面来水通过管道引至沟底消力池,防止溯源侵蚀吞噬耕地。工程措施的布局需要实地踏勘土壤渗透系数与裂隙发育情况,黏粒含量较高的黄绵土区适当加密截水沟间距,而砂砾石含量高的地段则优先加高谷坊迎水面的反滤层厚度。

(二)生物措施中的植被恢复与林草配置技术

生物措施的核心是利用植物根系固土与冠层截留功能,选择乡土乔灌草种构建立体防护体系。在坡度大于二十五度的退耕地上,采用乔灌混交模式,乔木树种以刺槐、侧柏或麻栎为主,株行距按照立地条件放宽;灌木选用荆条、胡枝子或沙棘,呈带状或块状镶嵌在乔木行间,形成地表糙度高的植物群落。对于干旱阳坡或石质山地,容器苗造林技术大幅提高了成活率,营养土中掺入保水剂与根瘤菌剂,栽植后覆盖地膜或碎石以减少土壤水分蒸发。沟谷两侧及侵蚀沟底的水分条件较好,适宜种植柳树、杨树等速生树种,并搭配芦竹或苔草等根系交织能力强的草本植物,形成“乔顶上、灌腰间、草盖脚”的垂直结构。道路边坡和弃土场的治理中采用喷播植草技术,将草种、粘合剂、保水剂与纤维材料混合后喷射到坡面,两个月内即可形成覆盖完整的草毯。生物措施的后期抚育包括补植与平茬修剪,三年内每年统计保存率,低于标准的区域使用营养钵大苗进行补植。

二、水土保持生态效益的评价方法与关键指标

(一)土壤保持功能与理化性质的改善评价

评价水保措施对土壤保持的提升效果需从土壤侵蚀模数、养分流失通量及土壤结构稳定性展开。布设标准径流小区对比观测,治理区与对照坡面的侵蚀模数差值反映减蚀效率。重铬酸钾容量法测定土壤有机质年度变化,植被恢复区枯枝落叶分解输入腐殖质,阳离子交换量升高增强钙镁吸附。湿筛法测定团聚体稳定性,治理区大于零点二五毫米水稳性团聚体比例提高,减少地表结皮并改善入渗。采集径流池浑水样测定氮磷浓度乘以径流量得养分流失负荷,粮草间作与水平梯田组合下速效磷流失量降低显著。重力侵蚀活跃沟壑区采用三维激光扫描计算沟头后退速率,治理后沟岸稳定性明确验证。

(二)水文调节功能与径流过程的变化评价

水土保持综合治理改变了小流域产汇流机制,评价水文调节效益需分析径流系数、洪水过程线及基流补给比。流域出口设三角堰连续记录水位,对比相同频率暴雨的洪峰流量与峰现时间。植被恢复区地表糙度增加、入渗速率提高,超渗产流转为壤中流时间延长,洪峰流量削减比例是关键指标。基流分割法将径流分为地表与地下径流,治理区土壤蓄水容量提升使枯水期基流占比增大。喀斯特或黄土塬边缘区用氢氧稳定同位素示踪区分降水、土壤水和地下水贡献,揭示优先流发育对深层渗漏的促进。评价梯田与谷坊群滞洪削峰能力,计算单位面积调蓄库容,水文模型模拟显示治理区淹没时长与深度降低。此外,植被根系对土壤导水率的改良效应可借助双环入渗仪定量测定,入渗速率提升直接削减坡面产流,强化流域水源涵养功能。

(三)碳汇功能与植被固碳量的计量评价

水保措施通过增加植被生物量和土壤有机碳库产生碳汇效益。样地调查法估算生物量碳库,乔木层设标准木测定干枝根叶干重,灌木草本层全收获后烘干测含碳率乘以干重。刺槐成林后年均固碳量较高,与未治理荒坡碳密度增量显著。分层采集土样至一米深度测定容重与有机碳含量,配对采样法对比治理五年与未治理地块差值。侵蚀区泥沙运移中沉积有机碳构成碳汇,谷坊淤积坝地钻探取样计算淤积层厚度与有机碳埋藏速率。植物光合固碳与土壤呼吸碳通量之差为净生态系统交换量,小型流域常用CENTURY模型模拟。碳汇核算需考虑施工碳排放,生命周期评估法核算净增汇量。

(四)生物多样性维持与景观连通性评价

水土保持综合治理改变了栖息地破碎化程度,评价生物多样性需关注物种丰富度、功能群结构及景观格局。植物多样性调查乔木样方面积四百平方米、灌草样方二十五平方米,记录物种数多度盖度,计算香农指数与均匀度指数,治理区生境异质性增加,林缘交错带发现更多边缘种。动物以鸟类和土壤动物为指示类群,样线法统计鸟类,Tullgren漏斗法分离土壤节肢动物,治理年限越长弹尾目和螨类密度越高。景观连通性用形态学空间格局分析与最小累积阻力模型,将林地灌丛草地斑块视为生态源地,识别生态廊道数量变化。关注乡土与入侵植物消长,评价指标包含本土植物重要值和入侵植物盖度动态比率。

结束语:水土保持综合治理需依据地貌与侵蚀类型差异,灵活配置工程拦蓄与生物固土措施,并建立包含土壤保持、水文调节、碳汇及生物多样性在内的多层级效益评价体系。未来应加强长期定位观测与遥感反演技术的融合,提升评价结果的动态性和可比性。

参考文献:

[1]刘晓燕.黄土高原小流域水土保持综合治理措施配置模式研究[J].水土保持学报,2021,35(3):45-51.

[2]陈丽华.植被恢复对土壤有机碳固存及碳汇潜力的影响评价[J].生态学报,2023,43(8):3120-3128.

[3]张光辉.水土保持生态效益评估指标体系与定量方法研究[J].中国水土保持科学,2019,17(2):108-115.

许文杰 孔梦颖
江苏三正建设工程有限公司