大別山南麓坡耕地水土保持治理模式研究

歐陽曙光，鄭　勇，朱新武，王小群

(1.黃岡市水土保持與農田水利科學研究所，湖北 黃岡 438000；2.黃岡市水利局，湖北 黃岡 438000； 3.羅田縣水土保持局，湖北 羅田 438600；4.英山縣水土保持局，湖北 英山 438700)

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大別山南麓坡耕地水土保持治理模式研究

歐陽曙光1，鄭勇2，朱新武3，王小群4

(1.黃岡市水土保持與農田水利科學研究所，湖北 黃岡 438000；2.黃岡市水利局，湖北 黃岡 438000； 3.羅田縣水土保持局，湖北 羅田 438600；4.英山縣水土保持局，湖北 英山 438700)

水土保持；坡改梯；模式；大別山南麓

在大別山南麓花崗片麻巖黃棕壤地區，設置石坎、半石坎、PP織物袋、土坎、土坎+香根草籬和自然坡面等坡改梯模式的標準徑流試驗小區，觀測降雨量、植被蓋度、土壤侵蝕量等參數，并對不同坡改梯模式的投資成本進行分析，結果表明：幾種模式按泥沙攔截效果排序為石坎>PP織物袋坎>半石坎>土坎+香根草籬>土坎>自然坡面。結合投資成本及田坎穩定性分析，建議大力推廣應用PP織物袋和土坎+香根草籬兩種坡改梯模式。

近年來，隨著國家水土保持生態建設力度的加大，在大別山南麓花崗片麻巖黃棕壤地區，小流域綜合治理進程加快[1]，治理面積每年遞增13%，水土流失治理成效顯著[2]。在各項治理措施投入中，坡改梯占相當大的比例[3]，約占項目投資額度的33%，且有相當部分是石坎坡改梯。多年的實踐證明，石坎坡改梯效果確實好，但因其投入費用太大，在治理經費有限的情況下會嚴重地制約治理規模和治理進度。在大別山南麓，按目前石坎坡改梯的治理速度，要完成所有坡耕地改造，還需要35年[4]，這樣的進度顯然是不符合新形勢下水土保持生態文明建設要求的。

為尋找更好的費省效宏的坡改梯治理模式，我們借鑒國內外較成功的坡耕地治理經驗[5-7]，結合“革命老區”水土流失重點治理工程項目，于2014年在羅田縣九房沖村項目區和英山縣金盆村項目區，分別在石坎、半石坎、土坎、PP織物袋坎、土坎+香根草等高綠籬模式的坡耕地上布設了徑流泥沙觀測標準小區，并于2015年以自然坡耕地為對照，試驗觀測了各種坡改梯模式的年度徑流泥沙攔截量及作物生長量，以此評價各措施的治理效果。

1　項目區概況

九房沖村項目區位于羅田縣東南部山丘地帶的匡河鎮黃絲鋪小流域。該流域屬浠水水系白蓮河支流；植被類型為北亞熱帶常綠闊葉落葉混交林，林草覆蓋率達到60%以上；氣候類型為亞熱帶季風氣候，熱量充足，雨量充沛，多年平均降水量1 355.9 mm，時空分布不均，年平均氣溫16.7 ℃；土壤類型以黃棕壤為主，水稻土主要分布在河流沿岸及低山丘陵河谷小平畈上；以水力侵蝕為主，水土流失主要發生在陡坡耕地上。

金盆村項目區位于英山縣紅山鎮東河小流域，地處大別山南麓腹地，是白蓮河水庫的水源地，地勢東高西低，有低山、丘陵崗地、河畈等地貌單元。屬亞熱帶季風氣候區，多年平均降水量1 447.7 mm，年平均氣溫17 ℃。項目區天然植被與人工植被共存，以水力侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數3 240 t/(km2·a),順坡耕種等生產活動是水土流失加劇的主要原因。

2　坡耕地治理技術和模式

兩項目區標準試驗小區均布設在23°的坡耕地坡面上，小區垂直投影面積為5 m×20 m,除了以下5種模式小區，還設置了1個自然坡耕地對照小區。

2.1石坎坡改梯

干砌塊石筑坎，坎高1.5 m，田坎坡度85°，田面寬2.78 m。詳見圖1。

圖1　石坎坡改梯斷面圖(單位：cm)

施工放線時，確定好石坎槽腳位置后，將槽腳以下挖方部分挖至設計田面高度，同時削坡修整保留土坎部分，使其傾角為85°，然后緊挨保留土坎碼砌塊石，當塊石砌筑高度超過保留土坎高度后，再邊碼砌邊在石坎內膛回填坡面上部挖下來的余土，并筑實，如此直至設計坎高。田面修整后向內側保留1%的反坡，同時內側設置深15 cm的排水溝，并順接至小區邊埂外側排水溝，便于小區徑流泥沙能統一收集到設在小區下部的沉沙池中。

2.2半石坎坡改梯

半石坎坡改梯設計施工與石坎坡改梯大同小異，不同的是：當塊石砌筑高度超過保留土坎高度后，不再繼續加高石坎，而是采用擋板按65°的傾角填筑土坎，土坎筑至設計高度后，坎面播撒狗尾草草籽。田面處理及排水溝設置同石坎坡改梯。詳見圖2。

圖2　半石坎坡改梯斷面圖(單位：cm)

2.3PP織物袋坡改梯

用PP織物袋裝土碼放筑坎，坎高1.5 m，田坎坡度70°。詳見圖3。

圖3　PP織物袋坡改梯斷面圖(單位：cm)

施工與石坎坡改梯類似，不同的是將塊石換成袋裝土，同時田坎傾角放緩至70°。其他的田面處理及排水溝設置類同石坎坡改梯。

2.4土坎坡改梯

土坎高度1.5 m，田坎坡度65°。詳見圖4。

圖4　土坎坡改梯斷面圖(單位：cm)

土坎施工與半石坎類似，所不同的是：開挖削坡修整后，不用砌筑塊石，控制坡度為65°即可。上部填土筑坎、田面處理、排水溝設置及播撒草籽類同半石坎坡改梯。

2.5土坎+香根草等高綠籬帶坡改梯

該模式設計見圖5。

圖5　土坎+香根草等高綠籬帶坡改梯斷面圖(單位：cm)

土坎施工、田面處理、排水溝設置及播撒草籽等，完全同土坎坡改梯，不同的是香根草等高綠籬帶的栽植。

國內外研究表明，香根草是一種品質非常優良的水土保持物種，具有根系致密極長且垂直下扎、莖稈挺拔、種子不育、分蘗但不蔓延、耐旱、耐澇、耐鹽堿、易移栽、易鏟除、不與帶間作物競爭等特性[7]。2002年，與中科院南京土壤研究所合作，我們已成功將香根草等高綠籬防治水土流失技術引入大別山南麓地區。

香根草栽培采用分蔸移植法。先沿整理好的田面外邊緣、土坎頂部按深35 cm、寬15 cm的規格抽槽，再將已截除莖葉只留20 cm長的草蔸按5～8根為一叢進行分蔸，然后將每叢按10 cm的間距栽植，最后澆足定根水。2014年5月下旬栽種，當年7月即形成了根部致密的草籬。為避免草籬生長過高而對田面作物產生影響，可視生長情況對其進行多次刈割，每次只需保留草籬高度20～30 cm即可。

3　觀測結果

試驗觀測在九房沖村和金盆村兩個項目區同時展開，試驗小區坡改梯工程完工后田面按當地耕作習慣種植花生；觀測項目有侵蝕性降雨量、最大30 min降雨強度(I30)、土壤侵蝕量、植被蓋度等幾項參數。其中：降雨量采用自記雨量計觀測；I30采用Rainrecord軟件計算；侵蝕量采用稱重法和體積測算法；植被蓋度采用拉線投影法和目估法。各坡改梯徑流試驗小區土壤侵蝕量觀測結果見表1。

表1　各種坡改梯試驗小區土壤侵蝕量　kg

從表1可以看出：①綜合九房沖和金盆兩個項目區的情況，石坎、半石坎、PP織物袋坎、土坎、土坎+香根草籬等坡改梯模式和自然坡耕地的年土壤侵蝕模數分別為629、1 004、661、1 501、1 080和4 903 t/km2；②與自然坡耕地相比，無論哪種坡改梯模式都能明顯減少水土流失量；③各坡改梯措施降低土壤流失量的效果為石坎>PP織物袋坎>半石坎>土坎+香根草籬>土坎坡改梯。

另據試驗小區觀測資料分析：土壤侵蝕量與降雨量、30分鐘雨強存在著顯著正相關；土壤侵蝕量與植被蓋度呈負相關，即蓋度越高侵蝕量越低。

4　坡改梯投資成本分析

不同坡改梯模式的投資額見表2。

表2　不同坡改梯模式投資比較　萬元/hm2

5　結　論

(1)坡改梯后當年即可顯著減輕坡耕地水土流失量，因此在小流域綜合治理項目中，坡改梯措施是一項極其重要的首選措施。

(2)在幾種坡改梯模式中，石坎坡改梯防治水土流失效果雖然最好，但其投資成本太高，在資金投入有限的情況下，往往會受到限制。這一模式適用于重點工程、高標準示范工程及土壤地質條件極不穩定區域的治理活動。

(3)半石坎坡改梯防治效果比較好，適用于投資有限、坡面土體松散、基礎不穩的坡耕地治理項目。

(4)PP織物袋坎坡改梯投資少，防治效果也很好，就短期來看極具應用推廣價值。但由于試驗觀測時間太短，PP織物袋的抗風化性及其擋墻的穩定性還有待時間的檢驗。

(5)土坎坡改梯雖然防治效果較差，但與自然坡耕地相較防治效果還是很明顯的，并且投資成本較低，對于低山丘陵區坡耕地大規模的治理活動，尤其是在財力資金不充足的情況下，仍不失為一種值得大力推廣的治理模式[9]。

(6)土坎+香根草籬坡改梯的投資成本較低，其防治效果比較好。就本試驗而言，其后續防治效果還沒有完全顯現出來，根據黃欠如、程洪等[10-11]研究，香根草致密極長的垂直根系對提高土坡的穩定性有顯著效果，建議大力推廣應用該模式。

[1] 白人樸，徐榮安，馮勇，等.大別山區綜合發展戰略研究[R].北京：北京農業工程大學，1990:95-96.

[2] 趙愛軍.小流域綜合治理模式研究[D].武漢：華中農業大學，2005：58-59.

[3] 張新玉，楊元輝.我國水土保持小流域綜合治理模式研究[J].中國水利：水土保持特刊，2011(12):58-61.

[4] 王漢相，張曙光，歐陽曙光，等.大別山南麓水土保持綜合治理可行性研究報告[R].黃岡：黃岡市水土保持與農田水利科學研究所，1999：6-7.

[5] 李瑯環，劉建華.“梯-畜-沼-果”立體種養模式在紅安縣水土保持世行貸款項目中的應用[J].中國水土保持，2014(3):16-18.

[6] 王寶林.隆回縣坡耕地治理技術[J].中國水土保持，2013(3):37-38.

[7] 李光錄，柳詩眾，鄧民興，等.PP織物袋梯田筑坎技術在陜南秦巴山區的應用[J].中國水土保持，2011(11):29-30.

[8] 蔣冬榮，張新生，漆光成,等.香根草的引種與應用[J].廣西園藝,2008， 19(1):30-31.

[9] 鄭曉風.秦州區梯田土坎穩定性及保護利用研究[J].甘肅水利水電技術，2009,45(11):62-63.

[10] 黃欠如，章新亮，李清平,等.香根草籬防治紅壤坡耕地侵蝕效果的研究[J].江西農業學報，2000，13(2):40-44.

[11] 程洪，蔡儒珍. 公路工程中的香根草等高植物籬護坡技術[J].華東公路，2003,140(1)：45-47.

(責任編輯張培虎)

S157.2

A

1000-0941(2016)08-0013-03

歐陽曙光(1964—)，男，湖北浠水縣人，教授級高級農藝師，學士，主要從事水土保持、生態環境修復等方面的研究工作。

2015-12-24