黑土區(qū)坡耕地土壤侵蝕及其防治措施

李合昌 季曉慧 史紹林 崔 琳*

（1鶴崗市十里河林場(chǎng) 黑龍江 鶴崗 154100；2黑龍江省林業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院 黑龍江 齊齊哈爾 161052）

黑土主要是以第四季的粘質(zhì)洪積物或冰水沉積物、坡積物為母質(zhì)發(fā)育形成的土壤，具有強(qiáng)烈脹縮和擾動(dòng)特性，有機(jī)物質(zhì)平均含量在3%～10%，是適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的一種特殊土壤[1]。我國(guó)黑土區(qū)指的就是東北黑土區(qū)，主要分布于黑、吉、遼和內(nèi)蒙境內(nèi)，不僅是支撐東北地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障，更是維護(hù)我國(guó)糧食安全的“壓艙石”[2]。然而在大規(guī)模高強(qiáng)度的開(kāi)墾和自然因素等共同影響下，黑土區(qū)土壤逐漸出現(xiàn)了土層變薄、土壤板結(jié)、水土流失、土壤質(zhì)量下降等一系列問(wèn)題。其中，坡耕地水土流失面積占黑土區(qū)水土流失總面積的46.39%，是水土流失的主要策源地，制約著東北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展[3]。

為此，本文基于黑土區(qū)坡耕地土壤侵蝕的研究進(jìn)展，對(duì)黑土區(qū)坡耕地土壤侵蝕的類(lèi)型、防治措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述和總結(jié)，并對(duì)今后土壤侵蝕的治理模式進(jìn)行了展望，提出合理的人工復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式具有生態(tài)經(jīng)濟(jì)的雙重優(yōu)越性，以期為黑土區(qū)坡耕地綜合治理布局提供幫助。

1 黑土區(qū)坡耕地土壤侵蝕類(lèi)型

1.1 水力侵蝕。水力侵蝕是黑土區(qū)坡耕地侵蝕面積最大和強(qiáng)度最大的侵蝕方式，侵蝕形式主要包含濺蝕、面蝕和溝蝕。雨滴擊濺是坡面水力侵蝕的最初階段，也為面蝕和溝蝕提供了條件，而面蝕與溝蝕是通過(guò)水力侵蝕破壞土壤資源，造成土地退化的主要發(fā)生方式[4]。黑土區(qū)坡耕地的坡面多為長(zhǎng)緩坡，坡度多為1°～15°，長(zhǎng)度可達(dá)上千米，這樣的特殊地形導(dǎo)致匯流面積較大，為降雨提供了更好的下墊面，導(dǎo)致土壤侵蝕更為嚴(yán)重。研究表明，水力侵蝕是造成土壤氮素?fù)p失的主要原因，同時(shí)也造成了土壤有機(jī)碳的運(yùn)移，破壞土壤結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期的土壤侵蝕會(huì)導(dǎo)致黑土區(qū)坡耕地土壤的退化[5]。

1.2 風(fēng)力侵蝕。風(fēng)力侵蝕作用下，土壤及其松散母質(zhì)被剝蝕、搬運(yùn)、沉積、磨蝕，造成土壤耕作層中的細(xì)土、養(yǎng)分損失，土地生產(chǎn)力下降，種子裸露、幼苗受到機(jī)械損害等危害[6]。研究表明，典型黑土區(qū)土壤風(fēng)蝕環(huán)境在整個(gè)東北地區(qū)屬于中等水平[7]，但伴隨著東北地區(qū)未來(lái)氣候變化趨勢(shì)向暖干化發(fā)展，黑土風(fēng)蝕區(qū)面積逐年加大。

1.3 凍融侵蝕。凍融侵蝕是指在高寒地區(qū)由于溫度變化使得土體膨脹收縮而導(dǎo)致土壤侵蝕過(guò)程改變和水土流失程度增加，其對(duì)水土流失的主要作用是改變土壤性質(zhì)和阻滯入滲，對(duì)土壤發(fā)生位移所致水土流失量影響較小。由于黑土區(qū)土壤質(zhì)地黏重、氣候低溫濕潤(rùn)、冬季積雪深厚，使得黑土區(qū)坡耕地春季受融雪徑流影響較重。凍融侵蝕重疊于水力侵蝕過(guò)程中，前者間接加劇水土流失，后者又會(huì)影響凍融作用的程度。劉佳[8]等人的研究發(fā)現(xiàn)，黑土坡面侵蝕強(qiáng)度受解凍深度等因子影響，通過(guò)室內(nèi)模擬發(fā)現(xiàn)，凍結(jié)狀態(tài)下細(xì)溝水流速度高于解凍狀態(tài)，凍融循環(huán)致使徑流含沙量增大[9]。

2 土壤侵蝕的防治措施

在黑土區(qū)坡耕地，土壤侵蝕的防治措施可分為工程措施、林草措施和耕作措施3大類(lèi)。

2.1 工程措施。黑土區(qū)坡耕地的工程措施主要包括坡面治理工程措施及溝道治理措施。坡面治理是依據(jù)區(qū)域的地形地貌通過(guò)改變微地形，如水平溝、魚(yú)鱗坑、截流溝等工程，就地?cái)r截坡面徑流，削弱徑流沖擊力，攔蓄雨水為植被增加土壤水分。溝道治理則是在侵蝕溝內(nèi)布置治理工程，如在溝頭設(shè)置圍埂、跌水、陡坡等防護(hù)措施穩(wěn)固溝頭，消能后引水入溝；在溝道設(shè)置谷坊、小丁壩、淤地壩等措施攔截泥沙、減緩水流，防止溝床下切、溝岸擴(kuò)張[10]。

2.2 林草措施。坡面水土流失治理中，通過(guò)種植林草增加植被覆蓋，進(jìn)而起到攔蓄徑流、固定土壤、控制土壤侵蝕的作用。許靜[11]等人對(duì)振祥小流域的治理采取了林草措施，針對(duì)坡緩地大的宜林荒坡?tīng)I(yíng)造灌木水流調(diào)節(jié)林帶，針對(duì)宜林宜牧荒地實(shí)施封禁自然修復(fù)，針對(duì)陡坡耕種地，實(shí)行退耕還林種植抗逆性強(qiáng)樹(shù)種。上述林草措施均取得了顯著的效果。

2.3 耕作措施。黑土區(qū)防治坡耕地土壤侵蝕的耕作措施主要可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是改變微地形的耕作措施，如水平溝種植、溝壟種植等，可以減少?gòu)搅鲗?duì)坡耕地土壤沖刷，削弱水力侵蝕強(qiáng)度；另外一類(lèi)是改善土壤結(jié)構(gòu)、改良土壤的耕作措施，如少耕、免耕、秸稈還田和輪作、間作、套種及混播等栽培技術(shù)，可以減少坡面土壤擾動(dòng)，改良土壤理化性質(zhì)。

3 坡耕地人工植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式

坡耕地水土流失治理過(guò)程中，如果片面注重植被的生態(tài)作用，不能兼顧生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一，就不容易被群眾認(rèn)可。人工植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式是具有生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙重優(yōu)勢(shì)的一種經(jīng)營(yíng)模式，其功能的優(yōu)劣取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性，最終目的是在生產(chǎn)和生態(tài)兩者間取得平衡，實(shí)現(xiàn)共贏。

3.1 嫁接紅松(Pinus koraiensisSieb.et Zucc.)、平榛(Corylus heterophyllaFisch)壕式造林復(fù)合模式。該模式可用于黑土地區(qū)坡度較大的坡耕地上，在陡坡上沿山體等高線環(huán)山掘壕，在壕內(nèi)混栽嫁接紅松及平榛，采用喬灌結(jié)合的水土保持人工植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式。壕內(nèi)可集水匯水，既保證植物生長(zhǎng)所需水分，又可減少水土流失；平榛根系發(fā)達(dá)，可疏松土壤，增加土壤抗蝕性；嫁接的紅松與平榛進(jìn)入產(chǎn)果期可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益，是生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益并重的復(fù)合模式。

3.2 地埂小葉錦雞兒(Caragana microphyllaLam)防護(hù)復(fù)合模式。該模式是在坡耕地每隔一定距離橫坡修建地埂，土埂上栽植當(dāng)?shù)剡m生的灌木樹(shù)種，如小葉錦雞兒、沙棘(Hippophae rhamnoidesLinn.)、胡枝子(Lespedeza bicolorTurcz.)、紫穗槐(Amorpha fruticosaLinn.)等，與農(nóng)田構(gòu)成一個(gè)完整的坡耕地人工植被復(fù)合系統(tǒng)。栽植的灌木根系可以穩(wěn)定田埂，減少坡地的地表徑流，防止水土流失，如選擇經(jīng)濟(jì)類(lèi)灌木還可以提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 等高植物籬與作物復(fù)合模式。該模式是在坡耕地等高種植作物同時(shí)，每隔一定距離等高窄帶狀密植灌木、草本植物或者灌木化喬木，形成高密度植物籬笆墻。植物籬通過(guò)其根冠效應(yīng)和籬笆效應(yīng)來(lái)固定土壤、阻滯坡面徑流、減少水土流失，改善土壤理化性質(zhì)，提高生物量，進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。植物籬與之前的地埂相比，可免去土埂工序，占地面積小，節(jié)約成本。植物籬品種可以選芨芨草(Achnatherum splendens)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)等草本植物，也可以選擇紫穗槐、刺五加(Acanthopanax senticosus)等木本植物。植物籬形成的“生物壩”在控制水土流失的同時(shí)，還可以做飼料、肥料、燃料，自身產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

黑土地富含有機(jī)質(zhì)，是“耕地中的大熊貓”，為滿足國(guó)家糧食安全需要，黑土地被長(zhǎng)期高強(qiáng)度利用，導(dǎo)致黑土地耕層變薄、土壤微生物活性降低、有機(jī)質(zhì)下降、土壤養(yǎng)分出現(xiàn)失衡，如果侵蝕加劇、水土流失現(xiàn)象沒(méi)有得到根本扭轉(zhuǎn)，黑土地將面臨保障糧食豐產(chǎn)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的雙重挑戰(zhàn)。防治土壤侵蝕是黑土資源保護(hù)的重點(diǎn)，坡耕地土壤侵蝕防治更是重中之重，坡耕地人工植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式對(duì)防治水土流失具有效果明顯、效益顯著的特點(diǎn)，其多元化生產(chǎn)，可在取得良好生態(tài)效益的前提下，獲得高產(chǎn)量及額外的多樣化產(chǎn)品，是解決水土流失和貧困落后兩大難題的有效途徑。

坡耕地人工植被復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中，要從短期效益和長(zhǎng)期效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益各方面綜合考慮，遵循因地制宜、適地適樹(shù)的原則，所選取的草本植物、木本植物及農(nóng)作物種類(lèi)需要合理搭配，使得整個(gè)復(fù)合經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收的目的。