黑土区植物篱防治坡耕地水土流失技术探讨

刘绪军 杨亚娟 任宪平 王亚娟

(黑龙江省水土保持科学研究所克山实验站)

东北黑土区的地貌类型包括中低山、低山丘陵、漫川漫岗和平原，这些地貌决定了本区内分布着大面积的坡耕地。据统计，黑土区坡耕地面积1 280万hm2，占总耕地面积的59.38%［1］。黑土区坡耕地表土疏松，抗蚀能力弱，加之具有坡缓、坡长的特点，极易产生水土流失。目前，黑土区坡耕地水土流失面积已占全区水土流失总面积46%。水土流失导致宝贵的黑土资源顺坡而下，造成上冲下淤，地力减退，江河湖库淤积，洪涝灾害加剧。治理坡耕地的水土流失，已成为东北黑土区水土保持工作的重中之重，对于减轻自然灾害，保障粮食安全，推进全面建设小康社会和生态文明建设，均具有重要的现实意义。

1 黑土区坡耕地治理面临的形势

鉴于严峻的黑土水土流失，国家将东北黑土区水土流失治理纳入了重要日程。2003-2005年，启动了“东北黑土区水土流失综合防治试点工程”，试点期间共治理水土流失面积1 804 km2，其中坡耕地治理61 699 hm2。2008年，国家农业综合开发东北黑土区水土流失治理工程一期项目启动实施，至2010年，完成水土流失治理面积2 214 km2，其中坡耕地治理168 993 hm2。农发水保二期工程实施时间为2011-2013年，计划治理面积4 363.78 km2。同时，水利部、国家发改委于2010年又启动了黑土区坡耕地水土流失综合治理试点工程。

东北黑土区各项水土流失治理工程的实施，对于有效遏制黑土流失，改善区域生态环境，起到了至关重要的作用。通过治理工作的实施，积累了较为丰富的经验，也发现了治理工作中面临的困难:一是目前黑土区仍有27万余 km2的水土流失面积，按目前的治理速度，治理任务依然任重道远;二是当前黑土区应用的坡耕地治理工程措施占地面积较大，而在新一轮土地承包中，很多地方没留或仅留有少量的“机动地”，占地问题无法通过串地解决，导致占地补偿压力增大;三是农村“两工”取消后，由于人工价格不断攀升，加之大批劳动力转移，农民群众对治理坡耕地积极性不高，导致多数地方无法通过“一事一议”来解决治理用工问题。这些问题的产生，既有政策方面的原因，也有技术方面的问题。从技术层面看，现有的坡耕地治理工程措施，如传统的地埂、梯田等，不仅施工程序烦琐，动土量大，而且措施占地面积大，埂坎上种植灌木存在胁地问题，同时治理措施单位面积投资较大，由此造成当地老百姓认可度不高，限制了大面积推广应用，严重影响着治理进度。鉴于这种情况，急需开发推广一种占地少、投资小、简单实用的新技术来替代传统的工程措施，解决黑土区治理的困难，推进治理工作的进程。

2 植物篱技术的特点与优势

植物篱技术，是在坡耕地上等高种植农作物的同时，每隔一定距离等高、窄带状、高密度种植多年生灌木、草本植物或灌木化乔木，根据植物需预留的高度和生长情况，适时对植物进行修剪，形成高密度的植物篱笆墙来阻滞坡面径流泥沙的防治坡耕地水土流失的一项技术。该项技术，通过改变微地形和截短坡长，减少表土和养分的流失。另外，通过坡耕地间植物篱的过滤，还可起到减少农业面源污染的作用。植物篱笆的根系、枯落物及修剪的植物枝叶等，可改善土壤理化性质，农林间作可以提高光能利用率和生物量，从而提高农作物的产量，增加农民收入。

2.1 占地面积小，动土量小，用工少

在黑土区修筑传统的土坎梯田，每延长米占地宽度达到2 m多，而修筑地埂占地宽度也达1.4 m左右。修筑时需先剥离表土，然后再筑埂夯实，若需整平田面，工序更加复杂，动土量则更大。据资料，在5°坡耕地上修筑田面为14.4 m的水平梯田，每延长米动土量达7.5 m3;而在3.5°坡耕地上修筑田面间距为29.4 m地埂，每延长米动土量也达1.5 m3。除此之外，还需在梯田、地埂的埂坎上种植固埂植物，若埂坎较高再加上固埂植物生长的高度，极易造成遮荫胁地的问题。如果采用密植植物篱笆的方法替代修筑土埂，可免去筑土埂的工序，而直接栽植植物篱，占地宽度仅为1 m左右，与土坎梯田、地埂相比则占地面积大大减少。由于工序减少及工程量减小，用工量则会相应减少，有利于加快治理进度，节约治理投资。

2.2 改善田间水分、养分状况，促进篱间农作物产量提高

据四川省宁南县的研究资料［2］，植物篱建立3-6年正常耕作后，其耕作区有机质含量比对照(顺坡耕作)高出20%-35%。该措施在补充和提高耕作区土壤全氮、有效钾含量方面的效果也很明显，作物带内表土全氮含量比对照高70%-127%，有效钾含量比对照增加17%-23%。由于土壤养分增加，坡耕地土壤肥力明显改善，农作物产量有较大幅度的提高。据测定，植物篱区产量比对照提高8%-50%。

在黑土区克山实验站的实验表明，栽植植物篱2年后，通过定期监测篱间0-30 cm土层中的水分含量得出:植物篱替代地埂后，耕作区土壤水分平均比对照(顺垄)提高26.42%;植物篱替代梯田后，耕作区土壤水分较对照提高27.91%。通过植物篱间大豆产量测定显示:植物篱地埂间产量较对照(顺垄)提高9.25%，植物篱梯田间产量较对照提高15.64%。

2.3 控制水土流失，减少坡耕地侵蚀沟的产生

坡耕地等高栽植植物篱后，形成篱笆墙，由于近地枝密集及林木枯落物的阻挡，减缓了地表径流的流速，同时植物篱改善了土壤结构，增加了土壤入渗能力，因此，可以减少坡耕地的水土流失。根据中科院成都生物所的研究:栽植3年后的等高固氮植物篱，可以降低地表径流53%-74%，降低坡耕地土壤侵蚀 97%-99%［3］。

黑土区坡耕地坡形大多数不规整，修筑土坎梯田地埂时采取“大弯就势、小弯取直”的原则，这样就会出现田坎兜水的现象，一旦水量过大就会漫过埂坎，造成水流的集中冲刷，极易产生侵蚀沟。由于植物篱具有透水特点，地表径流可以逐渐向下渗透，不会产生径流集中现象，因此会减少侵蚀沟的发生。黑龙江省水保所克山实验站2013年的植物篱试验发现:雨季过后，传统筑土埂的梯田和地埂地均产生了细沟和切沟，并冲断了土埂，梯田中的侵蚀沟平均深度为25.9 cm，两块对照地埂中的侵蚀沟的平均深度分别为61.22 cm和47.27 cm;而应用植物篱构筑的梯田和地埂则无明显的侵蚀沟产生，仅产生了少量的纹沟，平均深度分别为4.26 cm和2.83 cm。说明植物篱在减轻坡耕地沟蚀方面有着明显作用。

2.4 能够减轻农业面源污染

近年来，由于农业生产上化肥、农药使用量不断增长，一些残留物随着地表径流及土壤颗粒移动，引起了对下游水环境的污染，影响范围很广。由于植物具有阻滞和过滤作用，对径流中的土壤颗粒进行了拦截与并使其沉积下来，从而阻止了污染物随土粒的迁移。植物篱技术控制了坡面的水土流失，减缓径流，阻滞了土粒及其养分的流动，从而改变了氮、磷等面源污染物在坡面的分布状态，可起到控制面源污染的作用［4］。

3 结语

等高植物篱技术是一项投资小、占地少、效果好、易推广的水土保持新技术，该技术已经受到了国内外的广泛关注，我国的四川、贵州、湖北、云南等地都进行了试验示范推广工作，并取得了良好效果［5］。有关试验结果表明，植物篱技术适用于我国大多数地区的坡耕地治理，也特别适用于东北黑土区的坡耕地治理。由于黑土区植物篱试验刚刚起步，而植物措施又具有较强的区域性分布特征，因此，下一步需要根据当地自然和社会经济条件，设计不同的改良应用模式，经过试验、示范，成功后进行大面积推广使用。

［1］王宝桐，丁柏齐.东北黑土区坡耕地防蚀耕作措施研究［J］.东北水利水电，2008(1):64-65.

［2］孙辉，唐亚，陈克明，等.固氮植物篱改善退化坡耕地土壤养分状况的效果［J］.应用与环境生物学报，1999，5(5):473-477.

［3］孙辉，唐亚，陈克明，等.固氮植物篱防治土壤侵蚀效果的研究［J］.水土保持通报，1999，19(6):1-5.

［4］龙高飞，蒲玉琳，谢 疆.农业污染的植物篱控制技术研究进展［J］.安徽农业科学，2011，39(19):11 711-11 714，11 717.

［5］孙辉，唐 亚，谢家穗.植物篱种植模式及其在我国的研究和应用［J］.水土保持学报，2004，18(2):114-117.