沂蒙山紫色泥頁巖區水土流失綜合治理技術

苗德志　李長青　公衍華

［關鍵詞］ 紫色泥頁巖；水土流失；綜合治理；沂蒙山區

［摘 要］ 沂蒙山低山丘陵區是淮河流域沂蒙魯中低山強烈侵蝕區，其1/5面積分布著由侏羅紀、白堊紀時代所形成的紫色泥頁巖，易受水力和風力侵蝕，產生嚴重的水土流失。為有效控制和減輕該區域水土流失，以沂水縣沙溝鎮石旺官莊村為試驗區，經過綜合治理，逐步建立了“山頭丘頂水土保持林防護帶，山腰丘坡高標準石坎梯田，山腳緩坡紫色泥頁巖土坎改良，山嶺之間溝道層層堰壩攔沙蓄水，溝頭、溝底、溝谷階地發展經濟林”的水土流失綜合防治體系，成效顯著，并針對存在的問題提出了相應的建議，以期進一步改善紫色泥頁巖區生態環境，推動區域經濟社會持續發展。

［中圖分類號］ S157［文獻標識碼］ C［文章編號］ 1000－0941（2023）09－0067－03

沂蒙山低山丘陵區地勢西北高、東南低，區內群山連綿，溝谷縱橫，地形復雜，是淮河流域沂蒙魯中低山強烈侵蝕區，其1/5面積分布著由侏羅紀、白堊紀時代所形成的紫色泥頁巖。紫色泥頁巖屬于泥巖和頁巖之間的過渡巖石類型，可見發育不完善的頁理，具有固結性差、組織松軟、抗壓性的特點，近地表層網狀風化裂隙發育，易于崩解剝離，裸露巖面能迅速松散成碎屑［1］，易受水力和風力侵蝕，產生嚴重的水土流失。為有效控制和減輕紫色泥頁巖區水土流失，以沂水縣沙溝鎮石旺官莊村為試驗區，探究紫色泥頁巖區坡地與侵蝕溝水土流失治理和地力提升技術，以期改善紫色泥頁巖區生態環境，推動區域經濟社會持續發展。

1 試驗區概況

試驗區位于泰沂山南麓沂水縣沙溝鎮石旺官莊村，分布著典型的紫色泥頁巖，土地面積2.51 km2，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，年均氣溫13 ℃，年均降水量784.8 mm，年均水面蒸發量1 271.5 mm，年均風速2.7 m/s。受季節性氣候及地形的影響，降水量、徑流量年際變化大，旱季降雨較少，汛期經常遇到暴雨、臺風等惡劣天氣，汛期徑流總量占全年總量的75%。試驗區地勢東北高西南低，溝壑縱橫，有大小溝道33條，溝壑密度5.32 km/km2，區域地塊被侵蝕溝切割得支離破碎，水土流失非常嚴重。據調查統計，2010年試驗區水土流失面積為219.58 hm2，占區域總面積的87.48%，土壤侵蝕模數9 615 t/（km2·a）；經過多年的綜合治理，截至2022年試驗區水土流失面積為47.99 hm2，土壤侵蝕模數降為2 300 t/（km2·a）。

2 措施體系建設

2010年以來，通過國家水土保持重點建設工程、小流域綜合治理項目、高標準農田基本建設項目、小型水庫除險加固工程和水庫移民后期扶持資金項目的相繼實施，逐步建立了“山頭丘頂水土保持林防護帶，山腰丘坡高標準石坎梯田，山腳緩坡紫色泥頁巖土坎改良，山嶺之間溝道層層堰壩攔沙蓄水，溝頭、溝底、溝谷階地發展經濟林”的水土流失綜合防治體系，治理成效顯著。截至目前，區內水土流失綜合治理面積達到171.59 hm2，其中：封育林草10.11 hm2，整理河谷階地23.10 hm2，整治、新建水平石坎梯田51.23 hm2，整理坡式梯田15.32 hm2，疏林補植12.39 hm2，栽植經果林19.63 hm2，營造速生楊4.86 hm2，新修道路占地13.66 hm2，治溝工程控制水土流失面積21.29 hm2。區內建有小（2）型水庫2座、塘壩10座、護地堤12處、蓄水池8座、淤地壩11座、攔沙壩23座、谷坊50座，建設截（排）水溝等溝洫工程3.52 km。

2.1 山頭丘頂水土保持林防護帶建設

區內山頂坡度較陡，平均坡度25°，土層厚5～20 cm，土壤稀少，紫色泥頁巖裸露巖面大，原有植被以雜草和少量黑松、刺槐等為主。綜合治理時，在山坡上部對原有林草資源實行封禁管護的前提下，新栽或補植松柏、刺槐等，營造水土保持防護林和水源涵養林［2］。針對紫色泥頁巖區苗木成活率低的問題，選擇適宜紫色土生長的黑松、側柏、刺槐、火炬樹等耐寒、耐旱、耐貧瘠，帶土球、高50 cm左右的苗木進行栽植，土層較薄的地方采用魚鱗坑整地、客土置換的方式增加栽植密度，提高苗木成活率，逐漸形成山頭丘頂水土保持林防治體系。

2.2 山腰丘坡高標準石坎梯田建設

試驗區山腰坡度在10°～25°之間，其中1/3的面積是緩丘，土層厚50～60 cm，以20世紀50—80年代建設的坡式土坎梯田為主，種植效益一般；另外2/3的面積是裸露紫色泥頁巖山地，土層厚5 cm以下，農用地面積僅占10%，未利用土地占90%，植被覆蓋率極低。按照土地連片、深溝相隔和等高線設計原則，打破原地形限制，統一進行規劃，將山腰分為5個片區，針對緩丘和裸露紫色泥頁巖山地采用不同的治理方式。在緩丘，采取土層深翻整平，外設石坎地堰，將坡式土坎梯田修建成水平石坎梯田。在裸露紫色泥頁巖山地采用深挖填補和外置客土的方式，將外運土和河道淤泥運至規劃田面，進行土層置換，以增加活土層和土壤肥力，并將挖出的巖石用于修筑石坎，將山地改造成水平石坎梯田，增加基本農田面積，種植花生、小麥、玉米等農作物。梯田內設排水溝，借助高標準農田建設項目配備水源工程設施，保障梯田的水源供應。在山腰整治、新建高標準水平石坎梯田，具有耐用性強、改良速度快、效益明顯等特點，將傳統的“跑土、跑水、跑肥”的坡式土坎梯田和裸露紫色泥頁巖山地整治成“保土、保水、保肥”的高標準水平石坎梯田，形成山腰丘坡高標準石坎梯田水土保持防治體系。

2.3 山腳緩坡紫色泥頁巖土地改良

試驗區山腳緩坡坡度在5°～15°之間，其中紫色泥頁巖裸露荒坡面積較大，一些平緩的淺薄土層區種植了楊樹。按照自然風化速率紫色泥頁巖需經成千上萬年逐漸

形成松軟土層，因此需打破傳統思想，加大人工干預力度，將緩坡紫色泥頁巖裸露荒坡地深翻，改良成可利用的耕地。首先，根據當地實際情況和紫色泥頁巖的物化特性，在深秋和冬季采用挖掘機，對母巖風化殼深翻50～60 cm，以開辟小地塊為主，設置高低不平的凹凸齒狀田面，以增大風吹日曬表面積和人為造成不同側面溫度，形成溫差效應，加快紫色泥頁巖凍融風化速度，并在春季解凍后按等高線逐步整治連成大片，建成反坡地塊；對一些粒徑較大的巖石碎塊，夏季高溫暴曬后，若久旱缺雨，可采取機械或人工灑水噴淋，利用干濕循環，人工干預碎塊風化過程，加快土壤形成。其次，將周邊水庫、塘壩或河道淤積的肥沃泥土運至反坡地塊，進行耕翻、攪和、摻拌，逐步改良成可耕農用地。

最后，施用有機質含量高的農肥，提高土壤有機質含量，逐步形成高標準“保土、保水、保肥”基本農田，種植中藥材、花生、花椒等耐旱作物，同時在土坎地堰上栽植金銀花等護埂植物，以控制坡面水土流失，形成山腳緩坡可耕農用地水土保持防治體系。

2.4 溝道攔沙蓄水防治體系建設

試驗區溝道是水土流失防治的重點區域。按照“因地制宜、避害趨利、層層攔蓄、綜合治理”的原則，在溝道內布設溝頭防護、谷坊、淤地壩、攔沙壩、庫塘、蓄水池等，以蓄水、攔沙、攔泥為主的防護措施。即：在溝頭修建截排水工程；在溝道中游段修筑干砌石谷坊、攔沙壩等工程，用以攔沙、攔泥；在溝坡栽植藤蔓植物，以加固坡體，防止坡體滑動；在溝道中下游段建設淤地壩、庫塘等攔沙蓄水工程；在溝岸修建蓄水池及梯田工程；已建的谷坊、淤地壩淤平后，栽植桃樹、櫻桃、花椒等經果林；溝道底端的淤泥可用來改良、加厚、培肥梯田土層。將溝頭、溝坡、溝底和溝岸通過點、線、面多種措施交織配置，形成了較為完善的溝道攔沙蓄水防治體系。

3 取得的成效

經實地調查統計，試驗區水土流失綜合治理后，成效顯著。水土保持措施體系的建設，既增加了林草資源數量，涵養了水源，又攔蓄了地表徑流，年攔蓄地表徑流量達39.56萬m3，提高了試驗區防洪減災能力，減輕了自然災害；庫塘、淤地壩、谷坊、蓄水池等溝道攔沙蓄水工程的建設，減少了下游河道、水庫的淤積，溝道流域出口處減沙率達76.1%；紫色泥頁巖裸露地表深翻改良后，增加了可耕地面積，緩解了當地人多地少的矛盾；配套的蓄水池、庫塘等攔蓄水設施，改善了農業基礎設施條件，提高了土地產出率；試驗區農業種植結構的調整，優化了產業結構，促進了當地經濟發展。據統計，截至2022年試驗區水土流失綜合治理面積累計達171.59 hm2，水土保持率達68.36%，年人均收入增加了588元，有效控制了區域水土流失，改善了生態環境，提高了環境容量，促進了當地經濟社會的發展，為脫貧攻堅及鄉村振興工作增添了助力。

4 存在的問題

1）治理成果管護問題。農村雙層經營體制存在“分”之有余、“統”之不足的問題，造成土地碎片化，經營分散、規模小、成本高，難以組織機械化生產，影響經營者的積極性和主動性，導致綜合治理效益難以完全發揮。區內水土保持措施建成后，移交當地村委會及村內群眾管護，受傳統自給自足的小農經濟思想束縛，部分群眾水土保持意識淡薄，對已建的水保設施缺乏日常維護，更有人為破壞的情況發生。

2）林木樹種配置問題。受市場、勞力和當地群眾的觀念等因素影響，區內楊樹林地面積過大。一是為了省心而片面栽植楊樹，造成林糧爭地矛盾，不適應當前國家農業政策調整方向，也不利于國家糧食安全；二是部分楊樹林影響周邊低矮作物的生長，尤其是在耕地內種植楊樹，既造成農作物減產，又易引發鄰里矛盾；三是有些楊樹在山坡種植，適宜性差，生長緩慢，甚至干枯死亡，造成土地撂荒，不利于土地綜合利用，還易加重水土流失。

5 建議

1）創新投融資模式。針對紫色泥頁巖區生態環境脆弱、治理難度大、單位面積水土流失綜合治理技術措施投入大、效益發揮慢的實際情況，需要積極拓寬投融資渠道。建議政府多采取“以獎代補”、補助鼓勵大戶承包治理、資助水土保持科研機構直接參與治理等模式，吸納資金、引進人才、創新技術；同時鼓勵村集體和群眾群力群策，創新治理體制機制，打破地界，積極有序地進行土地流轉或成立合作社，探索土地折價和資金入股形式，實行“誰治理，誰受益”的股份制或合作制模式，鼓勵引進社會資金投入，增大水土保持投資規模，解決資金投入渠道單一、投入不足等問題，推進紫色泥頁巖區水土流失綜合治理進度。

2）創新社會管理模式。針對農村雙層經營體制存在的不利因素，應充分發揮土地流轉政策的有效性和靈活性，使分散經營、規模小、成本高、難以組織機械化生產的經營模式變為集中經營、規模大、成本低、可有效組織機械化生產的大戶經營模式，調動生產經營者的積極性，充分發揮建設者的主動性，使具有治理能力的經營者直接參與到山水林田湖路村綜合治理的工作中。另外，要加強法制及科普知識的宣傳，制定相關村規民約，加強水土保持林及水利水保設施的管護。

3）優化農村種植業結構。針對紫色泥頁巖區種植業結構現狀，壓減楊樹的種植面積，除溝河邊低洼易澇的區域栽植速生楊樹外，建議其他區域的楊樹全部實行退林還糧、還油、還藥，種植適宜當地生長的糧食作物、花生、中藥材、經果林等關乎民生社稷的高質高效產品。同時本著“明晰土地所有權、穩定土地承包權、用活土地經營權”和“依法、自愿、互利、有償”的原則，培育優勢產業種植大戶，鼓勵農民合作社、家庭農場等新型農業經營方式發展［3］，以進一步調整紫色泥頁巖區種植業結構，優化農業內部經濟結構，實現農業經濟良性循環。

[參考文獻]

[1] 莫斌，朱波，高美榮，等.紫色泥頁巖的侵蝕產沙特點及影響因素分析[J].水土保持研究，2005，12（1）：129-131.

[2] 李長青，趙學明，田寶珍.沂水縣水土保持推動區域“一村一品”經濟發展[J].山東水利，2009（7）：17-19.

[3] 公衍華，苗德志，鄧海瑜，等.沂水縣國家水土保持重點工程實施成效與經驗：以勝利河小流域綜合治理工程為例[J].中國水土保持，2023（3）：66-68.

收稿日期： 2023-03-31

基金項目： 山東水土保持學會重點領域創新項目（2019005）

第一作者： 苗德志（1977—），男，山東沂水人，高級工程師，碩士，主要從事水土保持規劃及管理工作。

通信作者： 公衍華（1987—），男，山東蒙陰人，高級工程師，學士，從事水土保持規劃及管理工作。

E-mail： gongyh521@126.com

（責任編輯 張緒蘭）