新時期水土保持內(nèi)涵及與相關(guān)科學(xué)的關(guān)系

1、第31卷第10期2014年10月長江科學(xué)院院報JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteVo13lNo100ct2014DOI：103969／jissn1001—5485201410004新時期水土保持內(nèi)涵及與相關(guān)科學(xué)的關(guān)系張平倉。程冬兵(長江科學(xué)院水土保持研究所，武漢430010)摘要：當(dāng)前我國正處在推進生態(tài)文明建設(shè)、全面建成小康社會的關(guān)鍵時期，水土保持內(nèi)涵進一步深化拓展，以滿足愈

2、來愈高的目標(biāo)與要求。水土保持根本任務(wù)是全力協(xié)調(diào)水土之間的關(guān)系：①對水土關(guān)系“融洽”的要保持、保護；②對水土關(guān)系有矛盾的要努力修復(fù)，使之“融洽”；③水土保持并非是根治水土流失，而是將水土流失控制在容許范圍內(nèi)；④水土保持領(lǐng)域不再局限于山丘區(qū)、風(fēng)沙區(qū)等農(nóng)村范圍，而逐漸向平原等城市延伸。水土保持是一項綜合而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，所涉及的學(xué)科理論非常豐富，與農(nóng)學(xué)、地球科學(xué)、林學(xué)、水利工程、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科關(guān)系十

3、分密切，這些學(xué)科為水土保持科學(xué)的發(fā)展提供了基本理論基礎(chǔ)，經(jīng)吸收、轉(zhuǎn)化、改進，并升華，促進了水土保持科學(xué)的發(fā)展，且水土保持科學(xué)的發(fā)展，也不斷充實其它學(xué)科的內(nèi)容。隨著水土保持科學(xué)發(fā)展，其理論基礎(chǔ)不僅限于此，還將吸收更多學(xué)科的理論。關(guān)鍵詞：水土保持；內(nèi)涵；理論基礎(chǔ)中圖分類號：S157文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1001—5485(2014)l0—0023—051研究背景水是生命之源，土是生存之本，水土資源是人類生存和發(fā)展的基本條件，是不可替代的基

4、礎(chǔ)資源，是生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的要素。水土流失的直接后果就是導(dǎo)致資源破壞和生態(tài)環(huán)境惡化，加劇自然災(zāi)害和貧困，危及國土和國家生態(tài)安全，嚴(yán)重制約經(jīng)濟社會發(fā)展。據(jù)亞行估算，水土流失給我國帶來的總體經(jīng)濟損失相當(dāng)于當(dāng)年GDP總量的41％。水土流失不僅是我國重大的資源問題，也已經(jīng)成為頭號的生態(tài)環(huán)境問題。當(dāng)前我國正處在推進生態(tài)文明建設(shè)、全面建成小康社會的關(guān)鍵時期，黨中央、國務(wù)院高度重視水土保持工作，連續(xù)多年的中央1號文件都對水土保持工作提出了明確要求。水

5、利部黨組根據(jù)新形勢發(fā)展的要求，明確提出了水土保持工作的最高目標(biāo)和努力方向是實現(xiàn)水土資源的可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)維護]。加快水土流失防治步伐，改善生態(tài)環(huán)境，協(xié)調(diào)好人與自然的關(guān)系，實現(xiàn)水土資源的可持續(xù)利用和維系良好的生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，是生態(tài)文明建設(shè)的基礎(chǔ)，是落實科學(xué)發(fā)展觀、全面建設(shè)小康社會的一項重大而緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)。面對新形勢，水土保持進入了一個新的科學(xué)發(fā)展時期，水土保持科學(xué)理論也需與時俱進，以滿足愈來愈高的目標(biāo)與要

6、求。筆者結(jié)合多年的水土保持科研經(jīng)歷，思索新時期水土保持內(nèi)涵，與相關(guān)同仁共勉，以促進水土保持學(xué)科發(fā)展，更好地支撐我國水土保持生態(tài)文明建設(shè)。2水土保持內(nèi)涵水是生命之源，是地球上分布最廣泛的物質(zhì)之一，以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)3種形式存在于空中、地面與地下，成為大氣中的水、海洋水、陸地水以及動植物有機體內(nèi)的生物水，一切生物離開水便不能生存。土是萬物生長之本，是地球表面陸地部分上下一定范圍內(nèi)巖石、土壤、水、植被等構(gòu)成的自然綜合體。尤其是土壤，它是地殼表

7、面在一定的環(huán)境條件下通過生物的長期活動所形成的產(chǎn)物，既是生物圈的一部分，又是生物圈中生物得以棲息的場所，更是一切生物所需水和養(yǎng)分的載體。水與土相互協(xié)調(diào)與制約，構(gòu)成了自然界生物、能量系統(tǒng)循環(huán)交換的基礎(chǔ)J。從整個地球來講，人類在生物圈中的生存與發(fā)展，以至目前人類和萬物的繁榮昌盛，主要有賴于收稿日期：2014—08—20；修回日期：20140901基金項目：長江科學(xué)院創(chuàng)新團隊項目資助(CKSF2012052／TB)作者簡介：張平倉(1961一

8、)，男，陜西渭南人，教授級高級工程師，博士，主要從事土壤侵蝕與山洪災(zāi)害防治研究，(電話)027—82927550(電子信箱)zhangpc@mailcrsricn。第10期張平倉等新時期水土保持內(nèi)涵及與相關(guān)科學(xué)的關(guān)系果。與之密切相關(guān)的學(xué)科主要是地球科學(xué)中的自然地理學(xué)。在研究從坡面到溝整、從上游到下游、從風(fēng)蝕地到風(fēng)積地土壤侵蝕發(fā)生發(fā)展規(guī)律時，無論是水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕還是重力侵蝕等涉及的徑流、泥沙、風(fēng)沙流等，還是力學(xué)中的流體力學(xué)、水利工程中

9、的水力學(xué)、地球科學(xué)中的水文學(xué)等學(xué)科都是其重點關(guān)注的內(nèi)容。土壤侵蝕造成土地資源破壞、泥沙淤積、水質(zhì)污染等，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，以及引發(fā)的一系列生態(tài)環(huán)境問題，不僅是水土保持防御重點，也是環(huán)境科學(xué)的重要研究內(nèi)容。最后在土壤侵蝕控制方面，如通過改良下墊面土壤性狀、微地形，種植植物，建設(shè)水土保持工程等各種手段和方法，保護下墊面，防治土壤侵蝕發(fā)生發(fā)展，從而保護和改善生態(tài)環(huán)境。其中涉及的學(xué)科包括地球科學(xué)中的土壤學(xué)、林學(xué)和水利工程。32水、沙平衡原理水、

10、沙平衡原理是水土保持措施設(shè)計與規(guī)劃布局的主要理論依據(jù)之一，主要包括水循環(huán)與水量平衡、土壤容許流失量和沖淤平衡等3方面內(nèi)容。321水循環(huán)與水量平衡水循環(huán)表示地球上各種形式的水體相互轉(zhuǎn)化，通過蒸發(fā)蒸騰、水汽輸送、降水、下滲、地表徑流和地下水徑流等一系列環(huán)節(jié)，在大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈間不斷循環(huán)的過程。在水土保持中主要用于分析降雨徑流利用潛力、評估水土保持效益、布設(shè)坡面及溝道徑流調(diào)控措施，以達到高效利用雨水資源的目的。水量平衡表示在給定任

11、意尺度的時域空間中，水的運動(包括相變)有連續(xù)性，在數(shù)量上保持著收支平衡，是水文現(xiàn)象和水文過程分析研究的基礎(chǔ)，也是水資源數(shù)量和質(zhì)量計算及評價的依據(jù)。在水土保持中主要用于評估水土保持效益、構(gòu)建徑流預(yù)測模型等。水循環(huán)與水量平衡涉及地球科學(xué)中的氣候?qū)W、水文學(xué)和水資源學(xué)、水利工程中的水力學(xué)、農(nóng)學(xué)中的農(nóng)田水利學(xué)等學(xué)科。322土壤容許流失量一般認(rèn)為，成土速率、土地生產(chǎn)力、河湖泥沙淤積的控制程度是制定土壤容許流失量必不可少的3個因素。土壤容許流失量是

12、土壤侵蝕分類分級的重點判別指標(biāo)，是制定合理的水土流失控制目標(biāo)，進行水土保持規(guī)劃，配置水土保持措施的重要依據(jù)。首先成土速率土是指基巖風(fēng)化產(chǎn)物、各種松散沉積物(成土母質(zhì))在物理化學(xué)和生物作用下發(fā)育形成土壤的速度，主要受母質(zhì)、生物、氣候、地形和時間等影響。涉及農(nóng)學(xué)中的土壤學(xué)，地球科學(xué)中的自然地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科。土地生產(chǎn)力是指作為勞動對象的土地與勞動和勞動工具在不同結(jié)合方式和方法下所形成的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效果，是鑒別土地質(zhì)量的重要依據(jù)。涉及農(nóng)學(xué)

13、中的土壤學(xué)、作物耕作學(xué)等學(xué)科。而河湖泥沙淤積的控制程度明顯屬于水利工程中河流泥沙工程學(xué)的主要內(nèi)容之一。323沖淤平衡某一河段在特定水流河床演變條件下有一定挾沙能力，當(dāng)上游來沙量與水流挾沙能力互相適應(yīng)時，水流處于輸沙平衡狀態(tài)，河床保持相對穩(wěn)定，即為沖淤平衡。在陸面破壞植被，產(chǎn)生水土流失導(dǎo)致泥沙進入河道，或通過水土保持措施，控制水土流失，以及在河流上游興建水庫或其他工程設(shè)施都可能改變天然河流的來水來沙或河床邊界條件，從而破壞河流的平衡狀態(tài)，

14、引起河床的沖淤變化。研究水沙沖淤變化是評價區(qū)域或流域水土流失程度和水土保持效果的重要指標(biāo)，同時也是水利工程中河流泥沙工程學(xué)、防洪工程、水工結(jié)構(gòu)、水力學(xué)的主要內(nèi)容之’—一033生態(tài)系統(tǒng)平衡原理生態(tài)平衡是指在一定時間內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)中的生物和環(huán)境之間、生物各個種群之間，通過能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞，使它們相互之間達到高度適應(yīng)、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各組成成分之間保持一定的比例關(guān)系，結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，在受N#I來干擾時，能通過自我調(diào)

15、節(jié)恢復(fù)到初始的穩(wěn)定狀態(tài)[15]。水與土作為生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的因素，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)生物、能量系統(tǒng)循環(huán)交換的基礎(chǔ)。水與土相互協(xié)調(diào)，相互制約，對維持生態(tài)系統(tǒng)平衡具有至關(guān)重要的作用。由于人類不合理的生產(chǎn)活動，導(dǎo)致水土流失，干擾了水與土的融洽協(xié)調(diào)關(guān)系，必然破壞其原來的生態(tài)平衡，造成生態(tài)系統(tǒng)退化。此時，要對生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和重建時，遵循生態(tài)系統(tǒng)平衡原理是其基本要求，尊重生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)客觀規(guī)律，在查找生態(tài)系統(tǒng)退化的驅(qū)動因子的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)