大别山南麓坡耕地水土保持治理模式研究

2016-08-15欧阳曙光朱新武王小群

中国水土保持 2016年8期

关键词：香根田面坡耕地

欧阳曙光，郑　勇，朱新武，王小群

(1.黄冈市水土保持与农田水利科学研究所，湖北黄冈 438000；2.黄冈市水利局，湖北黄冈 438000； 3.罗田县水土保持局，湖北罗田 438600；4.英山县水土保持局，湖北英山 438700)

大别山南麓坡耕地水土保持治理模式研究

欧阳曙光1，郑勇2，朱新武3，王小群4

水土保持；坡改梯；模式；大别山南麓

在大别山南麓花岗片麻岩黄棕壤地区，设置石坎、半石坎、PP织物袋、土坎、土坎+香根草篱和自然坡面等坡改梯模式的标准径流试验小区，观测降雨量、植被盖度、土壤侵蚀量等参数，并对不同坡改梯模式的投资成本进行分析，结果表明：几种模式按泥沙拦截效果排序为石坎>PP织物袋坎>半石坎>土坎+香根草篱>土坎>自然坡面。结合投资成本及田坎稳定性分析，建议大力推广应用PP织物袋和土坎+香根草篱两种坡改梯模式。

近年来，随着国家水土保持生态建设力度的加大，在大别山南麓花岗片麻岩黄棕壤地区，小流域综合治理进程加快[1]，治理面积每年递增13%，水土流失治理成效显著[2]。在各项治理措施投入中，坡改梯占相当大的比例[3]，约占项目投资额度的33%，且有相当部分是石坎坡改梯。多年的实践证明，石坎坡改梯效果确实好，但因其投入费用太大，在治理经费有限的情况下会严重地制约治理规模和治理进度。在大别山南麓，按目前石坎坡改梯的治理速度，要完成所有坡耕地改造，还需要35年[4]，这样的进度显然是不符合新形势下水土保持生态文明建设要求的。

为寻找更好的费省效宏的坡改梯治理模式，我们借鉴国内外较成功的坡耕地治理经验[5-7]，结合“革命老区”水土流失重点治理工程项目，于2014年在罗田县九房冲村项目区和英山县金盆村项目区，分别在石坎、半石坎、土坎、PP织物袋坎、土坎+香根草等高绿篱模式的坡耕地上布设了径流泥沙观测标准小区，并于2015年以自然坡耕地为对照，试验观测了各种坡改梯模式的年度径流泥沙拦截量及作物生长量，以此评价各措施的治理效果。

1　项目区概况

九房冲村项目区位于罗田县东南部山丘地带的匡河镇黄丝铺小流域。该流域属浠水水系白莲河支流；植被类型为北亚热带常绿阔叶落叶混交林，林草覆盖率达到60%以上；气候类型为亚热带季风气候，热量充足，雨量充沛，多年平均降水量1 355.9 mm，时空分布不均，年平均气温16.7 ℃；土壤类型以黄棕壤为主，水稻土主要分布在河流沿岸及低山丘陵河谷小平畈上；以水力侵蚀为主，水土流失主要发生在陡坡耕地上。

金盆村项目区位于英山县红山镇东河小流域，地处大别山南麓腹地，是白莲河水库的水源地，地势东高西低，有低山、丘陵岗地、河畈等地貌单元。属亚热带季风气候区，多年平均降水量1 447.7 mm，年平均气温17 ℃。项目区天然植被与人工植被共存，以水力侵蚀为主，平均土壤侵蚀模数3 240 t/(km2·a),顺坡耕种等生产活动是水土流失加剧的主要原因。

2　坡耕地治理技术和模式

两项目区标准试验小区均布设在23°的坡耕地坡面上，小区垂直投影面积为5 m×20 m,除了以下5种模式小区，还设置了1个自然坡耕地对照小区。

2.1石坎坡改梯

干砌块石筑坎，坎高1.5 m，田坎坡度85°，田面宽2.78 m。详见图1。

图1　石坎坡改梯断面图(单位：cm)

施工放线时，确定好石坎槽脚位置后，将槽脚以下挖方部分挖至设计田面高度，同时削坡修整保留土坎部分，使其倾角为85°，然后紧挨保留土坎码砌块石，当块石砌筑高度超过保留土坎高度后，再边码砌边在石坎内膛回填坡面上部挖下来的余土，并筑实，如此直至设计坎高。田面修整后向内侧保留1%的反坡，同时内侧设置深15 cm的排水沟，并顺接至小区边埂外侧排水沟，便于小区径流泥沙能统一收集到设在小区下部的沉沙池中。

2.2半石坎坡改梯

半石坎坡改梯设计施工与石坎坡改梯大同小异，不同的是：当块石砌筑高度超过保留土坎高度后，不再继续加高石坎，而是采用挡板按65°的倾角填筑土坎，土坎筑至设计高度后，坎面播撒狗尾草草籽。田面处理及排水沟设置同石坎坡改梯。详见图2。

图2　半石坎坡改梯断面图(单位：cm)

2.3PP织物袋坡改梯

用PP织物袋装土码放筑坎，坎高1.5 m，田坎坡度70°。详见图3。

图3　PP织物袋坡改梯断面图(单位：cm)

施工与石坎坡改梯类似，不同的是将块石换成袋装土，同时田坎倾角放缓至70°。其他的田面处理及排水沟设置类同石坎坡改梯。

2.4土坎坡改梯

土坎高度1.5 m，田坎坡度65°。详见图4。

图4　土坎坡改梯断面图(单位：cm)

土坎施工与半石坎类似，所不同的是：开挖削坡修整后，不用砌筑块石，控制坡度为65°即可。上部填土筑坎、田面处理、排水沟设置及播撒草籽类同半石坎坡改梯。

2.5土坎+香根草等高绿篱带坡改梯

该模式设计见图5。

图5　土坎+香根草等高绿篱带坡改梯断面图(单位：cm)

土坎施工、田面处理、排水沟设置及播撒草籽等，完全同土坎坡改梯，不同的是香根草等高绿篱带的栽植。

国内外研究表明，香根草是一种品质非常优良的水土保持物种，具有根系致密极长且垂直下扎、茎秆挺拔、种子不育、分蘖但不蔓延、耐旱、耐涝、耐盐碱、易移栽、易铲除、不与带间作物竞争等特性[7]。2002年，与中科院南京土壤研究所合作，我们已成功将香根草等高绿篱防治水土流失技术引入大别山南麓地区。

香根草栽培采用分蔸移植法。先沿整理好的田面外边缘、土坎顶部按深35 cm、宽15 cm的规格抽槽，再将已截除茎叶只留20 cm长的草蔸按5～8根为一丛进行分蔸，然后将每丛按10 cm的间距栽植，最后浇足定根水。2014年5月下旬栽种，当年7月即形成了根部致密的草篱。为避免草篱生长过高而对田面作物产生影响，可视生长情况对其进行多次刈割，每次只需保留草篱高度20～30 cm即可。

3　观测结果

试验观测在九房冲村和金盆村两个项目区同时展开，试验小区坡改梯工程完工后田面按当地耕作习惯种植花生；观测项目有侵蚀性降雨量、最大30 min降雨强度(I30)、土壤侵蚀量、植被盖度等几项参数。其中：降雨量采用自记雨量计观测；I30采用Rainrecord软件计算；侵蚀量采用称重法和体积测算法；植被盖度采用拉线投影法和目估法。各坡改梯径流试验小区土壤侵蚀量观测结果见表1。

表1　各种坡改梯试验小区土壤侵蚀量　kg

从表1可以看出：①综合九房冲和金盆两个项目区的情况，石坎、半石坎、PP织物袋坎、土坎、土坎+香根草篱等坡改梯模式和自然坡耕地的年土壤侵蚀模数分别为629、1 004、661、1 501、1 080和4 903 t/km2；②与自然坡耕地相比，无论哪种坡改梯模式都能明显减少水土流失量；③各坡改梯措施降低土壤流失量的效果为石坎>PP织物袋坎>半石坎>土坎+香根草篱>土坎坡改梯。

另据试验小区观测资料分析：土壤侵蚀量与降雨量、30分钟雨强存在着显著正相关；土壤侵蚀量与植被盖度呈负相关，即盖度越高侵蚀量越低。