东北黑土区坡耕地治理过程中的水土保持效应

张晓卫

【摘要】东北地区的黑土地所占面积较大，为了对东北黑土区坡耕地的水土保持效应进行分析和研究，将横垄、地埂植物带、水平梯田措施和传统的顺垄耕地的水土保持效应作为参照物。研究结果：经过研究和分析可以得出，对于坡耕地，无论是保水还是保土方面都以水平梯田的效果最为明显。其中保水效应占据70.6%左右，保土效应则为77.6%。从水土保持的整体效应上看，顺序从大到小分别为水平梯田、地埂植物带，最后是横垄和对照的顺垄。就保土效应和保水效应两个方面来说，前者要优于后者。

【关键词】东北黑土区；坡耕地治理；水土保持效应

东北黑土区是我国重要的商品粮基地，主要是由于东北地区土地面积较大，人口较少。在耕地开发和治理的过程中很容易产生水土流失。黑土区的坡耕地占据总耕地面积的60%左右，水土流失的现象明显。主要原因是雨季降水集中、降雨强度大和地面土壤较为疏松，土壤侵蚀程度强。不仅如此，当地农民比较习惯采用传统的顺坡耕作的方法，使得径流范围相对集中，加剧了土壤的侵蚀和退化程度。所以说，黑土区坡耕地的治理不仅可以提升当地的土地生产力，还可以促进生态的发展。本文就这一方面进行研究，以供借鉴和参考。

1、黑土区自然概况

为了提升所研究地区的整体代表性，主要选择的是丘陵区。这一地区的土石质相对较低，是东北黑土区的试点监测地区。土壤主要包括黑土、黑钙土以及草甸土、白浆土等类型。研究地区的土壤具有一定的典型性。同时，研究区地处二道岭流域，流域面积达到22km2，气候类型为干旱大陆性季风气候，不仅光照充分，而且四季分明。全年的无霜期可以达到150天左右，日照时间在2900h左右。年平均气温7.3℃，年平均降水量为400mm，而且多数的降水都集中在夏季，蒸发量在1900mm左右。由于这一地区的土层相对较薄，而且砾石含量较多，坡耕地面积比重大，近年来水土流失现象日趋严重。另外，由于土地的使用率逐渐增加，耕作方式的科学性欠佳，水土流失面积近半，沟蚀严重，沟壑发育。

2、研究方法分析

2.1径流小区布设

为了提升实验的科学性和准确性，需要设置相应数量的径流小区。通过总结和规划，径流小区设置在二道岭的主河道附近。这一地区的海拔达到250m左右，小区的间距为0.5m，而且土层厚度主要可以达到50-80cm左右。实验所应用的设备能够对降雨量和径流量进行全面精准地监测。在降雨之后，研究人员需要及时地对径流的深度进行记录，并且做好采样工作。对于泥沙样本来说，采样之后需要将其烘干，然后，对泥沙的含量进行测量。实验区域的总体情况可以从表1中获得：

2.2指标测定与计算方法

（1）保水效应和保土效应的计算

在实际的保土和保水效应计算的过程中，需要对径流量以及产沙量等因素充分考虑进去，而且还需要和当地的实际情况进行对照分析。一般来说，保水效应可以用Cw来表示，保土效应主要用CS表示。Wck和Sck为净流量和含沙量。经过计算，保水效应为：Cw=（1-W/Wck）×100%；同样，保土效应为：Cs=（1-S/Sck）×100%。

（2）土壤水分物理性质的测定

在具体的测量工作中，主要采用的是环刀法来进行测量。采用环刀法主要是对土壤中的物理成分进行测量。含水量的测量方式主要是以烘干法为主。做好水分物理量的测量工作不仅可以为水土流失的整治提供借鉴和参考，还可以促进农业生产的高效性。

表1 实验小区基本情况

（3）土壤水源涵养效应计算

土壤的水源涵养主要包括蓄水容量和有效蓄容两个方面。对于前者来说，其主要的影响因素是孔隙度和土层的厚度。后者则需要结合土层厚度以及水体的比重来进行计算。可见，做好土壤水源各个因素的测定至关重要。

3、结果与分析

3.1坡耕地治理措施的保水效应

土壤出现水土流失现象的主要因素就是地表径流，但是由于耕作方式的不科学以及雨水的冲刷，使得地表径流不断出现。土壤和养分不断流失。因此，在治理的过程中，遵循因地制宜的原则极其重要。采用坡耕地治理的方法不仅可以大大减少地表径流的数量，还可以提升土壤总体肥力和营养成分含量。

一般情况下，地表的径流量和降雨量之间存在着正比例关系，经过治理之后，坡耕地的水土流失程度较之前相比大大降低。由于径流系数可以直接反应坡面耕地地表的径流强度，因此，可以直接对径流系数和相关的参数进行计量。由于研究工作中选择了四种不同类型的耕地形态，经过测量可以得到以下结果：地表径流由强到弱依次为对照、横垄、地埂植物带以及水平梯田。从这一排序中可以得出水平梯田的保水作用效果显著，主要原因是在农田修建的时候，沿着等高线进行。不仅降低了坡度，还可以降低水体出现径流的动力，可以充分地保持水土。另外，地埂植物带主要是以土埂的形式出现，不仅可以拦截径流，还可以降低坡度。这种方式的应用范围相对较广。横垄是一种比较传统的方式，将其设置为等高耕种形式是最基本的治理方法。虽然方法比较简单，没有多余的辅助工作，但这种方法和坡面的径流方向相垂直，可以从某种程度上起到拦蓄径流的作用。

3.2坡耕地治理措施的保土效应

土壤流失强弱程度可以根据产沙量来判定。的实验过程中，不同形式的产沙量也存在着一定的差异，其中产沙量从高到低依次为对照、横垄、地埂植物带、水平梯田。针对不同的耕地形式，采用不同的治理措施之后，产沙量都下降。经过测定，保土效应和保水效应的顺序一致，而且保土效应的优越性更加明显，直接控制了土壤的侵蚀力度。通过具体的测量，可以得知，根据国家相关的土壤侵蚀等级标准，对照和横垄被定为轻度侵蚀，地埂植物带和水平梯田是微度侵蚀。但是，在降雨量较大的年份，等级系数出现了变化。侵蚀程度在提升，产沙量也比较大。可见，降雨量提升了坡耕地面的侵蚀程度。

3.3坡耕地治理措施应用之后的土壤水源涵养效应

土壤水源涵养效应是一种综合指数的反应，包括土壤的整体容重，蓄水程度以及土壤的水土流失程度以及保土保水效应等方面。通过治理之后，各项指标都得到提升。在进行综合治理之后，土壤中水分物理性质得到了质的改变，直接影响到土壤的容重。所谓的土壤容重就是指土壤排列的松紧程度，也就是空隙和间隙的大小。对于土壤的透气性以及持水能力等各种特征都有影响。土壤容重越大，土壤就越紧密，蓄水量就明显降低。从具体的测定数据中可以看出，土壤容重从地埂植物带到水平梯田再到横垄，之后到对照，依次排列，地埂植物带的土壤容重最低。土壤容重较低的土质相对比较疏松。但是，经过治理之后，不同类型的耕地形式在土壤容重上表现出的差异不是非常明显。因为，无论是土壤的间隙大小，物理性质等都是土壤本身的性质，客观性较强，可改变性就比较小。土壤本身的孔隙情况以及蓄水能力和土壤的蓄水容量以及孔隙之间存在着密切的关系。而且，采用的治理措施不同蓄水容量也有所差别。从有效的数据中可以得到结论。（见表2）

表2 坡耕地不同治理措施下土壤水源涵养效应对比分析

不同治理措施的蓄水容量和有效蓄容均高于对照，其中蓄水容量位于987.4～999.2t/hm2之间，平均值为990.45t/hm2，仅为对照的1.003倍，相差很小，大小排序为地埂植物带>水平梯田>横垄>对照，有效蓄容位于504.2～532.0t/hm2之间，平均值为521.8t/hm2，仅为对照的1.035倍，大小排序为地埂植物带>水平梯田>横垄>对照。

4、结论

（1）观测期间内以对照的径流系数最大，地表径流强弱顺序为对照>横垄>地埂植物带>水平梯田。对照的径流量为1 164.867m3/hm2，为横垄的1.14倍，为地埂植物带的2.86倍，为水平梯田的3.41倍。横垄的保水效应为12.16%，地埂植物带的保水效应为64.98%，水平梯田的保水效应为70.6%，不同治理措施的保水效应强弱顺序为水平梯田>地埂植物地>横垄>对照。（2）观测期间内，对照的产沙量为40.671t/hm2，为横垄的1.418倍，为地埂植物带的2.612倍，为水平梯田的4.467倍。横垄的保土效应为29.46%，地埂植物带的保土效应为61.72%，水平梯田的保土效应为77.613%，不同治理措施的保土效应强弱顺序与保水效应得出的结论相一致，但保土效应要优于保水效应。（3）坡耕地治理措施的土壤水源涵养效应与保水保土效应得到的结论并不一致，表现为地埂植物带优于水平梯田，这说明地埂植物带上种植的柠条更利于土壤结构和孔隙的的改善，因此地埂植物带的水源涵养效应要强于水平梯田。

参考文献

[1]刘宝元，阎百兴，沈波，等.东北黑土区农地水土流失现状与综合治理对策[J].中国水土保持科学，2011，6（1）：1-8.

[2]杨文文，张学培，王洪英.东北黑土区坡耕地水土流失及防治技术研究进展[J].水土保持研究，2015，12（5）：232-236.

[3]范昊明，蔡强国，王红闪.中国东北黑土区土壤侵蚀环境[J].水土保持学报，2014，18（2）：66-70.

[4]郝云庆，王金锡，李力.北川退耕还林农林复合经营模式的水土保持效应研究[J].水土保持学报，2006，20（4）：16-19.

[5]水利部.土壤侵蚀分类分级标准SL190-2007[S].2012