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(wù)服務(wù)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(qū)，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(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值225486萬元。全縣經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)作物主要有高粱、玉米等，人均基本農(nóng)田0.09hm2，糧食總產(chǎn)29.82萬t，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以分散的個體為主。調(diào)查顯示，丘陵、中低山區(qū)為坡耕地主要分布區(qū)，其中中低山區(qū)的坡耕地一般位于山坡的坡腳及山腰位置，而丘陵區(qū)坡耕地大多呈片區(qū)分布。自下而上沿山區(qū)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(qū)坡耕地分布比較分散，并且整體呈條帶狀分布；丘陵區(qū)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(jié)合建昌縣水土保持規(guī)劃及坡耕地治理現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)實(shí)際工程中存在的問題主要有：坡耕地治理項(xiàng)目的資金投入不足，相關(guān)工作和整治措施的推進(jìn)困難；義務(wù)工取消后，當(dāng)?shù)厝罕妳⑴c水土流失治理的積極性不高，組織協(xié)調(diào)難度大；工程質(zhì)量差、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，排水溝、蓄水池等配套滯后；早期部分梯田嚴(yán)重?fù)p壞，實(shí)施治理時對工藝技術(shù)要求高；有關(guān)部門監(jiān)督坡耕地治理的程度不夠。建昌縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以農(nóng)業(yè)為主，因此有必要加強(qiáng)對全縣農(nóng)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(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和改善生態(tài)環(huán)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(nóng)田耕作方面

改變土壤物理性質(zhì)、調(diào)整耕作方式以及增加地面種植面積與作物類型等為小區(qū)域坡耕地治理的有效途徑，比較常見的農(nóng)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(qū)田等。工程實(shí)踐表明，在攔沙儲水方面農(nóng)田耕作與坡度間存在負(fù)相關(guān)性，如圖1。

(a)能量消減率與坡度間的關(guān)系

(b)能量消減率與雨強(qiáng)間的關(guān)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(qiáng)不變時地表水能量消減率與坡度之間的關(guān)系，其中能量消減率在坡度為15°時達(dá)到最大，所以坡度為15°情況下坡耕地的土壤侵蝕程度最低。總體而言，能量消減率隨坡度的增大而減少，治理工程中坡度的設(shè)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(qiáng)度間的關(guān)系如圖1(b)，可見降雨強(qiáng)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(qiáng)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(huán)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(yán)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(diǎn)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(wěn)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(nóng)林混交。此外，植物籬是一種接近連續(xù)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(shè)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(shí)行植物籬措施，可以優(yōu)化環(huán)境、增強(qiáng)植物光合作用及降低土壤侵蝕強(qiáng)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(shí)行保護(hù)性耕作措施可以明顯減少揚(yáng)塵風(fēng)沙，減少20%的土壤損失率及50%的地表徑流量；農(nóng)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(dá)到60%以上；沿坡體實(shí)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(dá)到90%-100%、85%-100%，對緩坡實(shí)行壟作措施可以提高玉米產(chǎn)量16%、大豆產(chǎn)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(xì)殢。一得風(fēng)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(tài)，舞風(fēng)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(fēng)高，杪表何曾見牛翠。(卷一四牽牛花門)

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(hù)，投入的施工成本和維護(hù)費(fèi)用較高，并且這兩項(xiàng)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(tǒng)的耕作方式存在較高的土地利用率、工程投資少，土地經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)量及良好的穩(wěn)定性，一般適用于坡度在15°以內(nèi)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(wěn)定，梯田平整有利于保證作物產(chǎn)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(fā)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(yǎng)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(hù)自然環(huán)境及增加土壤肥力還可實(shí)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(nóng)業(yè)收入及改善自然環(huán)境。

2.2.3 陡坡地措施配置

陡坡修建梯田時坡面穩(wěn)定性差、土少石多，梯田地埂高超過3m很容易出現(xiàn)坍塌，因此工程實(shí)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(dá)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(jìn)一步加大了土地資源壓力，并且該項(xiàng)措施的成本較高，不符合經(jīng)濟(jì)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(shí)施4年后能夠發(fā)揮顯著的水保效果，橫坡植物籬對提高土壤有機(jī)質(zhì)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(shí)踐中盡可能選擇能夠增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入且生命力強(qiáng)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(shí)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(huán)境的明顯改善和泥沙的有效攔截，還可輔助實(shí)施水平階、魚鱗坑等工程措施。

3 結(jié) 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(qiáng)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(yán)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(shí)行能夠提高當(dāng)?shù)厝罕娊?jīng)濟(jì)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(tǒng)耕作方式為主屬于坡度低于5°的淺丘地及平地的最優(yōu)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(shí)行能夠提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入且生命力強(qiáng)的植物籬措施，而坡度超過25°時必須實(shí)施退耕還林草措施，禁止開墾、耕地。