紫花苜蓿在梯田埂坎生態空間開發中的應用研究

焦金魚，貴立德，賈占功

(1.定西師范高等專科學校地理系，甘肅定西 743000;2.定西市水土保持科學研究所，甘肅定西 743000;3.通渭縣水土保持局，甘肅通渭 743300)

紫花苜蓿在梯田埂坎生態空間開發中的應用研究

焦金魚1，貴立德2，賈占功3

(1.定西師范高等專科學校地理系，甘肅定西 743000;2.定西市水土保持科學研究所，甘肅定西 743000;3.通渭縣水土保持局，甘肅通渭 743300)

梯田;埂坎;紫花苜蓿;水土保持效益;通渭縣

大規模連片機修梯田是坡改梯項目的主要工程措施，在提高梯田機械化的同時也產生了大量閑置并蘊藏巨大生產潛力的埂坎土地資源。通渭縣經過多年的梯田建設實踐，將紫花苜蓿作為護埂植物，不僅有利于保水保土，保證新修梯田埂坎的穩定性，而且有利于優化山區土地利用結構、發展舍飼養殖，具有良好的經濟、生態和社會效益。

坡改梯是一項重要的水土保持工程措施，也是建設基本農田、改善農業生產條件的基礎工程，但是隨著機修梯田的推廣，在坡改梯過程中出現了大量非生產性用地——埂坎(占梯田面積的20% ～30%)，開發利用埂坎土地資源對于提高土地利用率、緩解農村人地矛盾、改善生態環境、增加農民收入具有重要意義。埂坎林草配套措施是開發利用埂坎土地資源的有效方法之一，許多學者對其進行了研究，如吳志遠［1］指出埂坎造林種草不僅有利于保持水土和維持生態平衡，而且能夠合理調整農牧業內部結構;孫浩峰［2］根據甘肅省埂坎植物投影面積及植株高度的不同，分別研究了喬木、灌木和牧草對田面農作物產量降低產生的脅地損失等。為進一步優化配置梯田埂坎的生態空間，筆者以甘肅省通渭縣2010年坡改梯實施區為研究對象，探討梯田埂坎種植紫花苜蓿的水土保持效益。

1 研究區概況

研究區位于通渭縣縣城西北部310國道沿線，介于東經 104°13'25″—105°57'13″、北緯 35°13'10″—35°19'10″之間，由馬營、平襄兩個鄉鎮的10個行政村組成，土地總面積59.68 km2，有2 072戶10 632人。屬半干旱黃土丘陵溝壑區第Ⅲ副區，以黃土梁峁溝壑為主，地表支離破碎、溝壑縱橫，溝壑面積約占總面積的9%，溝壑密度為0.9 km/km2，溝岸擴張和溝頭延伸速度較快。屬溫帶干旱半干旱大陸性季風氣候區，年均蒸發量1 212 mm，年均降水量440 mm，降水年內分配極為不均，年均氣溫 6.6℃，≥10℃活動積溫1 226℃，年無霜期131 d。

2 護埂植物選擇

2010年研究區新修梯田1 333.33 hm2，其中埂坎占地450.87 hm2。為了不造成埂坎裸露或雜草叢生侵入農田，影響景觀效果及農作物產量，同時防止水土流失對梯田穩定性構成威脅，需要對項目區梯田埂坎的生態空間資源進行開發利用。

埂坎具有豐富的光熱生態空間和土壤資源。由于地埂兩側連接較為寬闊的耕地，地埂植物與田間作物相互間的遮陰可由側方光照給予補充，低矮的農作物又幾乎不會對地埂植物造成遮陰，具有通風透光等邊際效應，因此埂坎這種特有的光熱生態空間為地埂植物的生長提供了優越的環境。機修過程中將肥土堆放在埂坎邊坡上，也為埂坎土地資源開發蘊藏了較大的生產潛力。不同的林草配置對梯田土壤水分、作物產量及埂坎土壤生境的影響程度不同。定西水保所的研究成果表明:相比喬木和灌木，牧草的側須根在水平方向發展較弱，尤其是紫花苜蓿具有深根性，主根深達2～6 m［3］，吸取的水分和養分主要來自縱向的深層土壤，對近埂梯田土壤水分、養分的影響均較小，對距地埂內側0～50 cm范圍內的梯田作物產量無明顯影響。平涼市水保所對梯田作物產量的調查結果表明，埂坎種植紫花苜蓿后，0.5 m水平范圍內減產率為0.15%，0.5～1.5 m水平范圍內減產率為0.07%。通渭縣水保局根據馬營、平襄兩個鄉鎮利用機修梯田埂坎種植多年生紫花苜蓿的經驗得出結論，優良牧草(紫花苜蓿等)適宜于半干旱黃土丘陵溝壑區梯田埂坎種植，其中紫花苜蓿的營養及飼用價值均優于其他牧草(如紅豆草和沙打旺等)，并且輪作周期長，對梯田土壤水分、作物產量等無明顯影響，既能保水保土、改善生態環境，又能充分利用生態空間，更重要的是能保障機修梯田的質量。根據上述分析，研究區選擇紫花苜蓿作為護埂植物，2010年梯田埂坎種植紫花苜蓿 350.34 hm2，占埂坎面積的77.7%。

3 紫花苜蓿護埂水土保持效益分析

(1)經濟效益。項目區梯田埂坎大部分由原田面表土筑成，肥力較高，加上通風透光等邊際效應優勢，種植后紫花苜蓿產量較高。紫花苜蓿根系著生根瘤，具有較強的固氮能力，可增加牧草有機質含量，無論鮮苜蓿還是干苜蓿，牛、馬、騾、羊等家畜普遍喜食。因此，梯田埂坎示范種植紫花苜蓿既通過水土保持的對位配置措施充分利用了閑置土地資源，又降低了項目區農戶舍飼養殖的投資成本，通過埂坎+紫花苜蓿+舍飼養殖+畜糞還田的四位一體經營模式將牧草轉化為肉禽蛋奶增值，給當地農戶帶來了經濟利益。根據通渭縣水保局的農戶調查，三年生紫花苜蓿每年刈割2次，年平均產鮮草3萬kg/hm2;一頭大牲畜按5個羊單位折算，1個羊單位按每天消耗7.5 kg鮮草計算，則埂坎種植紫花苜蓿年載畜量為10.9個羊單位/hm2;每只羊按目前市場價700元計算，埂坎經濟年收入267.3萬元，戶均年收入1 290元，人均年收入251元。

(2)生態效益。梯田穩定的關鍵在于埂坎，但埂坎邊坡坡度較陡，穩定性相對較差，在自身重力和徑流沖刷作用下容易發生坍塌，進而毀壞梯田田面［4］。王靜杰［5］通過試驗得出結論，在埂坎外側坡面種植紫花苜蓿可增大土壤的抗蝕性，同樣條件下兩年生紫花苜蓿埂坎比裸露坡地減少徑流量43%、土壤侵蝕量84.5%。蔣必鳳［6］對含紫花苜蓿根系的土樣與不含根的土樣進行直接剪切試驗，其中含根土樣能顯著提高土的抗剪強度，增加邊坡的穩定性。因此，在項目區梯田埂坎種植紫花苜蓿，可利用其枝葉對降雨的截留作用削弱降雨動能，增加雨水停留、入滲時間，防止雨滴擊濺和水流沖刷，并利用紫花苜蓿強大的根系固定邊坡土體，減少降雨對新修梯田埂坎的沖刷。另外，紫花苜蓿根系自身的腐解和轉化合成腐殖質能使土壤團聚結構和孔隙狀況改善，提高了土壤的抗蝕抗沖性能，也有助于保持梯田埂坎的穩定。項目區采取紫花苜蓿護埂后沒有發生明顯的溝蝕現象，年保水4.9萬m3、保土1.75萬t，蓄水保土效益明顯。

(3)社會效益。埂坎種草有利于改善當地群眾生活水平。新修梯田的埂坎如果得不到及時利用，很快就會雜草叢生，田間農作物收割后散放的牲畜容易破壞埂坎，造成水土流失。相反，將閑置的埂坎用于種植紫花苜蓿，除起到保水保土、改善土壤理化性質、調節小氣候的作用外，還能利用生產出的牧草、草籽增加農民收入。梯田埂坎種草不僅節約了農戶外出割草的時間，而且為舍飼養殖提供了便利條件，刈割后的紫花苜蓿經晾曬風干后可以長時間儲存，可有效解決淡季牛羊優質牧草短缺的問題。將埂坎種草與大田種草相結合實現紫花苜蓿種植產業化，能增加土壤有機肥，減少化肥施用量，降低種植業生產成本，實現水肥高效循環。紫花苜蓿規模化種植將促進項目區草畜產業的開發建設，推動玉米、馬鈴薯等種植業支柱產業向標準化生產方向發展，發展旱作高效循環農業，實現農村剩余勞動力轉移，使種植業、養殖業、加工業相互促進、循環發展，實現項目區生態、經濟、社會的可持續發展。

4 結語

(1)梯田埂坎可利用的生態空間潛力大，水土保持綜合效益明顯。項目區梯田埂坎生態空間的開發利用實踐證明，梯田埂坎是坡改梯工程中閑置的具有相當潛力的土地資源。考慮到埂坎植物對附近梯田作物的爭水、爭光、爭肥效應，牧草(紫花苜蓿)比喬、灌木對梯田土壤水分及養分的影響小，項目區適宜選擇紫花苜蓿作為護埂植物，并且能夠產生較好的經濟、生態和社會效益。

(2)重視對梯田埂坎的后續管理維護。按照“接近自然”的原理把梯田埂坎坡度降至接近黃綿土的自然休止角，從地埂維護角度來看，軟埂梯田建設是比較經濟的選擇，但由于筑埂時沒有進行夯實處理，地埂每年會以一定的速度下沉，使梯田田面由反坡變為順坡，從而降低梯田的保水保土效益。因此，水保部門應聯系當地村鎮領導，做好農戶的宣傳動員工作，及時對受損的梯田埂坎和田面進行維修，尤其是雨季更要做好地埂的管護工作。

(3)調節埂坎牧草與梯田農作物的爭光、爭水、爭肥矛盾。項目區梯田埂坎種植紫花苜蓿后，客觀上存在著地上部分莖葉對下一臺階梯田作物的遮光以及地下根莖對農田水分和養分的吸收，導致紫花苜蓿和田面農作物兩者之間存在爭光、爭水、爭肥的矛盾，可能會影響梯田作物的產量。考慮到埂坎牧草對梯田作物的脅地效應在距地埂邊沿0.5 ～1.5 m的范圍內，為了將這一負效應降至最小，建議靠近埂坎的梯田作物以種植秋糧作物為主，這樣既避開了農作物與牧草的生長需水高峰期，又利用了秋糧作物秋季生長需水期降雨量多的優勢。

(4)加強對梯田埂坎利用方式的研究。從目前地埂利用模式看，結構較為單一，主要以種植紫花苜蓿為主，尤其是部分邊坡較陡的埂坎仍處于撂荒狀態。建議向其他地區學習更為先進的地埂林栽植經驗，根據本地的氣候及土壤特征，在過陡的埂坎植苗栽植檸條，每年做好檸條的平茬，或者采取灌草結合方式，合理配置各種植物，以合理利用有限的梯田埂坎生態空間。

［1］吳志遠.地埂檸條和紫穗槐的水保作用與生態及經濟效益分析［J］.水土保持研究，1999(z1):35－37.

［2］孫浩峰.甘肅省埂坎資源開發潛力研究［J］.中國水土保持，2005(8):16－17.

［3］代全厚，孫傳生，許曉鴻.紫花苜蓿護埂功能研究［J］.水土保持科技情報，1998(3):38－41.

［4］唐書鋒，楊鑫.黃土河小流域植物護埂模式及效果研究［J］.中國水土保持，2003(3):27 －31.

［5］王靜杰.優良梯田埂坎植物紫花苜蓿研究［J］.山西水土保持科技，2005(2):36－38.

［6］蔣必鳳.草本植物根系網固土效果研究分析——以紫花苜蓿護坡效果為例［J］.價值工程，2012，23(3):316 －317.

S157.31

C

1000－0941(2013)02－0027－03

甘肅省教育廳項目(1127B－01)

焦金魚(1974—)，男，甘肅通渭縣人，講師，碩士，主要從事區域環境與水土保持方面的研究。

2012－05－15

(責任編輯 李楊楊)