理論

Feb 14 2002

怎樣解決中國內地缺水問題

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上個月19日《成報》曾經報道本人在梅縣、清遠東山種植生態林造水成功的 經驗。27日《成報》「星期綠檔案」復以專題「罕見大旱全國缺水,大陸再生水 源三大法」報道我國水資源的貧乏的情況。21世紀人類最珍貴的資源——水,終 於獲得大家的重視!

中國缺水已經持續多年,根據本年3月出版的《國家地理雜誌》(National Geographic)統計,大陸有三分之二的大城市缺乏乾淨的食水。農村缺水則直 接導致無水灌溉荒田處處,這是農村貧窮無法翻身的最根本原因。今年東江水位 下降到50年來的低位,再下去身在福地的香港也要節制供水了。粵北幾近半年沒 有降雨,韶關有的農民已經整年沒有吃過白米飯,他們的衣服破到一抓就爛的地 步……雖然現在討論食水的問題是遲了些,不過,只要我們掌握正確的方法, 應該還來得及補救。

甚麼原因造成缺水
中國水資源的貧乏,主要源於多年的人為破壞。據說現在的黃土高原本來是 一片綠蔭?蘢的森林,因為秦漢以來不停造兵器、築宮室,大量砍伐林木,以致 表土流失。沒有樹木調節水土復加上表土流失,結果就是雨季時山洪暴發,旱季 時乾旱缺水,惡性循環,變成現在的苦況。

近年連南方也缺水。廣東清遠的東山,因為荒蕪缺水,被政府列為「不適宜 人居」的地方。近年普遍缺水之因,主要是開墾過度。80年代開始中國政府為提 高農民的積極性分田到戶,然而當時沒有設想到需要留下山林集水地,甚至到今 天也沒有法例保護水源區、集水區和引水道。結果是整個山地都被農民開墾殆 盡樹木砍光了,引水道堵塞了,因此大家都沒有了水。農村集水地消失,自然沒 有千溪萬壑匯到河川?,這就是城市近年缺水的真正原因。

打井取水十分危險
目前農村解決水荒的最普遍辦法就是鑽地打井,兩個月前胡錦濤總書記巡視 四川,農民告訴胡總書記缺水慘情,愛民的胡總書記立刻勒令解決,當地官員就 打了一口深井。最近,廣東也出了一門生意 ——替人打井。

打井解決了當下的問題,可是取地下水是危險的,因為我們現代的耕作方式 和生活物品,已經完全把土地污染了。如果打約十米深的淺井,則井周圍的污染 物如農藥、化肥、人畜的排泄物等,容易滲入井水。如果打深井,風險更高。因 為地下水位向海滲去,打深井取水,極遙遠的重金屬污染就會隨地下水流滲深 井。

井有多深,會影響水質的範圍就有多大多遠。美國近年發現數千公里外掩埋的 核廢料、放射性物質竟能在井水中發現。於是,我們就要時時監察井水的水質, 可是在貧困的山區,如何有這樣的金錢技術來監察呢?

更值得注意的是,整個地球有許多地方的地層帶有砷毒素(砒礵)。孟加拉 (Bangladesh)70年代後因為表水被工業污染了,世界銀行就協助該國在全國 打了1100萬口井。到了80年代,該國癌症、畸形及各類怪病病人突然激增,研究 之下才發現孟國地層內有砷元素,全國超過一半以上的井水含砷,至今有3000萬 國民砷中毒,潛伏者可能還有3000萬之多。我國的地層也有許多地帶含砷,尤其 是蒙古華北一條地脈最明顯,因此不可以依賴打井。

把山浸濕才能植樹
打井取水,水的供應常是不足的,當需求愈大時就愈不足夠,結果井就要愈 打愈深,長遠而言,打井是飲鴆止渴的辦法。

至於海水化淡,這幾乎是不實際的。海水化淡要耗費很多能源,而且要建很 多化淡廠。香港如此富裕、海資源如此豐富的地方也放棄了,何況原油煤炭電力 奇缺的大陸,又何況我們大部分國土都在內陸?至於南水北調,工程也太浩大 了。姑無論這要開多少水道,如何把水調到山區和農村,就算河水北調上去了,長 江的水質近年嚴重污染,問題也不容小覷。我們要解決水的需求,要從安全、成 本、可行性考量,而且要用長遠的眼光,冀求在提供用水的同時解決水土流 失、山洪暴發、改善土質等問題。若然,則最基本最明智的方法就是「重新製造」 山溪、泉水。

植林造水,是很多人都知道的。可是為甚麼沒有積極推行呢?而且根據《國 家地理雜誌》報道,世界銀行在黃土高原植林成績也不理想。最大的原因出在沒 有落實植林的正確方法。植林不是隨便挖一個洞坑把樹苗種下去就行的,尤其在 乾旱而土質疏鬆地區和蓄水困難的石灰岩地區,挖一個坑把樹苗種下去,沒多久 樹就死了。要在山區造水,首先要有一個「把山浸濕」的觀念。試想一個竹籮的 沙,如果浸濕了,有幾個小時仍會有水慢慢滲出。一個山若被浸濕,可能要一 兩年水才會慢慢流乾。把山浸濕,就是個水庫。

要把山浸濕,先要鬆土。但是鬆土決不是把土挖鬆那麼簡單。美國30年代中 部大州乾旱,他們整治農地是有特殊辦法的,把他們的方法改良,就可以用在我 們的山區。

樹坑應以魚鱗紋排列,兩米長,半米闊,半米深,長方形。坑?一定要成直 角,每隔一米就打一條,坑距一米,行距一米。從山頂到山腳,翻出來的泥 土,曬乾打碎。混合適量的穀殼,然後把混合好穀殼的泥土,堆回坑內,目的是使 雨水不能直沖下山,而被一層一層的樹坑藏住。沒有沖力的水就絕對不能形成山 洪,而山亦變成吸水海綿一樣,浸濕了。梅縣、東山用這樣的方法浸山,都成 功了。今年夏天我在山西黃土高原做同樣的工程,適逢下了兩天大雨,證明經過 改良的土壤,能讓雨水滲進山內。

給貧農自立的機會
種樹前還有一個重要的程序,就是製造蟲蟻和發霉。既然是光禿禿的荒山, 又何來腐植質呢?應採用松樹皮做覆蓋,這樣既能防止樹坑的水分蒸發,也能助 長發霉和滋生蟲蟻。蟲蟻能鑽入地下五米深,借用蟲蟻的特性,把樹坑周圍泥土 打通,水就可以滲透整個山的土表,待明春種下樹苗。前後大約兩年,大自然回 復生機,清泉又源源湧出……

我們不能光給貧農送錢、派米、建學校,我們要從改善山區的生態開始,給 貧農一個自立的機會,給中國大地一個永續的希望。根據種植生態林的經驗, 7000個樹坑,可以種植兩萬多棵小樹苗,在適當的環境下,就可以供水給千多人使 用。而種植一棵小樹苗連樹苗費、工人費的成本,是三塊錢人民幣(不含水 道、喉管工程),這是許多有心人都付得起的經費。植林成功後,我們再幫助村民 發展經濟農牧事業,使整個扶貧工程,從改善生態、到改善農村生計,這樣才深 入徹底。

深切期盼國內外的慈善團體、善心人士考慮從浸山植林開始。不過,政府一 定要以法律和公權力切實配合。例如保護植林者土地的各項權益、保護水源區和 集水區不得侵犯、保護引水道暢通無阻不受毀壞,否則好的意念就無法推廣,也 無法貫徹執行了。

生態林研究與墾植者謝士恆

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Jan 08 2001

广东阳山喀斯特山地造林蓄水工程效果的监测与评价

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Monitoring and evaluating the effects of reforestation and water conservation project in Karst region of Yangshan, Guangdong Province

(一)立项依据
我国是世界上喀斯特面积最大的国家之一,共约137万km2,占国土面积的14.3%;主要分布于长江以南的热带亚热带地区,包括广西、贵州、云南、广东等省区,生活着48个民族的1亿多居民(韦启璠,1996)。喀斯特地区地形、地势复杂,石灰岩基质的保水性极差,漏水现象明显(谭明,1993;宋林华,2000;朱守谦,2003)。因此,喀斯特生境通常是基岩裸露,土层较薄,易受干旱;植物生长缓慢,生态系统十分脆弱。植被一旦破坏或利用不当极易造成水土流失而形成“石漠化”。“石漠化”是我国当前面临的仅次于“沙漠化”的重大环境治理问题。
我国喀斯特地区多处于季风气候区,受季风气候影响明显,干湿季分明(谭明,1993);年平均降水量不低,但分配不均,每年4-9月为雨季,降水量占全年的80%左右(万福绪,2003;朱守谦,2003)。但是由于喀斯特的特殊生境,植被只要遭到破坏,中等雨量的降雨即可引起水土大量流失。严重缺水的喀斯特地区不仅农业生产受到限制,居民的日常生活也受到严重影响(LeGrand,1973; Han & Liu, 2004)。更为严重的是,一旦形成“石漠化”,喀斯特植被的恢复难度将会大大增加。因此,保水是喀斯特生境植物生长和植被恢复的首要条件。
自1999年起,香港著名慈善家谢士恒医生和香港“力行植林慈善基金会”在广东阳山县东山乡创建了喀斯特环境治理的“东山模式”。经过多年的努力,他们实施的“植林造水”工程已初见成效。这个工程主要是在地表仍有一定土层覆盖的喀斯特中度退化的生境上进行的,并辅以恰当的工程措施和选择合适的树种,最终达到了“植林造水”的预期目的。这种模式为喀斯特地区生态环境治理和发展农村经济树立了成功的范例,对于广大的喀斯特地区的植被恢复和经济发展具有很重要的参考和示范价值。本项目组的前期考察发现,“东山模式”取得成功的关键是遵循了“从易到难”和“造林蓄水”两个原则。
“从易到难”是指在喀斯特地区植被恢复时,首先选择生境条件较好的土山和中度退化的喀斯特生境作为小区域环境治理的突破口,再通过适当的树种选择和营林措施,使局部的植被得以恢复,使“造林蓄水”成为可能。“造林蓄水”包括两个方面的含义,一方面是指通过森林植被的恢复,使森林的生态系统功能特别是蓄水、固土的功能得到恢复和发挥,一般雨量不会造成水土的流失,保持部分水量的缓释。另一方面是指进行导、蓄水工程的建设,即在合适的地点修建导水渠和蓄水池,将雨水截、存起来。
喀斯特地区平、洼地的土壤相对肥沃,但是由于缺水,农业生产受到严重的限制。缺水问题一旦得到解决,就可以大力发展各种经济作物,提高产值,增加经济收入就成为可能,从而达到改善居民生活水平的目的,走上良性循环之路。此外,有了充足的水,还可为严重破坏的喀斯特生境的植被恢复提供保障。因为破坏更严重的喀斯特生境的土层条件和保水能力更差,要使植被恢复获得成功,不仅需要更加合适的植物种类,而且需要更加充分的和特殊的营、育林措施,特别是水源的补充。因此,通过局部生境的植被恢复,“生”、“蓄”了充足的水能为整个区域的植被恢复创造条件。
另外,“东山模式”还蕴含了带动喀斯特地区区域经济发展的持续和长效机制的理念。通过吸引本地劳力参与和管理植树造水工程,培养、提高他(她)们对自身价值和对改善家乡面貌的信心;通过开展文化、医疗和科学知识的教育和传播,提高新一代群体的素质并使他们逐步认识对改善家乡面貌所肩负的责任。这种理念实际是对喀斯特地区恢复和重建构想必不可少的补充和持续发展的保障。
以上所总结的“东山模式”能成功实施的原因,还只是表观认识和理论推测。目前对这个模式及其各个环节的有效性和合理性,还缺乏科学的验证,十分不利于该模式的进一步推广和应用。喀斯特地区植被的恢复和重建不仅蕴含更深层的科学问题,而且还是目前急需解决的重要的经济和社会学问题。为此,本项目拟在总结“东山模式”的实践经验基础上,从生态水文学和生态系统的物质循环以及植物生理生态学角度,通过野外观测和设计相关实验,分析植被恢复后不同季节、不同植被类型的物质循环和水文功能特征,揭示喀斯特不同功能群植物生理生态适应机制,总结和提升带动喀斯特地区区域经济发展的持久机制,为“东山模式”的示范推广提供理论依据。
本项目旨在对现有模式的科学总结并对其进行补充和完善,使之更具有普适性,以便应用到其它喀斯特地区,造福于民。本项目还可望为喀斯特地区严重退化的生境地貌的植被恢复提供理论和技术支持,更重要的是为改善喀斯特地区居民的生活条件和生产条件,区域环境治理规划、小尺度植被恢复措施、人口及社会经济容量评价、经济作物选择、经济模式构建等提供具有重要价值的基础数据。
参考文献
宋林华, 2000. 喀斯特地貌研究进展与趋势. 地理科学进展, 19: 193-202.
谭明, 1993. 喀斯特水文地貌学. 科学通报, 38: 1921-1924.
万福绪, 张金池, 2003. 黔中喀斯特山区的生态环境特点及植被恢复技术. 南京林业大学学报, 27: 45-49.
韦启璠, 1996. 我国南方喀斯特区土壤侵蚀特点及防治途径. 水土保持研究, 3:72-76
朱守谦. 喀斯特森林生态研究(Ⅲ). 2003, 贵阳: 贵州科技出版社.
Han GL, Liu CQ, 2004. Water geochemistry controlled by carbonate dissolution: a study of the river waters draining karst-dominated terrain, Guizhou Province, China. Chemical Geology, 204, 1-21.
LeGrand HE, 1973. Hydrological and ecological problems of Karst regions. Science, 179: 859-864

(二)研究目的
本项目以总结喀斯特生境植被恢复的“东山模式”的实践经验作为切入点,以植物生理生态学、生态水文学和生态系统生态学等学科的理论和方法为基础,从个体、种群和生态系统水平,分析研究喀斯特退化生态系统在植被恢复后不同季节、不同植被类型的生态学特征,以期:①分析“东山模式”营造植被的群落结构特征;②揭示植被恢复过程的生态水文学特征;③阐明恢复植被的生态系统功能特征;④探讨不同功能群植物的生理生态适应机制;⑤开展喀斯特退化生境植被恢复的群落优化配置研究;⑥分析优化配置群落的生态水文和生态系统功能特征;⑦评价植树造林辅助技术的有效性;⑧评估“东山模式”促进喀斯特地区经济可持续发展的经验和长远效应。
本项目通过对“东山模式”的上述①、②、③三个特征的分析,以验证“东山模式”的有效性和科学性;通过对喀斯特植物生境适应的生理生态机制分析(③),优化喀斯特生境植被恢复的群落配置模式(⑤),以充分发挥其生态水文和生态系统功能(⑥)。同时通过分析、比较和评价“东山模式”植树造林的一些辅助技术措施的有效性和效益,为其它喀斯特地区生境恢复提供示范和指导(⑦),并对随着喀斯特生境的恢复与改善对喀斯特地区区域经济复苏和可持续发展的影响所采取的各项措施(⑧)进行有效性评价。从而更清晰地阐明喀斯特退化生境植被恢复“东山模式”的科学内涵,以达到对该模式的补充和完善,使之更具有普适性,便于应用到其它喀斯特地区的目的,为我国南方喀斯特地区植被生态保护、恢复与农业经济可持续发展提供理论和技术指导。

(三)研究内容
1 研究内容
①总结“东山模式”营造植被的群落结构特征
总结现有的造林植被的群落组成和空间结构以及群落配置模式等群落学特征,分析树种的生存和生长状况,为其它喀斯特生境恢复以及进一步的群落优化配置提供参考。
②揭示植被恢复过程的生态水文学特征
在现有造林地通过建设径流场、设置树干茎流和穿透雨收集器,并建立小气候观测站,研究不同造林年限、不同植被类型以及植被恢复后不同季节的生态水文功能特征。
③阐明恢复植被的生态系统功能特征
测定植被恢复过程中凋落物和土壤的碳、氮、磷、硫等养分以及水分循环;揭示土壤与环境之间的物质循环以及土壤内部的物质循环模式和机制。
④探讨不同功能群植物的生理生态适应机制
针对喀斯特地区常绿、落叶、贮藏根茎、多毛多刺类等不同功能型植物,开展在控制条件下和野外条件下的生理生态适应机制研究,为进一步植被恢复中的群落优化配置提供理论依据。
⑤开展喀斯特退化生境植被恢复的群落优化配置研究
在研究内容①和④的基础上,选择不同功能群植物,结合一定的工程措施,在喀斯特中度和重度退化生境中重新构建3-5种植被恢复模式。
⑥分析优化配置群落的生态水文和生态系统功能特征
针对研究内容⑤构建的3-5种植被恢复模式,结合物质循环和径流场试验,分析不同模式的物质循环特征和水文特征,进行植被恢复模式的优选。
⑦评价植树造林辅助技术的有效性
对现有的植树造林辅助技术措施进行有效性测定和评价,以期获得针对不同喀斯特生境特征和树种实施更有效的技术和措施的基础数据,为其它喀斯特地区生境恢复提供示范和指导。
⑧评估促进喀斯特地区区域经济可持续发展的经验和长远效应
对吸引本地劳力参与恢复和重建喀斯特地区植被工程的建设和管理以及相应管理机制的调查,研究农村文化素质教育的形式、实施方法、推广的层次和前景规划以及如何结合恢复重建工程计划的展开完善喀斯特地区全面的经济发展的模式。

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