第一章 概论

第一节 问题的重要性

土壤侵蚀是当今世界日益关注和重视的重大而复杂的环境问题，它破坏土地资源，造成淤积、干旱、洪涝等灾害，引起生态环境恶化，严重威胁人类的生存与发展（Boix-Fayos，et al.，2005）。中国是世界上土壤侵蚀最为严重的国家之一，侵蚀遍及全国，而且强度高、成因复杂。根据全国土壤侵蚀强度图统计计算，全国每年土壤流失量约为80亿～120亿t（过去的数字是50亿t，这是偏小了，因为长江和黄河两个流域就约有45亿t——长江为22.4亿t，黄河为22.8亿t）（蔡强国，1998）。据全国“第二次土壤侵蚀遥感调查”统计，全国土壤侵蚀面积达482.53万km²，轻度侵蚀以上的水蚀面积为164.88万km²（表1-1）。

表1-1 中国土壤侵蚀分类分级面积表 单位：km²

数据来源：中国土壤侵蚀图册。

在中国，水蚀是分布最广、危害最严重的水土流失类型，占国土总面积的16.8%。除上海市和香港、澳门特别行政区外，全国其余31个省（自治区、直辖市）都存在着水蚀问题。水蚀面积较大的前10个省（自治区）排序依次是内蒙古、四川、云南、新疆、甘肃、陕西、山西、黑龙江、贵州和西藏。水蚀面积占本省（自治区、直辖市）土地面积比例较大（30%以上）的前10位排序依次是山西、陕西、重庆、宁夏、贵州、云南、湖北、四川、辽宁和甘肃省（自治区、直辖市）。全国风蚀总面积占国土总面积的20.4%。风蚀主要分布在河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、山东、江西、海南、四川和西藏等16个省（自治区），风蚀面积较大的省（自治区）按侵蚀面积大小排序依次是新疆、内蒙古、青海、甘肃、西藏等，其风蚀面积占全国风蚀总面积的96.0%，其中新疆和内蒙古的风蚀面积为占全国风蚀总面积的78.5%。全国冻融侵蚀总面积127.82万km²，占国土总面积的13.3%。冻融侵蚀主要分布（按冻融侵蚀面积大小排序）在西藏、青海、新疆、四川、内蒙古、黑龙江和甘肃等7个省（自治区），其中西藏面积最大，为90.50万km²，占全国冻融侵蚀总面积的70.8%（李智广等，2008）。

除此以外，中国还是世界上人均水土资源紧缺的国家之一，有关数据显示：世界人均土地面积为2.97hm²，而中国人均仅为0.83hm²；世界人均耕地面积为0.32hm²，而中国人均仅为0.087hm²；中国耕地面积占世界耕地面积的8.06%，却要养活世界人口的20%。因此，中国的水土资源的保护与合理开发利用任重而道远。

新中国成立以来，我国水土流失治理工作大致经历了试验、示范、推广和提升4个阶段。截至2007年年底，全国水土流失综合治理面积达到99.9万km²，其中小流域治理面积为38.7万km²，累计实施生态修复面积达70多万km²，建成黄土高原淤地坝219万座，全国水土保持网络和信息系统一期工程竣工验收并全面投入运行。根据2005年中国水土流失与生态安全科学考察组测算，中国现有的水土保持举措每年可以使土壤侵蚀量减少15亿t以上，增加蓄水为250多亿m³，增产粮食180亿kg（胡世明，2010）。

应该说，我国的水土流失治理取得了十分显著的成效，但仍然面临着诸多问题，其中基础研究相对滞后，重治理轻研究现象还比较突出。因此加强水土保持研究工作，阐明水土保持综合调控原理和总结提升治理范式，对保障农业和国民经济的持续、稳定、协调发展，对保护人类的生存和环境，都具有极其深远的历史意义和现实意义。目前对影响水土流失的单因子研究已经取得丰富的成果 （蒋定生，1996；唐克丽，2004），但是从区域发展考虑社会经济综合因素组合情况下水土流失调控原理以及治理范式的研究仍然较少，目前关于这方面的研究工作多集中在小流域综合治理模式的研究上，且研究重点也主要分布在西北黄土区、南方地区及东北黑土区等区域 （蒋定生等，1992，1994；杨才敏，1995；蔡强国，1998；史德明，1992；王礼先，1995；周昌涵，1998；孙传生等，2004；林超文，2007；郑子龙，2007；张晓燕，2008）。而针对北方土石山区的研究相对更少，且其中定性研究的较多，定量研究的少。目前，水土流失综合治理理念已经由单纯的水土保护2向区域生态环境与社会经济协调发展的阶段转变。由于随着经济的快速发展、人口城市规模的急剧膨胀，经济发达区域对周边山区及上游区域生态状态好坏的依赖程度日益增大，因此水土流失综合治理必须强调区域尺度上的社会经济、生态环境的综合因素。

北方土石山区是我国主要水土流失类型区之一，范围广阔，地表土石混杂、石多土少、地面极易砂砾化或石化，土层较薄，在原始地面遭到破坏后，极易发生严重的水土流失。如图1-1所示为北方土石山区典型区域张家口地区实地拍摄的野外资料，发现上述土壤特点和水蚀现象普遍存在，其中如图1-1（a）所示为拍摄于张家口市郊区附近的一个小流域的坡脚，可明显看到土层很薄，并且土壤结构很差，土石混杂现象明显；如图1-1（b）所示为张家口尚义县的一个坡面上部，图片拍摄位置的下部是植物埂梯田，可以看到由于土层薄、结构差，严重的水蚀已经使坡面上部表层土壤流失殆尽，下层基岩已完全裸露。同时北方土石山区是下游京津冀经济区和华北粮仓黄淮海平原重要的生态屏障，该区人口稠密，城市密度及规模大，对其周围的生态造成的压力巨大，目前该区的生态环境已经极度脆弱，下垫面条件差，一旦植被遭到破坏，恢复难度很大。该区生态环境的好坏不仅直接影响到当地人民群众的生活质量，而且已经严重威胁到京津冀经济区和黄淮海平原的水土资源及经济安全。因此，加强该区域的水土流失综合治理迫在眉睫，形势十分严峻。

图1-1 张家口市土壤特征及水蚀现状

（a）坡脚土壤垂直层理剖面；（b）坡面水蚀严重程度

北方土石山的生态环境问题已经引起国家的高度重视。2005年初，中华人民共和国水利部、中国科学院、中国工程院三家联合，着手开展 “中国水土流失与生态安全综合科学考察”，北方土石山区被列入7大重点考察片之一。2006年，水利部以 ﹝2006﹞2号文 《关于划分国家级水土流失重点防治区的公告》，将北方土石山区的永定河重点治理区确定为19个国家级重点治理区之一。2007年5月，由中国科学院、水利部水土保持研究所及相关研究机构、大专院校承担的国家重点基础研究发展计划 （973计划）课题 《中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究》正式启动，其目的是研究水土流失调控的区域差异，深入分析不同水土流失综合治理范式的结构及功能，为区域生态经济协调发展提供水土保持宏观战略对策。

鉴于分析，本书主要目的在于以北京市周边山区为典型研究区，在总结全国科学考察及水土流失综合治理相关成果的基础上，结合野外实地考察，对北方土石山区水土流失基本调控原理及治理模式的结构功能展开研究，旨在丰富该区水土流失及其治理方面的研究成果，为水土保持措施在空间上的合理配置提供一定的理论指导，同时，对保护山区土地的基本生产力、改善当地群众的贫困状况和保证北京市地区经济和生态安全都具有重要的意义。