紫鵲界原生態(tài)自流灌溉系統(tǒng)形成機(jī)理初探

徐義軍 李桂元

（湖南省水利水電科學(xué)研究所 長(zhǎng)沙市410007）

1 紫鵲界自然概況

紫鵲界位于湖南省新化縣西部山區(qū)的水車鎮(zhèn)，介于東經(jīng) 110°52"～111°01"，北緯 27°40"～27°45"，東鄰搓溪鎮(zhèn)，西接奉家鎮(zhèn)，北靠文田鎮(zhèn)，南與隆回縣鴨田鎮(zhèn)、金石橋鎮(zhèn)接壤，西南與淑浦縣相連。紫鵲界地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，年平均氣溫為13.7℃，最高氣溫為39℃，最低氣溫為-5℃，年平均降水量為（1 650～1 700）mm，盡管降雨量豐富，但時(shí)間分布不均。紫鵲界為丘陵偏山地區(qū)，其地質(zhì)構(gòu)造屬于雪峰山弧形構(gòu)造。地層為泥盆系前變質(zhì)巖系，以花崗巖為主。地形地貌獨(dú)特，屬于淺割切中低山地地貌和淺割切饅頭形丘陵地貌。地勢(shì)東南傾斜，最高海拔1 236 m，最低400 m，高差達(dá)800 m。土壤質(zhì)地系砂巖，花崗巖風(fēng)化成的黃沙土、紅沙土、麻沙土，有機(jī)質(zhì)含量豐富，結(jié)構(gòu)性狀好，透水性強(qiáng)，土壤呈酸性或中性。土地類型多樣，適宜農(nóng)作物和多種經(jīng)濟(jì)作物生長(zhǎng)。該區(qū)林業(yè)資源比較豐富，森林覆蓋率較高，現(xiàn)有林地2.22萬(wàn)hm2，森林覆蓋率達(dá)52%，是新化縣的重點(diǎn)林區(qū)之一。

2 紫鵲界梯田分布狀況

紫鵲界居民根據(jù)當(dāng)?shù)刎S富的水土資源，依山就勢(shì)，開(kāi)辟數(shù)萬(wàn)畝梯田，遍布于海拔（500～1 200）m的山頭上，共有梯田3 801.6 hm2，核心景區(qū)的梯田集中連片1 334 hm2。梯田坡度在25°～40°，約有10余萬(wàn)丘，共500余級(jí)。梯田布滿整過(guò)坡面，包括直線坡，凸坡和復(fù)合坡共有500多個(gè)梯級(jí)，垂直高度700余m，橫跨8面坡、5條溝、4列支山脈，水田面積近0.4萬(wàn)hm2。茫茫山坡，梯田層層疊疊，整體布局恢宏；密密水田，儼如天上瑤池。春天，水滿田疇，塊塊如鏡，晶瑩耀目；夏至，萬(wàn)物吐翠，綠浪碧野；秋天，遍地橙黃，輝煌燦爛；冬季，漫山瑞雪，銀裝素裹。一年四季滿目錦繡，使人心曠神怡，嘆為觀止。其規(guī)模之大、形態(tài)之美，堪稱世界梯田景觀第一。該梯田建設(shè)起源于秦漢、盛創(chuàng)于宋明時(shí)期，是當(dāng)?shù)孛?、瑤、漢多民族傳統(tǒng)保土保水耕作，與特定的生態(tài)環(huán)境自然耦合而創(chuàng)造出來(lái)的奇跡。

3 紫鵲界原生態(tài)梯田特點(diǎn)

（1）水稻田梯度大。通常水稻梯田分布在25°以下山坡上，大于25°坡地因保水困難而一般只能旱作。然而，紫鵲界水稻梯田卻分布在25°～40°之間的山坡上。

（2）越旱越豐收。一般梯田水分條件有限，容易水土流失，因而灌溉困難，必須有骨干水利設(shè)施才能保豐收，但紫鵲界梯田，無(wú)塘無(wú)庫(kù)，無(wú)人工水利設(shè)施，全為各田塊自保水源灌溉，年年糧豐人旺，即使遇到旱年，山下稻田欠收，而紫鵲界梯田水稻越旱越豐收，如此大面積層層疊疊梯田，一年四季水滿田疇，嘆為觀止，是舉世罕見(jiàn)的自然與人文和諧的遺產(chǎn)。

（3）原生態(tài)自流灌溉系統(tǒng)。紫鵲界梯田引灌滲泉流水，山坡上眾多的滲水為灌溉源頭，每處小水源有一個(gè)小灌溉系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)包括土壤孔隙、巖石裂隙、微型水溝和田塊組成，輸水流暢。漫山遍坡的梯田由無(wú)數(shù)的灌溉群塊組成。每丘梯田的長(zhǎng)度、寬度，每梯級(jí)的高差都因勢(shì)而宜，田塊寬一般為（1～3）m，高程差一般為（1～1.5）m，利于穩(wěn)定和保水；每組灌溉系統(tǒng)的大小以滲泉水量多少和地形坡勢(shì)而定，使其水源充足，而雨多又無(wú)急流，細(xì)做田埂，精心管理，確保梯田水土不流失。此外，低矮山崗頂上梯田的灌溉，則用竹管或塑管埋于土壤中，從高處引水，形成地下小倒空氣管；還有就是利用山澗溪水的高差，在高處將溪水?dāng)r入倚山開(kāi)挖的溝渠，逐級(jí)灌溉梯田。

4 形成機(jī)理初步分析

當(dāng)人們驚嘆于紫鵲界梯田獨(dú)特景觀之時(shí)，紫鵲界梯田天然原生態(tài)灌溉系統(tǒng)受到眾多水利學(xué)者的廣泛關(guān)注，普遍認(rèn)為紫鵲界梯田原生態(tài)灌溉系統(tǒng)的形成，是地貌地形，地殼土壤，氣象水文和人類活動(dòng)長(zhǎng)期共同作用的結(jié)果。

首先是巨大“地下水庫(kù)”，紫鵲界梯田水源出自巖之裂隙和土壤孔隙，儲(chǔ)藏于土壤。紫鵲界大小山頭植被條件好，降雨經(jīng)被充分?jǐn)r截接納，均勻釋放入滲到土壤中，減少地表徑流損失。紫鵲界表層土壤花崗巖風(fēng)化而成的沙壤土，厚（1～4）m，這種砂土母質(zhì)發(fā)育的土壤，土質(zhì)疏松，孔隙度大，納雨滲水透氣性能較好。在紫鵲界梯田區(qū)域內(nèi)，最大儲(chǔ)水量為（0.12～0.15）億m3，每公頃可獲得灌溉水量3 000 m3，一般在無(wú)雨期每天蒸發(fā)和滲漏水量10 mm，土壤儲(chǔ)水可灌溉20 d。

其次是天然的地下給排水網(wǎng)絡(luò)，紫鵲界地質(zhì)為花崗巖，整個(gè)山體似一座花崗巖磐石，地表以下完整無(wú)縫，如一塊不透水的塘底，其山頂和山坡所降雨水，只能從山腰坡地滲出，在每一條石縫里有細(xì)細(xì)泉水流出，每個(gè)土坎下有無(wú)數(shù)水滴滲出，就像滴灌系統(tǒng)不斷供應(yīng)作物水分。

再次是精耕細(xì)作，紫鵲界梯田形狀與大小，依地勢(shì)地形而定，梯田區(qū)農(nóng)民愛(ài)水如命，十分注意保護(hù)田間蓄水，十分注意表土層的精耕細(xì)作，保持表土層的均勻細(xì)密，減少滲漏量，冬天水滿田疇，防止土層干裂。

5 結(jié)果與討論

目前針對(duì)紫鵲界梯田天然原生態(tài)自流灌溉系統(tǒng)還處于定性認(rèn)識(shí)階段，缺乏對(duì)自流灌溉機(jī)理及影響因素、水資源調(diào)配過(guò)程研究，一定程度上影響模式推廣和更大效益的發(fā)揮，迫切需要對(duì)其開(kāi)展深入科學(xué)研究，我們可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探索：

（1）紫鵲界梯田原生態(tài)自流灌溉體系組成及功能研究，分析原生態(tài)自流灌溉體系的實(shí)用性、科學(xué)性、合理性及藝術(shù)性。

（2）局地小氣候、獨(dú)特地質(zhì)條件、農(nóng)田生態(tài)景觀格局和農(nóng)耕文化等因素對(duì)古梯田形成及演變影響。

（3）復(fù)雜水環(huán)境下區(qū)域地表水與地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究，揭示紫鵲界梯田原生態(tài)自流灌溉體系機(jī)理。

（4）紫鵲界梯田功能區(qū)劃，明確提出不同功能區(qū)保護(hù)措施。