農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術在水土保持中的運用探討

摘 要：水土流失問題在山區(qū)、丘陵地帶及氣候干燥、植被覆蓋率低的地區(qū)尤為嚴重，不僅會導致土壤質(zhì)量下降、肥力降低，還會影響植被生長和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。闡述了水土流失規(guī)律，介紹了生態(tài)修復技術，并以某地區(qū)生態(tài)修復工程為例，分析了該地區(qū)人類活動及其他因素對周邊環(huán)境的破壞和對生態(tài)環(huán)境的影響，探討分析了農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術的應用效益。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)；生態(tài)修復技術；水土保持

中圖分類號：S157 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）09–0-03

水土保持對維護生態(tài)平衡、推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的作用。傳統(tǒng)的工程措施雖然在一定程度上可以緩解水土流失，但忽視了生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復能力，急需采取更加全面、科學的水土保持策略。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術應運而生，它通過恢復和增強生態(tài)系統(tǒng)的自然功能，從根本上解決水土流失問題。該技術包括邊坡修復、土壤改良和植物應用等技術，可以全方位地提高水土的保持能力。邊坡修復技術通過修復植被和土木工程，提高邊坡的穩(wěn)定性；土壤改良技術通過改善土壤結構，增強土壤對水土的保持能力；植物應用技術則利用多樣化的植物配置，促進生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和恢復。這些技術的應用不僅可以有效防止水土流失，還可以提高土地的肥力和水分利用效率，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎。

1 水土流失規(guī)律

1.1 地理分布

一些山區(qū)、丘陵地帶由于地形起伏較大，土壤較為疏松，加之降水較為集中，水土流失現(xiàn)象較為嚴重。一些氣候干燥、植被覆蓋率低的地區(qū)，如沙漠、戈壁等，也易發(fā)生水土流失。然而，某些平原、盆地等地區(qū)由于地形平坦、土壤較為黏重，水土流失相對較少。

1.2 時間變化

在季節(jié)性降雨集中的時期，如雨季，水土流失會加劇。人類活動的不斷增加，如過度開發(fā)、不合理的土地利用等，也會導致水土流失的加劇。然而，在某些情況下，隨著時間的推移，水土流失的程度也可能得到改善，如通過生態(tài)修復、水土保持工程的實施等措施，可以有效地減少人類活動對水土流失的影響[1-2]。

1.3 地域組合

某些地域，如山區(qū)、丘陵地帶，水土流失主要表現(xiàn)為流水侵蝕；而在沙漠、戈壁等地區(qū)，風力侵蝕較為嚴重。這些地域的組合規(guī)律與當?shù)氐牡匦?、氣候等自然條件密切相關，同時受到人類活動的影響。

1.4 生態(tài)環(huán)境效應

長期的水土流失會導致土壤質(zhì)量下降、肥力降低，進而影響植被的生長和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，水土流失還可能引發(fā)泥石流、滑坡等自然災害，對人類生命財產(chǎn)安全構成威脅。

2 生態(tài)修復技術

2.1 邊坡修復技術

邊坡修復技術主要針對因人類活動或自然因素導致的邊坡破損進行修復。邊坡修復技術包括以下4種。

（1）植被修復技術。植被修復技術是一種自然且經(jīng)濟的邊坡修復方法。通過選擇適合當?shù)厣L的植物，將其種植在邊坡上，使植物的根系深入土壤，起到固定土壤的作用，從而有效減少水土流失。

（2）土木工程修復技術。對于破損嚴重或地質(zhì)條件復雜的邊坡，土木工程修復技術顯得尤為重要。這類技術通常包括增加排水設施、加固土壤等措施。排水設施能夠有效減少水分對邊坡的沖刷和侵蝕，而加固土壤能提高邊坡的整體穩(wěn)定性和抗侵蝕能力[3]。

（3）生態(tài)混凝土修復技術。生態(tài)混凝土修復技術利用生態(tài)混凝土在邊坡上形成一層具有一定厚度的植被覆蓋層，為植物生長提供適宜的環(huán)境。這種修復技術不僅能夠有效防止水土流失，還能增強邊坡的景觀效果。同時，生態(tài)混凝土還具有良好的透氣性和透水性，有助于保持土壤的水分和養(yǎng)分，促進植物的生長。

（4）綜合修復技術。該技術是指根據(jù)邊坡的具體情況和修復目標，將植被修復、土木工程修復和生態(tài)混凝土修復等技術結合起來，形成綜合修復方案。綜合修復技術能夠充分發(fā)揮各種技術的優(yōu)勢，使得邊坡修復達到最佳效果。

2.2 土壤改良技術

土壤改良主要通過改善土壤的物理、化學和生物學性質(zhì)，提高土壤肥力和保水能力。土壤改良技術包括以下4種。

（1）添加有機質(zhì)。有機質(zhì)包括堆肥、腐葉等天然物質(zhì)，其含有豐富的營養(yǎng)元素和微生物。通過向土壤中均勻施加這些有機質(zhì)，不僅可以增加土壤中的有機物質(zhì)含量，還可以改善土壤的結構和通透性，提高土壤的保水保肥能力。

（2）調(diào)節(jié)酸堿度。不同類型的植物對土壤酸堿度的要求不同。因此，要根據(jù)土壤的酸堿度情況，采取相應的調(diào)節(jié)措施。對于酸性土壤，可以適量添加石灰等堿性物質(zhì)中和酸性；對于堿性土壤，可以添加酸性物質(zhì)，如硫酸銨等降低土壤pH值。通過精確調(diào)節(jié)土壤pH值，為植物提供適宜的生長環(huán)境，促進植物的健康生長。

（3）改善土壤通氣性。為了改善土壤的通氣性，一方面，可以通過在土壤中打孔或挖掘通氣溝增加土壤中的空隙，提高土壤的通氣性；另一方面，可以向土壤中添加適量的砂子等松散材料，改善土壤的通透性。此外，合理的耕作和灌溉管理也可以有效改善土壤的通氣性。通過改善土壤通氣性，可以促進植物根系的健康生長，提高植物對養(yǎng)分的吸收能力。

（4）改良土壤生物學。土壤中的微生物、蚯蚓等生物對維持土壤肥力具有重要作用。通過引入有益微生物和蚯蚓等生物，可以改善土壤的生物活性，促進土壤養(yǎng)分的轉化和提高利用效率。例如，引入能夠分解有機物質(zhì)的微生物，可以加速土壤中有機物質(zhì)的分解和轉化，為植物提供更多的養(yǎng)分來源。同時，蚯蚓等生物在土壤中活動，可以疏松土壤、改善土壤結構，并促進植物根系的生長和發(fā)育。

2.3 植物應用技術

植物應用技術主要通過種植適合當?shù)厣L的植物提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抵抗力。植物應用技術包括以下3種：（1）選用鄉(xiāng)土植物。種植適合當?shù)厣L的鄉(xiāng)土植物，提升植物的適應性和抗逆性。（2）利用植物多樣性。通過種植多種植物，利用植物之間的共生關系和生態(tài)位差異，提升生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性。（3）優(yōu)化植被配置。根據(jù)地形、氣候等自然條件和修復目標，合理配置植物種類和密度，形成具有生態(tài)功能和景觀效果的植被覆蓋層。

3 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術的應用實例分析

3.1 項目概況

以某地區(qū)生態(tài)修復工程為例，分析生態(tài)修復技術的應用。該地區(qū)主要為石灰?guī)r礦，因開礦造成當?shù)厣鷳B(tài)植被、地形地貌被破壞，采礦開挖形成不穩(wěn)定邊坡、采坑，棄渣棄土、礦山廢棄廠房、堆場等壓占土地資源等礦山地質(zhì)環(huán)境問題。對區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定邊坡進行分臺放坡，削方會產(chǎn)生大量的石料，分臺放坡進行生態(tài)修復治理勢在必行。

3.2 修復目標

應用農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術，逐步修復該地區(qū)土地資源占用或破壞、地形地貌景觀破壞、植被修復、水土流失、消減污染源負荷等礦山環(huán)境問題，有效修復礦山生態(tài)環(huán)境，充分挖掘低效、廢棄工礦用地潛力，保護礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，提升礦區(qū)生態(tài)修復后東側建水縣居民區(qū)的對外形象。改善和修復當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，消除對區(qū)內(nèi)資源的不利影響，有效提高土地利用價值。

3.3 拆除原有設施

在礦山上臺修復工作前，拆除原有設施是一項必要的步驟。除了保留部分邊坡區(qū)域的格擋和后續(xù)修復工程需要使用的道路，所有以往遺留的設備和設施，如臨時建筑物、破碎站、電線桿等，都應該被拆除。對于項目西部區(qū)域，部分高陡坡的研制邊坡地段需要進行特別處理?？梢园凑?1～21 m坡高、1∶0.75坡比，分1～4臺整坡，并在臺上種植波斯菊、百日草和醉蝶花等植物。同時，為了確保邊坡的穩(wěn)定性和安全性，還需要配套相應的排水和攔擋等措施[4]。在拆除原有設施的過程中，需要注意安全和環(huán)保。合理分類和回收拆除的設備，避免對環(huán)境造成污染。同時，拆除工作需要遵守相關規(guī)定和標準，確保工作過程的安全性和合規(guī)性。

3.4 整平

在項目現(xiàn)場，對零星堆渣和零碎踩空區(qū)域進行整平作業(yè)至關重要。為了確保這一作業(yè)的高效和準確性，將其劃分為22個整平區(qū)塊，并進行了詳細規(guī)劃。在每個區(qū)塊整平作業(yè)完成后，覆蓋0.5 m厚的客土，并配套灌溉、引水、儲水等設施。同時，為促進生態(tài)多樣性，會在邊坡附近種植多種植物，以形成自然的植物緩沖區(qū)。經(jīng)過詳細的地質(zhì)分析和計算，預測此次挖填整平作業(yè)的面積為10.28 hm2。在劃除植物緩沖區(qū)、農(nóng)耕道路、攔擋措施和排引水農(nóng)灌措施所需的面積后，可整理出約7.906 hm2的旱地。在進行整平作業(yè)時，采用先進的設備和配備專業(yè)的技術人員，以確保每個區(qū)塊的平整度和良好的地質(zhì)條件。同時，注重作業(yè)的安全性和環(huán)保性，確保每個環(huán)節(jié)均符合相關法規(guī)和標準。在所有步驟中，使用精確的計算和專業(yè)的設備，以確保高質(zhì)量完成整平作業(yè)[5]。

3.5 建設種植槽

在應用生態(tài)修復技術的過程中，針對平臺整體土地損毀區(qū)域，采取基于原地形的穴狀整地方式，以79 m的株行距種植喬灌木和爬藤，提升區(qū)域景觀的美觀度。同時，為了進一步綠化，按照0.6 m×0.6 m的株行距穴狀整地，種植爬藤。在完成綠化工程后，根據(jù)實際的綠化情況進行管理和養(yǎng)護。根據(jù)測算，綠化面積為3.21 hm2。針對整平區(qū)后分的臺開挖邊坡區(qū)，在坡面平臺外側布置0.6 m高磚墻或干砌石田埂，形成種植槽。在種植槽內(nèi)，按照9 m×3 m的株行距種植喬灌木，并全面撒播草籽和野花組合種子。在內(nèi)側，按照0.6 m的間距交叉種植爬藤（爬山虎、常青藤、野葡萄）和地被（地石榴）。這些措施的實施，不僅提高了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，還美化了礦區(qū)的整體景觀，實現(xiàn)了生態(tài)效益和景觀效益的雙提升。

3.6 其他區(qū)域布置

在此次生態(tài)修復階段，部分區(qū)域受到人力及其他因素的影響較小，無需再次治理。根據(jù)各擬規(guī)劃耕地區(qū)域的實際情況，布置了配套的灌溉、引水和儲水設施。同時，在邊坡區(qū)域、原道路和新設計的農(nóng)耕道路側，布置了截排水溝，以截流地表匯流并形成灌渠。為滿足修復區(qū)內(nèi)的耕地保苗需求和植物措施管護需求，按照設計要求，布置了儲水量約為25 m3的水窖，并配套建設了沉砂池。每0.33 hm2耕地配套1個水窖，并根據(jù)地勢連通各截排水溝措施，以確保耕地農(nóng)作物保苗用水和植物措施管護用水的充足供應。這些布置不僅充分利用了現(xiàn)有道路，還為后續(xù)耕作提供了便利。

4 效益評價

生態(tài)效益是此次生態(tài)修復工程實施后最主要的效益，也是最直接的效益。通過修復工程，該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到了全面改善，為生態(tài)文明建設創(chuàng)造了條件。

首先，地形地貌景觀得到改善。原采坑及平臺修復為耕地，局部小規(guī)模邊坡整平為耕地，高陡巖質(zhì)邊坡修復為分臺三級邊坡并種植爬藤進行復綠，使得區(qū)內(nèi)地形地貌景觀更加優(yōu)美。其次，損毀土地得到整治。已經(jīng)損毀的采坑及平臺修復為耕地，邊坡切坡清方分臺復綠，臨時建筑物拆除修復為耕地，共修復了約7 hm2的已損毀土地。再次，破損山體得到恢復。區(qū)內(nèi)平臺修復為耕地，斜坡修復為林草地，區(qū)內(nèi)設置道路外側及邊坡坡腳設置防護帶（喬灌草），破損山體的生態(tài)環(huán)境得到了恢復。通過修復破損山體，區(qū)內(nèi)地面植被的覆蓋面積增加。生態(tài)修復前區(qū)內(nèi)灌木林地、果園、喬木林地共計8.08、0.02、1.23 hm2，生態(tài)修復后區(qū)內(nèi)灌木林地、喬木林地均有增加。采用新型噴播技術后，植被的成活率高達86.88%以上。最后，水土保持能力得到提高。此次生態(tài)修復面積約22.28 hm2，通過修復工程，將采空區(qū)產(chǎn)生的裸露巖質(zhì)邊坡進行大面積復綠，大幅減少地表水徑流量，減少地表水對地表的直接沖刷帶來的水土流失；同時增加地表水體的下滲量和土壤的水體涵養(yǎng)量，以及地下水的補給，對改善整個生態(tài)修復區(qū)的生態(tài)環(huán)境起到了重要作用。

5 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術在水土保持中的展望

第一，技術改進與創(chuàng)新。在技術層面期望更多的突破和創(chuàng)新，包括更先進的土壤修復技術、新型的作物種植方法、更高效的農(nóng)田水資源管理技術等。此外，通過生物技術、基因工程技術等手段，為農(nóng)業(yè)生態(tài)修復提供新的可能。

第二，政策支持與管理措施。政府可以出臺相關政策，鼓勵農(nóng)民參與水土保持工作，提供相應的補貼和獎勵，同時加強監(jiān)管，確保生態(tài)修復工作的有效實施。此外，政府還可以推動土地的合理利用，防止過度開發(fā)和破壞，從而推動水土保持工作的開展。

第三，科學研究與實踐結合。通過科學的研究，能深入理解水土保持工作的機理，找出有效的解決方法。同時，將科學研究的結果應用于實踐，能真正地推動農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術的發(fā)展。因此，未來的發(fā)展需要更加重視科學研究與實踐的結合。

第四，農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術的跨界融合。隨著科技的進步，農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術正日益與信息技術、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代科技融合，實現(xiàn)智能化、精準化的發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平。同時，面對全球生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)，農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術的國際化合作與交流變得尤為重要。通過參與國際學術會議、開展合作項目，可以引進國外先進技術，展示和推廣我國的成果，為全球生態(tài)環(huán)境保護貢獻中國智慧。此外，構建國際水土保持合作平臺，匯聚全球?qū)＜夜餐芯?、分享?jīng)驗，加強國際合作，共同應對生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)，推動全球生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善。

6 結束語

作為一種新型的水土保持方法，農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術具有自然修復、可持續(xù)性等特點，已經(jīng)在實踐中取得了顯著的效果。然而，該技術推廣過程中面臨來自資金投入、技術培訓、政策支持等方面的挑戰(zhàn)。隨著環(huán)保意識的增強和技術的進步，農(nóng)業(yè)生態(tài)修復技術未來有更廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

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收稿日期：2024-06-17

作者簡介：師卓（1987—），女，甘肅臨洮人，助理工程師，研究方向為水土保持。