建昌縣坡耕地水土保持措施的空間配置研究

楊翠華

(遼寧省建昌縣水利事務服務中心，遼寧 建昌 125300)

1 建昌縣坡耕地治理存在的問題

建昌縣地處遼西丘陵山區，地勢呈東南低、西北高特征，相對高差1147.5m，總面積3184.60km2，其中耕地面積682.73km2，坡耕地面積344.68km2，農業生產總值225486萬元。全縣經濟以農業為主，農作物主要有高粱、玉米等，人均基本農田0.09hm2，糧食總產29.82萬t，農業生產方式以分散的個體為主。調查顯示，丘陵、中低山區為坡耕地主要分布區，其中中低山區的坡耕地一般位于山坡的坡腳及山腰位置，而丘陵區坡耕地大多呈片區分布。自下而上沿山區坡面坡耕地土層厚度逐漸變薄，總體處于15-150cm范圍，土壤可塑性和黏性不斷減少，粒徑增大；中低山區坡耕地分布比較分散，并且整體呈條帶狀分布；丘陵區坡耕地土層厚度處于50-70mm之間，土壤可塑性好且粒徑始終，土層厚度較為均勻。

結合建昌縣水土保持規劃及坡耕地治理現狀，發現實際工程中存在的問題主要有：坡耕地治理項目的資金投入不足，相關工作和整治措施的推進困難；義務工取消后，當地群眾參與水土流失治理的積極性不高，組織協調難度大；工程質量差、建設標準低，排水溝、蓄水池等配套滯后；早期部分梯田嚴重損壞，實施治理時對工藝技術要求高；有關部門監督坡耕地治理的程度不夠。建昌縣的經濟發展以農業為主，因此有必要加強對全縣農耕地水土流失的治理，特別是坡耕地的綜合整治，為推動丘陵山區經濟可持續發展、實現糧食高產穩產和改善生態環境提供重要保障[1]。

2 水土保持措施的空間配置

表1 不同坡度的坡耕地組成

2.1 坡度的影響分析

2.1.1 農田耕作方面

改變土壤物理性質、調整耕作方式以及增加地面種植面積與作物類型等為小區域坡耕地治理的有效途徑，比較常見的農耕措施有免耕或少耕、等高帶狀間輪作及間作砂田、等高線種植、橫坡耕作、壟作區田等。工程實踐表明，在攔沙儲水方面農田耕作與坡度間存在負相關性，如圖1。

(a)能量消減率與坡度間的關系

(b)能量消減率與雨強間的關系

圖1 能量消減率變化特征

圖1(a)反映了保持1.0mm/min雨強不變時地表水能量消減率與坡度之間的關系，其中能量消減率在坡度為15°時達到最大，所以坡度為15°情況下坡耕地的土壤侵蝕程度最低?？傮w而言，能量消減率隨坡度的增大而減少，治理工程中坡度的設置不宜過高。坡度為10°時坡耕地地表水能量消減率與降雨強度間的關系如圖1(b)，可見降雨強度越大則地表水能量消減率越低，該變化特征最明顯的雨強為1.5mm/min。

2.1.2 工程措施方面

目前，建昌縣坡耕地治理較為常用的工程措施有修建水平階、水平溝、梯田等，其中改善環境、泥沙沉積、攔截水流效果最為顯著的措施為修建水平階和水平溝[3]。對于坡度>25°的坡面，水土保持法明確提出嚴禁種植作物，此類坡面比較適合修建水平溝與水平階。不同梯田的適用范圍、特點及其類型如表2，建昌縣坡耕地治理仍以水平梯田作為最主要的措施，其水土保持效果較其它工程措施更加穩定、顯著。此外，土層越薄、坡度越大，則水平梯田的寬度越小且一般≥4m。

表2 梯田的適用范圍及其分類

2.1.3 水保林草方面

封山育林、種植草坪及植樹造林等都屬于水保林草措施的范疇，其中坡耕地最主要的水保林草措施為農林混交。此外，植物籬是一種接近連續閉合種植且具有一定密集度的帶狀狹窄植物群，這也是建昌縣比較重要的林草措施。在坡面上合理布置植物籬，可顯著改善緩坡設計、土壤條件、地表覆蓋率、減少坡體長度等，對減輕水土流失具有明顯作用。對于坡度低于25°的坡面實行植物籬措施，可以優化環境、增強植物光合作用及降低土壤侵蝕強度。

2.2 水保措施配置

2.2.1 平地措施配置

研究表明，對平地實行保護性耕作措施可以明顯減少揚塵風沙，減少20%的土壤損失率及50%的地表徑流量；農耕方式對坡度較小的坡面具有明顯的水土保持效果，其中橫坡耕作措施的效果最為顯著，其攔沙效率達到60%以上；沿坡體實施壟作措施可以有效攔截坡度為3°-7°的緩坡坡體泥沙與徑流量，攔截率分別達到90%-100%、85%-100%，對緩坡實行壟作措施可以提高玉米產量16%、大豆產量15%。

牽牛易斯藥，固特取其義。安用柔軟蔓，曲為縈絆地。汝若不巧沿，何能可旁致。始者無附托，頭腦極細殢。一得風動搖，四畔亂拈綴。搭著纖毫末，走上墻壁際。儻得梯此身，戀纏松竹外。吐花白而青，敷葉光且膩。裛露作嬌態，舞風示豪氣。便忘抑郁時，剩有夸逞意。誑言松和竹，如我兄與弟。下盻(“盻”，《全宋詩》作“盼”)蘭菊群，反欲眇其視。如此無忌憚，不過是瞞昧。教知早晚霜風高，杪表何曾見牛翠。(卷一四牽?；ㄩT)

在抑制土壤侵蝕方面植物籬、水平梯田等措施具有明顯成效，但是其水土保持效益較緩坡耕地的耕作方式而言相差不大[4]；此外，修建植物籬、水平梯田往往需要后期的常年維護，投入的施工成本和維護費用較高，并且這兩項措施占用了緩坡耕地的部分作物空間，使得土地資源的利用率下降。傳統的耕作方式存在較高的土地利用率、工程投資少，土地經過長期的耕耘比較平整，也可在一定程度上抑制土壤侵蝕。因此，傳統耕作方式為坡度低于5°的淺丘地及平地的主要措施，水保治理的輔助措施有植物籬、水平梯田等[5]。

2.2.2 緩、中坡坡耕地措施配置

針對坡度較低的坡耕地傳統耕作方式比較適用，而對于緩、中坡坡耕地其水保效果較差，且坡度低于25°時植物籬、水平梯田的水保效果相差不大。從保持土壤的層面來說，對于坡度為5°-15°的坡耕地植物籬、水平梯田的效果最好；梯坎高度不超過3m的水平梯田具有更高的耕地使用率、較低的蒸發量及良好的穩定性，一般適用于坡度在15°以內的坡耕地；水平梯田可以顯著提升作物的抗旱能力，其地表徑流攔截率高且水保效果穩定，梯田平整有利于保證作物產量，同時有利于緩解地少人多的矛盾。植物籬需要一定的延擱時期方可充分發揮其水保效果，特別是處于生長期的作物與前期植物籬具有營養競爭的問題，在攔截泥沙方面植物籬的效果較差，攔截率不足70%且抗旱能力差，但該措施的投資低。

總體而言，修建水平梯田為建昌縣緩、中坡坡耕地治理的最佳措施，為更好的保護自然環境及增加土壤肥力還可實施種植一定量的植物措施，通過種植植物籬可在一定程度上增大農業收入及改善自然環境。

2.2.3 陡坡地措施配置

陡坡修建梯田時坡面穩定性差、土少石多，梯田地埂高超過3m很容易出現坍塌，因此工程實踐中存在較大難度；此外，采取梯田措施治理陡坡時造成的土壤損失率達到1/10-1/3，且損失率隨坡度的增大而增加，陡坡修建梯田進一步加大了土地資源壓力，并且該項措施的成本較高，不符合經濟合理性要求。對于不適宜種植作物的陡坡植物籬方式具有較好的適用性，并且植物籬措施實施4年后能夠發揮顯著的水保效果，橫坡植物籬對提高土壤有機質含量、阻攔部分土壤流失等效果明顯[6]。

所以，植物籬為建昌縣陡坡坡耕地的最佳治理措施，工程實踐中盡可能選擇能夠增加農民經濟收入且生命力強的植物類型，為更大程度的抑制水土流失還要合理確定植物籬的間距。

2.2.4 較陡坡地措施配置

對于坡度超過25°的坡耕地，水土保持法明確提出必須實行退耕還林草措施，為了減少退耕還林初期的水土流失量，確保自然環境的明顯改善和泥沙的有效攔截，還可輔助實施水平階、魚鱗坑等工程措施。

3 結 論

1)坡度在很大程度上決定了坡耕地的侵蝕程度、地表徑流量及降水沖蝕能力，雨強雨大或坡度越高則坡耕地能量消減率越小，水土流失就越嚴重。其中，坡耕地能量消減率最大、土壤侵蝕程度最小的坡度為15°，所以選用15°作為坡耕地的最佳坡度。針對低于15°的坡耕地，可以實行能夠提高當地群眾經濟收入且具有保水、保肥、保土效果的植物籬措施。

2)為了更加合理的配置不同坡度的坡耕地水保措施，以植物籬、水平梯田為輔，以傳統耕作方式為主屬于坡度低于5°的淺丘地及平地的最優治理方式；種植作物為輔、修建水平梯田為主屬于緩、中坡坡耕地的治理措施；對于陡坡耕地可以實行能夠提高農民經濟收入且生命力強的植物籬措施，而坡度超過25°時必須實施退耕還林草措施，禁止開墾、耕地。