坡耕地水土流失的危害及防控技術(shù)

劉利春

（黑龍江省北大荒農(nóng)墾集團(tuán)引龍河農(nóng)場有限公司，黑龍江五大連池 164141）

1 坡耕地帶來的危害

1.1 養(yǎng)分流失

東北地區(qū)目前有大部分耕地為坡耕地，整個(gè)黑土區(qū)黑土面積的97%以上為小于6°的坡地，東北地區(qū)有接近7萬km2的坡耕地，但是坡耕地是水土流失的主要原因，其產(chǎn)生的水土流失可以達(dá)到整個(gè)黑土地區(qū)的所有流失面積的46%，水土流失直接帶來的危害就是侵蝕土壤，土壤有機(jī)質(zhì)降低，肥力下降，東北地區(qū)因?yàn)橥寥狼治g而造成的糧食年產(chǎn)量降低720多萬噸[1]。

1.2 侵蝕溝數(shù)量以及發(fā)育變化

溝壑增多，東北地黑土地區(qū)有侵蝕溝25萬余條，侵蝕溝的溝體會(huì)越來越深、越來越大，會(huì)形成侵蝕溝群體，但是隨著侵蝕溝不斷地發(fā)育，導(dǎo)致侵蝕溝切割了大量的耕地，充實(shí)了表層土壤，許多耕地被迫放棄了農(nóng)田而荒廢，大量的土地資源被浪費(fèi)。切溝通常由淺溝發(fā)展而來，切溝的形成一般存在突然性和偶然性，容易被忽略在土地的整治過程中，一旦形成了切溝，在連續(xù)的集流情況下，上溯侵蝕和下切侵蝕的現(xiàn)象就會(huì)不斷發(fā)生，導(dǎo)致溝的兩岸擴(kuò)張，毛支溝也可能會(huì)出現(xiàn)，大面積的耕地就會(huì)因?yàn)檫@樣被分割成一塊塊小耕地，土地資源就會(huì)大量流失，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和田間機(jī)械作業(yè)環(huán)境帶來很多負(fù)面影響，直接導(dǎo)致增加生產(chǎn)成本，產(chǎn)量降低，農(nóng)田荒置等一系列惡果。例如：由于侵蝕溝溝頭的向前擴(kuò)張、侵蝕溝向兩邊的擴(kuò)張，導(dǎo)致吉林省榆樹市劉家鄉(xiāng)村民被迫不斷搬家。該鄉(xiāng)的合心村耕地被侵蝕溝切割的僅有110多hm2，并且被分成了11塊大大小小的不同區(qū)域，村民想要干農(nóng)活還要自己帶足干糧跨過多個(gè)侵蝕溝[2]。現(xiàn)今吉林省榆樹市劉家鎮(zhèn)松花江沿岸的15km范圍內(nèi)就已經(jīng)形成了306條侵蝕溝，到現(xiàn)在為止被侵蝕溝吞噬的耕地大約48.3萬hm2[3]。

1.3 土壤結(jié)構(gòu)惡化

土壤結(jié)構(gòu)惡化，板結(jié)嚴(yán)重。在黑土被開墾的300多年里，水土流失這一現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，隨著具有物理性的粘粒增多，黑土耕層的輕黏土是由重壤土變成的，直接導(dǎo)致土壤蓄水能力大打折扣。黑龍江省農(nóng)科院發(fā)出的觀測(cè)報(bào)告可已看出，以開墾40年和5年的黑土耕地做對(duì)比，在表層土中，表面0～25cm土層中，土壤水穩(wěn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞率增加14.26%～19.95%，沙粒增加1.7%，土壤容重增加0.232g/cm3，總孔隙度降低8.9%，田間持水量下降4.5%～6.9%。吉林省位于中緯度歐亞大陸的東側(cè)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候。由于吉林省的大陸季風(fēng)氣候以及近年來全球變暖的影響，致使吉林省春季風(fēng)大但是少雨，主要降水都集中在夏季，導(dǎo)致易發(fā)生漬澇災(zāi)害，給吉林省的農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來諸多的困難和難題。吉林省耕地土壤的耕層部分普遍為黑土，黃黏土為耕層以下的部分，天然降水的下滲直接受其影響，帶來的問題為耕作層的蓄水量大大增加，在雨季會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重耕層漬澇現(xiàn)象。土壤水分由于漬澇災(zāi)害大量續(xù)存，出現(xiàn)土壤環(huán)境惡化，土壤含氧量不足，氧化還原反應(yīng)受到影響，造成土壤漬、濕、枯、爛、銹、毒等[3]。

1.4 生態(tài)惡化

生態(tài)環(huán)境惡化，黑土區(qū)更容易也更加頻繁的發(fā)生氣候異常，自然災(zāi)害的種類隨之變多，發(fā)生的周期也隨之變短，這是因?yàn)閲?yán)重的水土流失，不僅損害了生態(tài)環(huán)境，也將黑土區(qū)變成了“氣候脆弱區(qū)”，旱災(zāi)、澇災(zāi)、風(fēng)災(zāi)成了其中頻度最大，范圍最廣的自然災(zāi)害，其次是低溫冷害和冰雹。以拜泉縣為例，1949年以來，平均每三年一次的旱災(zāi)，平均每兩年一次的澇災(zāi)，平均每五年一次的秋季早霜，直接造成農(nóng)業(yè)明顯歉收。而且受災(zāi)面積逐年擴(kuò)大，從1949年以來到20世紀(jì)70～80年代30年間增加數(shù)多倍。

2 防控技術(shù)

工程措施、生物措施以及耕作措施是我國目前防治水土流失的三大主要措施，控制水土流失的完整技術(shù)體系就是由這幾大措施構(gòu)成的，其中植被措施是生物措施中最有效的[4]。

2.1 工程措施

坡耕地的坡面防控工程主要包括水平階、截流溝、魚鱗坑、水平溝以及梯田等，主要原理是通過改變微地形，就地儲(chǔ)存雨水，增加土壤水分以供給作物或植被生長，防止坡面水土流失，同時(shí)，未完全被阻攔存蓄的地表徑流可引入小型蓄水工程，從而被再利用。從目前的研究報(bào)道中發(fā)現(xiàn)，研究梯田技術(shù)的明顯多于坡面造林整地工程。不同學(xué)者通過在不同地點(diǎn)進(jìn)行梯田試驗(yàn)結(jié)果表明，梯田相對(duì)于坡耕地來說擁有更強(qiáng)的保水效果，可以顯著提高土壤含水量、土層貯水量；降低地表徑流，改善土壤入滲性能，土壤抗蝕性能力增強(qiáng)[5]。把不同坡度的坡耕地改造成為梯田，可以大幅度的降低水土的流失。在實(shí)際生活中，我國的東北地區(qū)，已經(jīng)將暗管、明溝、鼠道等工程措施應(yīng)用到了平常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中了，它可以應(yīng)用于坡耕地的水土保持，因?yàn)榭梢约訌?qiáng)入滲，減少地表徑流，從而減少土壤侵蝕對(duì)坡耕地的影響。然而，關(guān)于相關(guān)方法的實(shí)踐應(yīng)用成果研究很少，特別是工程措施對(duì)于水土保持的作用未見相關(guān)研討報(bào)道。

2.2 耕作措施

經(jīng)過耕作措施防治水土流失的方法分為兩大類：一是改變地面微地形和增加表面粗糙度的耕作措施，降雨下滲可以通過這一方法增加，縮短了原坡耕地坡長，地表徑流被阻截，水土流失可以得到控制。這一辦法的主要措施包含等高種植、水平溝種植、溝壟種植、橫坡種植、壟作區(qū)田等；二是基于增加的地面覆蓋和改善的土壤的耕地措施，如秸稈還田、少耕免耕、深松耕法、間混套復(fù)種和草田輪作等。根據(jù)多年的耕地經(jīng)驗(yàn)以及文獻(xiàn)總結(jié)，在治理坡耕地方面，主要采取如下措施：當(dāng)坡耕地的坡度在15°以上時(shí)，坡耕地主要采取的治理措施是退耕還林；在8°～15°時(shí)，坡耕地修成水平梯田：在5°～8°時(shí)，坡耕地中種植穿地埂植物帶；在5°以下時(shí)，將順坡壟改為橫坡壟。一些學(xué)者在以前的研討中提出了主要采取等高壟作，水平溝埂植物帶和壟作區(qū)田間措施。在耕作措施中采取了改善土壤理化性質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)的方法，如減少耕作，旋耕和增加土壤有機(jī)質(zhì)，并且建立了實(shí)驗(yàn)基地，通過在實(shí)驗(yàn)基地實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以總結(jié)出，黑土坡耕地的水土保持策略為等高壟作、水平溝植物帶、地埂等綜合配合措施，但此種方法也應(yīng)該因地制宜，使坡耕地達(dá)到存住天上的雨水，保留住土壤中的水，欄蓄水土，極大地減少水土流失，達(dá)到提高土地肥力的效果，提高產(chǎn)能產(chǎn)量，此種方法可以應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)生活中[6]。崔明[7]認(rèn)為秸稈直接還田，不僅可以有效利用當(dāng)前農(nóng)村剩余的秸稈，避免秸稈焚燒造成的環(huán)境污染，還可以在一定程度上補(bǔ)充黑土有機(jī)質(zhì)，改善土壤環(huán)境。

2.3 生物措施

在生物防治的過程中，主要是通過增加土地植被量，增加植被覆蓋率，利用植被來阻擋徑流，通過這種方法，可以固定土壤，防止水土流失。如在小流域中，建立喬、灌、草相結(jié)合的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型防護(hù)林體系，是完成流域可持續(xù)治理與開發(fā)的根本措施其防護(hù)林體系主要包括分水嶺防護(hù)林、護(hù)坡林、護(hù)埂林地埂造林、侵蝕溝道防護(hù)林等。趙愛軍等通過把植物活籬笆種植在三峽庫區(qū)紫色土坡耕地為依據(jù)，關(guān)于如何在坡耕地上安排植物活籬笆種植和生長情況以及初步效益的研究。結(jié)果表明，坡耕地的土壤流失可以被植物籬有效地防治，不但可以提高土壤肥力，地表的植被也會(huì)相應(yīng)增加，田間小氣候得到改變，而且在投資施工和操作方面都會(huì)帶來很多便利。多位學(xué)者通過常年的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在相同的種植條件下側(cè)柏的水土保持功能優(yōu)于荊條灌叢，在降水量很小、土地相對(duì)貧瘠的情況下，灌木林和喬木林都可以擁有很好的水源涵養(yǎng)作用，在相同地區(qū)喬-灌-草三層結(jié)構(gòu)的水土保持效益要高于雙層和單層的效果。