梯田與植物籬的結(jié)構(gòu)、功能與適用性

張信寶,周 萍,嚴(yán)冬春

(1.中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所山地環(huán)境演變與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610041;2.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州貴陽(yáng) 550002)

梯田與植物籬的結(jié)構(gòu)、功能與適用性

張信寶1,2,周 萍1,嚴(yán)冬春1

(1.中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所山地環(huán)境演變與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610041;2.中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州貴陽(yáng) 550002)

水保措施;梯田;植物籬;結(jié)構(gòu)功能;適用性

梯田和植物籬都是治理山丘區(qū)坡耕地水土流失的重要的水土保持措施。介紹了梯田和植物籬的結(jié)構(gòu)、功能及其適應(yīng)性,并進(jìn)行了對(duì)比分析,同時(shí)對(duì)長(zhǎng)江上游坡耕地整治提出了建議,以期促進(jìn)坡耕地水土流失的科學(xué)治理。

梯田是在坡地上分段沿等高線建造的階梯式農(nóng)田,是治理坡耕地水土流失的有效措施,蓄水、保土、增產(chǎn)作用顯著。植物籬為無(wú)間斷式或接近連續(xù)的狹窄帶狀植物群,由木本植物或一些莖干堅(jiān)挺、直立的草本植物組成,是國(guó)外運(yùn)用比較普遍的一種坡地水保措施,20世紀(jì) 80年代以來(lái)受到國(guó)內(nèi)一些水保專家的極力推崇。植物籬具有分散地表徑流、降低流速、增加入滲和攔截泥沙等作用,生態(tài)效益顯著。為了保護(hù)梯田地埂和增加群眾收入,水保部門大力推廣在梯埂上種植多年生植物,以形成生物地埂,為增加收益也可改種一年生作物。鑒于一些地方對(duì)這兩種水保措施的應(yīng)用把握不準(zhǔn),本研究分析了梯田和植物籬的結(jié)構(gòu)、功能及其適用性,以期促進(jìn)坡耕地水土流失的科學(xué)治理。

1 梯田的結(jié)構(gòu)與功能

圖 1 梯田結(jié)構(gòu)示意圖

普通梯田由梯坎、梯埂和田面 3部分組成(圖 1)。梯坎的類型主要有土坎、石坎、土石混合坎等。梯坎的主要功能是分割田塊、擋土,防止發(fā)生邊坡失穩(wěn)、坍塌或滑坡。梯埂的類型主要有土埂和石埂兩種,近年來(lái)用水泥硬化梯埂的現(xiàn)象也較為普遍。梯埂的主要功能有:保水保土,攔截田面降水產(chǎn)生的徑流和徑流攜帶的泥沙;田間道路,便于田間行走和運(yùn)輸;種植作物,在不影響其保水保土功能的前提下種植作物可以增加經(jīng)濟(jì)收入。田面的功能是種植作物,梯田的農(nóng)作物產(chǎn)出主要來(lái)源于田面。為保證梯田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),修建了大量配套措施,例如四川、重慶等地的梯田多建有邊溝、背溝、沉沙凼和坡面水系配套工程。

正確認(rèn)識(shí)梯坎和梯埂的功能可以提高梯田建設(shè)和種植的科學(xué)性,在不影響梯田安全的前提下,可以降低建設(shè)成本和增加作物產(chǎn)出。在土質(zhì)梯坎上種植多年生植物,強(qiáng)化了植物根系的固結(jié)土體作用,能夠提高土體的抗剪強(qiáng)度和邊坡的穩(wěn)定性。梯埂的功能主要是攔截徑流和泥沙,梯埂抗剪強(qiáng)度的高低對(duì)于提高梯田邊坡穩(wěn)定性的作用不大,因此可以在土埂上種植多年生植物或豆類等一年生經(jīng)濟(jì)作物。春季種植的植物或作物,在夏季暴雨來(lái)臨前已經(jīng)生長(zhǎng)很茂盛,可以保護(hù)土埂免遭侵蝕。但是,在梯埂上只能點(diǎn)播作物,以免破壞梯埂的整體性,進(jìn)而降低其抗沖強(qiáng)度。要保證梯埂具有一定的高度,盡量防止徑流漫埂沖刷破壞梯田,在穩(wěn)定性有保證的前提下可用土石混合坎替代石坎。石坎的頂部也可修建土埂或土石混合埂,以種植經(jīng)濟(jì)作物增加產(chǎn)出。

2 植物籬的結(jié)構(gòu)與功能

植物籬是按一定間隔,在坡地內(nèi)沿等高線種植一行或數(shù)行林草帶形成的植物“籬笆”(圖 2)。植物籬的功能有:滯緩徑流、攔截泥沙,泥沙長(zhǎng)期淤積后可逐漸形成梯田;經(jīng)濟(jì)作物植物籬具有一定的經(jīng)濟(jì)效益;改善植物籬行間小氣候,為行間農(nóng)作物生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境。和傳統(tǒng)的梯田相比,植物籬最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉,簡(jiǎn)便易行。但是,在我國(guó)植物籬措施的推廣應(yīng)用效果并不理想,主要原因有:①和作物爭(zhēng)水爭(zhēng)肥。例如,香港大學(xué)在湖北秭歸坡地柑橘園內(nèi)種植紫穗槐植物籬,但在柑橘進(jìn)入初果期后群眾擔(dān)心影響果樹(shù)產(chǎn)量,就將植物籬砍掉了;②耕地有限,群眾不愿意種植經(jīng)濟(jì)效益低的植物籬。20世紀(jì) 90年代,作者曾經(jīng)在川中丘陵區(qū)嘗試種植香根草植物籬,但是由于群眾反映“人都不夠吃,還種這種連牲口都不吃的草干什么”,結(jié)果第二年就被拔掉了。③不便于田間行走和運(yùn)輸。用植物籬替代地埂,減少了可供田間行走和運(yùn)輸?shù)奶镩g道路,給群眾生產(chǎn)帶來(lái)不便。

圖 2 植物籬結(jié)構(gòu)示意圖

3 兩種措施的適用性和今后工作建議

我國(guó)是一個(gè)人多地少的農(nóng)業(yè)大國(guó),大部分山丘區(qū)耕地資源緊張,坡耕地地塊零碎、坡度大、機(jī)械化程度低,植物籬措施不適用于我國(guó)大部分地區(qū)的坡耕地整治,不應(yīng)作為坡耕地整治的主要措施。但是,植物籬植物多能在惡劣的環(huán)境下生長(zhǎng),根系發(fā)達(dá),固土能力強(qiáng),又具有成本低廉、簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn),因此可廣泛應(yīng)用于脆弱生態(tài)環(huán)境下的植被恢復(fù),如北方干旱土石山區(qū)、黃土梁峁區(qū)和南方花崗巖風(fēng)化區(qū)坡地橫坡種植植物籬能夠促進(jìn)坡地植被恢復(fù)。同時(shí),植物籬還可用于維護(hù)工程邊坡穩(wěn)定,如廣東等地在高速公路邊坡上種植根系發(fā)達(dá)的香根草植物籬,效果良好。

鑒于我國(guó)山丘區(qū)耕地資源緊張、農(nóng)事耕作以人畜為主的國(guó)情,在相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期內(nèi)坡改梯無(wú)疑是我國(guó)特別是長(zhǎng)江上游坡耕地整治的主要措施。長(zhǎng)江上游坡耕地面積約有 767萬(wàn)hm2,占全國(guó)坡耕地總面積的 32%,在短時(shí)間內(nèi)將如此大量的坡耕地全部建成高標(biāo)準(zhǔn)梯田是不切實(shí)際的,為此對(duì)長(zhǎng)江上游坡耕地整治提出如下建議:①因地制宜,選擇科學(xué)的坡改梯模式。有水源保證、適合種植水稻的坡地,應(yīng)盡量修建成水平梯田;不具備水平梯田建設(shè)條件的,可考慮修建成坡式梯地。②保護(hù)和充分利用現(xiàn)有梯田的梯坎和梯埂。在修建坡式梯地時(shí)不要將現(xiàn)有梯坎和梯埂全部推倒重來(lái),而要加以改造利用。③重視梯田邊坡穩(wěn)定。在土質(zhì)梯坎上種植多年生灌草,以固結(jié)土體、提高土體強(qiáng)度。在保證梯坎穩(wěn)定的前提下,可修建土石混合坎,以降低造價(jià)和便于修建。修建梯坎時(shí)盡可能不使用難以風(fēng)化成土的異質(zhì)材料如混凝土等,以免造成石質(zhì)污染,增加今后農(nóng)田改造的困難。④利用地埂種植作物。在地埂上不但可以種多年生植物,而且可以點(diǎn)播一年生經(jīng)濟(jì)作物以增加經(jīng)濟(jì)效益。

S 157.3

C

1000-0941(2010)10-0016-02

張信寶(1946-),男,江蘇鎮(zhèn)江市人,研究員,博導(dǎo),主要從事土壤侵蝕與水土保持研究。

2010-09-01

(責(zé)任編輯 李楊楊)