江汉平原农业水土保持问题浅析

江汉平原农业水土保持问题浅析

1江汉平原西部农业生产地区的成因江汉平原位于湖北省中部和南部，是长江和汉江及其支流交汇处的三角洲冲积湖积平原。它位于大洪山以北，连接大武山和鄂东南丘陵，西与鄂西山接壤。它是南海沟的一个倾斜盆地，总面积为6.6万公里。从地质地貌看,江汉平原在地质构造上属于新华夏构造体系沉降带的一部分,发生在中生代的燕山构造运动奠定了江汉湖盆的基础,第四纪早期江汉湖盆又在老构造的基础上重新开始下沉,并接受长江和汉江水系长期切割、冲淤,形成了三面(西、北、东)隆起、中间平坦低洼、向心水系发育、湖泊众多的江汉平原。本区属亚热带季风气候,光照充足(日照2000h/a)、热量丰富(年均气温15～17℃,≥10℃积温5000～5300℃),无霜期长(250～270d),雨水充沛(1000～1300mm/a)、雨热同季,为发展农业生产提供了优越的气候条件。第四纪以来,江汉平原继续下沉(沉速8mm/a),形成了土壤肥沃、湖泊星罗棋布、适宜农耕和淡水养殖的农业生产地区。本区优越的水土光热条件适宜水稻、油菜、棉花等多种作物生长,广阔的水面为发展淡水养殖提供了天然场所,因此,江汉平原历来享有“鱼米之乡”的美誉。2水的形态特征2.1外江、着水、涝、渍害影响江汉平原除北部和西部边缘有部分岗地外,其余大部分为地势平坦的河湖冲积平原,海拔一般24～35m,部分地区比洞庭湖底还低,如南洞庭湖底(高程25m)与洪湖市地面高程相当,西洞庭湖底(高程29～30m)高于江汉平原北部一些湖面。汛期江河水位普遍高于田面5～10m,特大洪水年份外江水位高于田面更多。以长江沙市段为例,堤顶(高程46.5m)比江汉平原最低处高出22.5m,比大堤附近田面高出13～16m;1954年和1998年长江最大洪水位分别为44.67m和45.2m,均高出堤内一般田面10m多。由于水高田低,洪、涝、渍害影响严重。20世纪80年代与50年代相比,农田受涝渍危害的面积增加了1.67倍。自20世纪80年代以来,灾害有加重趋势,如1980～1983、1991、1993、1995、1996、1998、1999等均为严重水灾年,每年农田成灾面积在66.7万hm2以上。其中以1991年对农业影响最大,农作物受灾面积达175万hm2,直接经济损失55亿元。2.2地下水位高的农田江汉平原属于冲积湖积平原,土壤类型以潮土为主,含水岩相由砂、亚砂土、粘土交互组成,粘土的分布面积约占平原面积的一半。根据湖北省荆州农业气象试验站20多年观测资料以及笔者“九五”以来在湖区所进行的调查观测,地下水位与降水和江河水位的连动关系密切,江河主汛期通常也是沿江农田地下水位比较高的时期,每100mm降水一般可使地下水位抬升90～100cm,在旱季(10月至翌年2月),沿江高亢地地下水埋深最大260cm,一般(54%频率)80～120cm;湖区(潜江甘家塔、江陵丫角)农田地下水埋深最大100～120cm,一般50～60cm。由于地下水位高,使土壤面临沼泽化、潜育化的潜在威胁增加。据调查研究,江汉平原四湖流域受沼泽化潜在威胁的土地3.8万hm2,受潜育化潜在威胁的土地25.2万hm2,重潜育化土地10.79万hm2,中潜育化土地9.99万hm2,轻潜育化土地4.45万hm2,渍害潜在威胁的土地18.66万hm2。2.3农地落区型洲滩、垸落和湖泊是江汉平原存在的3种基本地貌,其中垸落是主体,它是江汉平原湖区人民求生存、同水涝作斗争的产物,史书上说“捕标为业、筑垸以居”“以垸为家,以垸而作”“以堤为命,以堤而战”,就表明了这一点。垸落与垸田密不可分。垸田是平原湖区围垦的直接结果,垸田与人居环境的有机结合形成了内部水系相对独立的民垸,即垸落。垸田由于开垦历史不同、所属各异,因而垸落与垸落之间存在人为隔离和一定障碍,道路、水系等比较混乱,影响涝渍防御和高效生产,逢5～10年一遇的降水往往造成大面积涝渍灾害。由于垸田的成土母质来自河湖相沉积物,土层一般比较深厚、有机物丰富,土壤的潜在肥力高而有效肥力低,还由于地势低洼、排水不畅,春季土壤升温慢,形成所谓冷渍田。垸落区在地势上大平小不平、高中有低、低中有高,具有蜂窝状盆碟式微地貌特征。每个垸落就是一个生产生活单元,由垸堤、垸田、村镇、沟渠、小水域组成。从形态结构看,垸落具有周围高、中间低的盆碟状结构,垸外由围垸河流环绕,垸内从垸边向垸底地势由高到低,历史上垸心都有垸底湖,因此,涝渍微域分异十分明显。3限制农业发展的水环境问题3.1涝渍灾害发生机制从气候看,江汉平原属北亚热带大陆性湿润季风气候区,降水多、强度大,而且时空分布不均,带有明显的季节性。本区多年平均降水1166mm,70%以上降水集中在4～8月的江河汛期,其间常有大雨或暴雨,长江、汉江等1190多条大小河流奔流汇集于江汉平原,致使平原河流水位往往高出农田数米至十余米,形成地上悬河,造成江汉平原外洪内涝、农田大面积受涝渍危害。6月中下旬至7月上中旬梅雨季节降水则特别集中,个别年份梅雨期降水可达全年降水的2/3以上(如1969年梅雨期降水达800mm),极易造成严重涝渍灾害。以江汉平原四湖流域为例,1991年6月30日至7月12日降水380.2mm,造成22万hm2农田受涝;1999年6月下旬一周内降水279.6mm,个别地方近300mm,亦形成了严重内涝。据笔者调查分析,2003年7月7～10日4d降水320.8mm,2004年7月17～19日3d降水265.5mm,均造成棉田严重涝渍灾害,与高亢平地棉田(未受涝渍影响)相比,减产48%～63%,局部绝收。3.2洪涝灾害频繁发生由于受北亚热带季风气候影响,在大气环流和季风作用下,春夏时节北上暖湿气流与南下的冷空气在这里相遇,形成一个范围宽广、降水量多的锋面雨带,该雨带在长江中下游一线摆动,因而造成洪涝灾害频繁发生。每年主汛期江汉平原实际上是一条典型的洪水走廊,要承纳长江、汉江上游及洞庭湖、湘、资、沅、澧流域的客水,年平均过境客水量达6338亿m3,为湖北省多年平均水资源量(1027.86亿m3)的6.3倍,但这些过境客水大多以洪水形式出现,几乎不能有效利用,从而使江汉平原农业生产面临巨大的防洪压力。3.3长江洪水特征湖泊对调蓄洪水和维持良好的生态环境至关重要,并与当地经济发展休戚相关。20世纪50年代为发展生产、解决温饱问题,开始了自宋代以来围湖垦殖的第3次高潮,这一过程持续了30年。由于围垦和自然演化,丧失了大片湖泊水面,江汉湖群数量(面积≥0.5km2)30年间由1066个锐减到309个,水面仅为当初的1/3,蓄水量减少了约30亿m3。目前长江、汉江干流及主要支流有洲滩民垸789处,直接减少蓄洪能力70多亿m3。因湖泊大幅度萎缩,长江中游地区调蓄洪水的能力大减,防洪压力增大。与过去同样频率洪水造成的危害相比,损失明显上升,出现了中洪水、高水位、大损失的现象。令人们记忆犹新的“98”长江大洪水同“54”大洪水相比,具有洪量小、水位高、损失大的特点。以沙市为例,1998年最大洪峰流量略高于60000m3/s,比1954年约少10000m3/s,而最高洪水位(45.22m)却比1954年(44.67m)高0.55m;从受灾范围来看,1954年洪水的主灾区是江汉平原,而1998年洪水除江汉平原外,上至川渝、下至江西九江、安徽安庆等都严重受灾。3.4渍害田的类型及危害由于地势低洼、地下水位高、土壤透水性差、排水不畅等原因,江汉平原通常逢涝必渍、涝去渍存,形成了大量中低产田,现有192.07万hm2耕地中76.4万hm2为涝渍中低产田,通常称之渍害田,占耕地面积的39.43%。按照渍害的主要成因,将渍害田分为潜渍型、涝渍型、贮渍型、泉渍型、盐渍型和酸渍型6种。江汉平原的渍害田类型仅涉及前4种,且尤以潜渍型和涝渍型分布最广,分别为42.49万hm2和26.44万hm2;贮渍型和泉渍型分布较少,分别为4.72万hm2和2.72万hm2。过去一些研究人员将渍害田的主要危害概括为“冷(地温低)、烂(土壤高度分散呈稀烂状态)、毒(存在有毒物质)、酸(土壤呈酸性和强酸性)、瘦(速效养分低、供肥性能差)”五个方面。从对作物的影响看,危害主要表现为两个方面:一是土温低(比一般田低5～8℃),影响作物正常生长发育(可使水稻分蘖推迟达半月以上),并常出现稻瘟病、胡麻叶斑病等;二是在低温、积水缺氧的条件下,有机质分解产生大量有机酸、硫化氢、亚铁、亚锰等有毒物质,直接影响作物根系吸收水分和养分,导致作物生长发育不良、产量下降。3.5干旱问题突出江汉平原是典型的易涝易渍地区,洪、涝、渍害频繁,通常农业生产大起大落在于涝、不高不稳在于渍。但另一方面,由于降水时空分布不均,农业生产也不时受到季节性或阶段性干旱的影响。2000年,湖北省出现历史罕见的冬春连旱和盛夏伏旱,受旱范围占总面积的80%以上,江汉平原大面积稻田不能适时插秧。不难看出,江汉平原既有突出的洪、涝、渍害问题,也有较为严重的、不容忽视的干旱问题。本区一般以伏旱为主,梅雨过后因受西太平洋副亚热带高压控制,其中一些地方60%的年份出现25d以上连续少雨的伏旱或伏秋连旱。另外年内旱涝并存机率较大,地处江汉平原腹地的江陵县为0.68,潜江市为0.43,监利县和洪湖市为0.82。这就要求既要积极进行涝渍防御,又要完善灌溉设施,做好抗旱保种、保收工作。4区域土壤环境的利用和保护4.1水稻品种的选择发展农业生产,必须从江汉平原的实际出发,合理利用水土资源。在江汉平原北纬31°以南地区,春季和初夏阴雨较多,地下水位高,对小麦、棉花生长不利。小麦生长后期,常因湿害、病害并发导致小麦产量与品质低劣;棉花前期也因渍害影响,死苗、病苗、迟发现象屡有发生。故可改小麦为蔬菜,并利用棉花苗期占地少,实行地膜覆盖保护栽培甜瓜,推行“菜—甜瓜=杂交棉”连、套作模式。基于低湖田长期淹水、地下水位高、潜育化或次生潜育化严重,可采取深沟台田、垄稻沟鱼、稻田养鱼、杂交水稻再生利用这种方式(简写为:油菜—杂交中稻—再生稻×鱼),集工程、生态、农艺措施于一体,以抗避渍涝,达到高产、优质、低耗、高效的目的。为避开7月中下旬特大洪涝易发期,可选择特早熟早稻品种,并用温室育秧办法提早插下,在7月上旬收获;将6～7月被淹频率高、暂无法退田还湖的低湖田耕作制度由目前的“稻、稻、油”三熟制改为“麦、稻”或“油、稻”两熟制,让低湖田在高水位期间休耕,若不遇洪水,亦可种植一些周期短的蔬菜,形成“避洪农业”。4.2完善流域综合治理,为作物生长创造良好的水土条件由于本区所处的地理位置以及地貌和气候特点,决定了同洪涝危害进行斗争的长期性和艰巨性。要随着经济发展,逐步加大水利建设投入,提高工程建设标准,增强抵御洪涝灾害的能力。防洪工程建设应优先考虑水库工程建设。在河流中下游地区,应因地制宜地新修加固堤防,提高城市和农村抗御洪水的能力。在流域治理的基础上,要完善提高田间工程、搞好田间工程配套建设,重点解决好农田涝渍问题,为作物生长创造良好的水土环境。目前,农田排水治理的标准一般偏低,仅能达到5年一遇除涝标准,而且由于工程老化、年久失修等原因,有些工程的排水能力只有设计标准的40%左右,治渍标准更低。在目前平原湖区骨干水利工程体系已经形成的大背景下,水利工程的重点要放在现有工程的挖潜改造和田间工程的配套建设上,切实做好水利进田间问题是当前和今后很长时期内农业旱、涝、渍害综合治理的重中之重。4.3人工湿地建设江汉平原湿地经过人类长期垦殖活动,形成了湿地自然生态系统与农业生态系统共同组成的自然、人工复合湿地生态系统,如今已经成为湖北农业的黄金地带。这种情况下,如何在开发利用湿地资源的同时保护好湿地,显得尤为重要。根据江汉平原水土资源特点,要积极发展湿地生态农业,通过湿地生态农业建设,确保湿地生态环境进入良性循环,建立人工湿地生态系统,探索有中国特色的湿地开发与保护的新途径,使湿地资源得到永续利用,实现湿地保护与高效利用的统一。考虑到沿江及湖区人多地少和长江洪水的特点,对垦殖率超过60%以上、保收程度高,且对行洪无大碍的洲滩民垸,应进一步提高防洪标准,加强水利建设;对垦殖率低于40%、明显影响行洪的洲滩民垸,可采取两种退田还湖措施与利用方式:一是对临近江湖、地面高程又常年低于江湖