建昌县坡耕地水土保持措施的空间配置研究

杨翠华

(辽宁省建昌县水利事务服务中心，辽宁 建昌 125300)

1 建昌县坡耕地治理存在的问题

建昌县地处辽西丘陵山区，地势呈东南低、西北高特征，相对高差1147.5m，总面积3184.60km2，其中耕地面积682.73km2，坡耕地面积344.68km2，农业生产总值225486万元。全县经济以农业为主，农作物主要有高粱、玉米等，人均基本农田0.09hm2，粮食总产29.82万t，农业生产方式以分散的个体为主。调查显示，丘陵、中低山区为坡耕地主要分布区，其中中低山区的坡耕地一般位于山坡的坡脚及山腰位置，而丘陵区坡耕地大多呈片区分布。自下而上沿山区坡面坡耕地土层厚度逐渐变薄，总体处于15-150cm范围，土壤可塑性和黏性不断减少，粒径增大；中低山区坡耕地分布比较分散，并且整体呈条带状分布；丘陵区坡耕地土层厚度处于50-70mm之间，土壤可塑性好且粒径始终，土层厚度较为均匀。

结合建昌县水土保持规划及坡耕地治理现状，发现实际工程中存在的问题主要有：坡耕地治理项目的资金投入不足，相关工作和整治措施的推进困难；义务工取消后，当地群众参与水土流失治理的积极性不高，组织协调难度大；工程质量差、建设标准低，排水沟、蓄水池等配套滞后；早期部分梯田严重损坏，实施治理时对工艺技术要求高；有关部门监督坡耕地治理的程度不够。建昌县的经济发展以农业为主，因此有必要加强对全县农耕地水土流失的治理，特别是坡耕地的综合整治，为推动丘陵山区经济可持续发展、实现粮食高产稳产和改善生态环境提供重要保障[1]。

2 水土保持措施的空间配置

表1 不同坡度的坡耕地组成

2.1 坡度的影响分析

2.1.1 农田耕作方面

改变土壤物理性质、调整耕作方式以及增加地面种植面积与作物类型等为小区域坡耕地治理的有效途径，比较常见的农耕措施有免耕或少耕、等高带状间轮作及间作砂田、等高线种植、横坡耕作、垄作区田等。工程实践表明，在拦沙储水方面农田耕作与坡度间存在负相关性，如图1。

(a)能量消减率与坡度间的关系

(b)能量消减率与雨强间的关系

图1 能量消减率变化特征

图1(a)反映了保持1.0mm/min雨强不变时地表水能量消减率与坡度之间的关系，其中能量消减率在坡度为15°时达到最大，所以坡度为15°情况下坡耕地的土壤侵蚀程度最低。总体而言，能量消减率随坡度的增大而减少，治理工程中坡度的设置不宜过高。坡度为10°时坡耕地地表水能量消减率与降雨强度间的关系如图1(b)，可见降雨强度越大则地表水能量消减率越低，该变化特征最明显的雨强为1.5mm/min。

2.1.2 工程措施方面

目前，建昌县坡耕地治理较为常用的工程措施有修建水平阶、水平沟、梯田等，其中改善环境、泥沙沉积、拦截水流效果最为显著的措施为修建水平阶和水平沟[3]。对于坡度>25°的坡面，水土保持法明确提出严禁种植作物，此类坡面比较适合修建水平沟与水平阶。不同梯田的适用范围、特点及其类型如表2，建昌县坡耕地治理仍以水平梯田作为最主要的措施，其水土保持效果较其它工程措施更加稳定、显著。此外，土层越薄、坡度越大，则水平梯田的宽度越小且一般≥4m。

表2 梯田的适用范围及其分类

2.1.3 水保林草方面

封山育林、种植草坪及植树造林等都属于水保林草措施的范畴，其中坡耕地最主要的水保林草措施为农林混交。此外，植物篱是一种接近连续闭合种植且具有一定密集度的带状狭窄植物群，这也是建昌县比较重要的林草措施。在坡面上合理布置植物篱，可显著改善缓坡设计、土壤条件、地表覆盖率、减少坡体长度等，对减轻水土流失具有明显作用。对于坡度低于25°的坡面实行植物篱措施，可以优化环境、增强植物光合作用及降低土壤侵蚀强度。

2.2 水保措施配置

2.2.1 平地措施配置

研究表明，对平地实行保护性耕作措施可以明显减少扬尘风沙，减少20%的土壤损失率及50%的地表径流量；农耕方式对坡度较小的坡面具有明显的水土保持效果，其中横坡耕作措施的效果最为显著，其拦沙效率达到60%以上；沿坡体实施垄作措施可以有效拦截坡度为3°-7°的缓坡坡体泥沙与径流量，拦截率分别达到90%-100%、85%-100%，对缓坡实行垄作措施可以提高玉米产量16%、大豆产量15%。

牵牛易斯药，固特取其义。安用柔软蔓，曲为萦绊地。汝若不巧沿，何能可旁致。始者无附托，头脑极细殢。一得风动摇，四畔乱拈缀。搭着纤毫末，走上墙壁际。傥得梯此身，恋缠松竹外。吐花白而青，敷叶光且腻。裛露作娇态，舞风示豪气。便忘抑郁时，剩有夸逞意。诳言松和竹，如我兄与弟。下盻(“盻”，《全宋诗》作“盼”)兰菊群，反欲眇其视。如此无忌惮，不过是瞒昧。教知早晚霜风高，杪表何曾见牛翠。(卷一四牵牛花门)

在抑制土壤侵蚀方面植物篱、水平梯田等措施具有明显成效，但是其水土保持效益较缓坡耕地的耕作方式而言相差不大[4]；此外，修建植物篱、水平梯田往往需要后期的常年维护，投入的施工成本和维护费用较高，并且这两项措施占用了缓坡耕地的部分作物空间，使得土地资源的利用率下降。传统的耕作方式存在较高的土地利用率、工程投资少，土地经过长期的耕耘比较平整，也可在一定程度上抑制土壤侵蚀。因此，传统耕作方式为坡度低于5°的浅丘地及平地的主要措施，水保治理的辅助措施有植物篱、水平梯田等[5]。

2.2.2 缓、中坡坡耕地措施配置

针对坡度较低的坡耕地传统耕作方式比较适用，而对于缓、中坡坡耕地其水保效果较差，且坡度低于25°时植物篱、水平梯田的水保效果相差不大。从保持土壤的层面来说，对于坡度为5°-15°的坡耕地植物篱、水平梯田的效果最好；梯坎高度不超过3m的水平梯田具有更高的耕地使用率、较低的蒸发量及良好的稳定性，一般适用于坡度在15°以内的坡耕地；水平梯田可以显著提升作物的抗旱能力，其地表径流拦截率高且水保效果稳定，梯田平整有利于保证作物产量，同时有利于缓解地少人多的矛盾。植物篱需要一定的延搁时期方可充分发挥其水保效果，特别是处于生长期的作物与前期植物篱具有营养竞争的问题，在拦截泥沙方面植物篱的效果较差，拦截率不足70%且抗旱能力差，但该措施的投资低。

总体而言，修建水平梯田为建昌县缓、中坡坡耕地治理的最佳措施，为更好的保护自然环境及增加土壤肥力还可实施种植一定量的植物措施，通过种植植物篱可在一定程度上增大农业收入及改善自然环境。

2.2.3 陡坡地措施配置

陡坡修建梯田时坡面稳定性差、土少石多，梯田地埂高超过3m很容易出现坍塌，因此工程实践中存在较大难度；此外，采取梯田措施治理陡坡时造成的土壤损失率达到1/10-1/3，且损失率随坡度的增大而增加，陡坡修建梯田进一步加大了土地资源压力，并且该项措施的成本较高，不符合经济合理性要求。对于不适宜种植作物的陡坡植物篱方式具有较好的适用性，并且植物篱措施实施4年后能够发挥显著的水保效果，横坡植物篱对提高土壤有机质含量、阻拦部分土壤流失等效果明显[6]。

所以，植物篱为建昌县陡坡坡耕地的最佳治理措施，工程实践中尽可能选择能够增加农民经济收入且生命力强的植物类型，为更大程度的抑制水土流失还要合理确定植物篱的间距。

2.2.4 较陡坡地措施配置

对于坡度超过25°的坡耕地，水土保持法明确提出必须实行退耕还林草措施，为了减少退耕还林初期的水土流失量，确保自然环境的明显改善和泥沙的有效拦截，还可辅助实施水平阶、鱼鳞坑等工程措施。

3 结 论

1)坡度在很大程度上决定了坡耕地的侵蚀程度、地表径流量及降水冲蚀能力，雨强雨大或坡度越高则坡耕地能量消减率越小，水土流失就越严重。其中，坡耕地能量消减率最大、土壤侵蚀程度最小的坡度为15°，所以选用15°作为坡耕地的最佳坡度。针对低于15°的坡耕地，可以实行能够提高当地群众经济收入且具有保水、保肥、保土效果的植物篱措施。

2)为了更加合理的配置不同坡度的坡耕地水保措施，以植物篱、水平梯田为辅，以传统耕作方式为主属于坡度低于5°的浅丘地及平地的最优治理方式；种植作物为辅、修建水平梯田为主属于缓、中坡坡耕地的治理措施；对于陡坡耕地可以实行能够提高农民经济收入且生命力强的植物篱措施，而坡度超过25°时必须实施退耕还林草措施，禁止开垦、耕地。