黑龍江省坡耕地綜合治理措施布局探討

趙立峰，艾曉燕，劉 巖

(1.黑龍江省水利廳，黑龍江哈爾濱 150080;2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，黑龍江哈爾濱 150080)

黑龍江省坡耕地主要分布在松嫩平原東部的漫川漫崗區(qū)和完達山、張廣才嶺丘陵區(qū)。坡耕地水土流失直接導致土地生產(chǎn)力減退、糧食減產(chǎn)，同時也是造成江河水患、生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素之一。在長期的農(nóng)事活動中，當?shù)厝罕姺e累了一些適合當?shù)刈匀粭l件和生產(chǎn)條件的坡耕地治理方法?；谏鷳B(tài)建設(shè)理念，我們在總結(jié)同仁設(shè)計思想，借鑒以往治理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出了新時期坡耕地綜合治理措施布局思路，希望對黑龍江省坡耕地綜合治理的前期設(shè)計有所啟示和幫助。

1 坡耕地分布及水土流失特點

1.1 松嫩平原東部漫川漫崗區(qū)

該區(qū)地處小興安嶺西麓、張廣才嶺西北麓的山前沖洪積臺地上，北起嫩江，經(jīng)訥河、依安、北安、克山、拜泉、明水、望奎、綏化、慶安，南至哈爾濱、雙城、五常等。受新構(gòu)造運動影響，區(qū)內(nèi)形成高出沖積平原20～40 m的臺地，海拔200～300 m，地形波狀起伏，北部地形較陡，中部、南部地形較和緩。該區(qū)第四紀沉積層較厚，東部及接近山前地帶較薄，地層巖性由黃土狀亞黏土、砂礫石組成。北部地區(qū)砂礫石層缺失，地下水資源匱乏。土壤類型主要有黑土、黑鈣土、草甸土和暗棕壤。該區(qū)年降水量450～650 mm，降水集中、暴雨頻次高。天然水系不發(fā)育。

區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)開發(fā)早，土地墾殖程度高，田塊波狀起伏、斜坡走向長，田面水土流失嚴重;區(qū)內(nèi)坳谷經(jīng)長期水流沖刷形成侵蝕溝。造成的水土流失危害主要表現(xiàn)為:①使黑土層變薄，土壤肥力降低、土地生產(chǎn)力下降，黑土層厚度已由墾殖初期的60～80 cm降至現(xiàn)在的30～50 cm，崗頂坡黑土層厚度小于30 cm。②侵蝕溝切割吞噬土地，造成耕地面積減少、機耕作業(yè)效率降低，同時也阻礙道路交通。③因植被生態(tài)功能的喪失及水土流失，區(qū)內(nèi)洪泛災(zāi)害頻發(fā)，雨洪沖毀耕地、村莊、道路、橋涵，危及區(qū)內(nèi)人們生命和財產(chǎn)安全;水土流失導致土質(zhì)黏重、土層蓄水能力降低、滲透遲緩，暴雨時形成水患，雨過便發(fā)生旱災(zāi)，生態(tài)環(huán)境惡化，制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。

1.2 完達山、張廣才嶺丘陵區(qū)

該區(qū)分布于黑龍江省東部、南部，包括完達山、張廣才嶺余脈的山前臺地(三江平原的前緣)及山間谷地(牡丹江貫穿南北)，受多次地質(zhì)構(gòu)造運動影響，地形較為破碎、起伏較大，海拔150～850 m。山前由坡積、殘積黏土夾碎石組成，成土母質(zhì)有花崗巖、變質(zhì)巖和玄武巖，土壤類型為暗棕壤，土層較薄;山間盆地、河谷中沉積有第四紀地層，土壤以白漿土、草甸土為主，土層較厚。該區(qū)降水充沛，年降水量500～700 mm。區(qū)內(nèi)河流、溪谷發(fā)育。

緣于水資源豐富，河谷區(qū)盛產(chǎn)水稻，響水大米早在唐朝以前即為朝圣貢品;丘陵區(qū)坡陡崗高，引水困難，一直是旱作耕種。經(jīng)過一個多世紀的農(nóng)業(yè)墾殖，坡面土壤侵蝕十分嚴重，現(xiàn)代侵蝕溝縱橫發(fā)育，水土流失危害表現(xiàn)為:①使黑土層變薄。坡耕地黑土層厚度由墾殖初期的50～60 cm，降至現(xiàn)在的20～30 cm，崗頂會更薄，有的地塊已經(jīng)露出土壤母質(zhì)，土地呈砂化、石化的趨勢。②侵蝕溝規(guī)模大、密度大，切割吞噬耕地。③徑流與入滲機制的改變、林草固土功能的喪失，造成崗坡地嚴重干旱，汛期河流水系輸沙量驟然增大，土壤中殘存的農(nóng)藥、化肥組分加重水體污染。④緣于地表組分破碎松散，暴雨極易引發(fā)水土流失災(zāi)害。例如2005年6月10日的沙蘭河鎮(zhèn)暴雨山洪事件，沖毀村莊、學校等，傷亡近百人。

2 綜合治理措施布局

水土流失是造成區(qū)內(nèi)土地貧瘠、耕地面積減少、生態(tài)環(huán)境惡化、自然災(zāi)害頻繁的直接原因，是制約農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)增長、土地資源可持續(xù)利用的主要因素，也是導致下游洪泛災(zāi)害頻發(fā)的主要原因之一。追根溯源，當歸結(jié)于區(qū)內(nèi)毀林毀草開墾及粗放耕種所致的生態(tài)環(huán)境惡化?；诖?，坡耕地治理思路應(yīng)是:以保障和改善民生為根本，以實現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用和改善生態(tài)環(huán)境為目標，以小流域為單元進行綜合治理，建設(shè)灌排蓄引結(jié)合、田水林路配套的優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)田。

松嫩平原漫川漫崗區(qū)與完達山、張廣才嶺丘陵區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、土地利用結(jié)構(gòu)、人口分布等有很大差異，其經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的側(cè)重點也有所不同。針對其水土流失特征、危害及其對當?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟的負面影響，我們對防治措施布局進行了探討。

2.1 松嫩平原東部漫川漫崗區(qū)

該區(qū)處于黑土區(qū)腹地——典型黑土區(qū)中心地帶，是我省重要的產(chǎn)糧基地，自然也是黑土地重點保護區(qū)。該區(qū)普遍下覆較厚的第四紀黃土狀亞黏土，黑土層較厚，地形坡度在3°～8°之間，田塊方正寬闊，適宜大規(guī)模的梯田建設(shè)及機械化作業(yè)。

2.1.1 坡面治理措施布置

(1)疏林地、荒坡地治理措施。疏林地、荒坡地的坡面徑流控制往往被譽為小流域坡耕地水土流失綜合治理的第一道防線，意義在于通過植被生態(tài)蓄水功能的恢復，發(fā)揮對降雨的再分配效應(yīng)、對雨水擊濺力的緩沖效應(yīng)，截蓄坡水、削弱雨力對土壤的擊濺侵蝕、減少進入下游耕作區(qū)的徑流量和泥沙量。植物措施最有效的抗侵蝕配置應(yīng)該是喬、灌、草組合，深根與淺根植物、速生與慢生植物、經(jīng)濟樹種與水土保持樹種優(yōu)化配置，不倡導荒山荒坡皆營造針葉林。栽植松樹固然能提升土地的經(jīng)濟價值，但是其綜合生態(tài)效應(yīng)不是最好，建議在荒坡治理中，要經(jīng)濟效益、生態(tài)效益兼顧，在與耕地接壤處要留有植物生態(tài)調(diào)節(jié)帶，在土地承包合同中亦應(yīng)明確水土保持要求。植物調(diào)節(jié)帶應(yīng)當以灌草作為先鋒物種，其密集的地上莖葉和枯枝落葉層、地下盤結(jié)緊密的根系不但能給水流造成很大的阻力，而且對上方水流挾持的泥沙有較好的過濾沉積效能。

(2)田間治理措施。該區(qū)成熟的田間治理措施有壟向區(qū)田、水平梯田和地埂植物帶?？偟闹卫硭悸?一是通過改變地形，起到蓄水保土、改良土壤的作用，變原來的“三跑田”為“三保田”;二是通過地埂、田坎、溝道及荒坡等植物措施布置，結(jié)合農(nóng)田防護林、護路林及生態(tài)截排水溝布置，提升其生態(tài)功能，改善生態(tài)環(huán)境。

壟向區(qū)田是較好的田間截蓄雨水措施，側(cè)重于蓄水保墑，適宜坡度小、田面大的機耕作業(yè)區(qū)，但對坡度較大田塊的土壤侵蝕控制略差。目前農(nóng)墾系統(tǒng)坡耕地田間治理措施均采用此法，建議在大于3°的坡耕地布置地埂植物帶，控制土壤侵蝕。

前期設(shè)計布局中，對于地形坡度大于5°、黑土層厚度大于30 cm集中連片的地塊多進行水平梯田設(shè)計。田面寬按照機械作業(yè)播種幅寬的倍數(shù)設(shè)計，一般在10～18 m之間，10°左右坡耕地田面設(shè)計寬度一般小于10 m;田坎高度根據(jù)田塊地形坡度和田坎坡度確定，一般小于1.5 m;田坎坡度根據(jù)筑埂材料的物理特性確定，一般在45°～65°之間;田埂頂寬和高度按照設(shè)計截蓄量計算;在有外水匯入的地塊上游布置截水溝，一般采用蓄水形的竹節(jié)壕溝。我們認為:水平梯田的設(shè)計寬度應(yīng)該適當加寬，緩坡地塊應(yīng)該提高到20 m以上，以減少田坎占地，增加土地產(chǎn)出力;地形起伏較大的田塊，耕作區(qū)應(yīng)順應(yīng)總的地勢設(shè)計成扇形，田坎亦應(yīng)呈弧形布置;梯田上游布置的截水溝應(yīng)該考慮設(shè)計成截、蓄、排多功能型，設(shè)計標準之內(nèi)的洪水能夠安全截蓄利用，超標準部分的洪水能夠安全排出，另外，不能忽視排水順接工程布置，應(yīng)通過涵管、陡坡或跌水將洪水引入溝道中或道路排水溝中，避免自然流出沖刷形成新的侵蝕溝。田塊應(yīng)布置完善的農(nóng)田防護林網(wǎng)，結(jié)合行道樹、溝道固岸林統(tǒng)籌田塊的防護林帶設(shè)計。

對于地形坡度小于5°、黑土層厚度小于30 cm的地塊，布置地埂植物帶，將坡耕地改造成坡式梯田或隔坡梯田。坡式梯田的設(shè)計重點應(yīng)是地埂(田坎)間距、截蓄排水設(shè)施布置。前期設(shè)計中是根據(jù)地形坡度、降水等諸多因素，按照設(shè)計標準要求，通過計算攔蓄量(攔水量、攔土量)確定地埂(田坎)間距，或按照黑土區(qū)容許土壤流失量，通過經(jīng)驗公式反推地埂的間距。我們認為:根據(jù)各縣地埂植物帶實際操作情況，對前期設(shè)計加以修正，可使前期設(shè)計更好地為建設(shè)服務(wù);坡式梯田設(shè)計中應(yīng)該完善截、蓄、排水措施布置，在地埂(田坎)內(nèi)側(cè)布置蓄水式排水溝，以淺溝套深溝布置為宜，淺溝種草防護，深溝上覆雨篦子蓋板，蓄水既可用來增加田間入滲也可以用作灌溉補給用水，超標洪水通過淺溝排入道路排水系統(tǒng)或順接到溝道中排出。地埂(田坎)上栽種的植物既要考慮經(jīng)濟效益，也要體現(xiàn)護埂要求，最好是灌草結(jié)合，固埂和創(chuàng)收兼顧。

(3)道路、排水措施。原則上應(yīng)以道路和溝谷為骨架劃分耕作區(qū)，但受諸多因素限制，田間耕作道路只能結(jié)合耕作田塊總體布局完善布置，應(yīng)該從坡腳貫通到坡頂，并能與村級道路相接;道路兩側(cè)布置淺碟形草帶排水溝，溝內(nèi)設(shè)置竹節(jié)壕式蓄水池，截蓄地表徑流，提高入滲率;將田間排水與道路排水順接。排水溝兩側(cè)應(yīng)結(jié)合農(nóng)田防護林網(wǎng)布置行道樹。跨溝道路可以根據(jù)溝道形態(tài)、深度及上游匯水情況選擇過水設(shè)施類型，過水路面適應(yīng)寬淺型溝道，流量較大的溝道采用橋涵形式過水比較好。

2.1.2 溝道治理措施布置

從掌握的侵蝕溝現(xiàn)狀資料看，區(qū)內(nèi)V形溝谷較發(fā)育。這些溝道由水力沖蝕而成，是區(qū)內(nèi)主要的集雨泄洪通道，所以該區(qū)坡面來水的治理原則應(yīng)該是通過控制性工程疏導洪水進入溝道，而不是封堵。主干溝道治理原則應(yīng)該是穩(wěn)固岸坡、防治溝岸擴張，疏通整理溝道，既要滿足一定標準的泄洪要求又要控制輸沙量;支溝治理原則是通過控制性工程，減緩徑流速度、攔截泥沙、降低溝道比降，達到控制溝頭前進、溝岸擴張、溝底下切的目的。

(1)溝頭防護措施。溝頭控制性措施有植物緩沖帶、圍埂、跌水、陡坡等。具體措施布置:在溝頭上游布置植物緩沖帶，喬灌草密植配置，利用植物根系的力學效應(yīng)、莖葉的水文效應(yīng)穩(wěn)固溝頭，通過植被帶消能后將洪水匯入溝道。對于比較規(guī)則的溝頭，視匯水面積、溝頭落差等情況在溝頭口布置跌水或陡坡，區(qū)內(nèi)集雨面積4～5 hm2、落差2 m左右的溝頭，基本上皆可采用柳跌水進行消能控制;對于破碎的溝頭，應(yīng)布置溝頭圍埂(導流埂)，將上游多處來水有序匯集，引導水流通過消能工程進入溝道，而不是將溝頭來水擋在溝外造成周邊耕地水毀。多年侵蝕溝治理實踐證明，柳樁編籬跌水具有泄洪消能效果好、使用壽命長、造價低的優(yōu)勢，其建筑材料中的柳樁、柳條及草垡皆為黑土區(qū)盛產(chǎn)之物，生命力極其旺盛，生態(tài)效應(yīng)亦十分優(yōu)越，應(yīng)大力推廣。拜泉縣新生鄉(xiāng)興安村早在1991年侵蝕溝治理中修建的柳跌水，經(jīng)歷了1994年7月23日暴雨考驗，能安全泄洪。

(2)溝道攔水、攔沙、消能措施。溝道中攔截泥沙、減緩水流速度的措施主要有谷坊、草垡?guī)?、小丁壩等。不建議在主干溝道布置谷坊，可以布置滾水小壩、小丁壩等，既能減緩水流、攔蓄泥沙，又能起到壅水蓄水提升景觀的作用;在支溝中建議設(shè)置谷坊或草垡?guī)?。該區(qū)常用的小壩有土柳谷坊和土谷坊，土柳谷坊攔泥透水，是當?shù)丶夹g(shù)成熟、造價低的首選控制溝底下切措施，目前在該區(qū)治溝工程中廣泛應(yīng)用，攔泥緩沖效果、生態(tài)效果都極好。一般在有蓄水要求的溝道布置土谷坊，除設(shè)置溢洪口外，還應(yīng)采取必要的工程護砌措施、植物護坡措施以保證谷坊安全。

(3)植物封溝措施。溝道護岸應(yīng)該是控制溝道擴張的關(guān)鍵，應(yīng)遵從大自然的法則，以植物措施為主進行岸坡防護。主干V形溝道需采取必要的削坡整形，為植物措施實施創(chuàng)造條件;U形溝道岸坡建議采用當?shù)厥a(chǎn)的柳樁，配置石料(石籠)及耐水濕的植物進行生態(tài)護岸，并根據(jù)蓄水情況在溝中栽植挺水植物。支溝岸坡整治后應(yīng)喬、灌、草結(jié)合布置，溝底栽植耐水濕的灌木柳，溝坡采用草灌和喬木配置護岸，通過樹木、灌草的強大根系，固持土壤、穩(wěn)固坡岸、控制溝道擴張。溝道固岸林結(jié)合農(nóng)田防護林布置。

2.2 完達山、張廣才嶺丘陵區(qū)

該區(qū)處于農(nóng)林交錯區(qū)，丘陵區(qū)以上分布有天然次生林、疏林地和人工林地。丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)墾殖程度高，天然植被基本伐盡。該區(qū)地形坡度大、地塊破碎、腐殖土層薄，下覆風化碎石土或基巖，按照土地適宜性評價分析，區(qū)內(nèi)多數(shù)土地已不宜農(nóng)耕，但受土地和人口因素的制約，這方土地依然要承擔糧食供給，所以該區(qū)坡耕地治理原則是既要保土又要保耕。

2.2.1 疏林地、退耕地封禁保護措施布置

對于上游的疏林地及退耕后發(fā)展的林草區(qū)，堅持預(yù)防為主、保護優(yōu)先的方針和人與自然和諧相處的理念，通過植物防護欄、工程防護欄、宣傳碑和標志牌的布置，結(jié)合適當?shù)难a植、管養(yǎng)等人為干預(yù)，落實封山育林、封坡育草等措施，促進生態(tài)自我修復。

2.2.2 田間治理措施布置

目前，該區(qū)大于5°的坡耕地，多數(shù)地塊表土層都不足30 cm，即便局部地塊表土層厚度超過30 cm，也因地塊破碎及下伏碎石土不適于梯田建設(shè)。穆棱市水保工作者在多年的小流域綜合治理實踐中，建立起了適合當?shù)刈匀画h(huán)境及水土流失特點的坡式梯田治理體系——復合式植物地埂防護體系。它是大竹節(jié)壕式截水溝與地埂植物帶的結(jié)合體，斷面形式為兩埂夾一溝。復合式植物地埂具有防御標準高、蓄排結(jié)合、抗蝕能力強等多重功效，基于此，我們建議:該區(qū)大于5°的坡耕地采用復合式植物地埂防護體系進行田間治理，以達到蓄水保土、穩(wěn)產(chǎn)增收的目的;對區(qū)內(nèi)小于5°的坡耕地，若表土層較厚、下覆地層土質(zhì)適宜、能夠集中連片，亦可進行水平梯田布置，同時應(yīng)做好截、蓄、排、引水及順接措施布置。

值得一提的是，該區(qū)部分坡上、坡頂耕地已有石化、沙化的跡象，已不適宜種植糧食作物，建議轉(zhuǎn)變經(jīng)營觀念，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，以多年生的經(jīng)濟作物替代糧食作物，以此保障土地資源可持續(xù)利用。

2.2.3 溝道、河流水系治理措施布置

該區(qū)水系發(fā)育，溝壑密度較大，諸多縱向溝壑是山洪排泄通道，諸多現(xiàn)代侵蝕溝亦是天然溝壑在中下游因植被損壞后擴張或延伸而來的。上游山區(qū)洪水泥沙含量較低，進入中下游農(nóng)耕區(qū)后，坡水中泥沙、農(nóng)藥和化肥等含量驟然增多。我們認為，該區(qū)坡水治理思路應(yīng)分以下三種情形:一是應(yīng)該在耕作區(qū)上游開挖截流溝，攔截引導溪水、坡洪直接進入河流水系，切斷上游山洪對中下游溝道的水毀動力來源，將較潔凈的山洪和農(nóng)業(yè)污水有計劃地分水系排放，減輕對下游水體的不良影響。二是耕作區(qū)中的縱向、橫向侵蝕溝，可以結(jié)合截水溝、排水溝布置進行整治，通過跌水、滾水壩及谷坊設(shè)置，削減水勢水能、減輕沖刷，攔泥淤溝降低溝底比降，通過壅水、滯水、蓄水措施并結(jié)合水生植物栽植，增加就地入滲量、減少下泄量。三是耕作區(qū)中的中小河流兩岸一定范圍應(yīng)該退耕還林還草，通過植物的生態(tài)效應(yīng)，清潔水質(zhì)、改善生態(tài)環(huán)境。

該區(qū)成熟的治溝措施有漿砌石跌水、柳樁編籬跌水、漿砌石谷坊、干砌石谷坊、土柳谷坊、土谷坊、混凝土預(yù)制谷坊等，應(yīng)該根據(jù)其下墊面條件選擇控制性措施類型。土石溝道的上游段，其地面物質(zhì)特點是巖石組分多、泥土含量低、巖層蓄水性差，不適宜布置柳跌水、柳谷坊，溝頭、溝道控制性工程采用漿砌石或混凝土結(jié)構(gòu)比較適宜;溝道下游段巖層泥土含量高、蓄水性較好，適宜采用植物跌水和谷坊。

3 結(jié)語

隨著國家經(jīng)濟社會的加速發(fā)展和宏觀經(jīng)濟政策的戰(zhàn)略調(diào)整，黑龍江省作為我國重要糧食基地的戰(zhàn)略地位更加凸顯，承擔著新時期糧食生產(chǎn)的重任。水土流失、粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式已不能保證糧食安全，不能滿足人口、經(jīng)濟增長的需要，實施坡耕地治理、保護黑土資源、提高糧食產(chǎn)出是新時期農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的需要，也是國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。2010年水利部從糧食安全、生態(tài)安全和防洪安全出發(fā)，啟動了坡耕地水土流失綜合治理試點工程，黑龍江省在坡耕地治理試點實踐中，做出了自己的特色，分區(qū)分縣積極開展了前期工作。我們相信，隨著國家坡耕地治理工作的不斷深入、多元投入機制的建立、技術(shù)支持的提升，前期工作也一定會更加完善和具體，并將實踐中探索的好措施、好方法融入到設(shè)計中，將當?shù)刈匀蝗宋奶攸c、特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展理念、生態(tài)清潔理念等新的治理思路體現(xiàn)在措施布局及設(shè)計中，逐步形成完善的、適應(yīng)黑土地特點的山、水、田、林、路、村總體設(shè)計體系。