沈發(fā)興 肖勝生 劉洪光
[關(guān)鍵詞] 堤防草地;控高技術(shù);生物刈割;養(yǎng)護管理;鄱陽湖區(qū)
[摘 要] 堤防坡面植草可有效防控堤防坡面水土流失,保障堤防安全運行。為滿足堤防汛期巡險的草地植株高度要求,傳統(tǒng)的堤防草地管理措施耗費高且伴生除草藥劑、剪草機尾氣及大量植株碎渣等污染。生物刈割是指在堤防草地生態(tài)系統(tǒng)中,利用植物生產(chǎn)到動物生產(chǎn)的營養(yǎng)級轉(zhuǎn)化,通過家畜牧食,構(gòu)建包括人居—家畜—草地三要素的放牧系統(tǒng)。探索堤防生物刈割技術(shù),有利于推進兼具防洪、生態(tài)、景觀、社會和經(jīng)濟效益于一體的堤防工程建設(shè)。
[中圖分類號] S157? [文獻標識碼] A? [文章編號] 1000-0941(2023)05-0038-03
堤防工程是防洪體系的基礎(chǔ)和主體,是抵御洪水、保障兩岸人民生命財產(chǎn)安全的基本設(shè)施和最后防線[1]?!兜谭拦こ淘O(shè)計規(guī)范》(GB 50286—2013)規(guī)定,土堤堤坡宜采用草皮等生態(tài)護坡;《堤防工程養(yǎng)護修理規(guī)程》(SL 595—2013)規(guī)定,生物防護措施草皮護坡應經(jīng)常修整、清除雜草、保持完整美觀。堤防草地建植利于迅速提高植被覆蓋率,控制堤防坡面水土流失,防控雨淋溝,維護堤防安全運行。
為全面提升江西省防御洪災水平,確保防洪安全,保障鄱陽湖區(qū)群眾安居樂業(yè),實現(xiàn)江湖兩利、人水和諧,江西省2021年制定并啟動鄱湖安瀾百姓安居工程(以下簡稱“雙安工程”)總體方案,其中圩堤升級提質(zhì)加固任務共計3 543 km,包括長江干堤江西段65 km、鄱陽湖區(qū)重點圩堤1 712 km、萬畝(15畝=1 hm2,下同)以上一般圩堤810 km、萬畝以下一般圩堤272 km、單退圩堤684 km。按鄱陽湖區(qū)每1 km圩堤背水側(cè)草地管護面積2 hm2計算,“雙安工程”實施后圩堤背水側(cè)草地面積達7 086 hm2。新時代“雙安工程”的發(fā)布實施,對堤防草地養(yǎng)護管理提出了更高挑戰(zhàn)。
1 鄱陽湖區(qū)堤防草地控高管理技術(shù)需求
采用線路踏查法,調(diào)查鄱陽湖區(qū)堤防44 km。鄱陽湖區(qū)堤防背水側(cè)的主要護坡形式為人工和自然恢復草地,堤防草地草本植物種類共有65種,分屬24科。其中,植株高大(莖為直立型的株高大于50 cm或莖為攀緣型)、分布廣、密度大,造成人畜難以通行的草種占總草種數(shù)的70.8%[1],不僅影響堤防景觀,還嚴重影響堤防汛期隱患排查和防洪搶險[2]。按照堤防汛期巡險要求,堤防草地高度不得高于30 cm,傳統(tǒng)的堤防草地管理耗費主要來自于滿足防洪巡險要求的草地控高,具體包括剪草和噴施除草劑。據(jù)調(diào)查,為達到堤防汛期巡險要求,堤防管理單位每年需剪草4次、噴施化學藥劑除草5次,草地控高成本為0.90萬~1.20萬元/hm2,并伴生嚴重的除草藥劑、剪草機尾氣及大量植株碎渣污染。建設(shè)堤防堤貌良好、防汛巡堤查險便捷、雜草控高環(huán)保低廉的堤防草地工程,成為困擾濱湖沿江地區(qū)堤防工程建設(shè)和防汛工作的難題。因此,探索適應生態(tài)文明建設(shè)需求,兼具防洪、生態(tài)、景觀、社會和經(jīng)濟效益的堤防草地控高技術(shù)措施迫在眉睫。
2 生物刈割技術(shù)的基本內(nèi)涵
草地生態(tài)系統(tǒng)的本質(zhì)是草地生境與其賴以生存的生物的耦合。期間,草地植物和動物之間的營養(yǎng)級轉(zhuǎn)化是草地生態(tài)必經(jīng)之路。按照農(nóng)學詮釋,放牧是人類通過家畜的牧食行為,對草地進行管理、利用的一種生產(chǎn)活動。放牧作為草地管理的基本手段,利于維持草地的生態(tài)健康和生產(chǎn)穩(wěn)定[3]。
針對現(xiàn)階段堤防草地控高管理需求和管理現(xiàn)狀,筆者提出堤防草地生物刈割概念,即在堤防草地生態(tài)系統(tǒng)中,利用植物生產(chǎn)到動物生產(chǎn)的營養(yǎng)級轉(zhuǎn)化,通過家畜牧食,構(gòu)建包括人居—家畜—草地三要素的放牧系統(tǒng)。正確運用生物刈割技術(shù),使人居、堤防草地和家畜三者和諧相處,才能保障堤防草地生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。
生物刈割具有三重目的:一是管理堤防草地,使之保持健康,滿足堤防防洪需求;二是生產(chǎn)動物產(chǎn)品,以獲得可持續(xù)的經(jīng)濟效益,實現(xiàn)“以草定畜,以堤養(yǎng)堤”,減少堤防運維成本;三是減少傳統(tǒng)堤防管理中的化學藥劑、機械尾氣、植物碎渣等污染。
3 堤防草地生物刈割技術(shù)實施的可行性
3.1 畜牧業(yè)發(fā)展對飼草資源的需求
2020年,江西省全年出欄肉牛135.12萬頭,存欄量為275.46萬頭,牛肉產(chǎn)量為15.21萬t;肉羊出欄158.41萬頭,存欄量為73.3萬頭,羊肉產(chǎn)量為2.58萬t[4]。全省牛羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢較好,但“草畜配套”環(huán)節(jié)飼草資源供量不足,相當一部分加工企業(yè)仍以市場收購原料為主,缺乏自建核心基地和緊密型的合同訂單基地,市場價格高、原料供不應求時,企業(yè)生產(chǎn)原料難以保障[5-6],對高質(zhì)高產(chǎn)草地資源需求旺盛。
3.2 鄱陽湖區(qū)堤防草地飼草資源
鄱陽湖區(qū)雨量充沛、光照充足,堤防草地具有生長旺盛、生長周期長、生物量大(產(chǎn)量高)、質(zhì)量好等特點[7]。在所查明的堤防草種中,多數(shù)可被家畜采食,部分為優(yōu)質(zhì)牧草。草地年平均鮮草產(chǎn)量在6.05~7.50 t/hm2[8],鄱陽湖區(qū)堤防草地每年可產(chǎn)鮮草4.29萬~5.31萬t。
人工重建堤防草地可在短時間內(nèi)迅速恢復地上植被,增加地面植被覆蓋率,建立良好的地上地下植被結(jié)構(gòu),從而增加截留降雨,防控水土流失,提高土地生產(chǎn)力。如項目組2020—2021年在成朱聯(lián)圩人工重建的高質(zhì)量狗牙根(Cynodon dactylon)堤防草地、假儉草(Eremochloa ophiuroides)堤防草地和狗尾草(Setaria viridis)堤防草地,均為優(yōu)質(zhì)牧草。
南方濕度大,調(diào)制草產(chǎn)品不易,江西省大部分肉牛羊養(yǎng)殖戶(場)冬季不備草,肉牛羊整個冬季主要靠劣質(zhì)的稻草過冬,營養(yǎng)物質(zhì)供應遠不能滿足牛羊需要,致使牛羊冬季掉膘嚴重;或需高價從外地購買草料,推高養(yǎng)殖成本,致使經(jīng)濟效益顯著下降[5,7]。2021年10月中下旬,項目組聯(lián)合成新農(nóng)場在鄱陽湖區(qū)成朱聯(lián)圩堤防背水坡通過人工重建堤防草地,成功建設(shè)沿堤長43.2 km的多花黑麥草(Lolium multiflorum)草地。多花黑麥草為一種禾本科冷季型草種,適口性優(yōu)良且具有較高的產(chǎn)量和營養(yǎng)價值。多花黑麥草在鄱陽湖區(qū)成朱聯(lián)圩播種7~18 d后陸續(xù)出苗,出苗至分蘗8~24 d,適時管理下30 d左右即能快速形成覆蓋度高的草地景觀,有效地占據(jù)生態(tài)位,實現(xiàn)“以草控草”的同時,可在堤防草地野生牧草供青淡季為養(yǎng)殖家畜提供青鮮草3.17~4.22 t/hm2。
同時, 沈發(fā)興等:鄱陽湖區(qū)堤防草地生物刈割控高技術(shù)探討鄱陽湖區(qū)主要堤防均為路堤一體,交通便捷;堤防草地沿湖沿江沿河布局,家畜飲用水源充足,利于畜牧業(yè)發(fā)展。
3.3 生物刈割技術(shù)利于堤防草地控高
草地凈初級生產(chǎn)力能最直觀地反映草地生長狀況,也是衡量草地生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性與健康程度的重要指標。學者們的普遍共識是生物刈割乃影響草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素。在濕潤區(qū)的放牧草地生態(tài)系統(tǒng)中,凈初級生產(chǎn)力受家畜采食、踐踏及排泄物返還等因素影響[9],物種多樣性、生產(chǎn)力與放牧強度呈單峰函數(shù)關(guān)系,中等放牧強度時家畜采食量和草地生物量均最高,物種多樣性和生產(chǎn)力會保持在一個較高的水平,同時會顯著降低植物群落的高度[10]。家畜排泄物返還會增加土壤速效養(yǎng)分含量,尤其是速效氮的含量,進而促進植被的異質(zhì)性,致使草地糞斑周圍植被顯著高于其他區(qū)域植被,而坡面整體株高顯著降低[11]。同時,家畜踐踏也會改變土壤結(jié)構(gòu),如增加土壤容重、減少土壤孔隙度等,從而限制植物根系對養(yǎng)分的吸收利用,進而影響草地生產(chǎn)力,降低草地植株高度。因此,堤防草地引入生物刈割技術(shù),草地群落的組成、結(jié)構(gòu)、多樣性及生物量均會受到影響,一定強度的干擾可使草地植物個體呈現(xiàn)“小型化”“低矮化”趨勢[9],利于汛期堤防險情巡查。
3.4 生物刈割對堤防安全運行的影響分析
堤防草地坡度較陡(部分堤段坡比達到1∶1),是具有一定彈性的脆弱生態(tài)系統(tǒng)。生物刈割技術(shù)是高質(zhì)量、低成本利用草地飼養(yǎng)家畜的有效方式,是草地管理的重要環(huán)節(jié),也是未來鄱陽湖區(qū)堤防草地合理利用與培育改良研究必然涉及的重要問題。只有土壤、植被和家畜達到最佳的組合,才能使堤防草地在維護堤防防汛安全、生態(tài)環(huán)境優(yōu)良的同時,獲取最大經(jīng)濟效益。
在堤防管理過程中推行生物刈割技術(shù),需進一步研究堤防草地抗踐踏能力、畜牧承載量、家畜排泄物污染等問題,杜絕堤防堤頂、堤身被人畜破壞,造成堤身土體裸露、破損、塌陷和雨淋溝現(xiàn)象發(fā)生,危及堤防安全。在相同的放牧強度下,牛群踐踏強度是羊群的5.6倍[12],堤防草地生物刈割可優(yōu)化家畜上堤數(shù)量比(如牛、羊數(shù)量組合比),特別是加大羊的飼養(yǎng)比例,減少踐踏對堤防的影響。必要時可試行“野外放牧+機械刈割打包舍飼”的方式,加強對堤防草料資源的充分利用。鑒于堤防草地屬于線性草地,非大面積集中分布,可以堤防管理責任標段為劃分依據(jù),根據(jù)載畜量和地方優(yōu)質(zhì)特色品種,以及家畜群每日營養(yǎng)需求,劃定該日生物刈割面積,建立管理精細的輪牧體系(即劃區(qū)輪牧)[3]。
4 結(jié) 語
堤防草地是防控坡面水土流失,維護堤防安全的重要手段。建設(shè)堤防堤貌良好、防汛巡堤查險便捷、草被控高環(huán)保低廉的堤防工程,是困擾濱湖濱江堤防工程建設(shè)和防汛工作的難題。探索堤防生物刈割技術(shù),有利于推進集防洪、生態(tài)、景觀、社會和經(jīng)濟效益于一體的堤防工程建設(shè)。利用生物刈割技術(shù),對堤防草地進行管理與綜合開發(fā)利用,是實現(xiàn)堤防高效管護的有效手段和途徑。
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[作者簡介] 沈發(fā)興(1987—),男,湖南瀏陽人,高級工程師,博士研究生,主要研究方向為水土保持與生態(tài)修復;通信作者劉洪光(1986—),男,河北昌黎人,工程師,博士,主要研究方向為水土保持與生態(tài)恢復。
[收稿日期] 2022-09-28
(責任編輯 徐素霞)