提高坝地生产力的技术途径
2013-08-15聂兴山王静杰
聂兴山 王静杰
(山西省水土保持科学研究所)
淤地坝是黄土高原地区的一项防治水土流失、充分利用水沙资源、变害为利、变荒沟为良田的重要工程措施。坝地由山坡表土淤积而成,土壤肥沃,含有大量牲畜粪便、枯枝落叶及有机养分,据调查测定资料,1 t 土壤中氮、磷、钾及有机质含量分别为坡耕地的1.2 倍、4 倍、5.2 倍和1.3 倍。坝地水分充足,墒情好,抗旱能力强,一般含水率比坡耕地高1.5倍,比梯田高1 倍。坝地水肥条件优于其他耕地,相对产量高,一般单产为3 000 -6 000 kg/hm2,是坡耕地的3.5 倍,梯田的1.6 倍。近几十年来,黄土高原地区随着沟道坝系的建设,增加了大量旱涝保收的沟坝地,粮食生产稳步上升,基本解决了农民群众的吃饭问题,减轻了国家的负担。但是,由于坝地地处沟道底部,常常受到土地下湿、地温偏低、洪水淹渍等不良困扰,致使部分坝地生产力不高。本文结合我所多年的试验研究,就坝地生产力提高提出一些技术措施,希望能给广大的农民群众提供有益的技术支持。
1 防治坝地盐碱化
坝地盐碱化是坝地利用率低的主要原因之一。坝地盐碱化与坝地地下水位密切相关,因此,坝地盐碱化防治的主要思路是改变地下水排泄条件,降低地下水位。从黄土丘陵沟壑区长期的研究成果及实践经验来看,防治坝地盐碱化的主要措施为排水治碱。这种措施是设置排水系统,将地下水和地上水排到坝外,使坝地地下水位降低到2 m 以下。主要做法有以下2 种。
1.1 明渠排水
在坝地一侧或中间开挖明渠,再结合干渠开挖沟洫,以排水除碱。从改良和防止坝地盐碱化的角度来看,坝地末端排水干沟深度(坝地纵向排水沟)应能控制坝地末端地下水位在临界深度以下。据调查,在流水沟道里的坝地,排水干沟深度在坝地末端达到2.5 -3.0 m 者,坝地中、后部均无盐碱发生,作物生长正常;反之,在坝地的中、后部均有不同程度的盐碱化。对坝地中、后部地下水位的控制,主要是靠坝地末端的排水干沟。排水干沟的深度是决定地下水位下降速度、下降幅度和影响宽度及改善坝地后部地下径流排泄条件的关键。依据实地调查和坝地的土质与补给排泄条件,排水干沟深度在2.5 -3.0 m 时,其影响范围为150 -200 m,可把地下水位控制在临界深度以下。如陕西省横山县苦水沟坝地,在坝地右侧开沟排水治碱,排水沟深度在坝地末端已达到3.0 -3.4 m,坝地后部地下水位已降至2.0 m 以下,影响宽度达210 m。因此,在一般情况下,坝地一侧或中间只需挖一条排水干沟,即可防治坝地盐碱化发生。
1.2 暗沟排水
暗管排水包括坝地下箍洞排水和暗砂沟排水。箍洞排水(以陕西省米脂县对岔流域为例)就是在坝系建设过程中,采用在沟底砌一石拱排水洞,将泉水用排水洞引到淤地坝下游,并在下游设置蓄水设施,供人畜饮用或灌溉农田。这样,既高效利用了地下水资源,又防止了坝地盐碱化,同时还排除了坝内积水,降低了坝体浸润线高度,保证了坝体安全。米脂县杨家沟乡通过对沟道进行统一规划,共箍洞10 040 m,使2 条干沟基本实现了洞连洞,坝地也实现了川台化。
暗砂沟排水(以山西省中阳县高家沟流域为例)的具体作法是:先顺拦洪坝背水坡坡脚处挖2.0 m深梯形沟一条,用反滤料回填1.0 m 深,坡度1% -2%,其上用土回填,形成暗砂沟;再在重盐碱地末端修一条同样的暗砂沟,砂沟出口与一岸排洪渠相接,排除库内渗水,降低坝地地下水位。
2 合理布设渠系和道路工程
淤地坝位于沟道中,通过建坝实现路坝结合,可为当地居民提供交通便利。这一做法,被很多综合治理的小流域所采用,成为丘陵山区商品流通和与外界交往的纽带。同时,生产道路、灌溉渠道、排洪渠道等也是更好地利用坝地所必需的。因此,在坝系建设过程中,应及早考虑渠系和道路等设施的布设问题。在规划阶段,应根据当地的自然情况及生产、生活实际需要,科学合理地确定渠系和道路的位置、规格等,以减少不必要的坝地浪费,使坝地生产最终实现以道路为骨架、渠道为骨干。
渠系与道路应尽量减少对坝地的占用,排洪渠按20年一遇的洪水标准设计,渠体边坡应该适当做保护层(草皮、砌石等),供道路、排洪共用。
3 改善坝地淤积物的理化性质
在粗泥沙集中来源区,由于淤积物多为风化残积土,土壤颗粒较粗,有机质含量较低,应采取增施有机肥的办法,增加坝地有机质含量。在坝地上游段料礓石带,宜采取劈山填沟的办法来改良坝地,促使其尽快投入种植利用,实现坝地高产稳产。
4 调整耕作方式
4.1 深翻改土
坝地土壤具有土层厚、湿度大、土壤紧密等特性,但因处于沟道低洼地带,地温低,应适时进行秋翻、深翻,以疏松土壤,改善土壤通气状况。
4.2 增施有机肥料
坝地土壤养分、水分含量虽然较高,但肥力水平仍属偏低,特别是对于不能年年进行洪水漫淤的坝地,土壤养分难以满足作物稳产高产的需要,必须及时增施肥料。对新淤坝地以追施速效肥料为主,对多年生产的坝地要以追施农家肥为主。
增施有机肥,既能供给作物所需养分,又可不断地培肥土壤,有效地改善土壤结构,为作物持续高产创造条件。据我所1997 -1999年的试验结果,坝(滩)地玉米产量达到9 000 -9 750 kg/hm2时,施肥水平不得低于:有机肥37 500 -67 500 kg/hm2,碳铵375 -525 kg/hm2,三元复合肥300 -600 kg/hm2,硝铵150 -375 kg/hm2。
4.3 推广地膜覆盖技术
坝地地温低,农作物不易发苗。利用地膜覆盖技术,不仅可提高坝地地温,而且地温变幅较小,再加上覆盖抑制地面蒸发,保持了土壤温度、湿度的相对稳定,有利于幼苗早发。据我所试验观测资料,覆膜比不覆膜土壤温度:地表下10 cm 提高1.15℃,25 cm 提高1.11℃,40 cm 提高0.88℃,平均提高1.05℃。在连续干旱的1999 -2000年,覆膜玉米出苗率在95%以上,长势良好,而不覆膜玉米的出苗率仅为70% -90%,缺苗较多;7月中旬,盖膜玉米平均株高109 cm,平均叶片数12 片,较不盖膜玉米高45.5 cm,叶片数多3 -4 片。从总体上看,地膜覆盖处理的玉米提早出苗,与对照相比,播期至出苗阶段缩短5 d,整个生育期缩短16 d 左右,在洪水来临之前农作物就可达到耐淹高度,提高了抵御洪水的能力。由此可见,地膜覆盖对改变坝地土壤环境和加快农作物的生育进程,具有显著效应。
4.4 合理密植
一般农作物的产量构成由穗数、穗粒数、千粒重所决定。千粒重一般受品种的遗传控制,变化不大。合理密植之所以能增产,主要就是科学地调整了穗多和穗大的矛盾。一般规律是密植时穗多但穗小(穗粒数少),稀植时穗少但穗大(穗粒数多)。通过合理密植,适当增加穗数,减少穗粒数,但其减少穗粒数对产量的影响远小于所增加的穗数,这样就可提高产量。据我所1997 -1999年试验结果,晋西坝地玉米种植密度以45 000 -52 500 株/hm2为宜。1998年进行大田示范推广,将当地传统种植密度37 500株/hm2提高到49 500 株/hm2,在下半年严重干旱情况下,1 hm2坝地玉米产量达到了8 334.6 kg,较传统种植密度增产1 494.6 kg/hm2,起到了很好的示范作用。
4.5 逐步调整坝地种植结构,提高坝地商品生产率
受长期传统经营方式的影响,淤地坝种植结构单一,多为玉米、高粱等粮食作物,经济效益较低。随着市场经济发展,坝地种植结构应由单一粮食作物向经济作物转变,以提高坝地的经济效益。据调查,坝地起垄种植花生、西瓜、烟草等经济作物,单位面积产值较粮食作物可提高2 -5 倍。目前,一些地区在坝地试种中药材,建立生态苗木基地,或栽植水果类经济林,取得了较高的经济效益。
5 加强坝系工程管理与维护
管理维护是坝系工程正常运行的保证,也是发挥坝地生产力的基础前提。每年汛前、汛后,都要对坝系中的各类淤地坝工程及配套建筑物运行情况进行全面检查,认真处理存在的问题,以保证坝系各类工程的正常运行。为了彻底改变过去重建轻管、效益难以发挥的状况,职能部门与乡镇政府应转变管理方式,理顺管理体制。首先,转变坝地使用管理者等、靠、要的思想,提高自觉维护的意识;其次,以小流域或行政区域为单元,实行乡、村、承包户三级管理,坚持“谁承包、谁受益、谁管护”;三是制定相应的管理奖罚办法,奖优罚劣;四是实行建坝有偿投资、效益分成,建立健全补偿机制,达到以坝养坝,提高坝地综合效益的目的。
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