紫色砂頁巖區“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田技術應用及效益分析

黃　彬，黃智超

(1.開縣水務局，重慶 開縣 405400； 2.中國農業大學 水利與土木工程學院，北京 100083)

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紫色砂頁巖區“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田技術應用及效益分析

黃彬1，黃智超2

(1.開縣水務局，重慶 開縣 405400； 2.中國農業大學 水利與土木工程學院，北京 100083)

[摘要]紫色砂頁巖區坡耕地水土流失嚴重，梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施。“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田技術就是下部毛條石梯坎、上部土質梯坎，梯埂種黃花菜，組成較為穩定的梯田埂坎。該技術比毛條石坎梯田投資少，比土坎梯田穩定性強、埂坎占地少，具有較好的生態、經濟和社會效益，可為紫色砂頁巖區坡耕地綜合治理提供有效途徑, 值得大力推廣應用。

我國紫色土丘陵區坡耕地主要分布在四川盆地的盆地丘陵和盆周山區,是四川省和重慶市農業的主體區域,也是長江流域的重要侵蝕地帶,長江上游土壤侵蝕量的60%來自該地區的坡耕地[1]。梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施，是在丘陵山坡地上沿等高線修筑的條狀階臺式或波浪式斷面的田地，采用土坎、石坎、土石混合坎或植物坎等保護方式，蓄水、保土、增產作用顯著。為了保護土坎梯田梯埂和增加群眾收入，水保部門大力推廣在梯埂上種植多年生植物，以形成穩定的生物梯埂或植物籬，這方面的科研和技術推廣工作成效顯著[2]。

針對目前紫色砂頁巖區毛條石坎梯田造價高但深受老百姓歡迎，土坎梯田埂坎占地多、使用壽命太短(土坎易垮塌)老百姓不樂于接受，紫色砂頁巖區土石混合坎梯田(配套植物梯埂)技術研究和應用尚不多等情況，開縣水土保持站依托2012年度國家農業綜合開發水土保持科技推廣項目“紫色砂頁巖區坡耕地‘土石混合坎梯田+地埂植物籬’技術研究”，在紫色砂頁巖區坡耕地治理實踐中探索出一種“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田新模式,即梯坎下部毛條石坎、上部土坎，梯埂以土埂代替石埂并種植黃花菜。此模式比土坎梯田牢固，不僅可保持傳統石坎梯田的優越性,而且與傳統石坎梯田模式相比可降低工程成本,取得良好的生態、經濟和社會效益,具有一定的實用價值。

1研究地概況

研究地位于重慶市開縣巫山鎮高巖村，地理位置東經107°57′20″、北緯30°58′05″，海拔425 m，地層巖性為砂頁巖，位于川東平行嶺谷區， 屬亞熱帶季風氣候區，四季分明。年平均氣溫17.0 ℃，極端最高氣溫43 ℃，極端最低氣溫-7 ℃，≥10 ℃年積溫5 230 ℃，無霜期270 d，年均日照時數1 260 h。年均降水量1 280 mm，最大年降水量1 770 mm，最小年降水量872 mm，降水時空分配極為不均，主要集中在7、8、9三個月，占全年降水量的78%以上，且多以暴雨形式出現；10年一遇3、6 h最大降雨量分別是83.6、108.6 mm。

2“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田技術

2.1梯田結構分析

“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田由田面、梯坎和梯埂組成(圖1)。田面呈水平狀或有一定的坡度；梯坎由上部土梯坎和下部毛條石梯坎組成；梯埂由土壤組成，種植黃花菜，一方面梯埂土壤與黃花菜根系復合體可鞏固埂坎，另一方面可攔截田面上的徑流和徑流攜帶的泥土。同時，還要配套路、溝、池、凼等坡面水系工程。

圖1　“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田結構示意

2.2設計標準

梯田防御暴雨標準采用10年一遇3～6 h最大降雨量，要求田面平整,一般坡度應小于5°，土層厚度不小于30 cm，埂坎臺位清晰、規范流暢、牢固穩定。設計減少徑流90%、減少泥沙95%以上[2]。

2.3工程設計

2.3.1梯面

梯面尺寸根據地形、坡度、土層厚度、種植作物種類、勞力和機械化程度等因素，綜合考慮。一般梯面寬在5 m以上。

2.3.2梯坎

梯坎選用Ⅰ—Ⅳ型4種類型。Ⅰ型梯坎毛條石高60 cm(其中基礎埋深30 cm)，土坎高60 cm；Ⅱ型梯坎毛條石高90 cm(其中基礎埋深30 cm)，土坎高60 cm；Ⅲ型梯坎毛條石高90 cm(其中基礎埋深30 cm)，土坎高90 cm；Ⅳ型梯坎毛條石高120 cm(其中基礎埋深30 cm)，土坎高90 cm。毛條石梯坎從下往上每輪依次向坎內收3 cm，毛條石梯坎內側(填膛部位)回填塊片石。

土梯坎頂寬不小于45 cm，外坡比為1∶0.4，內坡比為1∶0.3，高度控制在100 cm以內(為便于與毛條石坎比較取90 cm)。“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田梯埂坎主要特征見表1，梯田設計圖(以Ⅳ型梯坎為例)見圖2。

表1　“土石混合梯坎+植物籬梯埂”梯田梯埂坎主要特征cm

注：梯埂坎高含第一輪毛條石梯坎埋深30 cm，毛條石梯坎外側從下往上每輪向內收3 cm。

2.3.3梯埂

要求梯埂結實，埂面整齊，不易垮塌。埂頂寬30 cm，埂面高于田面20 cm，外坡比為1∶0.4，內坡比為1∶0.3。黃花菜在梯埂上按雙行品字形栽植，穴距20 cm，每穴栽1～2株。

圖2　Ⅳ型梯田設計示意(單位：cm)

按設計要求和技術規范施工，工序依次為清基、砌毛條石、回填塊石、筑土坎(埂)、土地平整。

3水土保持效益分析

3.1生態效益

“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田一次成坎，當年即可發揮保水保土效益。坡地、梯田對比觀測表明，梯田不僅能有效地攔截雨水，滯緩徑流，而且能就地入滲降雨，較坡地土壤含水量提高6～10百分點，從而大大提高了土壤抗旱能力，為農業生產創造了有利條件。黃花菜梯埂與裸露土埂相比，土壤含水量增加3.0百分點，有機質、全氮、全磷、全鉀含量也有所增加。梯田改變了小地形，截短了坡長，減緩了坡度，延長了入滲時間，同時梯田上的農作物長勢好，復種指數高，作物覆蓋時間長，所以梯田攔蓄徑流多，更能有效地防止土壤流失。

3.2經濟效益

分析《2012年度國家農業綜合開發水土保持項目(開縣)巫山坎項目區實施方案》中坎高2.1 m毛條石梯田典型設計圖，與Ⅳ型梯田比較，兩種梯田工程量的差別主要在干砌毛條石和梯埂坎夯實土部分，這是影響工程造價的主因。由表2可知， 梯埂坎長1 m的Ⅳ型梯田比相同長度的坎高2.1 m的毛條石坎梯田少投

表2　坎高2.1 m毛條石坎梯田與Ⅳ型梯田1 m長梯埂坎投入對比

注：梯埂坎高含第一輪毛條石梯坎埋深30 cm，坎高2.1 m毛條石坎梯田的坎頂與田面齊平,Ⅳ型梯田土梯埂高0.2 m(梯埂比田面高0.2 m)。

入76.80元。據調查統計，梯田比坡地年均增產糧食2 250 kg/hm2，盛產期梯埂黃花菜單產量達1 500 kg/hm2。

3.3社會效益

推廣區坡耕地變成梯田后，農業基礎條件極大改善，土地抗旱能力提高，耕地得到了保護，下游洪澇災害、泥沙危害減輕。黃花菜盛開之時，條條花帶令人賞心悅目，成為美麗鄉村游的好去處。

4結語

“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田兼顧了土坎梯田、石坎梯田及植物籬的功能和特性，具有梯坎穩定性強、梯田使用壽命長、埂坎占地較少、梯田工程造價較低、地埂經濟效益好等優點。梯田區域內的石山(料場)開采成毛條石砌筑利用后，料場可以復耕， 增加耕地面積。同時，坡面水系、道路設計科學，配套完善。上述梯田技術具有極高的實用價值，值得大力推廣應用。

[參考文獻]

[1] 史東梅.基于RUSLE模型的紫色丘陵區坡耕地水土保持研究[J].水土保持學報,2010，24(3):39-44.

[2] 張信寶,周萍,嚴冬春.梯田與植物籬的結構、功能與適用性[J].中國水土保持,2010(10):16-17.

(責任編輯徐素霞)

[中圖分類號]S157.31

[文獻標識碼]B

[文章編號]1000-0941(2016)07-0032-03

[作者簡介]黃彬(1966—)，男，重慶開縣人，高級工程師，主要從事水土保持生態建設規劃設計、施工和管理工作。

[收稿日期]2015-10-21

[關鍵詞]梯田；土石混合結構；黃花菜；梯埂；效益；紫色砂頁巖區