黑土區(qū)植物籬防治坡耕地水土流失技術(shù)探討

劉緒軍 楊亞娟 任憲平 王亞娟

(黑龍江省水土保持科學研究所克山實驗站)

東北黑土區(qū)的地貌類型包括中低山、低山丘陵、漫川漫崗和平原，這些地貌決定了本區(qū)內(nèi)分布著大面積的坡耕地。據(jù)統(tǒng)計，黑土區(qū)坡耕地面積1 280萬hm2，占總耕地面積的59.38%［1］。黑土區(qū)坡耕地表土疏松，抗蝕能力弱，加之具有坡緩、坡長的特點，極易產(chǎn)生水土流失。目前，黑土區(qū)坡耕地水土流失面積已占全區(qū)水土流失總面積46%。水土流失導(dǎo)致寶貴的黑土資源順坡而下，造成上沖下淤，地力減退，江河湖庫淤積，洪澇災(zāi)害加劇。治理坡耕地的水土流失，已成為東北黑土區(qū)水土保持工作的重中之重，對于減輕自然災(zāi)害，保障糧食安全，推進全面建設(shè)小康社會和生態(tài)文明建設(shè)，均具有重要的現(xiàn)實意義。

1 黑土區(qū)坡耕地治理面臨的形勢

鑒于嚴峻的黑土水土流失，國家將東北黑土區(qū)水土流失治理納入了重要日程。2003-2005年，啟動了“東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點工程”，試點期間共治理水土流失面積1 804 km2，其中坡耕地治理61 699 hm2。2008年，國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)東北黑土區(qū)水土流失治理工程一期項目啟動實施，至2010年，完成水土流失治理面積2 214 km2，其中坡耕地治理168 993 hm2。農(nóng)發(fā)水保二期工程實施時間為2011-2013年，計劃治理面積4 363.78 km2。同時，水利部、國家發(fā)改委于2010年又啟動了黑土區(qū)坡耕地水土流失綜合治理試點工程。

東北黑土區(qū)各項水土流失治理工程的實施，對于有效遏制黑土流失，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，起到了至關(guān)重要的作用。通過治理工作的實施，積累了較為豐富的經(jīng)驗，也發(fā)現(xiàn)了治理工作中面臨的困難:一是目前黑土區(qū)仍有27萬余 km2的水土流失面積，按目前的治理速度，治理任務(wù)依然任重道遠;二是當前黑土區(qū)應(yīng)用的坡耕地治理工程措施占地面積較大，而在新一輪土地承包中，很多地方?jīng)]留或僅留有少量的“機動地”，占地問題無法通過串地解決，導(dǎo)致占地補償壓力增大;三是農(nóng)村“兩工”取消后，由于人工價格不斷攀升，加之大批勞動力轉(zhuǎn)移，農(nóng)民群眾對治理坡耕地積極性不高，導(dǎo)致多數(shù)地方無法通過“一事一議”來解決治理用工問題。這些問題的產(chǎn)生，既有政策方面的原因，也有技術(shù)方面的問題。從技術(shù)層面看，現(xiàn)有的坡耕地治理工程措施，如傳統(tǒng)的地埂、梯田等，不僅施工程序煩瑣，動土量大，而且措施占地面積大，埂坎上種植灌木存在脅地問題，同時治理措施單位面積投資較大，由此造成當?shù)乩习傩照J可度不高，限制了大面積推廣應(yīng)用，嚴重影響著治理進度。鑒于這種情況，急需開發(fā)推廣一種占地少、投資小、簡單實用的新技術(shù)來替代傳統(tǒng)的工程措施，解決黑土區(qū)治理的困難，推進治理工作的進程。

2 植物籬技術(shù)的特點與優(yōu)勢

植物籬技術(shù)，是在坡耕地上等高種植農(nóng)作物的同時，每隔一定距離等高、窄帶狀、高密度種植多年生灌木、草本植物或灌木化喬木，根據(jù)植物需預(yù)留的高度和生長情況，適時對植物進行修剪，形成高密度的植物籬笆墻來阻滯坡面徑流泥沙的防治坡耕地水土流失的一項技術(shù)。該項技術(shù)，通過改變微地形和截短坡長，減少表土和養(yǎng)分的流失。另外，通過坡耕地間植物籬的過濾，還可起到減少農(nóng)業(yè)面源污染的作用。植物籬笆的根系、枯落物及修剪的植物枝葉等，可改善土壤理化性質(zhì)，農(nóng)林間作可以提高光能利用率和生物量，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入。

2.1 占地面積小，動土量小，用工少

在黑土區(qū)修筑傳統(tǒng)的土坎梯田，每延長米占地寬度達到2 m多，而修筑地埂占地寬度也達1.4 m左右。修筑時需先剝離表土，然后再筑埂夯實，若需整平田面，工序更加復(fù)雜，動土量則更大。據(jù)資料，在5°坡耕地上修筑田面為14.4 m的水平梯田，每延長米動土量達7.5 m3;而在3.5°坡耕地上修筑田面間距為29.4 m地埂，每延長米動土量也達1.5 m3。除此之外，還需在梯田、地埂的埂坎上種植固埂植物，若埂坎較高再加上固埂植物生長的高度，極易造成遮蔭脅地的問題。如果采用密植植物籬笆的方法替代修筑土埂，可免去筑土埂的工序，而直接栽植植物籬，占地寬度僅為1 m左右，與土坎梯田、地埂相比則占地面積大大減少。由于工序減少及工程量減小，用工量則會相應(yīng)減少，有利于加快治理進度，節(jié)約治理投資。

2.2 改善田間水分、養(yǎng)分狀況，促進籬間農(nóng)作物產(chǎn)量提高

據(jù)四川省寧南縣的研究資料［2］，植物籬建立3-6年正常耕作后，其耕作區(qū)有機質(zhì)含量比對照(順坡耕作)高出20%-35%。該措施在補充和提高耕作區(qū)土壤全氮、有效鉀含量方面的效果也很明顯，作物帶內(nèi)表土全氮含量比對照高70%-127%，有效鉀含量比對照增加17%-23%。由于土壤養(yǎng)分增加，坡耕地土壤肥力明顯改善，農(nóng)作物產(chǎn)量有較大幅度的提高。據(jù)測定，植物籬區(qū)產(chǎn)量比對照提高8%-50%。

在黑土區(qū)克山實驗站的實驗表明，栽植植物籬2年后，通過定期監(jiān)測籬間0-30 cm土層中的水分含量得出:植物籬替代地埂后，耕作區(qū)土壤水分平均比對照(順壟)提高26.42%;植物籬替代梯田后，耕作區(qū)土壤水分較對照提高27.91%。通過植物籬間大豆產(chǎn)量測定顯示:植物籬地埂間產(chǎn)量較對照(順壟)提高9.25%，植物籬梯田間產(chǎn)量較對照提高15.64%。

2.3 控制水土流失，減少坡耕地侵蝕溝的產(chǎn)生

坡耕地等高栽植植物籬后，形成籬笆墻，由于近地枝密集及林木枯落物的阻擋，減緩了地表徑流的流速，同時植物籬改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤入滲能力，因此，可以減少坡耕地的水土流失。根據(jù)中科院成都生物所的研究:栽植3年后的等高固氮植物籬，可以降低地表徑流53%-74%，降低坡耕地土壤侵蝕 97%-99%［3］。

黑土區(qū)坡耕地坡形大多數(shù)不規(guī)整，修筑土坎梯田地埂時采取“大彎就勢、小彎取直”的原則，這樣就會出現(xiàn)田坎兜水的現(xiàn)象，一旦水量過大就會漫過埂坎，造成水流的集中沖刷，極易產(chǎn)生侵蝕溝。由于植物籬具有透水特點，地表徑流可以逐漸向下滲透，不會產(chǎn)生徑流集中現(xiàn)象，因此會減少侵蝕溝的發(fā)生。黑龍江省水保所克山實驗站2013年的植物籬試驗發(fā)現(xiàn):雨季過后，傳統(tǒng)筑土埂的梯田和地埂地均產(chǎn)生了細溝和切溝，并沖斷了土埂，梯田中的侵蝕溝平均深度為25.9 cm，兩塊對照地埂中的侵蝕溝的平均深度分別為61.22 cm和47.27 cm;而應(yīng)用植物籬構(gòu)筑的梯田和地埂則無明顯的侵蝕溝產(chǎn)生，僅產(chǎn)生了少量的紋溝，平均深度分別為4.26 cm和2.83 cm。說明植物籬在減輕坡耕地溝蝕方面有著明顯作用。

2.4 能夠減輕農(nóng)業(yè)面源污染

近年來，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上化肥、農(nóng)藥使用量不斷增長，一些殘留物隨著地表徑流及土壤顆粒移動，引起了對下游水環(huán)境的污染，影響范圍很廣。由于植物具有阻滯和過濾作用，對徑流中的土壤顆粒進行了攔截與并使其沉積下來，從而阻止了污染物隨土粒的遷移。植物籬技術(shù)控制了坡面的水土流失，減緩徑流，阻滯了土粒及其養(yǎng)分的流動，從而改變了氮、磷等面源污染物在坡面的分布狀態(tài)，可起到控制面源污染的作用［4］。

3 結(jié)語

等高植物籬技術(shù)是一項投資小、占地少、效果好、易推廣的水土保持新技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，我國的四川、貴州、湖北、云南等地都進行了試驗示范推廣工作，并取得了良好效果［5］。有關(guān)試驗結(jié)果表明，植物籬技術(shù)適用于我國大多數(shù)地區(qū)的坡耕地治理，也特別適用于東北黑土區(qū)的坡耕地治理。由于黑土區(qū)植物籬試驗剛剛起步，而植物措施又具有較強的區(qū)域性分布特征，因此，下一步需要根據(jù)當?shù)刈匀缓蜕鐣?jīng)濟條件，設(shè)計不同的改良應(yīng)用模式，經(jīng)過試驗、示范，成功后進行大面積推廣使用。

［1］王寶桐，丁柏齊.東北黑土區(qū)坡耕地防蝕耕作措施研究［J］.東北水利水電，2008(1):64-65.

［2］孫輝，唐亞，陳克明，等.固氮植物籬改善退化坡耕地土壤養(yǎng)分狀況的效果［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學報，1999，5(5):473-477.

［3］孫輝，唐亞，陳克明，等.固氮植物籬防治土壤侵蝕效果的研究［J］.水土保持通報，1999，19(6):1-5.

［4］龍高飛，蒲玉琳，謝 疆.農(nóng)業(yè)污染的植物籬控制技術(shù)研究進展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39(19):11 711-11 714，11 717.

［5］孫輝，唐 亞，謝家穗.植物籬種植模式及其在我國的研究和應(yīng)用［J］.水土保持學報，2004，18(2):114-117.