黑龍江省坡耕地綜合治理措施布局探討

趙立峰，艾曉燕，劉 巖

(1.黑龍江省水利廳，黑龍江哈爾濱 150080;2.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，黑龍江哈爾濱 150080)

黑龍江省坡耕地主要分布在松嫩平原東部的漫川漫崗區和完達山、張廣才嶺丘陵區。坡耕地水土流失直接導致土地生產力減退、糧食減產，同時也是造成江河水患、生態環境惡化的主要因素之一。在長期的農事活動中，當地群眾積累了一些適合當地自然條件和生產條件的坡耕地治理方法。基于生態建設理念，我們在總結同仁設計思想，借鑒以往治理經驗的基礎上，提出了新時期坡耕地綜合治理措施布局思路，希望對黑龍江省坡耕地綜合治理的前期設計有所啟示和幫助。

1 坡耕地分布及水土流失特點

1.1 松嫩平原東部漫川漫崗區

該區地處小興安嶺西麓、張廣才嶺西北麓的山前沖洪積臺地上，北起嫩江，經訥河、依安、北安、克山、拜泉、明水、望奎、綏化、慶安，南至哈爾濱、雙城、五常等。受新構造運動影響，區內形成高出沖積平原20～40 m的臺地，海拔200～300 m，地形波狀起伏，北部地形較陡，中部、南部地形較和緩。該區第四紀沉積層較厚，東部及接近山前地帶較薄，地層巖性由黃土狀亞黏土、砂礫石組成。北部地區砂礫石層缺失，地下水資源匱乏。土壤類型主要有黑土、黑鈣土、草甸土和暗棕壤。該區年降水量450～650 mm，降水集中、暴雨頻次高。天然水系不發育。

區內農業開發早，土地墾殖程度高，田塊波狀起伏、斜坡走向長，田面水土流失嚴重;區內坳谷經長期水流沖刷形成侵蝕溝。造成的水土流失危害主要表現為:①使黑土層變薄，土壤肥力降低、土地生產力下降，黑土層厚度已由墾殖初期的60～80 cm降至現在的30～50 cm，崗頂坡黑土層厚度小于30 cm。②侵蝕溝切割吞噬土地，造成耕地面積減少、機耕作業效率降低，同時也阻礙道路交通。③因植被生態功能的喪失及水土流失，區內洪泛災害頻發，雨洪沖毀耕地、村莊、道路、橋涵，危及區內人們生命和財產安全;水土流失導致土質黏重、土層蓄水能力降低、滲透遲緩，暴雨時形成水患，雨過便發生旱災，生態環境惡化，制約了農業經濟發展。

1.2 完達山、張廣才嶺丘陵區

該區分布于黑龍江省東部、南部，包括完達山、張廣才嶺余脈的山前臺地(三江平原的前緣)及山間谷地(牡丹江貫穿南北)，受多次地質構造運動影響，地形較為破碎、起伏較大，海拔150～850 m。山前由坡積、殘積黏土夾碎石組成，成土母質有花崗巖、變質巖和玄武巖，土壤類型為暗棕壤，土層較薄;山間盆地、河谷中沉積有第四紀地層，土壤以白漿土、草甸土為主，土層較厚。該區降水充沛，年降水量500～700 mm。區內河流、溪谷發育。

緣于水資源豐富，河谷區盛產水稻，響水大米早在唐朝以前即為朝圣貢品;丘陵區坡陡崗高，引水困難，一直是旱作耕種。經過一個多世紀的農業墾殖，坡面土壤侵蝕十分嚴重，現代侵蝕溝縱橫發育，水土流失危害表現為:①使黑土層變薄。坡耕地黑土層厚度由墾殖初期的50～60 cm，降至現在的20～30 cm，崗頂會更薄，有的地塊已經露出土壤母質，土地呈砂化、石化的趨勢。②侵蝕溝規模大、密度大，切割吞噬耕地。③徑流與入滲機制的改變、林草固土功能的喪失，造成崗坡地嚴重干旱，汛期河流水系輸沙量驟然增大，土壤中殘存的農藥、化肥組分加重水體污染。④緣于地表組分破碎松散，暴雨極易引發水土流失災害。例如2005年6月10日的沙蘭河鎮暴雨山洪事件，沖毀村莊、學校等，傷亡近百人。

2 綜合治理措施布局

水土流失是造成區內土地貧瘠、耕地面積減少、生態環境惡化、自然災害頻繁的直接原因，是制約農業經濟可持續增長、土地資源可持續利用的主要因素，也是導致下游洪泛災害頻發的主要原因之一。追根溯源，當歸結于區內毀林毀草開墾及粗放耕種所致的生態環境惡化。基于此，坡耕地治理思路應是:以保障和改善民生為根本，以實現土地資源可持續利用和改善生態環境為目標，以小流域為單元進行綜合治理，建設灌排蓄引結合、田水林路配套的優質高效農田。

松嫩平原漫川漫崗區與完達山、張廣才嶺丘陵區的地質環境、土地利用結構、人口分布等有很大差異，其經濟發展與生態環境保護的側重點也有所不同。針對其水土流失特征、危害及其對當地環境和經濟的負面影響，我們對防治措施布局進行了探討。

2.1 松嫩平原東部漫川漫崗區

該區處于黑土區腹地——典型黑土區中心地帶，是我省重要的產糧基地，自然也是黑土地重點保護區。該區普遍下覆較厚的第四紀黃土狀亞黏土，黑土層較厚，地形坡度在3°～8°之間，田塊方正寬闊，適宜大規模的梯田建設及機械化作業。

2.1.1 坡面治理措施布置

(1)疏林地、荒坡地治理措施。疏林地、荒坡地的坡面徑流控制往往被譽為小流域坡耕地水土流失綜合治理的第一道防線，意義在于通過植被生態蓄水功能的恢復，發揮對降雨的再分配效應、對雨水擊濺力的緩沖效應，截蓄坡水、削弱雨力對土壤的擊濺侵蝕、減少進入下游耕作區的徑流量和泥沙量。植物措施最有效的抗侵蝕配置應該是喬、灌、草組合，深根與淺根植物、速生與慢生植物、經濟樹種與水土保持樹種優化配置，不倡導荒山荒坡皆營造針葉林。栽植松樹固然能提升土地的經濟價值，但是其綜合生態效應不是最好，建議在荒坡治理中，要經濟效益、生態效益兼顧，在與耕地接壤處要留有植物生態調節帶，在土地承包合同中亦應明確水土保持要求。植物調節帶應當以灌草作為先鋒物種，其密集的地上莖葉和枯枝落葉層、地下盤結緊密的根系不但能給水流造成很大的阻力，而且對上方水流挾持的泥沙有較好的過濾沉積效能。

(2)田間治理措施。該區成熟的田間治理措施有壟向區田、水平梯田和地埂植物帶。總的治理思路:一是通過改變地形，起到蓄水保土、改良土壤的作用，變原來的“三跑田”為“三保田”;二是通過地埂、田坎、溝道及荒坡等植物措施布置，結合農田防護林、護路林及生態截排水溝布置，提升其生態功能，改善生態環境。

壟向區田是較好的田間截蓄雨水措施，側重于蓄水保墑，適宜坡度小、田面大的機耕作業區，但對坡度較大田塊的土壤侵蝕控制略差。目前農墾系統坡耕地田間治理措施均采用此法，建議在大于3°的坡耕地布置地埂植物帶，控制土壤侵蝕。

前期設計布局中，對于地形坡度大于5°、黑土層厚度大于30 cm集中連片的地塊多進行水平梯田設計。田面寬按照機械作業播種幅寬的倍數設計，一般在10～18 m之間，10°左右坡耕地田面設計寬度一般小于10 m;田坎高度根據田塊地形坡度和田坎坡度確定，一般小于1.5 m;田坎坡度根據筑埂材料的物理特性確定，一般在45°～65°之間;田埂頂寬和高度按照設計截蓄量計算;在有外水匯入的地塊上游布置截水溝，一般采用蓄水形的竹節壕溝。我們認為:水平梯田的設計寬度應該適當加寬，緩坡地塊應該提高到20 m以上，以減少田坎占地，增加土地產出力;地形起伏較大的田塊，耕作區應順應總的地勢設計成扇形，田坎亦應呈弧形布置;梯田上游布置的截水溝應該考慮設計成截、蓄、排多功能型，設計標準之內的洪水能夠安全截蓄利用，超標準部分的洪水能夠安全排出，另外，不能忽視排水順接工程布置，應通過涵管、陡坡或跌水將洪水引入溝道中或道路排水溝中，避免自然流出沖刷形成新的侵蝕溝。田塊應布置完善的農田防護林網，結合行道樹、溝道固岸林統籌田塊的防護林帶設計。

對于地形坡度小于5°、黑土層厚度小于30 cm的地塊，布置地埂植物帶，將坡耕地改造成坡式梯田或隔坡梯田。坡式梯田的設計重點應是地埂(田坎)間距、截蓄排水設施布置。前期設計中是根據地形坡度、降水等諸多因素，按照設計標準要求，通過計算攔蓄量(攔水量、攔土量)確定地埂(田坎)間距，或按照黑土區容許土壤流失量，通過經驗公式反推地埂的間距。我們認為:根據各縣地埂植物帶實際操作情況，對前期設計加以修正，可使前期設計更好地為建設服務;坡式梯田設計中應該完善截、蓄、排水措施布置，在地埂(田坎)內側布置蓄水式排水溝，以淺溝套深溝布置為宜，淺溝種草防護，深溝上覆雨篦子蓋板，蓄水既可用來增加田間入滲也可以用作灌溉補給用水，超標洪水通過淺溝排入道路排水系統或順接到溝道中排出。地埂(田坎)上栽種的植物既要考慮經濟效益，也要體現護埂要求，最好是灌草結合，固埂和創收兼顧。

(3)道路、排水措施。原則上應以道路和溝谷為骨架劃分耕作區，但受諸多因素限制，田間耕作道路只能結合耕作田塊總體布局完善布置，應該從坡腳貫通到坡頂，并能與村級道路相接;道路兩側布置淺碟形草帶排水溝，溝內設置竹節壕式蓄水池，截蓄地表徑流，提高入滲率;將田間排水與道路排水順接。排水溝兩側應結合農田防護林網布置行道樹。跨溝道路可以根據溝道形態、深度及上游匯水情況選擇過水設施類型，過水路面適應寬淺型溝道，流量較大的溝道采用橋涵形式過水比較好。

2.1.2 溝道治理措施布置

從掌握的侵蝕溝現狀資料看，區內V形溝谷較發育。這些溝道由水力沖蝕而成，是區內主要的集雨泄洪通道，所以該區坡面來水的治理原則應該是通過控制性工程疏導洪水進入溝道，而不是封堵。主干溝道治理原則應該是穩固岸坡、防治溝岸擴張，疏通整理溝道，既要滿足一定標準的泄洪要求又要控制輸沙量;支溝治理原則是通過控制性工程，減緩徑流速度、攔截泥沙、降低溝道比降，達到控制溝頭前進、溝岸擴張、溝底下切的目的。

(1)溝頭防護措施。溝頭控制性措施有植物緩沖帶、圍埂、跌水、陡坡等。具體措施布置:在溝頭上游布置植物緩沖帶，喬灌草密植配置，利用植物根系的力學效應、莖葉的水文效應穩固溝頭，通過植被帶消能后將洪水匯入溝道。對于比較規則的溝頭，視匯水面積、溝頭落差等情況在溝頭口布置跌水或陡坡，區內集雨面積4～5 hm2、落差2 m左右的溝頭，基本上皆可采用柳跌水進行消能控制;對于破碎的溝頭，應布置溝頭圍埂(導流埂)，將上游多處來水有序匯集，引導水流通過消能工程進入溝道，而不是將溝頭來水擋在溝外造成周邊耕地水毀。多年侵蝕溝治理實踐證明，柳樁編籬跌水具有泄洪消能效果好、使用壽命長、造價低的優勢，其建筑材料中的柳樁、柳條及草垡皆為黑土區盛產之物，生命力極其旺盛，生態效應亦十分優越，應大力推廣。拜泉縣新生鄉興安村早在1991年侵蝕溝治理中修建的柳跌水，經歷了1994年7月23日暴雨考驗，能安全泄洪。

(2)溝道攔水、攔沙、消能措施。溝道中攔截泥沙、減緩水流速度的措施主要有谷坊、草垡帶、小丁壩等。不建議在主干溝道布置谷坊，可以布置滾水小壩、小丁壩等，既能減緩水流、攔蓄泥沙，又能起到壅水蓄水提升景觀的作用;在支溝中建議設置谷坊或草垡帶。該區常用的小壩有土柳谷坊和土谷坊，土柳谷坊攔泥透水，是當地技術成熟、造價低的首選控制溝底下切措施，目前在該區治溝工程中廣泛應用，攔泥緩沖效果、生態效果都極好。一般在有蓄水要求的溝道布置土谷坊，除設置溢洪口外，還應采取必要的工程護砌措施、植物護坡措施以保證谷坊安全。

(3)植物封溝措施。溝道護岸應該是控制溝道擴張的關鍵，應遵從大自然的法則，以植物措施為主進行岸坡防護。主干V形溝道需采取必要的削坡整形，為植物措施實施創造條件;U形溝道岸坡建議采用當地盛產的柳樁，配置石料(石籠)及耐水濕的植物進行生態護岸，并根據蓄水情況在溝中栽植挺水植物。支溝岸坡整治后應喬、灌、草結合布置，溝底栽植耐水濕的灌木柳，溝坡采用草灌和喬木配置護岸，通過樹木、灌草的強大根系，固持土壤、穩固坡岸、控制溝道擴張。溝道固岸林結合農田防護林布置。

2.2 完達山、張廣才嶺丘陵區

該區處于農林交錯區，丘陵區以上分布有天然次生林、疏林地和人工林地。丘陵區農業墾殖程度高，天然植被基本伐盡。該區地形坡度大、地塊破碎、腐殖土層薄，下覆風化碎石土或基巖，按照土地適宜性評價分析，區內多數土地已不宜農耕，但受土地和人口因素的制約，這方土地依然要承擔糧食供給，所以該區坡耕地治理原則是既要保土又要保耕。

2.2.1 疏林地、退耕地封禁保護措施布置

對于上游的疏林地及退耕后發展的林草區，堅持預防為主、保護優先的方針和人與自然和諧相處的理念，通過植物防護欄、工程防護欄、宣傳碑和標志牌的布置，結合適當的補植、管養等人為干預，落實封山育林、封坡育草等措施，促進生態自我修復。

2.2.2 田間治理措施布置

目前，該區大于5°的坡耕地，多數地塊表土層都不足30 cm，即便局部地塊表土層厚度超過30 cm，也因地塊破碎及下伏碎石土不適于梯田建設。穆棱市水保工作者在多年的小流域綜合治理實踐中，建立起了適合當地自然環境及水土流失特點的坡式梯田治理體系——復合式植物地埂防護體系。它是大竹節壕式截水溝與地埂植物帶的結合體，斷面形式為兩埂夾一溝。復合式植物地埂具有防御標準高、蓄排結合、抗蝕能力強等多重功效，基于此，我們建議:該區大于5°的坡耕地采用復合式植物地埂防護體系進行田間治理，以達到蓄水保土、穩產增收的目的;對區內小于5°的坡耕地，若表土層較厚、下覆地層土質適宜、能夠集中連片，亦可進行水平梯田布置，同時應做好截、蓄、排、引水及順接措施布置。

值得一提的是，該區部分坡上、坡頂耕地已有石化、沙化的跡象，已不適宜種植糧食作物，建議轉變經營觀念，調整種植結構，以多年生的經濟作物替代糧食作物，以此保障土地資源可持續利用。

2.2.3 溝道、河流水系治理措施布置

該區水系發育，溝壑密度較大，諸多縱向溝壑是山洪排泄通道，諸多現代侵蝕溝亦是天然溝壑在中下游因植被損壞后擴張或延伸而來的。上游山區洪水泥沙含量較低，進入中下游農耕區后，坡水中泥沙、農藥和化肥等含量驟然增多。我們認為，該區坡水治理思路應分以下三種情形:一是應該在耕作區上游開挖截流溝，攔截引導溪水、坡洪直接進入河流水系，切斷上游山洪對中下游溝道的水毀動力來源，將較潔凈的山洪和農業污水有計劃地分水系排放，減輕對下游水體的不良影響。二是耕作區中的縱向、橫向侵蝕溝，可以結合截水溝、排水溝布置進行整治，通過跌水、滾水壩及谷坊設置，削減水勢水能、減輕沖刷，攔泥淤溝降低溝底比降，通過壅水、滯水、蓄水措施并結合水生植物栽植，增加就地入滲量、減少下泄量。三是耕作區中的中小河流兩岸一定范圍應該退耕還林還草，通過植物的生態效應，清潔水質、改善生態環境。

該區成熟的治溝措施有漿砌石跌水、柳樁編籬跌水、漿砌石谷坊、干砌石谷坊、土柳谷坊、土谷坊、混凝土預制谷坊等，應該根據其下墊面條件選擇控制性措施類型。土石溝道的上游段，其地面物質特點是巖石組分多、泥土含量低、巖層蓄水性差，不適宜布置柳跌水、柳谷坊，溝頭、溝道控制性工程采用漿砌石或混凝土結構比較適宜;溝道下游段巖層泥土含量高、蓄水性較好，適宜采用植物跌水和谷坊。

3 結語

隨著國家經濟社會的加速發展和宏觀經濟政策的戰略調整，黑龍江省作為我國重要糧食基地的戰略地位更加凸顯，承擔著新時期糧食生產的重任。水土流失、粗放的農業經營方式已不能保證糧食安全，不能滿足人口、經濟增長的需要，實施坡耕地治理、保護黑土資源、提高糧食產出是新時期農業經濟發展的需要，也是國民經濟發展的需要。2010年水利部從糧食安全、生態安全和防洪安全出發，啟動了坡耕地水土流失綜合治理試點工程，黑龍江省在坡耕地治理試點實踐中，做出了自己的特色，分區分縣積極開展了前期工作。我們相信，隨著國家坡耕地治理工作的不斷深入、多元投入機制的建立、技術支持的提升，前期工作也一定會更加完善和具體，并將實踐中探索的好措施、好方法融入到設計中，將當地自然人文特點、特色產業發展理念、生態清潔理念等新的治理思路體現在措施布局及設計中，逐步形成完善的、適應黑土地特點的山、水、田、林、路、村總體設計體系。