東江源區(qū)坡地果園水土流失防治分析

陳瑞冰，席運(yùn)官

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，210042，南京)

東江發(fā)源于江西省贛州市尋烏縣的椏髻缽山，源區(qū)包括贛州市的尋烏、安遠(yuǎn)和定南3 縣，地理位置介于E114°47'～115°33'，N24°29'～25°33'之間，流域面積3 502 km2，約占東江全流域面積的1/10，水資源總量44.0 億m3，輸入珠江三角洲的29.21 億m3水是香港特別行政區(qū)主要的飲用水，因此，源區(qū)水環(huán)境直接關(guān)系到珠江三角洲和香港的飲用水安全;但由于氣候、降雨量、母巖及不合理利用等因素，這里一直是全國(guó)南方水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域［1］，近年來(lái)果業(yè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中水土保持措施不到位，使東江源區(qū)水質(zhì)呈惡化趨勢(shì)，從目前的開(kāi)發(fā)情況看，如不采取控制措施，水土流失將進(jìn)一步加?。?］。筆者對(duì)我國(guó)南方丘陵坡地果園水土流失產(chǎn)生的主要影響因子進(jìn)行詳細(xì)的探討，并有針對(duì)性地提出東江源丘陵坡地果園水土保持的有效途徑和措施，旨在為進(jìn)一步作好東江源區(qū)坡地果園的水土保持工作提供依據(jù)。

1 坡地果園水土流失影響因素分析

1.1 地形因素

山坡地開(kāi)發(fā)果園，首先要考慮地形因子對(duì)水土流失的影響。據(jù)研究，坡度對(duì)水土流失量有重要影響［3-5］。在其他條件相同時(shí)，一般地表坡度愈大，徑流速度愈大，水土流失也愈嚴(yán)重。當(dāng)其他條件均相同時(shí)，水力侵蝕的強(qiáng)度依據(jù)坡的長(zhǎng)度來(lái)決定。坡面越長(zhǎng)，徑流強(qiáng)度就越大，匯聚的流量也愈大，因而其侵蝕力就愈強(qiáng)。其次坡形的影響，一般來(lái)說(shuō)，直線形坡上下坡度一致，下部集中徑流最多，流速最大，所以土壤沖刷較上部強(qiáng)烈。凸形坡上部緩，下部陡而長(zhǎng)，土壤沖刷較直線型坡下部強(qiáng)烈。凹形坡上部陡，下部緩，中部土壤侵蝕強(qiáng)烈，下部侵蝕減輕，常有堆積發(fā)生。臺(tái)階形坡地部分水土流失輕微，但在臺(tái)階邊緣上就容易發(fā)生溝蝕［6］。

何紹蘭等［7］對(duì)0、5°、10°、15°、20°、25°和30°坡度下的幼齡柑橘(Citrus reticulata Banco)園水土流失狀況進(jìn)行模擬研究表明，當(dāng)坡度在0 ～5°之間時(shí)，柑橘園地表徑流量差異不大，坡度超過(guò)5°以后地表徑流量便會(huì)大幅度增加，而且徑流中的泥沙含量也呈隨坡度增大而增加的趨勢(shì)，表明水土流失與果園土面坡度直接相關(guān)。劉培娟等［8］在魯中南低山丘陵區(qū)分別對(duì)不同植被的不同坡度(5°、15°和25°)條件下的汛期徑流量、侵蝕量進(jìn)行了研究，結(jié)果表明汛期徑流量、侵蝕量隨坡度的升高而增加，水土流失量隨坡度的升高而加劇。魏天興等［9］研究了黃土區(qū)坡地的坡長(zhǎng)與坡度對(duì)于土壤侵蝕的影響，分析表明坡度和坡長(zhǎng)是影響水土流失的主要地形因子，坡度與坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙量呈正相關(guān)關(guān)系，并根據(jù)研究提出坡耕地應(yīng)嚴(yán)格限制在坡度25°以下，坡耕地坡長(zhǎng)最好小于15 m。謝庭生等［10］對(duì)湘中紫色土丘崗區(qū)的研究結(jié)果表明，土壤侵蝕量隨坡度增大而增大，坡度每增加1°，土壤侵蝕量年遞增730 ～930 t/km2，坡度與土壤侵蝕量呈極顯著正相關(guān);萬(wàn)廷朝［11］研究地形因子對(duì)水土流失的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)5°～25°之間，坡度對(duì)土壤流失量的影響達(dá)到極顯著水平，徑流量、侵蝕量隨坡度的增大而增加。因此，盡量減少陡坡耕地耕作或直接退耕，能有效降低水土流失強(qiáng)度。

1.2 植被因素

植被是抑制水土流失發(fā)生的主要自然因素，表現(xiàn)在2 個(gè)方面:一是植被對(duì)降雨侵蝕力的影響;二是植物根系及枯枝落葉層對(duì)入滲和徑流的影響，只有當(dāng)降雨強(qiáng)度超越了植被枝葉攔截能力時(shí)方可產(chǎn)生水土流失，植被的防蝕能力隨著植被蓋度的增加而增加，水土流失相應(yīng)減少［12］。

研究表明，在坡耕地上種植草帶對(duì)減輕水土流失，提高坡耕地持續(xù)利用和改良土壤方面有良好效果［13-15］，丘陵坡地、果園種植百喜草(Paspalum notatum)能有效防止水土流失，在相同條件下，常規(guī)耕作的坡地地表徑流量為種百喜草處理的4.39 倍，流失表土量為種百喜草處理的67.1 倍［16-17］，種植龍須草(Eulaliopsis binata)能顯著降低南方紫色土地區(qū)的水土流失［18］，此外，在坡地果園套種留蘭香(Mentha spicata L.)［19］、柱花草(Stylosanthes guianensias SW.)［20］、蘇丹草(Sorphum sudanense)［21］等牧草都可以有效減少水土流失;因此，近年來(lái)在南方丘陵區(qū)推行果樹(shù)-牧草模式，不僅可防止水土流失、提高土壤水分、減低土壤溫度波動(dòng)，還可改良培肥土壤，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益［22］。除了種植牧草，也有研究［23］認(rèn)為，在果園特別是幼齡果園株間隙套種一年生經(jīng)濟(jì)作物，如花生(Arachis hypogaea)、大豆(Glycine max)、綠豆(Vigna radiata)、玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa)、地瓜(Ipomoea batatas)等，一方面可提高土地的復(fù)種指數(shù)，加快土壤熟化，增加農(nóng)民收入，另一方面經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)的秸稈通過(guò)壓埋回園，增加土壤有機(jī)質(zhì)，或覆蓋果樹(shù)的樹(shù)蔸，起到防蝕、保濕效果，提高果樹(shù)的抗旱能力。這種果農(nóng)結(jié)合的方式也不失為治理坡地果園水土流失的有效途徑;但是易小平等［24］通過(guò)對(duì)4 齡芒果(Mangifera indica)園間作體系的水土流失研究表明，相對(duì)于芒果+柱花草(Stylosanthes humilis)、芒果+木薯(Manihot esculenta)、芒果+番薯(Ipomoea batatas Lamarck) +花生這幾種間作模式，單作芒果模式的水土流失量和養(yǎng)分流失量相對(duì)較小。

因此，在坡地果園中，選擇間作模式和耕作模式時(shí)，要充分考慮此模式是否會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失和養(yǎng)分損失，否則可能會(huì)得不償失，天然野草覆蓋效果可能會(huì)更好。采取水土保持措施保護(hù)坡耕地是坡地可持續(xù)利用的關(guān)鍵和核心，是坡耕地農(nóng)業(yè)利用的必備條件。有效的水土保持措施可顯著減少土壤侵蝕，減少養(yǎng)分損失，逐步提高坡地地力，增加作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)坡地的可持續(xù)利用［25］。

2 坡地果園水土流失防治措施

近年來(lái)東江源丘陵區(qū)發(fā)展了大量的果園，目前東江源區(qū)果園種植面積達(dá)到5.76 萬(wàn)hm2，柑橘類果業(yè)已成為源頭區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。臍橙(Citrus sinensis Osbeck)、蜜橘(Citrus Linn.)等果園以山坡地為主，其中25°以上山坡上開(kāi)發(fā)的面積約占25%以上，尤其是沿公路兩側(cè)，由于交通條件好，連片開(kāi)發(fā)規(guī)模很大。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中不少農(nóng)民采用機(jī)挖的方式，未采取生態(tài)防護(hù)措施，多數(shù)幼齡果園土壤裸露，原生和次生天然植被基本被破壞，水土流失嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)［26］，東江源區(qū)水土流失總面積9 萬(wàn)7 752.7 hm2，其中流失強(qiáng)度在中度以上的占42.85%，土壤侵蝕模數(shù)為4 280 t/(km2·a)，年土壤流失量為418.38 萬(wàn)t。每年表土可被沖刷0.2 ～1.0 cm，并帶走大量有機(jī)質(zhì)和N、P 養(yǎng)分。

為防治東江源區(qū)坡地果園水土流失，當(dāng)?shù)乜萍既藛T應(yīng)根據(jù)區(qū)域水土流失現(xiàn)狀，結(jié)合地形、地質(zhì)、土壤條件，因地制宜，采取不同的防治措施。

2.1 工程措施

防治水土流失的工程措施主要是坡改工程，即坡改梯工程。它是以減緩坡度和截短坡長(zhǎng)，改變地形條件，增加土壤水下滲，減少地表徑流的形成，降低徑流流速和沖刷作用，防止果園土、水、肥的損失，為果樹(shù)及套種其間的植物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件［23］。根據(jù)果園所處的坡度、坡位、坡形及土壤、果樹(shù)等特點(diǎn)，在保證質(zhì)量的前提下，最大限度地節(jié)省人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，修筑高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的梯田，使之能蓄能排，埂坎夯實(shí)、穩(wěn)定、不垮，達(dá)到保土、保水、保肥、增收目的［16，27］。集流槽、環(huán)山溝、單株平臺(tái)等技術(shù)的應(yīng)用也能有效防治水土流失。集流槽技術(shù)簡(jiǎn)單講就是以果樹(shù)為中心，在樹(shù)冠滴水線處向外修成近似正方的集流槽面，壟高10 ～20 cm，高差約10 ～15 cm，且向樹(shù)根處傾斜，形成外高內(nèi)低(內(nèi)傾3°～7°)的集流槽面，該技術(shù)措施具有匯聚局部地表徑流的作用［28］;環(huán)山溝的作用在于可以攔截坡面徑流而防止溝蝕，同時(shí)可以兼用為種植護(hù)坡草本及田間道路，既可使用機(jī)械，又便于果園管理，適合現(xiàn)代化坡地果園的需要;單株平臺(tái)則按果樹(shù)單株分別就地修筑半圓形的小平臺(tái)地段，這是較為經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的方法，但不便于田間作業(yè)［16］。此外，根據(jù)具體地形地貌，合理規(guī)劃布設(shè)果園內(nèi)道路，并且設(shè)置排水溝、沉沙池、進(jìn)行邊坡防護(hù)避免滑坡等措施也能在一定程度上減輕水土流失［29］。

2.1.1 山邊溝 山邊溝是根據(jù)不同坡度每隔一定距離沿等高線開(kāi)挖1 條淺三角形的排水溝，以截短坡長(zhǎng)分段截泄徑流，防止沖蝕。一般每隔16 ～20 m開(kāi)1 條溝，坡度小的隔20 m，坡度大的隔16 m，山邊溝寬2 m，外高內(nèi)低，高差0.1 m［30］。它發(fā)源于歐洲，后傳到美國(guó)，被美國(guó)水保署水土保持手冊(cè)列為第423 號(hào)方法。20 世紀(jì)50 年代，山邊溝被引進(jìn)到我國(guó)臺(tái)灣，臺(tái)灣水土保持界在廖綿浚先生指導(dǎo)下對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，提出了適合當(dāng)?shù)貤l件的改良山邊溝，亦稱為“廖氏山邊溝”。

由于山邊溝將長(zhǎng)坡截成短坡，減短了坡長(zhǎng)，分段排除徑流，使溝間土地沖蝕在適當(dāng)?shù)霓r(nóng)藝方法的有效配合實(shí)施下得以控制，提高了水土保持效果。同時(shí)，由于溝形斷面寬而淺，為坡地機(jī)械化作業(yè)提供了田間作業(yè)道路，使路渠結(jié)合、溝道合一，從而降低了田間勞動(dòng)消耗和成本，而且施工容易，便于機(jī)械化修建，滿足了現(xiàn)代坡地農(nóng)業(yè)的基本需要［31］。

2.1.2 草溝 草溝是美國(guó)水土保持局推行的最主要的排水方法，已廣泛應(yīng)用多年，主要應(yīng)用于緩坡地。我國(guó)臺(tái)灣學(xué)者廖綿浚在50%以上的坡地上作了草溝試驗(yàn)，最早提出了草溝可以應(yīng)用于臺(tái)灣坡地排水的觀點(diǎn)。日本也有少量草溝實(shí)施。江西省水土保持科學(xué)研究所于2005 年6 月至2007 年6 月，在江西九江的坡地果業(yè)開(kāi)發(fā)和苗圃建設(shè)中，結(jié)合坡地排水系統(tǒng)完成植草排水溝的放線、開(kāi)挖和種植任務(wù)。所推廣的草溝溝長(zhǎng)為20 m、溝寬為2 m，采用深30 cm 的拋物線形斷面，溝面處理為種植百喜草(Paspalum notatum)。由于草類的根系具有固結(jié)土壤的功能，同時(shí)其特有的葉長(zhǎng)較長(zhǎng)的特性明顯地改變了原來(lái)水流的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加大了溝的糙率，減緩了水流速度，從而降低了水流動(dòng)能對(duì)溝道的沖蝕;因此，草溝在緩坡地不僅可以安全排水，而且還可以消能保土［32］。

2.2 植物措施

植物措施是引入植物關(guān)鍵種，拓展果園土地單一利用的發(fā)展空間，形成復(fù)合人工果草植被體系，主要有果農(nóng)結(jié)合、果草結(jié)合、果草牧(漁)綜合發(fā)展等模式，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用，提高果園的經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益［23］。普遍的方法是在果樹(shù)行間、水平梯田的梯壁、排水溝內(nèi)等處種植草本植物，不僅可以有效防止水土沖刷，而且可以避免果園雜草叢生。

有研究［17］表明，在果園中栽種百喜草，2 ～3 個(gè)月既能迅速覆蓋全園，因此果園植草不一定全園覆蓋，宜選用等高帶狀種植，以免造成果草爭(zhēng)肥爭(zhēng)水。在實(shí)際操作中，常根據(jù)種植品種、土壤類別、水土流失狀況等綜合考慮選用牧草品種。徐明崗等［22］的試驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果表明，在果樹(shù)幼齡期間，由于植被覆蓋度低，當(dāng)果樹(shù)定植后，宜在果樹(shù)行間套種豆科牧草，果園坡面和田埂則種植馬唐草(Digitaria sanguinalis(L.)Scop.)帶覆蓋，既能有很好的水土保持效果，控制果園水土流失的發(fā)生，又能通過(guò)豆科牧草的固氮作用提高土壤氮素肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)［21］。此外，通過(guò)等高栽培、地表覆蓋、少耕免耕、節(jié)水灌溉等耕作措施也能極大減少坡地果園的水土流失。

2.2.1 梯壁植草 梯田修筑技術(shù)不僅歷史悠久，而且廣泛應(yīng)用于世界各地。當(dāng)前，我國(guó)南方大部分地區(qū)的梯田主要以土料構(gòu)筑梯壁，成本雖低但穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的水土流失。梯壁植草不僅費(fèi)用低廉、施工簡(jiǎn)易，而且還能維護(hù)梯壁穩(wěn)定，防止水土流失，生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益良好。

研究表明，果園種草及梯田田埂種植草帶是一項(xiàng)很好的水土保持措施，應(yīng)大力推廣［22］。常見(jiàn)草種有百喜草((Paspalum notatum Flugga)、寬葉雀稗(Paspalum wettsteinii Hackel)、象草(Pennisetum purpureum Schumach)、矮 生 象 草(P.purpureum cv.Mott)、雜交象草、卡松古魯狗尾草(Setara anceps cv.Kazungla)、雜交狼尾草、南非馬唐(Digitaria Smutsii)、毛花雀稗(Paspalum dilatatum)、黑麥草(Lolium perenne)等牧草，也有印尼綠豆(Vigna vulgaris L.Var Humilis Alef)、印度豇豆(Vigna dolicboides Baker)、平托花生(Arachis pintoi)、爬地蘭(Indigofera endecaphylla Jacq)等豆科綠肥［23］，它們的共同特征是根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)迅速，抗逆性強(qiáng)。

2.2.2 節(jié)水覆蓋 有地區(qū)在雨水不足的季節(jié)在果園節(jié)水覆蓋，既能調(diào)節(jié)地溫，增加土壤濕度，又能防止土壤侵蝕、防治水土流失以及增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高果園肥水利用效率。

1)地膜覆蓋。于初夏進(jìn)行，在整出的樹(shù)盤(pán)內(nèi)挖深40 ～50 cm，直徑40 cm 左右的穴4 ～6 個(gè)，在每穴中施有機(jī)肥與穴土拌合或用10%尿素浸過(guò)的草把埋入穴中，填入穴土，澆水3 ～4 kg，后覆膜，視天氣狀況合理灌水，穴貯肥水。

2)果園覆草。樹(shù)盤(pán)覆草，整出樹(shù)盤(pán)，施入適量氮肥，澆水蓋上切碎的稻草、干草，覆蓋厚度25 cm以上，壓實(shí)覆土，樹(shù)盤(pán)以外園面覆草15 cm 左右。夏秋果園節(jié)水覆蓋，可延長(zhǎng)有效灌溉期10 d 以上，保證果樹(shù)的正常生長(zhǎng)和發(fā)育［32］。

2.2.3 鋪草路 農(nóng)路是農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。由農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)自然形成的土路缺乏保護(hù)措施，如遇大、暴雨還可能被沖毀;而硬化農(nóng)路如水泥路、卵石路，不但破壞了農(nóng)路的生物多樣性，而且增加了經(jīng)濟(jì)成本。農(nóng)路植草既能完善土路保護(hù)措施，又不阻礙通行，還無(wú)須投入太多費(fèi)用。目前，農(nóng)路植草技術(shù)在日本以及我國(guó)臺(tái)灣等地被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。

有研究地區(qū)在園區(qū)農(nóng)路配套系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，選擇立地條件相對(duì)好的路段用百喜草進(jìn)行種草鋪植，較差路段外運(yùn)客土培植，主要農(nóng)路在草長(zhǎng)至一定程度后鋪撒一定量的小卵石鋪襯。坡地草路既能減輕農(nóng)民經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，又能達(dá)到防治水土流失的良好效果，且與綠色農(nóng)業(yè)融為一體，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了舒適環(huán)境，可在一定程度上推廣［31］。

3 小結(jié)

坡地果園的水土流失治理是一項(xiàng)科學(xué)性強(qiáng)、時(shí)間長(zhǎng)、工作量大、涉及面廣的復(fù)雜的社會(huì)系統(tǒng)工程;因此，必須采取坡改工程，結(jié)合地形、地質(zhì)和土壤條件，綜合應(yīng)用集流槽、環(huán)山溝、單株平臺(tái)、山邊溝、草溝等技術(shù)，設(shè)置排水溝、沉沙池進(jìn)行邊坡防護(hù)，同時(shí)配合采用梯壁植草、節(jié)水覆蓋、鋪草路等植物措施，實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)之間的耦合，使各自的系統(tǒng)功能不斷拓展，能量逐級(jí)放大，生產(chǎn)水平也大幅提高，最終達(dá)到坡地果園水土流失治理的主要目的。

由于防治水土流失與果農(nóng)增產(chǎn)創(chuàng)收的目標(biāo)不是直接相關(guān)，而且會(huì)增加生產(chǎn)成本，果農(nóng)普遍存在防治水土流失意識(shí)不強(qiáng)的問(wèn)題。建議東江源區(qū)地方政府相關(guān)職能部門(mén)要加強(qiáng)對(duì)果農(nóng)從坡地果園開(kāi)墾到種植全過(guò)程的防治水土流失基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù)的培訓(xùn)與指導(dǎo)，并利用農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水土保持工作條例等法律法規(guī)的要求加強(qiáng)監(jiān)督，同時(shí)設(shè)立專門(mén)資金用于果農(nóng)水土保持的補(bǔ)貼。這樣才能切實(shí)推廣應(yīng)用各項(xiàng)防治水土流失的技術(shù)，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

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