梯田與植物籬的結構、功能與適用性

張信寶,周 萍,嚴冬春

(1.中國科學院成都山地災害與環境研究所山地環境演變與生態調控重點實驗室,四川成都 610041;2.中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室,貴州貴陽 550002)

梯田與植物籬的結構、功能與適用性

張信寶1,2,周 萍1,嚴冬春1

(1.中國科學院成都山地災害與環境研究所山地環境演變與生態調控重點實驗室,四川成都 610041;2.中國科學院地球化學研究所環境地球化學國家重點實驗室,貴州貴陽 550002)

水保措施;梯田;植物籬;結構功能;適用性

梯田和植物籬都是治理山丘區坡耕地水土流失的重要的水土保持措施。介紹了梯田和植物籬的結構、功能及其適應性,并進行了對比分析,同時對長江上游坡耕地整治提出了建議,以期促進坡耕地水土流失的科學治理。

梯田是在坡地上分段沿等高線建造的階梯式農田,是治理坡耕地水土流失的有效措施,蓄水、保土、增產作用顯著。植物籬為無間斷式或接近連續的狹窄帶狀植物群,由木本植物或一些莖干堅挺、直立的草本植物組成,是國外運用比較普遍的一種坡地水保措施,20世紀 80年代以來受到國內一些水保專家的極力推崇。植物籬具有分散地表徑流、降低流速、增加入滲和攔截泥沙等作用,生態效益顯著。為了保護梯田地埂和增加群眾收入,水保部門大力推廣在梯埂上種植多年生植物,以形成生物地埂,為增加收益也可改種一年生作物。鑒于一些地方對這兩種水保措施的應用把握不準,本研究分析了梯田和植物籬的結構、功能及其適用性,以期促進坡耕地水土流失的科學治理。

1 梯田的結構與功能

圖 1 梯田結構示意圖

普通梯田由梯坎、梯埂和田面 3部分組成(圖 1)。梯坎的類型主要有土坎、石坎、土石混合坎等。梯坎的主要功能是分割田塊、擋土,防止發生邊坡失穩、坍塌或滑坡。梯埂的類型主要有土埂和石埂兩種,近年來用水泥硬化梯埂的現象也較為普遍。梯埂的主要功能有:保水保土,攔截田面降水產生的徑流和徑流攜帶的泥沙;田間道路,便于田間行走和運輸;種植作物,在不影響其保水保土功能的前提下種植作物可以增加經濟收入。田面的功能是種植作物,梯田的農作物產出主要來源于田面。為保證梯田穩產高產,修建了大量配套措施,例如四川、重慶等地的梯田多建有邊溝、背溝、沉沙凼和坡面水系配套工程。

正確認識梯坎和梯埂的功能可以提高梯田建設和種植的科學性,在不影響梯田安全的前提下,可以降低建設成本和增加作物產出。在土質梯坎上種植多年生植物,強化了植物根系的固結土體作用,能夠提高土體的抗剪強度和邊坡的穩定性。梯埂的功能主要是攔截徑流和泥沙,梯埂抗剪強度的高低對于提高梯田邊坡穩定性的作用不大,因此可以在土埂上種植多年生植物或豆類等一年生經濟作物。春季種植的植物或作物,在夏季暴雨來臨前已經生長很茂盛,可以保護土埂免遭侵蝕。但是,在梯埂上只能點播作物,以免破壞梯埂的整體性,進而降低其抗沖強度。要保證梯埂具有一定的高度,盡量防止徑流漫埂沖刷破壞梯田,在穩定性有保證的前提下可用土石混合坎替代石坎。石坎的頂部也可修建土埂或土石混合埂,以種植經濟作物增加產出。

2 植物籬的結構與功能

植物籬是按一定間隔,在坡地內沿等高線種植一行或數行林草帶形成的植物“籬笆”(圖 2)。植物籬的功能有:滯緩徑流、攔截泥沙,泥沙長期淤積后可逐漸形成梯田;經濟作物植物籬具有一定的經濟效益;改善植物籬行間小氣候,為行間農作物生長提供良好的環境。和傳統的梯田相比,植物籬最大的優點是成本低廉,簡便易行。但是,在我國植物籬措施的推廣應用效果并不理想,主要原因有:①和作物爭水爭肥。例如,香港大學在湖北秭歸坡地柑橘園內種植紫穗槐植物籬,但在柑橘進入初果期后群眾擔心影響果樹產量,就將植物籬砍掉了;②耕地有限,群眾不愿意種植經濟效益低的植物籬。20世紀 90年代,作者曾經在川中丘陵區嘗試種植香根草植物籬,但是由于群眾反映“人都不夠吃,還種這種連牲口都不吃的草干什么”,結果第二年就被拔掉了。③不便于田間行走和運輸。用植物籬替代地埂,減少了可供田間行走和運輸的田間道路,給群眾生產帶來不便。

圖 2 植物籬結構示意圖

3 兩種措施的適用性和今后工作建議

我國是一個人多地少的農業大國,大部分山丘區耕地資源緊張,坡耕地地塊零碎、坡度大、機械化程度低,植物籬措施不適用于我國大部分地區的坡耕地整治,不應作為坡耕地整治的主要措施。但是,植物籬植物多能在惡劣的環境下生長,根系發達,固土能力強,又具有成本低廉、簡便易行的特點,因此可廣泛應用于脆弱生態環境下的植被恢復,如北方干旱土石山區、黃土梁峁區和南方花崗巖風化區坡地橫坡種植植物籬能夠促進坡地植被恢復。同時,植物籬還可用于維護工程邊坡穩定,如廣東等地在高速公路邊坡上種植根系發達的香根草植物籬,效果良好。

鑒于我國山丘區耕地資源緊張、農事耕作以人畜為主的國情,在相當長的一個時期內坡改梯無疑是我國特別是長江上游坡耕地整治的主要措施。長江上游坡耕地面積約有 767萬hm2,占全國坡耕地總面積的 32%,在短時間內將如此大量的坡耕地全部建成高標準梯田是不切實際的,為此對長江上游坡耕地整治提出如下建議:①因地制宜,選擇科學的坡改梯模式。有水源保證、適合種植水稻的坡地,應盡量修建成水平梯田;不具備水平梯田建設條件的,可考慮修建成坡式梯地。②保護和充分利用現有梯田的梯坎和梯埂。在修建坡式梯地時不要將現有梯坎和梯埂全部推倒重來,而要加以改造利用。③重視梯田邊坡穩定。在土質梯坎上種植多年生灌草,以固結土體、提高土體強度。在保證梯坎穩定的前提下,可修建土石混合坎,以降低造價和便于修建。修建梯坎時盡可能不使用難以風化成土的異質材料如混凝土等,以免造成石質污染,增加今后農田改造的困難。④利用地埂種植作物。在地埂上不但可以種多年生植物,而且可以點播一年生經濟作物以增加經濟效益。

S 157.3

C

1000-0941(2010)10-0016-02

張信寶(1946-),男,江蘇鎮江市人,研究員,博導,主要從事土壤侵蝕與水土保持研究。

2010-09-01

(責任編輯 李楊楊)