坡耕地土壤侵蚀对环境的影响

引言

坡耕地一般是指坡度大于6°的耕地。这类耕地通常是地面平整度差、跑水跑肥跑土突出、作物产量低的旱地。土壤侵蚀是指土壤或及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程。按照外营力类型不同，土壤侵蚀主要分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀及冻融侵蚀等。（备注：PPT中关于土壤侵蚀的定义是“土壤或其它地面组成物质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被剥蚀、破坏、分离、搬运和沉积的过程”，土壤的枯枝落叶层应该了涵盖了“其他地面组成物质”的意思，百度的定义更为妥当。）

我国的坡耕地土壤侵蚀主要以黄土高原的黄土、长江上游丘陵地带的红壤土[1]、川中丘陵的紫色土[2]和东北平原的黑土地[3]最为突出。其中黄土高原是我国坡耕地土壤侵蚀最严重、最集中的地区[4]。严重的水土流失，造成黄土高原千丘万壑、光山秃岭和灾害频繁发生，严重制约着整个黄土高原社会、经济和文化的发展。

由于精力与能力所限，本文只以黄土高原为例从宏观和微观两个层次来阐述我国坡耕地土壤侵蚀对环境的影响。宏观上“视其所以、察其所由”，从整个环境演变的角度和气候因素来分析黄土高原坡耕地土壤侵蚀的主导因素是自然侵蚀还是人为侵蚀；微观上主要阐述黄土高原坡耕地土壤侵蚀可能对环境造成的危害。

一、宏观层面

人类要预知未来的环境状况，就必须首先了解环境演变的历史，从历史上认识环境演变的规律，是人类适应未来环境变化、以保证人类社会得以可持续发展的主要途径。要想了解黄土高原坡耕地土壤侵蚀对环境的影响，首先需要弄清楚，黄土高原的土壤侵蚀主要是自然侵蚀还是人为侵蚀。自然侵蚀，是指不受人为影响的自然环境中发生的土壤侵蚀，它的发生取决于自然环境因素的变化，如地质构造运动、地震、冰川、生物和气候变化等；而人为侵蚀，是由人类活动引起的土壤侵蚀，如工程建设以及滥垦滥伐、不合理耕作等。

从地质构造看，黄土高原地面破碎，沟谷纵横，谷坡陡峭，对流水侵蚀非常有利，历史上多次地震和地壳的升降运动更是加剧了坡面破碎程度和起伏程度；从气候条件看，黄土高原地处半干旱半湿润气候带，降水季节分配不均，主要集中在夏季、多暴雨；从土壤特性来看，黄土土质疏松，无层理，以粉粒为主，碳酸钙含量高，遇水易崩解。这些都是造成黄土高原土壤侵蚀的自然原因。

我认为造成黄土高原土壤侵蚀问题的主导因素是自然原因。主要基于以下原因：其一、对于黄土的成因，较为流行的有风成说和水成说，这两种观点都认为，黄土不是土生土长的；即黄土也可能是流动的，黄土高原不是一个平衡稳定的状态，黄土区的土壤侵蚀是本身环境的一种趋向于平衡状态的过程。其二、黄土高原的水土流失和黄河泥沙起源于地质时期，没有人类对自然植被的破坏，在原始的自然植被环境中，土壤侵蚀已经在发生发展；黄河的四级或五级支沟早在几千年或几万年前（即在人类开始频繁活动之前）已经形成[5]；其三、人为因素主要是通过工程建设、滥垦滥伐以及不合理耕作等人类活动影响地面植被覆盖变化，

从而加剧土壤侵蚀、加剧环境恶化的。分析黄土高原植被覆盖变化过程中的主导驱动因素的诸多文献研究表明，降水是影响黄土高原植被覆盖变化的主要因素[6—12]。

二、微观层面

我国旱地约有264万hm2，占耕地的53.8﹪，几乎都为坡耕地。随着人口膨胀，坡耕地越开越多、越开越陡，土壤侵蚀越来越加剧。据测算，如图1所示，在相同降雨强度条件下，25°坡耕地侵蚀量是5°坡耕地侵蚀量的十几倍甚至几十倍。坡耕地土壤侵蚀严重危害着我国经济、社会和生态的安全与发展。

1、坡耕地侵蚀产沙、土壤资源流失、形成黄河下游的“地上河”

黄土高原由于侵蚀性降水较为集中，坡地容易跑水跑土以及土壤本身抗侵蚀性较低等因素的影响使得坡耕地细沟侵蚀频繁发生。黄秉维先生总结大量研究成果，根据水力侵蚀机制指出：细沟水流侵蚀力和搬运能力均远远大于雨滴打击和坡面片状水流所具有侵蚀力和搬运力。黄土高原的野外调查与试验结果证明，坡面有细沟发育时，坡面侵蚀产沙量将增加几倍至几十倍[13]。这是由于翻耕的坡耕地，在土壤内往往有较大孔隙，局部会形成明显沉陷，

容易汇集水流，水流向下流动形成浅层洞穴，当水流流出地表时细沟会在出口处开始发育，并很快形成细沟侵蚀，水流含沙量会明显大增。

黄河中游的水流含沙量大大超过了下游河道中水流的挟沙能力，泥沙在河道内大量淤积，下游河床高于堤外地面成为“悬河”，成为横亘整个华北平原的分水岭，降低了泄洪能力，威胁大型水利枢纽工程，潜在危险极大，严重威胁着下游人民生命财产的安全，成为国家的“心腹大患”。

为减少坡耕地侵蚀产沙，修筑水平梯田[14]和植物篱[15]是很好的工程措施。水平梯田是

在坡面上沿等高线修筑的台阶式断面的农田。与顺坡耕作相比，水平梯田能够有效的减少整个小区土壤颗粒流失。植物篱为无间断式或接近连续的狭窄带状植物群，由木本植物或一些茎干坚挺、直立的草本植物组成。

2、坡耕地养分流失、土壤质量下降、土地退化

坡耕地土壤的养分包含大量的氮、磷、钾，中等含量的钙、镁和微量的锰、铁、铜、锌、铝等元素，其中有离子态速效性养分，也有经过分解转化的无机或有机速效性养分。坡耕地土壤养分主要通过两种途径流失，一是溶解于径流中的可溶性养分随径流流失；二是吸附和结合在土壤颗粒表面以无机态和有机质存在的养分随径流冲刷的泥沙流失[16]。

由于土壤侵蚀，使坡耕地成为跑水、跑土、跑肥的“三跑田”，随开垦年限的延长，土壤侵蚀程度增加，细菌、放线菌和真菌的数量呈明显减少趋势。开垦侵蚀20 年的农也．表土层中细菌、放线菌、真菌的数量分别减少了79％、67％、83%。与林地土壤比，开垦30年的农地，蔗糖酶、碱性磷酸酶、蛋白酶的活性分别下降了75％、73％和65％。致使土地日益瘠薄，土壤理化性状恶化，土壤透水性、持水力下降，加剧了干旱的发展，使农业生产低而不稳。白红英等采用人工降雨实验，研究了坡地土壤侵蚀与有机质、全氮和有效磷的流失，结果表明：养分随坡度、雨强的增大而增大，养分流失量与土壤流失量呈正相判[17]。

免耕和少耕法可大大减少土壤侵蚀的流失，也相应地减少了氮和磷的流失量。Phillips 等人的研究发现，免耕可大大减少土壤侵蚀速率和营养物质N与P的流失[18]。我国在上世纪末实行了退耕还林还草政策。据黄土高原水土流失区有关各省区制定的退耕规划。虽然退耕还林还草可能会带来粮食产量的暂时下降，但是从生态退耕的正面影响看。退耕节省下来的生产要素的转移可以带来未退耕耕地粮食产量的增加；同时技术进步、中低产田改造筹农业基础设施的建设和生态环境的改善，势必也对粮食生产产生促进和推动作用[19]。

3、农业面源污染

农村面源污染是指农业生产活动中溶解的或固体的污染物，如农田中的土粒、氮素、磷素、农药重金属、农村禽畜粪便与生活垃圾等有机或无机物质，从非特定的地域，在降水和径流冲刷作用下，通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏，使大量污染物进入江河湖泊所引起的污染。坡耕地土壤侵蚀，使得泥沙输移对沿途各相关重金属元素具有吸附能力，从而携入到河库水体中。而且产生的泥沙与流失的氮、磷及化学农药等有机污染物，引起水库、湖泊等水体的富营养化，严重威胁到水利设施及其效益的发挥。

小结

黄土高原坡耕地土壤侵蚀的主导因素是自然因素，人类活动只是加剧了其土壤侵蚀的程度。现代构造运动造成黄土高原地区的大面积抬升，是黄土高原土壤侵蚀的主要内营力和地质背景。气候的不稳定性（冷暖干湿的周期性变化）和由此引起的植被消长变化是侵蚀产沙的外营力[20]。同时，黄河中游地区是华夏文明的主要发祥地，人类活动时间长、强度高，对原始自然环境破坏最为严重，人为加速了黄土高原土壤侵蚀，使得该地区水土流失向更加剧烈的方向发展。黄土高原土壤侵蚀对环境造成的危害主要有：坡耕地侵蚀产沙、土壤资源流失、形成黄河下游的“地上河”；坡耕地养分流失、土壤质量下降、土地退化；农业面源污染等。