科学考察简报第十六期
来源： 水土保持生态环境建设网 上传日期:2006-03-30 打印本文章 【字体】 大 中 小
（2006年第4期）
孙鸿烈院士主持召开第一次科考汇报提纲起草座谈会
根据中国水土流失与生态安全综合科学考察中期成果汇报会上院士、专家的建议，3月20日下午，孙鸿烈院士主持召开了第一次科考汇报提纲起草座谈会。会上，刘震司长介绍了汇报提纲的主要内容，在孙院士的主持下，大家就汇报提纲的起草及主要内容进行了热烈的讨论，形成了初步意见。参加会议的还有郑度院士，李秀彬、王毅、何希吾、樊杰研究员等专家及科考办公室的相关人员。
东北黑土区水土流失严重威胁我国粮食安全
东北黑土区是我国重要的工业和商品粮生产基地，以盛产大豆、玉米和水稻著称。黑土理化性状好，生产力高，是我国自然肥力最高的土壤，素有“土中王”之称。东北黑土区现有耕地2321.1万公顷，2004年粮食总产为7674万吨，占全国总量的16.35%。其中玉米3976万吨，占全国玉米总产的30.52%；大豆969万吨，占全国大豆总产的55.69%；稻谷占全国总产的9.6 %。2004年上缴商品粮4187万吨（占全国的1/3），商品率接近60%。但由于黑土区坡地长期被大量垦殖，经营粗放、重用轻养，没有实施全面、有效的防治土壤退化和水土流失的措施，面蚀、沟蚀日益加剧。严重的水土流失不但造成黑土层厚度锐减，耕地面积减小，而且还导致肥力下降，粮食产量大幅度下降。东北黑土区考察组在完成面上考察的基础上，对黑土区粮食生产的战略地位、潜力及水土流失对黑土区粮食生产的影响进行了深刻的分析，提出一些建议。
一、黑土区水土流失危害的严重性
水土流失侵蚀土壤，破坏土地资源，降低黑土地的生产力，给黑土地造成了巨大的危害。
（一）水土流失使黑土层变薄，抗蚀年限下降
据调查，目前黑土区坡耕地平均每年流失表土层3-8mm，在水土流失严重的地方只剩下薄薄的黑土层，甚至形成“破皮黄”。东北黑土初垦时，坡耕地黑土层厚度一般在40～80cm，开垦40年后减至30～60cm，开垦80年的黑土层只剩下20～40cm。在黑龙江省和吉林省黑土区的调查表明，目前黑土层厚度大于30cm的耕地面积仅占总面积的25%左右。1979年全国第二次土壤普查时，黑土区81个典型剖面的统计结果表明，黑土层平均厚度43.7cm。2003－2005年，北师大的研究表明，典型黑土区856个剖面中约50％的黑土层厚度＜40cm，黑钙土－草甸土区27个剖面中50％的黑土层厚度在0－23cm，30％的剖面黑土层厚度在23－55cm。辽宁省西丰县和隆乡阜丰村，开垦80多年的坡耕地，开垦前表土层大部分在60cm左右，而目前只有10cm左右。
根据克山、拜泉两县不同侵蚀程度剥蚀掉的黑土层厚度和荒地黑土层厚度的比较可以初步得出，目前轻度侵蚀区黑土层厚度在50cm左右，侵蚀速率为0.29-0.31cm/a(28.5-31.2t/hm2·a)；中度侵蚀区黑土层厚度在30cm左右，侵蚀速率为0.45-0.48cm/a(45.0-48.4t/hm2·a)；重度侵蚀区黑土层厚度在20cm左右，侵蚀速率为0.54-0.65cm/a(54.0-65.1t/hm2·a)；极重度侵蚀区速率可达0.79-0.84cm/a (78.8-83.9t/hm2·a)。对不同侵蚀程度坡耕地现有黑土层的潜在危险程度计算结果表明，轻度侵蚀区坡耕地黑土层的抗蚀年限为161.3-172.4年,中度侵蚀区为62.5-66.7年,重度侵蚀区仅30.8-37.0年。东北黑土区现有耕地2321.1万hm2，目前的垦殖率在62%，其中无明显侵蚀耕地面积为1116.1万hm2，占耕地总面积的48.1%；轻度侵蚀面积348.2万hm2，占耕地面积的15.0%；中度侵蚀耕地面积为313.3万hm2，占耕地面积的13.5%；重度侵蚀耕地面积486.8万hm2，占耕地面积的21.0%；极重度侵蚀面积56.7万hm2，占耕地面积的2.4%。
（二）侵蚀沟吞噬良田，黑土资源大量损失
黑龙江省大小兴安岭山前台地黑土区（25个市县）总土地面积为1187.36万hm2，2000年水土流失面积为325.8万hm2（占27.4%），冲沟15.16万条，其中大型侵蚀沟0.91万条、中型2.51万条、小型11.74万条，共占地1.87万hm2。拜泉县有各类侵蚀沟2.7万条，总长度达1120km，占地6933.3hm2（占耕地面积的2.5%），沟壑密度为0.32km/km2。沟壑的不断发展，不仅阻碍横向打垅，也使耕地破碎化，不利于机械耕作，甚至弃耕，降低了土地利用率。
吉林省松花江沿岸的黑土区沟蚀也呈现不断加剧的趋势，形成了稠密的复式侵蚀沟群。在榆树市刘家镇松花江沿岸15km范围内，已形成侵蚀沟306条，其中大型侵蚀沟49条，沟壑密度达4400m/km2；由于开荒和不合理的耕作方式，已使该镇合心村形成了现在的平均深53m、宽200-300m、由15条支沟组成的一个大型侵蚀沟。合心村因沟蚀损失农田209hm2，年均5.2hm2，共减产粮食1900万kg；随着沟头的溯源侵蚀和沟岸的扩张，迫使村民不断“搬家”，给生产、生活带来诸多不便，农民生活更加贫困。
（三）水土流失导致黑土的物理性状恶化，保水保肥能力下降
影响作物产量最重要的因素是土壤容重、孔隙度、持水力、土壤微生物和土壤有机质。水土流失使土壤耕层和耕层以下的各种性状指标基本相近，土壤容重增加，土壤田间持水量和渗透率下降，土壤水分、养分流失较多，理化性质和生物活性均表现出对作物生长不利。研究表明，轻度、中度、重度和极重度侵蚀的黑土容重比未开垦黑土的容重(0.79g/cm3)分别增加0.14、0.25、0.30和0.56g/cm3，田间持水量比未开垦(57.7%)依次下降5.1%、8.1%、11.5%和29.7%，渗透率依次下降3.4、6.8和7.7mm/min。土壤容重增加易造成土壤板结，土壤透水透气差，干时坚硬易龟裂，蒸发量大，加重旱灾程度；湿时粘朽、耕作困难，土壤的渗蓄水能力减弱，抗御旱涝的能力降低。而且板结土壤的适宜耕作期缩短，不便于播种，易造成缺苗断条，影响块根块茎作物的生长发育，大大降低作物的产量。水土流失也造成黑土的保肥能力下降，而且随着侵蚀程度的加重而加剧。土壤的代换性盐基总量越大，盐基饱和度越高，其保肥能力就越强。研究表明，代换性盐基总量和盐基饱和度随着水土流失的加重而减小；与轻度侵蚀相比，中度侵蚀的代换性盐基总量和盐基饱和度分别下降3.3%和5.4%，重度侵蚀分别下降18.6%和14.2%；极重度侵蚀下降25.2%和16.5%。
（四）水土流失使黑土抗蚀能力减弱，生物活性及肥力降低
黑土物理性状的恶化造成土壤抗蚀抗冲能力下降，反过来又加剧水土流失的发生。随着土壤侵蚀的加重，黑土表层(0-20cm)的分散系数增加、结构系数减少，抗蚀能力减弱。实验表明，轻度、中度、重度侵蚀黑土的抗冲强度依次降低为1.43-2.95kg/cm2、1.44-1.67kg/cm2、0.81-1.37kg/cm2，土壤的缓冲系数也依次降低。土壤的生物活性是土地肥力的综合体现。水土流失使土壤的微生物总量、细菌数量和放线菌减少，生物活性降低。每公斤坡耕地黑土中的微生物总数比平地黑土减少1倍，细菌减少530 多万个，放线菌减少320万个。侵蚀黑土中，脲酶、磷酸酶和转化酶活性明显低于平地黑土。黑土生物活性的降低，使土壤的代谢能力减弱，造成有效养分转化能力降低，并逐渐影响土壤的理化性状和肥力状况；同时土壤侵蚀使作物生长发育迟缓，生育期推迟，容易受早霜影响，最终降低土壤的生产能力。
水土流失也造成了黑土有机质和肥力的减少。黑土开垦20年肥力下降1/3，开垦40年下降1/2，开垦80年下降2/3左右。目前黑土有机质仍每年以5‰左右的速度递减，在侵蚀严重的县市，土壤有机质下降速率高达13.7‰。据测试，与轻度侵蚀黑土耕层的有机质、全氮、全磷、水解氮和速效磷相比，中度侵蚀的依次下降23.3%、16.7%、12.5%、5.6%和25.2%；重度侵蚀的下降41.4%、36.7%、37.5%、8.2%、33.9%。黑土区每年流失土壤达2亿m3，流失的氮磷钾折合成化肥达500万标准吨。
二、水土流失对黑土区粮食生产的影响
水土流失对黑土地生产力的影响明显，对玉米的影响明显大于大豆。中国科学院东北地理与农业生态研究所对坡耕地黑土层田间剥离试验表明：黑土层剥蚀掉30cm时，玉米产量只有对照的4.3%-26.3%，几乎绝产；大豆产量只有对照的40.8%-54.9%，减产4-6成。黑土层剥蚀掉20cm时，玉米产量是对照的53.8%-65.4%，减产3-5成；大豆产量是对照的66.8%-78.9%，减产2-4成。黑土层剥蚀掉10cm时，玉米产量是对照的81.3%-95.3%，减产0.5-2成；大豆产量是对照的89.9%-96.9%，减产0.3-1成。田间试验还表明,当前黑土肥力水平下，2000kg/hm2的产量可获得1000元/hm2的收入；黑土层侵蚀掉20cm后，种植粮食已无经济收入；即使增施化肥，粮食产量仍难达到对照水平。
据调查统计，黑土区因水土流失产生侵蚀沟46万条，冲沟流失耕地面积为48.3万hm2。如按每hm2坡耕地生产玉米6000kg计算，则目前因侵蚀沟吞噬土地每年损失粮食290万吨。黑土区不同侵蚀强度坡耕地造成的粮食减产,轻度侵蚀按10%、中度侵蚀按20%、重度侵蚀按30%、极重度侵蚀按50%计时，因面蚀每年减少粮食（以玉米计）产量1631万吨。也就是说，到目前为止，东北黑土区因水土流失形成的沟蚀和面蚀已造成每年粮食减产1921万吨。如不采取有效措施，控制黑土层的流失和黑土肥力的锐减，粮食减产的幅度还会加大。
三、考察组的认识与建议
经过以上分析，考察组认为：
1、黑土区已成为我国水土流失严重地区之一，该区长期以来的发展是以牺牲宝贵的黑土资源和其可持续利用能力为代价的。
2、目前东北黑土区严重的水土流失已制约了当地经济与农业生产的可持续发展，严重威胁着东北商品粮基地的长期稳定发展和我国的粮食安全。
3、为了构建中国未来食物安全保障体系，确保我国粮食安全，稳定东北商品粮生产基地建设，考察组呼吁国家必须尽快采取切实可行的措施加快黑土区水土流失防治，保护十分珍贵的黑土地，以免我国的“北大仓”变成“北大荒”，阻碍我国经济社会的平稳快速发展。
4、今后要把重点放在坡耕地的治理上,尽快开展黑土区国家水土保持重点建设工程，以大工程带动坡耕地的改垄改造。5°以下的坡耕地，顺坡耕作改为等高耕作。5°～15°的坡耕地通过修建梯田和地埂植物带建设基本农田。15°以上的坡耕地通过坡面工程整地后退耕还林还草，因地制宜营造水土保持林、用材林、经济林等，发展畜牧业。同时对侵蚀沟采取水土保持工程、生物措施，控制其发展。
（东北黑土区考察组提供）
一、黑土区水土流失危害的严重性
水土流失侵蚀土壤，破坏土地资源，降低黑土地的生产力，给黑土地造成了巨大的危害。
（一）水土流失使黑土层变薄，抗蚀年限下降
据调查，目前黑土区坡耕地平均每年流失表土层3-8mm，在水土流失严重的地方只剩下薄薄的黑土层，甚至形成“破皮黄”。东北黑土初垦时，坡耕地黑土层厚度一般在40～80cm，开垦40年后减至30～60cm，开垦80年的黑土层只剩下20～40cm。在黑龙江省和吉林省黑土区的调查表明，目前黑土层厚度大于30cm的耕地面积仅占总面积的25%左右。1979年全国第二次土壤普查时，黑土区81个典型剖面的统计结果表明，黑土层平均厚度43.7cm。2003－2005年，北师大的研究表明，典型黑土区856个剖面中约50％的黑土层厚度＜40cm，黑钙土－草甸土区27个剖面中50％的黑土层厚度在0－23cm，30％的剖面黑土层厚度在23－55cm。辽宁省西丰县和隆乡阜丰村，开垦80多年的坡耕地，开垦前表土层大部分在60cm左右，而目前只有10cm左右。
根据克山、拜泉两县不同侵蚀程度剥蚀掉的黑土层厚度和荒地黑土层厚度的比较可以初步得出，目前轻度侵蚀区黑土层厚度在50cm左右，侵蚀速率为0.29-0.31cm/a(28.5-31.2t/hm2·a)；中度侵蚀区黑土层厚度在30cm左右，侵蚀速率为0.45-0.48cm/a(45.0-48.4t/hm2·a)；重度侵蚀区黑土层厚度在20cm左右，侵蚀速率为0.54-0.65cm/a(54.0-65.1t/hm2·a)；极重度侵蚀区速率可达0.79-0.84cm/a (78.8-83.9t/hm2·a)。对不同侵蚀程度坡耕地现有黑土层的潜在危险程度计算结果表明，轻度侵蚀区坡耕地黑土层的抗蚀年限为161.3-172.4年,中度侵蚀区为62.5-66.7年,重度侵蚀区仅30.8-37.0年。东北黑土区现有耕地2321.1万hm2，目前的垦殖率在62%，其中无明显侵蚀耕地面积为1116.1万hm2，占耕地总面积的48.1%；轻度侵蚀面积348.2万hm2，占耕地面积的15.0%；中度侵蚀耕地面积为313.3万hm2，占耕地面积的13.5%；重度侵蚀耕地面积486.8万hm2，占耕地面积的21.0%；极重度侵蚀面积56.7万hm2，占耕地面积的2.4%。
（二）侵蚀沟吞噬良田，黑土资源大量损失
黑龙江省大小兴安岭山前台地黑土区（25个市县）总土地面积为1187.36万hm2，2000年水土流失面积为325.8万hm2（占27.4%），冲沟15.16万条，其中大型侵蚀沟0.91万条、中型2.51万条、小型11.74万条，共占地1.87万hm2。拜泉县有各类侵蚀沟2.7万条，总长度达1120km，占地6933.3hm2（占耕地面积的2.5%），沟壑密度为0.32km/km2。沟壑的不断发展，不仅阻碍横向打垅，也使耕地破碎化，不利于机械耕作，甚至弃耕，降低了土地利用率。
吉林省松花江沿岸的黑土区沟蚀也呈现不断加剧的趋势，形成了稠密的复式侵蚀沟群。在榆树市刘家镇松花江沿岸15km范围内，已形成侵蚀沟306条，其中大型侵蚀沟49条，沟壑密度达4400m/km2；由于开荒和不合理的耕作方式，已使该镇合心村形成了现在的平均深53m、宽200-300m、由15条支沟组成的一个大型侵蚀沟。合心村因沟蚀损失农田209hm2，年均5.2hm2，共减产粮食1900万kg；随着沟头的溯源侵蚀和沟岸的扩张，迫使村民不断“搬家”，给生产、生活带来诸多不便，农民生活更加贫困。
（三）水土流失导致黑土的物理性状恶化，保水保肥能力下降
影响作物产量最重要的因素是土壤容重、孔隙度、持水力、土壤微生物和土壤有机质。水土流失使土壤耕层和耕层以下的各种性状指标基本相近，土壤容重增加，土壤田间持水量和渗透率下降，土壤水分、养分流失较多，理化性质和生物活性均表现出对作物生长不利。研究表明，轻度、中度、重度和极重度侵蚀的黑土容重比未开垦黑土的容重(0.79g/cm3)分别增加0.14、0.25、0.30和0.56g/cm3，田间持水量比未开垦(57.7%)依次下降5.1%、8.1%、11.5%和29.7%，渗透率依次下降3.4、6.8和7.7mm/min。土壤容重增加易造成土壤板结，土壤透水透气差，干时坚硬易龟裂，蒸发量大，加重旱灾程度；湿时粘朽、耕作困难，土壤的渗蓄水能力减弱，抗御旱涝的能力降低。而且板结土壤的适宜耕作期缩短，不便于播种，易造成缺苗断条，影响块根块茎作物的生长发育，大大降低作物的产量。水土流失也造成黑土的保肥能力下降，而且随着侵蚀程度的加重而加剧。土壤的代换性盐基总量越大，盐基饱和度越高，其保肥能力就越强。研究表明，代换性盐基总量和盐基饱和度随着水土流失的加重而减小；与轻度侵蚀相比，中度侵蚀的代换性盐基总量和盐基饱和度分别下降3.3%和5.4%，重度侵蚀分别下降18.6%和14.2%；极重度侵蚀下降25.2%和16.5%。
（四）水土流失使黑土抗蚀能力减弱，生物活性及肥力降低
黑土物理性状的恶化造成土壤抗蚀抗冲能力下降，反过来又加剧水土流失的发生。随着土壤侵蚀的加重，黑土表层(0-20cm)的分散系数增加、结构系数减少，抗蚀能力减弱。实验表明，轻度、中度、重度侵蚀黑土的抗冲强度依次降低为1.43-2.95kg/cm2、1.44-1.67kg/cm2、0.81-1.37kg/cm2，土壤的缓冲系数也依次降低。土壤的生物活性是土地肥力的综合体现。水土流失使土壤的微生物总量、细菌数量和放线菌减少，生物活性降低。每公斤坡耕地黑土中的微生物总数比平地黑土减少1倍，细菌减少530 多万个，放线菌减少320万个。侵蚀黑土中，脲酶、磷酸酶和转化酶活性明显低于平地黑土。黑土生物活性的降低，使土壤的代谢能力减弱，造成有效养分转化能力降低，并逐渐影响土壤的理化性状和肥力状况；同时土壤侵蚀使作物生长发育迟缓，生育期推迟，容易受早霜影响，最终降低土壤的生产能力。
水土流失也造成了黑土有机质和肥力的减少。黑土开垦20年肥力下降1/3，开垦40年下降1/2，开垦80年下降2/3左右。目前黑土有机质仍每年以5‰左右的速度递减，在侵蚀严重的县市，土壤有机质下降速率高达13.7‰。据测试，与轻度侵蚀黑土耕层的有机质、全氮、全磷、水解氮和速效磷相比，中度侵蚀的依次下降23.3%、16.7%、12.5%、5.6%和25.2%；重度侵蚀的下降41.4%、36.7%、37.5%、8.2%、33.9%。黑土区每年流失土壤达2亿m3，流失的氮磷钾折合成化肥达500万标准吨。
二、水土流失对黑土区粮食生产的影响
水土流失对黑土地生产力的影响明显，对玉米的影响明显大于大豆。中国科学院东北地理与农业生态研究所对坡耕地黑土层田间剥离试验表明：黑土层剥蚀掉30cm时，玉米产量只有对照的4.3%-26.3%，几乎绝产；大豆产量只有对照的40.8%-54.9%，减产4-6成。黑土层剥蚀掉20cm时，玉米产量是对照的53.8%-65.4%，减产3-5成；大豆产量是对照的66.8%-78.9%，减产2-4成。黑土层剥蚀掉10cm时，玉米产量是对照的81.3%-95.3%，减产0.5-2成；大豆产量是对照的89.9%-96.9%，减产0.3-1成。田间试验还表明,当前黑土肥力水平下，2000kg/hm2的产量可获得1000元/hm2的收入；黑土层侵蚀掉20cm后，种植粮食已无经济收入；即使增施化肥，粮食产量仍难达到对照水平。
据调查统计，黑土区因水土流失产生侵蚀沟46万条，冲沟流失耕地面积为48.3万hm2。如按每hm2坡耕地生产玉米6000kg计算，则目前因侵蚀沟吞噬土地每年损失粮食290万吨。黑土区不同侵蚀强度坡耕地造成的粮食减产,轻度侵蚀按10%、中度侵蚀按20%、重度侵蚀按30%、极重度侵蚀按50%计时，因面蚀每年减少粮食（以玉米计）产量1631万吨。也就是说，到目前为止，东北黑土区因水土流失形成的沟蚀和面蚀已造成每年粮食减产1921万吨。如不采取有效措施，控制黑土层的流失和黑土肥力的锐减，粮食减产的幅度还会加大。
三、考察组的认识与建议
经过以上分析，考察组认为：
1、黑土区已成为我国水土流失严重地区之一，该区长期以来的发展是以牺牲宝贵的黑土资源和其可持续利用能力为代价的。
2、目前东北黑土区严重的水土流失已制约了当地经济与农业生产的可持续发展，严重威胁着东北商品粮基地的长期稳定发展和我国的粮食安全。
3、为了构建中国未来食物安全保障体系，确保我国粮食安全，稳定东北商品粮生产基地建设，考察组呼吁国家必须尽快采取切实可行的措施加快黑土区水土流失防治，保护十分珍贵的黑土地，以免我国的“北大仓”变成“北大荒”，阻碍我国经济社会的平稳快速发展。
4、今后要把重点放在坡耕地的治理上,尽快开展黑土区国家水土保持重点建设工程，以大工程带动坡耕地的改垄改造。5°以下的坡耕地，顺坡耕作改为等高耕作。5°～15°的坡耕地通过修建梯田和地埂植物带建设基本农田。15°以上的坡耕地通过坡面工程整地后退耕还林还草，因地制宜营造水土保持林、用材林、经济林等，发展畜牧业。同时对侵蚀沟采取水土保持工程、生物措施，控制其发展。
（东北黑土区考察组提供）
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