对农业流域水土流失与水污染控制策略研究摘译马振校对宋怀兴（哈尔滨市水利局）（哈尔滨市水利 规划设计研究院）［摘要］对爱达荷州的ＴｏｍＢｅａｌｌ流域二种土壤侵蚀控制战略与一种水污 染（河边）控制战略的效果和效益进行了比较．侵蚀控制战略是使每块土地每公顷的年纯收益提高 到最大限度并且土地的侵蚀速率控制到不超过１１．２～１６．８ｔ／ｈｍ２。河边战略是利用良 好植被来覆盖所有邻近小河和非耕种的土地以及在余下的其它土地上采用最大限度提高每公顷土地 纯收入的资源管理系统来实现的．农业非点源污染模型是用于模拟本流域出口处的沉积物、Ｎ、Ｐ 、ＣＯＤ的水平和浓度的．侵蚀控制战略使侵蚀和水污染总量减少，但不及河边战略有效。对农场 主来说侵蚀战略比河边战略要公正些。［关键词］土壤侵蚀，水污染，控制战略，控制模型，效果 评价ｌ前言侵蚀控制是１９８５年食品安全法（ＦＳＡ）环保题目的主要政策目标。流域外侵蚀危 害超过流域内侵蚀危害的事实表明按照食品安全法内容来控制非点源污染方面已引起公众的普遍兴 趣。例如：１９８８年对环保储备条款（ＣＲＰ）作了变更，允许在靠近水体的地方有２０～３０ ｍ宽的植物过滤带。在ＣＲＰ中引入了包括水质标准的法规。此ＣＲＰ计划把”１６～１８Ｍｈａ 的高侵蚀度耕地弃耕１０年。参议员ＤＯｌｅ和Ｎｕｎｎ提出了把水质标准包括在ＣＲＰ中的议案 ，在重新指导与农业有关的环保政策时只把耕地侵蚀与非点源污染之间的收支对比作为初步考虑。 遗憾的是收支评估一直受到来自于流域水平上减少土壤侵蚀与水污染对自然与经济的影响方面有限 资料的限制。本文基于ＦＳＡ环保条例之规定对二种侵蚀战略和某一农业流域的水污染控制战略的 效果和效益进行了比较。２前ＮＨ究降低农田侵蚀对区外的益处已在几项研究中得以证实。１９８ ６年Ｓｔｒｏｂｅｈｎ得出结论在美国农业部侵蚀控制规划中流域外收益占全部规划收益的２／３ 。因此他建议土壤保护规划应同时考虑流域内和流域外二方面的效益。１９８６年Ｓｔｒｏｂｅｈ ｎ和Ｒｉｂａｕｄｏ指出指导控制侵蚀的环保规划在减少流域外损失方面没有必要考虑成本效益。 １９８８年，Ｃｒｏｓｓｏｎ讨论了农田侵蚀与下游沉积运移量之间在时间和空间上的不连续性问 题，从而把注意办从侵蚀转移到沉积控制。环境保护局已确定把环境敏感区作为目标可提供明显的 水质效益。１９８７年Ｍｉｌｏｎ指出：因缺少把水污染控制提高到全社会最优水平的能力，非点 源控制的选择应基于它们的投入效果和经济效益。几项研究已检验了减少农业侵蚀和非点源污染实 践的投入有效性。Ｆｉｔｚｓｉｍｍｏｎｓ等人于１９７８年，Ｌｉｎｄｅｂｏｒｇ等人于１９７ ５年和Ｗ。Ｉｋｅｒ等人于１９８６年都在爱达荷州冲流域农田周边治理中分别用减少农业沉积和 水体营养物污染的投入效果进行了评估，他们未考虑流域内侵蚀损失。１９８５年Ｃｒｏｗｄｅｒ 等人利用农业非点源污染模型（简称ＡＧＮＰＳ）评价土壤、营养物损失和在Ｃｏｎｅｓｔｏｇａ 河源头农区净水规划中的典型地块环保实践中的投入效果。１９８７年Ｆｒｅｖｅｒｔ和Ｃｒｏｗ ｄｅｒ也利用ＡＧＮＰＳ模型对佛蒙特州奶牛养殖厂实施选择性的ＢＭＰ方案评价了潜在的水质改 善措施。１９８５年Ｂｒａｄｅｎ和Ｊｏｈｎ。ｏｎ验证了在伊利诺斯州的某一小流域上把用于减 少沉积物的成本减少到最低限度的土地管理实践。１９８３年Ｐｏｐｅ等人得出结论：在依阿华州 的大部分土地上实行保护性梯田耕作是减少土壤侵蚀的最经济的系统。１９８ｇ年Ｐｒａｔｏ等人 发现在爱达荷州ＴｏｍＢｅａｌｌ流域采用最小的梯田耕作对减少土壤侵蚀是最有收益的。１９８ ８年Ｓｅｔｉａ等人确定保护性耕种对减少伊利诺斯州的高地银湖的沉积和富营养化最有效。３研 究区域ＴｏｍＢｅａｌｌ流域位于爱达荷州Ｌａｐｗａｉ河流域末端较低洼地带。美国土地保护局 〔ＳＣＳ）已确认该区为严重土壤侵蚀和水质问题区。该流域区包括３５５８ｈａ的耕地和１００ ５ｈａ的边角地与牧场，且已耕区土地可分成６２个小块。主要农作物有冬小麦、大麦、豌豆、饲 料和牧草。因耕地地形陡峻加之过度使用传统耕作法，致使本流域７５％的耕地具有高度易侵蚀性 ［据Ｓｈｉ，１９８７年〕。本流域的绝大部分侵蚀是由于ｌ～２月份的融雪径流和冬季降水造成 的。依现有的土地利用与耕作方式本流域年侵蚀速度估计达２７．ｓｔ／（ｈａ·ａ）（该单位简 化为ＴＨＹ）。由于耕地侵蚀导致地表径流把大量沉积物和有机质带入ＴｏｍＢｅａｌｌ河。４程 序利用下述程序来评价土壤侵蚀、水质和这三种管理战略的收益。第一，这三种管理战略是特定的 ；第二，为本流域开发几种选择性的资源管理系统（简称ＲＭＳ）；第三，对每块地及每种资源管 理系统对平均侵蚀速度和纯收入而进行评价；第四，对每一管理战略确定其最优ＲＭＳ；第五，三 种管理战略的水质影响是通过模拟来实现的。４．１管理战略下面评价两种侵蚀控制战略和一种水 污染控制战略。侵蚀控制战略由那些经选择的在流域内的所有地块上能极大提高年纯收益及能把侵 蚀速率降到或等于ＩＴ（ＩＴ一１１．ＺＴＨＹ）或者ｌ．ＳＴ的ＲＭＳ构成的。该程序假定农场 主在每块土地上能获得最大效益。控制土壤侵蚀速率到ＩＴ是由爱达荷州土地保护局根据ＦＳＡ环 保条例规定，建立预期目标。无论何时即使是控制土壤侵蚀速度ＩＴ极限也要给农场主带来经济负 担．所以爱达荷州土地保护局把每年侵蚀速率控制在１．ＳＴ极限。在为每小块地选择最优ＲＭＳ 过程中ＩＴ和１．ＳＴ的侵蚀极限被看成是由外因决定的侵蚀极限。对非耕作区植被覆盖好和差的 地区，如小溪、树木、灌丛、邻近小河边不适于耕作的河边区。也用侵蚀控制战略来进行评价。目 前，ＴｏｍＢｅａｌｌ流域在河边地区植被覆盖较差，通过种植草、树、灌木等来把该区建成良好 植被覆盖区。水污染控制战略（或者河边战略）通过邻近河边地的永久性植被、非耕作区良好的植 被覆盖，及在所有余下的土地上采用能产生最大收益的ＲＭＳ来实现的。河边地块作为缓冲带来减 少河流携带沉积物和营养物进入河流。仅有一小部分河边地适合作为植被过滤带，因为它们超过了 保护区（ＣＲＰ）项目规定的最大３０ｍ宽。表１，总结了三种管理战略在耕作区和非耕作区的对 策。表ＩＴｏｍＢｅａｌｌ流域耕地区和非耕地区强治对策及相应的音理战略注：ａ：邻近小河边 的田地；ｂ；非大近小河边的田地．４．２资源管理系统（ＲＭＳ）一个资源管理系统（ＲＭＳ） 是耕作方法和土地整治实践的特定组合。这里分析１１个资源管理系统①Ｃ７ＴＩＤ一传统往复式 耕作；②ＣＴＣＳ一传统跨坡耕作；③ＣＴＣＦ—传统的梯田耕作；④ＣＴＤＳ一分坡式传统耕作 ；⑤ＭＴＣＳ一跨坡式最小耕作；③ＭＴＣ？Ｆ一梯田式最小耕作；①ＭＴＤＳ一分坡式最小耕作 ；③ＮＴＣＳ一跨坡式无耕作；③ＮＴＣ？Ｆ一梯田式无耕作；徊ＮＴＤＳ一分坡式无耕作；四Ｐ Ｖ一永久植被，选取这些ＲＭＳ是因为对于传统梯田式耕作方式来说，它们是最有效和最可行的。 而传统的梯田式耕作又是本流域最普遍的ＲＭＳ。在本流域采用麦一豆轮作方式是因为它是流域主 要的轮作方式。所有的ＲＭＳ假定．＄具有相同的施肥率，即５６ｋｓ／ｈａ的Ｎ肥和２２ｋｇ／ ｈａ的Ｐ肥，属中等施肥率。农业非点源污染模型（简称ＡＧＮＰＳ模型）对高、低施肥率均可。 ４·３成本和收益每个ＲＭＳ的年纯收入是用侵蚀规划模型［简称ＥＲＯＰＬＡＮｊ来进行评价的 。用打折扣现金流动模型通过在总的毛收入中减去可变的和不变资本和流域内侵蚀损失来估计每个 ＲＭＳ的年纯收入。ＥＲＯＰＬＡＮ模型是根据谷物产量与表土厚度的非线性相关关系来计算本流 域的侵蚀损失的。年纯收入并不代表私人的纯收入，因为其中还包括由于农场主们的短期规划现象 而忽视的流域内的长期侵蚀损失。此外，年纯收入也不代表社会的收益。因为流域外侵蚀损失这里 并没予以考虑，对流域外侵蚀损失还难以预测。固定资本包括机械、燃料、润滑油和维修费，但其 中不包括土地、劳动力和管理等方面的投资。本流域平均规模的农场（４０５ｈａ）的单位成本可 用微机预算管理系统来进行评价。本流域所有地块给定ＲＭＳ的成本假定都是相同的，对于传统耕 作方式最小耕作区小麦产量减少３％，而非耕作区小麦产量减少１５％，最小耕作方式的小麦产量 的下降是根据对流域内农场主调查结果确定的，对于非耕作方式产量的下降采取自Ｔａｙｌｏｒ和 Ｙｏｕｎｇ二位学者的研究结果。因为对豆类来说保护性耕作并不考虑耕作方式的变化，所假定的 豆类系按传统方法耕种的。每公顷年纯收益的评价是基于２０年（１９８７—２００７年）评价期 和４％的实际折旧率进行的。／Ｊ’麦价格等于１９８７年目标价洛１６美分／ｋｇ，豆类价格等 于１９８７年１８美分／ｋｇ的市场水平。假定实际价格和成本在此２０年评价期保持不变；假设 永久植被区所有土地有４８美元／ｈａ的年纯收入，它等于１９８８年爱达荷州北部＊ＲＩＺ的租 用价格。为简化起见，在整个２０年评价期内ＣＲＰ租金价格一直存在，为了补偿小麦亏损（目标 价格减去贷款或市场价格，无论哪个高，倍数决定于产量）农场主们不得不放弃一部分麦田面积。 由于放弃这部分土地的比例每年都在变化，所以无法断定每个模拟年份放弃麦田的具体位置，而放 弃麦田的位置与数量即固定在由第一模拟年份（１９８７年）观测确定的水平上。假定这部分放弃 麦田面积处于某种类型的永久植被区满足ＩＴ的侵蚀限制。由于流域内一些农场主在本流域外还拥 有土地，所以不能按５００００美元／人的标准征收土地亏损补偿费。每个ＲＭＳ的每公顷年纯收 入是按考虑成本费用和不考虑成本费用分别进行计算的。在爱达荷州北部二年中每年每公顷成本投入率最少耕作一次需３５美元，而非耕作是４９美元。一次性成本费用对梯田式耕作为２０美元／ｈａ，对分坡式耕作为ＺＩ美元／ｈａ，永久植被区为８２美元／ｈａ。由于永久植被区都是在ＣＲＰ中登记注册的，有邻近河边土地的农场主的纯收入减少，远离河边的农场主的耕地纯收入增加
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