PP織物袋梯田效益研究

李光錄，劉利年，張 騰，楊 娟，魏 舟

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.陜西省水土保持局，陜西 西安 710004)

PP織物袋梯田效益研究

李光錄1，劉利年2，張 騰1，楊 娟1，魏 舟1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2.陜西省水土保持局，陜西 西安 710004)

PP織物袋；梯田；效益；秦巴山區(qū)

PP織物袋梯田是陜南秦巴山區(qū)一項(xiàng)新的水土保持工程措施。通過(guò)定點(diǎn)觀測(cè)試驗(yàn)，分析和比較了PP織物袋梯田的蓄水保土能力和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，結(jié)果表明：PP織物袋梯田與坡耕地比較，能有效提高土壤含水量和養(yǎng)分含量，調(diào)水保土、增產(chǎn)增收效益顯著；與土坎和石坎梯田相比土壤含水量和養(yǎng)分含量差異不大，但節(jié)約投資效益明顯。因此，PP織物袋梯田為該區(qū)低成本高效益梯田建設(shè)和發(fā)展提供了一種新的技術(shù)途徑。

陜南秦巴山區(qū)地處秦嶺、大巴山和漢水谷地，包括陜南漢中、安康和商洛3市28個(gè)縣(區(qū))，面積69 929 km2，占陜西省總面積的34.1%，人口854萬(wàn)人，是我國(guó)南水北調(diào)工程的水源保護(hù)區(qū)，也是陜西省主要的農(nóng)業(yè)種植區(qū)。該區(qū)氣候溫暖、水資源豐富、土壤肥力相對(duì)較好，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。但是，由于耕地破碎、平原盆地面積小，因此耕地平均生產(chǎn)力較低。為解決群眾溫飽問(wèn)題，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，保障水源區(qū)的生態(tài)安全，該區(qū)每年新修梯田近2萬(wàn)hm2，其中土坎梯田占70%以上。這些梯田在保持水土和增加糧食生產(chǎn)方面發(fā)揮了重要的作用，但是由于雨多強(qiáng)度大、土壤黏粒含量高、土壤遇水膨脹等自然因素，以及修筑、開(kāi)發(fā)利用中人為不合理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響，梯田田坎垮塌現(xiàn)象極為嚴(yán)重。為解決上述問(wèn)題，當(dāng)?shù)丶夹g(shù)人員采取了一系列預(yù)防梯田垮坎的措施，如采用塑料編織袋筑坎、石坎筑坎、混凝土預(yù)制件筑坎等，但這些措施由于材料易風(fēng)化，或建設(shè)成本高、石料短缺、開(kāi)采取石易造成新的水土流失或形成新的安全隱患等，而沒(méi)能得到大面積普及和推廣，因此梯田垮坎成為制約當(dāng)?shù)靥萏锝ㄔO(shè)的關(guān)鍵性因素[1-2]。

針對(duì)秦巴山區(qū)土坎梯田易垮坎問(wèn)題，課題組將抗紫外線、耐風(fēng)化的聚丙烯復(fù)合材料織物袋(簡(jiǎn)稱PP織物袋)應(yīng)用于坡改梯筑坎中，經(jīng)5年的試驗(yàn)，取得初步成功[3-4]。為了系統(tǒng)地總結(jié)PP織物袋梯田的攔蓄能力、修筑方法和增產(chǎn)作用，加大推廣力度，根據(jù)秦巴山區(qū)自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，對(duì)PP織物袋梯田進(jìn)行了調(diào)查和試驗(yàn)研究，以期為建設(shè)低成本高效益梯田提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)布設(shè)在陜南漢中洋縣，地理位置為東經(jīng)107°33.262′、北緯33°18.287′，海拔615 m，年平均氣溫14.5 ℃，最高氣溫38.7 ℃，最低氣溫-10.1 ℃，地勢(shì)東北高陡、南部低緩、中部低平。該地區(qū)四季分明，光照充足，氣候溫和濕潤(rùn)，年平均降水量839.7 mm，年平均降雨120 d，月平均降雨10 d，7—10月份降雨最多。區(qū)內(nèi)土壤多為弱膨脹土和中等膨脹土，遇水強(qiáng)度衰減快，抗風(fēng)化能力差。

2 試驗(yàn)布設(shè)、觀測(cè)與計(jì)算

試驗(yàn)地面積為5.27 hm2，主要進(jìn)行坡耕地、土坎梯田、PP織物袋梯田和石坎梯田的土壤水分、養(yǎng)分、作物產(chǎn)量、攔泥蓄水等項(xiàng)目的觀測(cè)。試驗(yàn)小區(qū)均布設(shè)在同一坡向(東南坡向)上，平行設(shè)置坡耕地、PP織物袋梯田、土坎梯田和石坎梯田4種耕地類型。同時(shí)在各試驗(yàn)地塊設(shè)徑流小區(qū)，面積100 m2。在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)沿等高線種植油菜、玉米，一年一熟。試驗(yàn)地土壤為黃黏土，田面坡度為3°～5°，田間管理與大田相同。

PP織物袋梯田減流減蝕量計(jì)算公式為

MW=A·ΔMW

(1)

MS=A·ΔMS

(2)

式中：MW為PP織物袋梯田的減流總量，m3；ΔMW為減少的徑流模數(shù)，m3/hm2；MS為PP織物袋梯田的減蝕總量，t；ΔMS為減少的侵蝕模數(shù)，t/hm2；A為PP織物袋梯田實(shí)施的有效面積，hm2。

3 PP織物袋梯田蓄水能力

2013年4—10月分別測(cè)定PP織物袋梯田與對(duì)照田塊0～20和20～60 cm土層的土壤含水量動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，PP織物袋梯田整個(gè)耕作層的土壤含水量都比對(duì)照坡耕地高,且含水量的這種差異隨土層加深而變大。測(cè)定顯示，在田面0～20 cm土層，PP織物袋梯田土壤含水量比坡耕地高4.0百分點(diǎn)，與土坎和石坎梯田相比則沒(méi)有明顯差異。但土壤含水量變化動(dòng)態(tài)差異性分析表明，20～60 cm土層中土壤含水量差異顯著性增大，所以PP織物袋梯田有較高的蓄水能力，能有效提高土層含水量，利于山區(qū)旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

表1 土壤平均含水量動(dòng)態(tài)變化

4 PP織物袋梯田養(yǎng)分狀況

對(duì)2010年冬季修建的PP織物袋梯田和與其對(duì)照的坡耕地、土坎梯田和石坎梯田采用相同的種植方式和培肥方式，經(jīng)過(guò)連續(xù)3年種植后，測(cè)定其土壤養(yǎng)分狀況，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，PP織物袋梯田較坡耕地具有保水能力強(qiáng)、養(yǎng)分流失少的特點(diǎn)，土壤有機(jī)質(zhì)較坡耕地提高35.83%，全氮增加37.5%，堿解氮增加15.77%，全磷增加36.36%，速效磷增加18.36%；修建3年的PP織物袋梯田與土坎梯田和石坎梯田土壤養(yǎng)分含量基本接近。

表2 土壤養(yǎng)分狀況

5 PP織物袋梯田調(diào)水保土效益

由表3可以看出，洋縣2013年和2014年共修筑PP織物袋梯田151.43 hm2，累計(jì)減少?gòu)搅鲹p失12.53萬(wàn)m3，減少泥沙流失1.32萬(wàn)t，有效控制了水土流失，起到了保水保土作用。

表3 PP織物袋梯田減流減蝕情況

據(jù)陜南洋縣PP織物袋梯田實(shí)施示范地區(qū)實(shí)測(cè)，PP織物袋梯田較坡耕地徑流模數(shù)平均減少634 m3/hm2，土壤侵蝕模數(shù)減少66.75 t/hm2。若按陜南三地已建設(shè)PP織物袋梯田368 hm2計(jì)算，每年比坡耕地減少?gòu)搅鲹p失23.33萬(wàn)m3，減少土壤流失2.46萬(wàn)t，表明PP織物袋梯田保水保土作用極其顯著。但PP織物袋梯田與土坎梯田、石坎梯田和混凝土預(yù)制件坎梯田相比，在減少?gòu)搅鲹p失和土壤侵蝕方面差異不大。

6 PP織物袋梯田經(jīng)濟(jì)效益

PP織物袋梯田的經(jīng)濟(jì)效益包括直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益。

6.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

6.1.1 糧食增產(chǎn)效益

在糧食增產(chǎn)上，由于PP織物袋梯田與預(yù)制件、石坎梯田相比無(wú)明顯差異，故選取PP織物袋梯田與坡耕地糧食產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)查對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 PP織物袋梯田與坡耕地單位面積糧食產(chǎn)量對(duì)比

從表4中可以看出，PP織物袋梯田糧食產(chǎn)量明顯高于未治理的坡耕地。根據(jù)糧食產(chǎn)量與秸稈1 ∶1的關(guān)系，PP織物袋梯田平均增產(chǎn)秸稈825 kg/hm2。根據(jù)現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)格，糧食為2.2元/kg，秸桿為0.5元/kg，則單位面積PP織物袋梯田比坡耕地凈增糧食產(chǎn)值為2.2元/kg×825 kg/hm2=1 815.0元/hm2，凈增秸稈產(chǎn)值為0.5元/kg×825 kg/hm2=412.5元/hm2。若按陜南三地已建設(shè)PP織物袋梯田368 hm2計(jì)算，每年凈增產(chǎn)糧食303.6 t，凈增產(chǎn)值81.97萬(wàn)元，且PP織物袋梯田作物的增產(chǎn)效益隨著梯田化進(jìn)程逐年增加。

6.1.2 節(jié)約建設(shè)投資效益

PP織物袋梯田與石坎梯田和混凝土預(yù)制件坎梯田的投資比較分析見(jiàn)表5。

表5表明，PP織物袋梯田較石坎梯田節(jié)約投資24.00萬(wàn)元/hm2，較預(yù)制件坎梯田節(jié)約投資9.00萬(wàn)元/hm2。若按已建設(shè)368 hm2PP織物袋梯田計(jì)算，PP織物袋梯田較石坎梯田節(jié)約投資8 832萬(wàn)元，較預(yù)制件坎梯田節(jié)約投資3 312萬(wàn)元。

表5 PP織物袋梯田與石坎梯田和預(yù)制件坎梯田投資比較

6.2 間接經(jīng)濟(jì)效益

間接經(jīng)濟(jì)效益是在直接經(jīng)濟(jì)效益基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，主要包括兩方面:

(1)PP織物袋梯田節(jié)約土地。PP織物袋梯田增產(chǎn)后，促進(jìn)了陡坡地退耕，改廣種薄收為少種高產(chǎn)多收，節(jié)約了土地。若按PP織物袋梯田較坡耕地增產(chǎn)825 kg/hm2計(jì)算，已建成的368 hm2PP織物袋梯田可再減少坡耕地74.96 hm2。

(2)PP織物袋梯田節(jié)約勞動(dòng)力。若按陜南現(xiàn)有機(jī)械化程度和勞動(dòng)力耕作水平1 hm2/(人·a)計(jì)算，已建成的368 hm2PP織物袋梯田每年較坡耕地能夠節(jié)約勞動(dòng)力75人。

7 社會(huì)效益

高效優(yōu)質(zhì)PP織物袋梯田的建成，對(duì)于減輕當(dāng)?shù)刈匀粸?zāi)害，減輕對(duì)下游的危害，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)進(jìn)步，發(fā)揮了顯著的作用。PP織物袋梯田相對(duì)于坡地，由于微地形的變化，減輕了土壤水蝕和風(fēng)蝕，而且隨著PP織物袋梯田建設(shè)的長(zhǎng)足發(fā)展，山體滑坡等自然災(zāi)害也相對(duì)減少。PP織物袋梯田工程的實(shí)施還有效地改善了基礎(chǔ)生產(chǎn)條件，使土地生產(chǎn)率得到明顯提高，并因此為當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)經(jīng)濟(jì)和第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了勞力資源。

[1] 朱建強(qiáng).陜南土坎梯地垮坎的原因分析及防治對(duì)策[J].水土保持通報(bào),1994,14(3):44-47.

[2] 朱建強(qiáng),李靖.陜南膨脹土分布區(qū)土坎梯地建設(shè)探討[J].中國(guó)水土保持,1998(12):34-35.

[3] 李光錄,柳詩(shī)眾,鄧民興,等.PP織物袋梯田筑坎技術(shù)在陜南秦巴山區(qū)的應(yīng)用[J].中國(guó)水土保持,2011(11):29-31.

[4] 李光錄,柳詩(shī)眾,鄧民興,等.陜南秦巴山區(qū)PP織物袋梯田筑坎結(jié)構(gòu)和坎型研究[J].中國(guó)水土保持,2012(9):44-45.

(責(zé)任編輯 徐素霞)

水利部科技推廣項(xiàng)目(TG1308)；陜西省水保局重點(diǎn)科技示范項(xiàng)目(20101003)

S157.31

A

1000-0941(2015)08-0070-03

李光錄(1964—)，男，甘肅永靖縣人，副教授，博士，主要從事土壤侵蝕與土地利用方面的研究。

2014-12-10