黑龙江省坡耕地综合治理措施布局探讨

赵立峰，艾晓燕，刘 岩

(1.黑龙江省水利厅，黑龙江哈尔滨 150080;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，黑龙江哈尔滨 150080)

黑龙江省坡耕地主要分布在松嫩平原东部的漫川漫岗区和完达山、张广才岭丘陵区。坡耕地水土流失直接导致土地生产力减退、粮食减产，同时也是造成江河水患、生态环境恶化的主要因素之一。在长期的农事活动中，当地群众积累了一些适合当地自然条件和生产条件的坡耕地治理方法。基于生态建设理念，我们在总结同仁设计思想，借鉴以往治理经验的基础上，提出了新时期坡耕地综合治理措施布局思路，希望对黑龙江省坡耕地综合治理的前期设计有所启示和帮助。

1 坡耕地分布及水土流失特点

1.1 松嫩平原东部漫川漫岗区

该区地处小兴安岭西麓、张广才岭西北麓的山前冲洪积台地上，北起嫩江，经讷河、依安、北安、克山、拜泉、明水、望奎、绥化、庆安，南至哈尔滨、双城、五常等。受新构造运动影响，区内形成高出冲积平原20～40 m的台地，海拔200～300 m，地形波状起伏，北部地形较陡，中部、南部地形较和缓。该区第四纪沉积层较厚，东部及接近山前地带较薄，地层岩性由黄土状亚黏土、砂砾石组成。北部地区砂砾石层缺失，地下水资源匮乏。土壤类型主要有黑土、黑钙土、草甸土和暗棕壤。该区年降水量450～650 mm，降水集中、暴雨频次高。天然水系不发育。

区内农业开发早，土地垦殖程度高，田块波状起伏、斜坡走向长，田面水土流失严重;区内坳谷经长期水流冲刷形成侵蚀沟。造成的水土流失危害主要表现为:①使黑土层变薄，土壤肥力降低、土地生产力下降，黑土层厚度已由垦殖初期的60～80 cm降至现在的30～50 cm，岗顶坡黑土层厚度小于30 cm。②侵蚀沟切割吞噬土地，造成耕地面积减少、机耕作业效率降低，同时也阻碍道路交通。③因植被生态功能的丧失及水土流失，区内洪泛灾害频发，雨洪冲毁耕地、村庄、道路、桥涵，危及区内人们生命和财产安全;水土流失导致土质黏重、土层蓄水能力降低、渗透迟缓，暴雨时形成水患，雨过便发生旱灾，生态环境恶化，制约了农业经济发展。

1.2 完达山、张广才岭丘陵区

该区分布于黑龙江省东部、南部，包括完达山、张广才岭余脉的山前台地(三江平原的前缘)及山间谷地(牡丹江贯穿南北)，受多次地质构造运动影响，地形较为破碎、起伏较大，海拔150～850 m。山前由坡积、残积黏土夹碎石组成，成土母质有花岗岩、变质岩和玄武岩，土壤类型为暗棕壤，土层较薄;山间盆地、河谷中沉积有第四纪地层，土壤以白浆土、草甸土为主，土层较厚。该区降水充沛，年降水量500～700 mm。区内河流、溪谷发育。

缘于水资源丰富，河谷区盛产水稻，响水大米早在唐朝以前即为朝圣贡品;丘陵区坡陡岗高，引水困难，一直是旱作耕种。经过一个多世纪的农业垦殖，坡面土壤侵蚀十分严重，现代侵蚀沟纵横发育，水土流失危害表现为:①使黑土层变薄。坡耕地黑土层厚度由垦殖初期的50～60 cm，降至现在的20～30 cm，岗顶会更薄，有的地块已经露出土壤母质，土地呈砂化、石化的趋势。②侵蚀沟规模大、密度大，切割吞噬耕地。③径流与入渗机制的改变、林草固土功能的丧失，造成岗坡地严重干旱，汛期河流水系输沙量骤然增大，土壤中残存的农药、化肥组分加重水体污染。④缘于地表组分破碎松散，暴雨极易引发水土流失灾害。例如2005年6月10日的沙兰河镇暴雨山洪事件，冲毁村庄、学校等，伤亡近百人。

2 综合治理措施布局

水土流失是造成区内土地贫瘠、耕地面积减少、生态环境恶化、自然灾害频繁的直接原因，是制约农业经济可持续增长、土地资源可持续利用的主要因素，也是导致下游洪泛灾害频发的主要原因之一。追根溯源，当归结于区内毁林毁草开垦及粗放耕种所致的生态环境恶化。基于此，坡耕地治理思路应是:以保障和改善民生为根本，以实现土地资源可持续利用和改善生态环境为目标，以小流域为单元进行综合治理，建设灌排蓄引结合、田水林路配套的优质高效农田。

松嫩平原漫川漫岗区与完达山、张广才岭丘陵区的地质环境、土地利用结构、人口分布等有很大差异，其经济发展与生态环境保护的侧重点也有所不同。针对其水土流失特征、危害及其对当地环境和经济的负面影响，我们对防治措施布局进行了探讨。

2.1 松嫩平原东部漫川漫岗区

该区处于黑土区腹地——典型黑土区中心地带，是我省重要的产粮基地，自然也是黑土地重点保护区。该区普遍下覆较厚的第四纪黄土状亚黏土，黑土层较厚，地形坡度在3°～8°之间，田块方正宽阔，适宜大规模的梯田建设及机械化作业。

2.1.1 坡面治理措施布置

(1)疏林地、荒坡地治理措施。疏林地、荒坡地的坡面径流控制往往被誉为小流域坡耕地水土流失综合治理的第一道防线，意义在于通过植被生态蓄水功能的恢复，发挥对降雨的再分配效应、对雨水击溅力的缓冲效应，截蓄坡水、削弱雨力对土壤的击溅侵蚀、减少进入下游耕作区的径流量和泥沙量。植物措施最有效的抗侵蚀配置应该是乔、灌、草组合，深根与浅根植物、速生与慢生植物、经济树种与水土保持树种优化配置，不倡导荒山荒坡皆营造针叶林。栽植松树固然能提升土地的经济价值，但是其综合生态效应不是最好，建议在荒坡治理中，要经济效益、生态效益兼顾，在与耕地接壤处要留有植物生态调节带，在土地承包合同中亦应明确水土保持要求。植物调节带应当以灌草作为先锋物种，其密集的地上茎叶和枯枝落叶层、地下盘结紧密的根系不但能给水流造成很大的阻力，而且对上方水流挟持的泥沙有较好的过滤沉积效能。

(2)田间治理措施。该区成熟的田间治理措施有垄向区田、水平梯田和地埂植物带。总的治理思路:一是通过改变地形，起到蓄水保土、改良土壤的作用，变原来的“三跑田”为“三保田”;二是通过地埂、田坎、沟道及荒坡等植物措施布置，结合农田防护林、护路林及生态截排水沟布置，提升其生态功能，改善生态环境。

垄向区田是较好的田间截蓄雨水措施，侧重于蓄水保墒，适宜坡度小、田面大的机耕作业区，但对坡度较大田块的土壤侵蚀控制略差。目前农垦系统坡耕地田间治理措施均采用此法，建议在大于3°的坡耕地布置地埂植物带，控制土壤侵蚀。

前期设计布局中，对于地形坡度大于5°、黑土层厚度大于30 cm集中连片的地块多进行水平梯田设计。田面宽按照机械作业播种幅宽的倍数设计，一般在10～18 m之间，10°左右坡耕地田面设计宽度一般小于10 m;田坎高度根据田块地形坡度和田坎坡度确定，一般小于1.5 m;田坎坡度根据筑埂材料的物理特性确定，一般在45°～65°之间;田埂顶宽和高度按照设计截蓄量计算;在有外水汇入的地块上游布置截水沟，一般采用蓄水形的竹节壕沟。我们认为:水平梯田的设计宽度应该适当加宽，缓坡地块应该提高到20 m以上，以减少田坎占地，增加土地产出力;地形起伏较大的田块，耕作区应顺应总的地势设计成扇形，田坎亦应呈弧形布置;梯田上游布置的截水沟应该考虑设计成截、蓄、排多功能型，设计标准之内的洪水能够安全截蓄利用，超标准部分的洪水能够安全排出，另外，不能忽视排水顺接工程布置，应通过涵管、陡坡或跌水将洪水引入沟道中或道路排水沟中，避免自然流出冲刷形成新的侵蚀沟。田块应布置完善的农田防护林网，结合行道树、沟道固岸林统筹田块的防护林带设计。

对于地形坡度小于5°、黑土层厚度小于30 cm的地块，布置地埂植物带，将坡耕地改造成坡式梯田或隔坡梯田。坡式梯田的设计重点应是地埂(田坎)间距、截蓄排水设施布置。前期设计中是根据地形坡度、降水等诸多因素，按照设计标准要求，通过计算拦蓄量(拦水量、拦土量)确定地埂(田坎)间距，或按照黑土区容许土壤流失量，通过经验公式反推地埂的间距。我们认为:根据各县地埂植物带实际操作情况，对前期设计加以修正，可使前期设计更好地为建设服务;坡式梯田设计中应该完善截、蓄、排水措施布置，在地埂(田坎)内侧布置蓄水式排水沟，以浅沟套深沟布置为宜，浅沟种草防护，深沟上覆雨篦子盖板，蓄水既可用来增加田间入渗也可以用作灌溉补给用水，超标洪水通过浅沟排入道路排水系统或顺接到沟道中排出。地埂(田坎)上栽种的植物既要考虑经济效益，也要体现护埂要求，最好是灌草结合，固埂和创收兼顾。

(3)道路、排水措施。原则上应以道路和沟谷为骨架划分耕作区，但受诸多因素限制，田间耕作道路只能结合耕作田块总体布局完善布置，应该从坡脚贯通到坡顶，并能与村级道路相接;道路两侧布置浅碟形草带排水沟，沟内设置竹节壕式蓄水池，截蓄地表径流，提高入渗率;将田间排水与道路排水顺接。排水沟两侧应结合农田防护林网布置行道树。跨沟道路可以根据沟道形态、深度及上游汇水情况选择过水设施类型，过水路面适应宽浅型沟道，流量较大的沟道采用桥涵形式过水比较好。

2.1.2 沟道治理措施布置

从掌握的侵蚀沟现状资料看，区内V形沟谷较发育。这些沟道由水力冲蚀而成，是区内主要的集雨泄洪通道，所以该区坡面来水的治理原则应该是通过控制性工程疏导洪水进入沟道，而不是封堵。主干沟道治理原则应该是稳固岸坡、防治沟岸扩张，疏通整理沟道，既要满足一定标准的泄洪要求又要控制输沙量;支沟治理原则是通过控制性工程，减缓径流速度、拦截泥沙、降低沟道比降，达到控制沟头前进、沟岸扩张、沟底下切的目的。

(1)沟头防护措施。沟头控制性措施有植物缓冲带、围埂、跌水、陡坡等。具体措施布置:在沟头上游布置植物缓冲带，乔灌草密植配置，利用植物根系的力学效应、茎叶的水文效应稳固沟头，通过植被带消能后将洪水汇入沟道。对于比较规则的沟头，视汇水面积、沟头落差等情况在沟头口布置跌水或陡坡，区内集雨面积4～5 hm2、落差2 m左右的沟头，基本上皆可采用柳跌水进行消能控制;对于破碎的沟头，应布置沟头围埂(导流埂)，将上游多处来水有序汇集，引导水流通过消能工程进入沟道，而不是将沟头来水挡在沟外造成周边耕地水毁。多年侵蚀沟治理实践证明，柳桩编篱跌水具有泄洪消能效果好、使用寿命长、造价低的优势，其建筑材料中的柳桩、柳条及草垡皆为黑土区盛产之物，生命力极其旺盛，生态效应亦十分优越，应大力推广。拜泉县新生乡兴安村早在1991年侵蚀沟治理中修建的柳跌水，经历了1994年7月23日暴雨考验，能安全泄洪。

(2)沟道拦水、拦沙、消能措施。沟道中拦截泥沙、减缓水流速度的措施主要有谷坊、草垡带、小丁坝等。不建议在主干沟道布置谷坊，可以布置滚水小坝、小丁坝等，既能减缓水流、拦蓄泥沙，又能起到壅水蓄水提升景观的作用;在支沟中建议设置谷坊或草垡带。该区常用的小坝有土柳谷坊和土谷坊，土柳谷坊拦泥透水，是当地技术成熟、造价低的首选控制沟底下切措施，目前在该区治沟工程中广泛应用，拦泥缓冲效果、生态效果都极好。一般在有蓄水要求的沟道布置土谷坊，除设置溢洪口外，还应采取必要的工程护砌措施、植物护坡措施以保证谷坊安全。

(3)植物封沟措施。沟道护岸应该是控制沟道扩张的关键，应遵从大自然的法则，以植物措施为主进行岸坡防护。主干V形沟道需采取必要的削坡整形，为植物措施实施创造条件;U形沟道岸坡建议采用当地盛产的柳桩，配置石料(石笼)及耐水湿的植物进行生态护岸，并根据蓄水情况在沟中栽植挺水植物。支沟岸坡整治后应乔、灌、草结合布置，沟底栽植耐水湿的灌木柳，沟坡采用草灌和乔木配置护岸，通过树木、灌草的强大根系，固持土壤、稳固坡岸、控制沟道扩张。沟道固岸林结合农田防护林布置。

2.2 完达山、张广才岭丘陵区

该区处于农林交错区，丘陵区以上分布有天然次生林、疏林地和人工林地。丘陵区农业垦殖程度高，天然植被基本伐尽。该区地形坡度大、地块破碎、腐殖土层薄，下覆风化碎石土或基岩，按照土地适宜性评价分析，区内多数土地已不宜农耕，但受土地和人口因素的制约，这方土地依然要承担粮食供给，所以该区坡耕地治理原则是既要保土又要保耕。

2.2.1 疏林地、退耕地封禁保护措施布置

对于上游的疏林地及退耕后发展的林草区，坚持预防为主、保护优先的方针和人与自然和谐相处的理念，通过植物防护栏、工程防护栏、宣传碑和标志牌的布置，结合适当的补植、管养等人为干预，落实封山育林、封坡育草等措施，促进生态自我修复。

2.2.2 田间治理措施布置

目前，该区大于5°的坡耕地，多数地块表土层都不足30 cm，即便局部地块表土层厚度超过30 cm，也因地块破碎及下伏碎石土不适于梯田建设。穆棱市水保工作者在多年的小流域综合治理实践中，建立起了适合当地自然环境及水土流失特点的坡式梯田治理体系——复合式植物地埂防护体系。它是大竹节壕式截水沟与地埂植物带的结合体，断面形式为两埂夹一沟。复合式植物地埂具有防御标准高、蓄排结合、抗蚀能力强等多重功效，基于此，我们建议:该区大于5°的坡耕地采用复合式植物地埂防护体系进行田间治理，以达到蓄水保土、稳产增收的目的;对区内小于5°的坡耕地，若表土层较厚、下覆地层土质适宜、能够集中连片，亦可进行水平梯田布置，同时应做好截、蓄、排、引水及顺接措施布置。

值得一提的是，该区部分坡上、坡顶耕地已有石化、沙化的迹象，已不适宜种植粮食作物，建议转变经营观念，调整种植结构，以多年生的经济作物替代粮食作物，以此保障土地资源可持续利用。

2.2.3 沟道、河流水系治理措施布置

该区水系发育，沟壑密度较大，诸多纵向沟壑是山洪排泄通道，诸多现代侵蚀沟亦是天然沟壑在中下游因植被损坏后扩张或延伸而来的。上游山区洪水泥沙含量较低，进入中下游农耕区后，坡水中泥沙、农药和化肥等含量骤然增多。我们认为，该区坡水治理思路应分以下三种情形:一是应该在耕作区上游开挖截流沟，拦截引导溪水、坡洪直接进入河流水系，切断上游山洪对中下游沟道的水毁动力来源，将较洁净的山洪和农业污水有计划地分水系排放，减轻对下游水体的不良影响。二是耕作区中的纵向、横向侵蚀沟，可以结合截水沟、排水沟布置进行整治，通过跌水、滚水坝及谷坊设置，削减水势水能、减轻冲刷，拦泥淤沟降低沟底比降，通过壅水、滞水、蓄水措施并结合水生植物栽植，增加就地入渗量、减少下泄量。三是耕作区中的中小河流两岸一定范围应该退耕还林还草，通过植物的生态效应，清洁水质、改善生态环境。

该区成熟的治沟措施有浆砌石跌水、柳桩编篱跌水、浆砌石谷坊、干砌石谷坊、土柳谷坊、土谷坊、混凝土预制谷坊等，应该根据其下垫面条件选择控制性措施类型。土石沟道的上游段，其地面物质特点是岩石组分多、泥土含量低、岩层蓄水性差，不适宜布置柳跌水、柳谷坊，沟头、沟道控制性工程采用浆砌石或混凝土结构比较适宜;沟道下游段岩层泥土含量高、蓄水性较好，适宜采用植物跌水和谷坊。

3 结语

随着国家经济社会的加速发展和宏观经济政策的战略调整，黑龙江省作为我国重要粮食基地的战略地位更加凸显，承担着新时期粮食生产的重任。水土流失、粗放的农业经营方式已不能保证粮食安全，不能满足人口、经济增长的需要，实施坡耕地治理、保护黑土资源、提高粮食产出是新时期农业经济发展的需要，也是国民经济发展的需要。2010年水利部从粮食安全、生态安全和防洪安全出发，启动了坡耕地水土流失综合治理试点工程，黑龙江省在坡耕地治理试点实践中，做出了自己的特色，分区分县积极开展了前期工作。我们相信，随着国家坡耕地治理工作的不断深入、多元投入机制的建立、技术支持的提升，前期工作也一定会更加完善和具体，并将实践中探索的好措施、好方法融入到设计中，将当地自然人文特点、特色产业发展理念、生态清洁理念等新的治理思路体现在措施布局及设计中，逐步形成完善的、适应黑土地特点的山、水、田、林、路、村总体设计体系。