呼伦贝尔草原的土壤侵蚀类型及现状

呼伦贝尔草原的土壤侵蚀类型及现状*刘洪鹄1，刘宝元1，吴海生2，王长河3(1.北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京100875；2.呼伦贝尔市水务局，海拉尔21000；3.呼伦贝尔市水保站，扎兰屯162650）Email:[e-mail]摘要：呼伦贝尔草原是我国重要的畜牧业生产基地之一，是中国甚至世界上最好的草场之一，与大兴安岭共同构成了东北和华北的天然生态屏障，保留着大量有具有科学价值的植物。侵蚀类型包括有水蚀和风蚀。目前水蚀主要是由道路侵蚀造成的，包括公路侵蚀、乡村道路侵蚀和牲畜（牛羊）道侵蚀。牲畜道侵蚀沟以村庄为圆点，以1-2公里为半径，呈放射状分布。通过分析土壤机械组成和侵蚀性风速的出现频率来看，呼伦贝尔草原的风蚀潜在性非常大。如果植被被破坏，海拉尔市、新巴尔虎右旗出现扬沙天气的频率在1/5～1/4。关键词：土壤侵蚀；呼伦贝尔草原土壤侵蚀是一个全球性的问题，能够引起土地退化、淤积河道、污染水质等生态环境问题。搞清土壤侵蚀类型和发生规律，是治理土壤侵蚀的前提之一。侵蚀类型是根据不同外营力作用下，土壤侵蚀发生发展过程中所呈现的各种形式或形态[1]。在黄秉维[2]、朱显谟[3,4]、罗来兴[5]等分类的基础上，结合自己的研究，唐克丽等[1]建立了中国土壤侵蚀分类系统，认为侵蚀类型包括水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和复合侵蚀，并且认为人为因素是助长其它类型的主要因素，陈永宗等[6]认为人为侵蚀是单独的一个侵蚀类型，包括挖掘和运移。显然人为因素助长了其它侵蚀类型，农地比林地或草地的侵蚀强度大的多[7,8]，直接挖掘和运移作为一种侵蚀类型是值得商榷的。呼伦贝尔草原面积为1.106×105km2，占全国草原总面积的2．96%，是中国甚至于世界上最美丽的草原之一，是我国重要畜牧业生产基地之一，东北、华北的天然生态屏障，而且保留有大量具有科学价值的植物[9]。如果它被破坏，我们不仅仅会失去美丽的草原、大量的肉奶制品、东北与华北的天然生态屏障，它将会成为中国沙尘暴的物质源之一。据调查，呼伦贝尔草原有大片的沙漠化草场，而且沙漠化草场面积正在逐年扩大[10]。为此，我们必须要搞清呼伦贝尔草原的土壤侵蚀类型，以便于掌握其发生规律，从而进行布设防治措施。王长河、李明贵[11]根据侵蚀类型对呼伦贝尔市进行了土壤侵蚀防治分区，将呼伦贝尔草原划分为风力防治区。然而，没有说明原因及其目前危害的程度，不够详尽，须进一步说明。目的在于搞清呼伦贝尔草原的土壤侵蚀类型，为防治当地土壤侵蚀、保护与修复当地草场提供一些合理依据。1研究区概况呼伦贝尔草原位于蒙古高原东北缘的呼伦贝尔高平原上，海拔多在500～800m之间，地势比较平坦。该区属中温带大陆性半干旱气候，属于非季风区，但竺可桢和张宝堃[12]认为夏季风仍会影响到海拉尔和满州里，它们6-9月的降雨量是全年的80%，年均温-3～O℃，年降水量在24O～400㎜之间；冬季漫长而寒冷干燥，春季多大风，夏季短暂且比较温暖。境内有海拉尔河、克鲁伦河、乌尔逊河、根河、伊敏河、额尔古纳河等，湖泊众多。根据中国科学院南京土壤所制作的1：100万土壤图显示，此区土壤类型包括黑钙土、栗钙土、草甸土、盐*基金项目：国家重点基金(40235056)；教育部博士点基金（20020027021）作者简介：刘洪鹄（1980-），山东潍坊人，博士研究生.主要研究土壤侵蚀与土壤退化.通讯地址：北京师范大学地理学与遥感科学学院04博邮编：100875-1-土、碱土、沼泽土和风沙土等。该区植被主要包括禾本科和豆科牧草，由贝加尔针茅、羊草、线叶菊、大针茅、克氏针茅、糙隐子草、冷蒿等组成，在东南部、海拉尔河中下游及其南面各支流沿岸地区分布有樟子松林[13]。该区动物由牲畜、骆驼、黄羊、狼等，不过随着人类的大量迁入，野生动物现在较稀少。2资料与方法2005年5-6月前后共20天的时间内，对呼伦贝尔草原从南到北穿越，先后经过新巴尔虎左旗、鄂温克旗、海拉尔市、牙克石市、陈巴尔虎旗、额尔古纳市等，从全局上了解到呼伦贝尔草原的土壤侵蚀类型及现状。在鄂温克旗西苏木的一条乡村道路中（E119.45°，N48.74°）用环刀法进行容重采样，测量了正使用路、废弃路和草地的容重，以此说明路比草地在同一降雨过程中产生的径流量要大。摘录土壤不同粒径颗粒的起动和吹扬速度，黑钙土的机械组成数据来源于《中国土种志（第四卷）》，两者结合说明呼伦贝尔草原上土壤颗粒中的多大比例将会在多大的速度下起动或离开地面。有1991-2000年新巴尔虎右旗（E116.817°，N48.667°）、额尔古纳市（E120.183°，N50.25°）、海拉尔市（E119.75°，N49.217°）三个气象站点的每天四次（2时，8时，14时，20时）观测的风速，统计每天的最大风速，以此来统计颗粒起动或离开地面的对应风速＞3.8m/s,＞4.6m/s＞5.4m/s＞6.6m/s的出现频率。3土壤侵蚀类型在2005年5-6月，前后经过20天的时间，对呼伦贝尔草原的水土流失类型及现状进行了调查。依据中国土壤侵蚀分类系统[1]，将呼伦贝尔草原的土壤侵蚀类型进行归类（表1）。表1可见，呼伦贝尔草原上主要存在着两种侵蚀类型，风蚀和水蚀。此地分布纬度较高，气温偏低，可能会发生冻融侵蚀。以下具体叙述一下本区主要的土壤侵蚀类型及其特点。表1呼伦贝尔草原的土壤侵蚀类型Table1soilerosiontypesingrasslandofHuLunBeiEr一级类型二级类型三级类型吹蚀悬移蠕移风蚀磨蚀跃移雨滴侵蚀(溅蚀)片蚀面状侵蚀细沟侵蚀浅沟侵蚀切沟侵蚀悬沟侵蚀水蚀沟状侵蚀冲沟侵蚀3.1水蚀从表1可见，呼伦贝尔草原的水蚀主要包括面状和沟状侵蚀。发生面状是非常普通，凡是降雨、并且能够产生径流的地方，就是产生面状侵蚀。此处每年仍有240～400㎜的降雨量，且主要集中在夏季。虽然降雨量较小，但仍能产生面状侵蚀。随着人口的增加，加上牲畜数量的增加，沟状侵蚀在呼伦贝尔草原上出现了。在陈巴尔虎旗、牙克石市和额尔古纳市的农业区已经出现了一些沟。在保存较好的草原上也出现了-2-一些侵蚀沟，这些侵蚀沟主要是道路造成的，这种现象在鄂温克旗和陈巴尔虎旗比较多见。下面将其详细叙述。公路侵蚀目前在呼伦贝尔草原的公路修建过程中，将在两旁挖沟，进行取土和砂石铺建路基。两旁的沟，一些已与当地的地形相结合，成为被公路破坏的流域的汇流渠道，每逢降雨产生径流时，流域中的全部径流将汇流到公路旁的壕沟中，无疑增大了两旁沟中的水量，不断冲刷，将公路两旁的沟加深加宽，甚至于破坏公路和两旁的农田或草地。乡村道路侵蚀随着汽车进入草原后，村与村之间的交通便更加频繁起来。由于下雨会引起道路泥泞，为了选择好的道路，道路两旁的草地便成为新路，道路在不断加宽。容重可以反映土壤的孔隙度、土壤入渗能力等指标[14-18]。从表2得知，路的容重比草地的容重大得多。因此，可以认为在同一降雨过程中，路产生的径流要比草地大的多。道路的不断加宽，就会产生更多的径流，一旦汇聚到一起，冲刷力将会加强。在陈巴尔虎旗、鄂温克旗中的乡村道路中已经见了一些细沟、浅沟和少量的切沟。汽车轮胎在泥泞中行进时，将会留下一些轮胎印，这将为浅沟和切沟创造了一些条件。时间长或者遇到特大降雨过程，将会形成冲沟。表2乡村道路和草地容重的对比Table2differenceofbulkdensitybetweenruralroadandmeadow正用的路废弃的路草地容重（g/cm3）1.221.200.91牲畜(牛羊)道侵蚀由牲畜道造成的侵蚀，在农业区是几乎不可见的。随着牧区选择固定居住以来，每天牛羊便沿着几乎相同的道路走向草场，便在村庄附近的草场上出现了牛道、羊道。牛道、羊道已将草皮破坏，6-9月份出现较大降雨时，便成为径流汇聚渠道，便会出现切沟或冲沟。沟从漫岗或丘陵顶部到下部逐渐加大。如果村庄周围都是丘陵或漫岗，牛道侵蚀沟就会出现形成了以村庄为圆心，以1-2公里为半径，呈放射状分布。牲畜群体的大小、坡度和坡长、降雨量与强度等因素会决定牛道侵蚀沟在坡面分布的数量及侵蚀程度。图1是一条牛道侵蚀沟的上部形态，上部沟的宽度和深度较小。图2是一条牛道侵蚀沟的下部，出口较大，大量物质已被冲走。从牲畜侵蚀沟的上部和下部的不同形态表明，牲畜在沟的形成与发展中只是起引导作用，起主导作用的是降雨径流的冲刷作用。二图1牲畜（牛）道侵蚀沟上部形态图2牲畜（牛）道侵蚀沟下部形态Fig.1topshapeoferosiongullybycattleFig.2bottomshapeoferosongullybycattle3.2风蚀呼伦贝尔草原被划分地潜在风蚀沙漠化地区[1]，王长河和李明贵[11]也认为本区为风蚀防治区，两者都认为风蚀是本区最主要的侵蚀类型。根据表1得知，呼伦贝尔市发生风蚀类型包括吹蚀和磨蚀。风蚀的营力是风，呼伦贝尔草原具有侵蚀性风的出现频率外在决定了呼伦-3-贝尔草原风蚀的潜在危险性。从表3得知，土壤颗粒的平均粒径越大，风速越大才能使颗粒移动或吹扬[19]。从表4得知，呼伦贝尔草原黑钙土粒径＜0.02㎜的土壤颗粒已经占到50～80%，＜0.002㎜的土壤颗粒大约在10～30%。从风速和呼伦贝尔草原不同粒径的含量来看，50～80%的颗粒在风速3.8m/s时，就已经开始移动起来；10～30%的颗粒在风速3.8m/s时，已经吹扬起来；50～80%的颗粒在风速达到5.4m/s时，已经吹扬起来；80～95%的颗粒在风速4.6m/s已经移动，在风速6.6m/s时已经吹扬起来。表3颗粒起动和吹扬风速（ms-1）Table3windvelocityofgrainsbeginningtomoveandbeingliftedup（ms-1）颗粒粒径（mm）风速0.010.10.251.01.52.0起动风速3.653.834.576.627.658.57吹扬风速3.725.416.610.7113.4116.25备注：数据来源于文献[19]表4呼伦贝尔草原黑钙土表层的机械组成（%）Table4topsoilmechanicalcompositionofChernozeningrasslandofHuLunBeiEr亚类土种2-0.20.2-0.020.02-0.0020.20.020.002黑钙土薄黑灰土5.0723.0842.6694.9371.8529.19黑钙土厚黑黄土4.7235.2540.1795.2660.0119.84黑钙土薄黑黄土0.5641.5637.4499.3457.7820.34石灰性黑钙土火黑黄土203.266.18076.810.7草甸黑钙土中锈黑黄土6.7541.7237.7993.2551.5313.74从表5可见，新巴尔虎右旗和海拉尔市出现3.8m/s、4.6m/s、5.4m/s和6.6m/s风的频率基本上一样，额尔古纳市出现侵蚀性风的频率相对较少，尤其是出现5.4m/s的大风日数的频率仅为两站的1/3左右。如果表层植被被破坏掉，90%以上的颗粒将在1/2的时间内会发生移动；在额尔古纳市将有7%的时间内将会吹扬起来，发生扬沙天气；而新巴尔虎右旗和海拉尔市将会有1/5～1/4的天数发生扬沙天气。从额尔古纳市水保工作人员得知，额尔古纳市曾发生过黑风暴。这可能与当地大片林地和草地被开垦出来，种植小麦和大豆等作物造成的。呼伦贝尔草原降雨较少，生态环境脆弱，一旦破坏，很难修复。表5呼伦贝尔草原三个站点出现侵蚀性风速的频率（%）Table5erosivewindfrequencyofthreemeteorologicstationsingrasslandofHuLunBeiEr(%)风速(m/s)气象站点3.84.65.46.6新巴尔虎右旗73.3555.1836.4823.98海