漫川漫崗黑土區(qū)水土保持“三道防線”模式建設(shè)研究

呂志學(xué)等

摘要結(jié)合“國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)東北黑土區(qū)水土流失重點治理工程”建設(shè)，探索漫川漫崗黑土區(qū)水土保持“三道防線”治理模式的可行性。第一道防線是在坡頂崗脊栽樹戴帽，開挖截流溝，涵養(yǎng)水源，控制坡水下山；第二道防線是坡耕地等高種植，修梯田，種植植物防沖帶，達(dá)到攔截徑流、蓄水保墑的目的；第三道防線是溝壑中修跌水、谷坊，栽植喬灌木，以便攔泥蓄水，控制溝壑發(fā)展。采用小區(qū)及實測對比的方法，分析模式效益。結(jié)果表明，選擇拜泉縣永安小流域進(jìn)行水土保持 “三道防線”典型模式建設(shè)，流域保水率和保土率分別達(dá)78.36%和95.73%，實施治理坡耕地平均每年產(chǎn)糧191萬kg，比當(dāng)?shù)仄骄教岣?0.38%，取得了較好的治理效果。可見，“三道防線”是漫川漫崗黑土區(qū)有效的水土保持治理模式。

關(guān)鍵詞漫川漫崗黑土區(qū)；水土保持；三道防線；模式

中圖分類號S157文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2015）29-260-03

前蘇聯(lián)與美國地廣人稀，水土流失主要發(fā)生在坡耕地上，且水蝕輕微，只在沿河流兩旁偶爾見到一些侵蝕溝，但風(fēng)蝕十分嚴(yán)重。如1928年黑風(fēng)暴幾乎席卷了前蘇聯(lián)的整個烏克蘭地區(qū)，耕作層毀壞了5～12 cm；在美國，1934年一次“黑風(fēng)暴”帶走了3億t肥沃表土，當(dāng)年小麥減產(chǎn)51億kg，并持續(xù)了10年之久。因此，前蘇聯(lián)和美國注重坡耕地土壤侵蝕的防治，主要圍繞營造防護(hù)林、合理規(guī)劃土地和建立科學(xué)的土壤耕作制度等方面進(jìn)行研究。我國人口眾多，地貌類型多樣，各地相繼探索了適合當(dāng)?shù)氐乃亮魇е卫砟Ｊ?。如山西省晉中地區(qū)將傳統(tǒng)的耕作技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合創(chuàng)造的蓄水覆蓋豐產(chǎn)溝模式，四川中部山地丘陵區(qū)的坡耕地紫色土改良模式，山東省以“三合一”水平梯田為主的坡改梯模式，以及北京市的“以水源保護(hù)為中心，構(gòu)筑‘生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)三道防線，建設(shè)生態(tài)清潔小流域”的治理思路。總之，從國外相關(guān)研究來看，結(jié)合該國實際情況，注重耕作技術(shù)與農(nóng)田防護(hù)林的結(jié)合是其研究主攻方向；從國內(nèi)研究來看，因地制宜，對當(dāng)?shù)厮亮魇нM(jìn)行綜合治理是今后的發(fā)展趨勢。筆者為了探索漫川漫崗黑土區(qū)水土流失的有效治理途徑，結(jié)合國家水土流失重點治理工程建設(shè)，提出水土保持“三道防線”治理模式，并分析其生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益，以促進(jìn)黑土區(qū)的持續(xù)利用。

1研究區(qū)概況

拜泉縣群勝溝項目區(qū)的永安小流域是農(nóng)發(fā)水保2008年實施的項目，流域位于拜泉縣上升鄉(xiāng)、興國鄉(xiāng)境內(nèi)，屬烏裕爾河流域，流域地處126°07′11″～126°11′24″ E，47°34′52″～47°38′10″ N，總面積為15.57 km2，流域地形呈緩崗階地，地勢東高西低，流域形狀近似橢圓形。最高點高程305 m，最低點高程240 m，相對高差65 m，流域地面組成物質(zhì)為黃土狀亞粘土，耕作土壤主要為黑土。

耕地坡度為0～1.5°、1.5～30°、3.0～5.0°、5.0～8.0°的面積分別為157.63、34485、70340、55.12 hm2，總面積1 261.00 hm2。

2“三道防線”模式建設(shè)方法

“三道防線”的第一道防線是指在坡頂崗脊栽樹戴帽，開挖截流溝，涵養(yǎng)水源，控制坡水下山；第二道防線是坡耕地等高種植，修梯田，種植植物防沖帶，達(dá)到攔截徑流、蓄水保墑的目的；第三道防線是溝壑中修跌水、谷坊，栽植喬灌木，以便攔泥蓄水、控制溝壑發(fā)展。

2.1第一道防線

永安小流域第一道防線的截水溝布設(shè)在耕地與荒地或疏林地的接壤處，根據(jù)來水量的大小，一般設(shè)計成蓄排結(jié)合型和蓄水型2種?？紤]降雨、施工實際情況，該流域設(shè)計時采用蓄水型設(shè)計，施工全部采用蓄排結(jié)合型進(jìn)行施工，以保證工程安全。截水溝采用10年一遇24 h最大降雨量進(jìn)行設(shè)計，斷面采取梯形斷面，溝內(nèi)采用竹節(jié)壕式，溝長4.0 m，間隔0.8 m，設(shè)計截水溝底寬b=1.0 m，邊坡比m=1，深0.7 m（有效蓄水深h0=0.5 m，蓄水超高0.2 m），全流域共實施截水溝5.64 km。

截水溝修筑時溝底應(yīng)取1%比降，以排除超標(biāo)準(zhǔn)降雨，溝底或溝埂薄弱環(huán)節(jié)處應(yīng)加固處理，出口銜接處鋪草皮砌護(hù)防沖。同時，埂坎要植灌防護(hù)，暴雨過后要及時清淤，保證截水溝持久發(fā)揮作用。

2.2第二道防線第二道防線包括改壟、地埂植物帶和水平梯田，這是坡耕地治理的主要措施，也是控制坡面來水的根本措施。

2.2.1水平梯田。對于黑土層厚度大于30 cm、坡度5～8°的坡耕地修筑水平梯田。水平梯田是治理坡耕地水土流失的重要措施，是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、發(fā)展集約高效農(nóng)業(yè)的主要途徑，通過坡耕地人機(jī)修整田面，建成水平式臺階田塊，達(dá)到切斷徑流、蓄水保土保肥的目的。結(jié)合實際施工情況

等，不同坡度水平梯田參數(shù)見表1，斷面設(shè)計見圖1。梯田各

水平梯田一般采用人機(jī)結(jié)合方法進(jìn)行修筑，在施工過程中注意以下幾個方面：一是盡量將表層黑土清理干凈，堆放在欲修埂線的上下方各1.5 m寬處；二是在整平時要沿著壟向方向形成1‰～3‰的比降，以利于排除超滲產(chǎn)流，確保田埂不被沖毀；三是表土還原盡量均勻；四是埂坎修筑后要進(jìn)行灌木固埂。

2.2.2地梗植物帶。對于黑土層厚度小于30 cm、坡度3～5°的坡耕地修筑地埂植物帶。埂帶間距與坡度密切相關(guān)，一般隨坡度的增大，間距相應(yīng)減少。在考慮坡度組成的同時，按農(nóng)業(yè)機(jī)耕播幅倍數(shù)、壟寬，并考慮今后發(fā)展梯田不矛盾等原則進(jìn)行布設(shè)。土埂規(guī)格參照坡式梯田埂坎設(shè)計，即上寬b=0.4 m，下寬a=1.48 m，埂高h(yuǎn)=0.55 m，埂的側(cè)坡比為1∶1。

按10年一遇24 h最大降雨量設(shè)計，壟距按0.7 m計算。考慮機(jī)械作業(yè)問題，結(jié)合生產(chǎn)實踐，在計算埂間距的基礎(chǔ)上，給出了建議采用的埂間距，不同坡度地埂各參數(shù)見表2。地埂植物帶修筑采用人機(jī)結(jié)合，修筑時注意以下幾個方面：一是表土剝離寬度包括埂寬2.1 m和埂上取土寬0.9 m，剝離的表土要集中堆置在埂坎下方待用；二是筑埂時，如遇到水線或洼兜時，埂要適當(dāng)加高，踩拍實成，防止沖出缺口，打成大溝；三是表土要均勻分布在埂坎表面及埂下取土區(qū)，恢復(fù)原有的土地功能；四是要進(jìn)行植物固埂。

2.2.3改壟。坡度1～3°的坡耕地采用橫坡耕作技術(shù)，即橫過斜坡按照等高線的方向進(jìn)行耕作，不僅能改善土壤物理性狀，還能攔蓄大量地表徑流，增加土壤的蓄水量和控制水土流失，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

橫坡壟作采用機(jī)械施工，改壟時要注意以下幾個方面：一是看坡定壟距，坡度大的壟距要寬，坡度小的壟距適當(dāng)縮小，一般壟距為0.66～0.72 m；二是凡土質(zhì)粘重、透水性差的坡耕地，壟底比降為3‰～5‰，反之，壟底比降為2‰～3‰；三是拐慢彎，本著大彎就勢、小彎取直的原則，不拐陡彎，避免水流匯集于拐彎處，沖毀壟臺；四是改壟耕作之前，應(yīng)根據(jù)地形與坡度的大小來確定改壟之后道路排水溝的正確位置，以免引起新的水土流失；五是改壟后的坡耕地，在前2～3年內(nèi)應(yīng)當(dāng)種植密生植物，最好在秋季作物收割后改壟，結(jié)合秋季整地進(jìn)行。流域內(nèi)共實施水平梯田46.16 hm2，地埂植物帶65.86 hm2，改壟492.96 hm2。

2.3第三道防線第三道防線即是侵蝕溝的治理，治理侵蝕溝既是對已破壞生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)，又是為前兩道防線“余水”理順?biāo)?。設(shè)計實施時本著“疏”而不是“堵”的原則進(jìn)行各項措施的布設(shè)。該流域作為典型的漫川漫崗區(qū)，其土層厚度一般較厚，形成侵蝕溝本身的溝底及溝邊一般仍是土質(zhì)，植物成活率較高。同時，該區(qū)還有豐富的喬灌木資源，該區(qū)侵蝕溝治理應(yīng)充分發(fā)揮喬灌木優(yōu)勢。根據(jù)流域內(nèi)侵蝕溝的特點，從溝頭到溝尾、從溝坡到溝底分別布設(shè)溝頭防護(hù)工程、削坡造林工程和溝底谷坊柳編跌水工程。該流域共完成削坡造林22.54 hm2，柳編跌水23座（圖2），植物谷坊74座?！叭婪谰€”都十分注重將“攔、蓄、排”相結(jié)合，并做到道道銜接，標(biāo)本兼治，實現(xiàn)了水土流失層層控制，作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的目標(biāo)。

3“三道防線”模式效益分析

主要采取歷史觀測資料、現(xiàn)有小區(qū)觀測資料和實地測產(chǎn)資料相結(jié)合的方法，進(jìn)行模式效益分析。拜泉縣永安小流域基礎(chǔ)效益分析主要利用歷史研究資料和黑龍江省水土保持科學(xué)研究院克山試驗站2012～2013年的觀測資料，按流域內(nèi)坡耕地各項措施實施面積比例進(jìn)行加權(quán)計算，典型模式的增產(chǎn)效益均以實測對比結(jié)果為準(zhǔn)進(jìn)行加權(quán)計算。

3.1生態(tài)效益永安小流域通過坡耕地綜合治理，形成了上、中、下相結(jié)合的水土保持防護(hù)體系，林草覆被率提高到12.88%，地面小氣候明顯改善，各項水保措施可攔蓄徑流總量23.70萬m3/a，攔蓄泥沙總量1.46萬t/a，保水率和保土率分別達(dá)78.36%和95.73%，水土流失大為減輕。隨著水土保持措施效益的充分發(fā)揮，坡耕地土壤侵蝕將被有效控制，

基本農(nóng)田面積逐年擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境明顯改善，抵抗自然災(zāi)害能力顯著增強(qiáng)，必將有力促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展。

3.2經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)計算，永安小流域?qū)嵤┲卫砥赂仄骄磕戤a(chǎn)糧191萬kg，比當(dāng)?shù)仄骄教岣?0.38%，年均增產(chǎn)18.36萬kg，增加收入54.11萬元。按總農(nóng)業(yè)人口計算，平均每人增收223元，比當(dāng)?shù)仄骄教岣?.96%，這些都不包含新增枝條及林木收益。

3.3社會效益

“三道防線”模式以坡耕地綜合治理為基礎(chǔ)，立足流域珍貴的耕地資源，實現(xiàn)耕地利用與保護(hù)相結(jié)合，達(dá)到保持水土，提高土地生產(chǎn)力，引導(dǎo)群眾脫貧致富的目的。經(jīng)過水土保持綜合治理，提高了土地生產(chǎn)率和勞動生產(chǎn)率，農(nóng)民能投入更多的人力、物力和財力到農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、運(yùn)輸業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)，生活質(zhì)量將明顯提高。隨著土地利用結(jié)構(gòu)與農(nóng)村生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整，資源環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入良性循環(huán)軌道，提高了環(huán)境質(zhì)量，改善了農(nóng)村社會風(fēng)尚，加快了全面建設(shè)小康社會的步伐。

4結(jié)論

漫川漫崗黑土區(qū)是我國重要的商品糧基地，但坡耕地較多，侵蝕嚴(yán)重。結(jié)合“國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)東北黑土區(qū)水土流失重點治理工程”，選擇拜泉縣永安小流域進(jìn)行水土保持 “三道防線”典型模式建設(shè)，采取歷史觀測研究資料、現(xiàn)有小區(qū)觀測資料和實地測產(chǎn)資料相結(jié)合方法進(jìn)行效益分析。結(jié)果表明， “三道防線”是漫川漫崗黑土區(qū)有效的水土保持治理模式。

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