復合地埂在黑土侵蝕山區坡耕地治理中的應用研究

呂志學，陳英智，屈遠強　(.黑龍江省水土保持科學研究院，黑龍江哈爾濱 50070；.穆棱市水務局，黑龍江八面通鎮 57500)

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復合地埂在黑土侵蝕山區坡耕地治理中的應用研究

呂志學1，陳英智1，屈遠強2(1.黑龍江省水土保持科學研究院，黑龍江哈爾濱 150070；2.穆棱市水務局，黑龍江八面通鎮 157500)

在東北黑土區坡耕地實施的主要治理措施為梯田、地埂、改壟等，有關這幾項措施的研究歷史較長，資料也相對豐富[1]，但黑龍江省低山區坡耕地由于其主要土壤為棕色針葉林土和山地暗中壤。該種土壤土層薄，無法修筑水平梯田，而單埂易被沖毀達不到治理效果。面對這種實際狀況，受1991年穆棱市八面通鎮東山坡洪成功實行的“復合生物帶”治理措施的啟發[2]，2011年以來，水土保持坡耕地治理工程逐漸形成了以“復合地埂”為主的新局面。

在國外，復合地埂作為復合農林業的一項措施被提出，復合農林業的概念是在20世紀60年代由國際農林業研究委員會(ICRAF)第一任主席King KFS及其同事提出的，近20多年來已經發展成為一個活躍的研究領域，并且將來可能會發展成為一個獨立學科[3]。近年來，在非洲、印度研究較多，主要在對土壤水分的影響、梯田地埂植物與土壤養分的關系上做了一些研究，肯定了坡面工程是有效的水土保持措施[4]，但復合地埂作為一項坡面治理措施，其攔蓄降雨的效果主要是在各種坡度和坡形的耕地上，埂間距離與坡度的密切關系，直接影響降雨攔蓄情況，這方面的研究無論是國內還是國外，目前均還是空白。

1研究的地域概況

2011年實施的 “全國坡耕地水土流失綜合治理試點工程穆棱市躍進北溝項目區”位于穆棱市馬橋河鎮境內，距離穆棱市城區直線18 km，涉及躍進、北盛等2個村，總人口2 628人。地理坐標為東經130°30′19″～130°37′04″，北緯 44°41′18″～44°46′10″，地處長白山脈向東延伸的老爺嶺山脈地帶，海拔高度為320～630 m，相對高差為310 m。項目區總面積為17.16 km2，水土流失面積14.22 km2，占總面積的82.89%，為強烈水蝕類型區。其中輕度水蝕 250.08 hm2，中度水蝕 277.37 hm2，強烈水蝕 894.89 hm2。耕地坡度組成為3～4°的坡耕地 20.80 hm2，4～5°的 89.02 hm2，5～8°的 408.36 hm2，8～15°的884.17 hm2，分別占坡耕地面積的1.48%、6.35%、29.12%和63.05%，總耕地面積為1 402.35 hm2，均為大于3度坡耕地，且以8～15°所占比重最大，主要種植作物為玉米和大豆。項目區土壤為山地暗棕壤，坡度較大，黑土層較薄。

2研究內容與方法

結合工程建設，主要進行了不同坡度定型參數、施工方法和效益的研究，不同坡度定型參數主要根據單位長度復合地埂攔蓄量與單位面積坡面來水量確定；施工方法主要根據調查研究確定；效益主要采用小區及實測對比的方法確定。

2.1復合地埂定型參數躍進北溝項目區的復合地埂一般在5～15°的坡耕地上實施，復合地埂實際是大竹節壕式截水溝與地埂植物帶的結合體，它具有蓄排結合，抗蝕能力強，防洪標準高，增加林草覆蓋度等多種功效，是集水土保持工程、植物和農業措施于一身的綜合治理措施，斷面詳見圖1。按10年一遇，24 h最大降雨量設計，結合布設斷面及工程施工實際，研究確定了不同地面坡度定型參數見表1。

2.2復合地埂施工方法根據調研，復合地埂施工工序為：首先根據實際地形，選擇有代表性的地方，根據復合地埂的比降要求(一般為1/100～1/200)，測出一條水平或基本水平的線，作為第一條埂基線。以第一條埂基線為基礎，向上或向下逐條測定各條埂線；第2，進行表土剝離，剝離寬度包括埂寬4.2 m和中間取土寬0.9 m，剝離的表土要集中堆置在埂坎上、下方待用；第3，用推土機帶筑埂犁沿線的兩側筑埂，中間留出0.9 m寬備挖掘機挖溝筑埂；第4，挖掘機挖溝筑埂、人工整形拍實；第5，將堆積的表土均勻的覆蓋在埂坎表面。需要注意的是，①溝的比降是逆主溝道方向排水，即將坡面徑流排向主溝道上游，以延緩匯流時間；②遇侵蝕溝處要修筑高標準蓄水池或漿砌石谷坊；③壕長6 m，中間土擋0.5 m；④表土剝離以埂基線為中心線，分別向上、向下堆積表土；⑤下一年春季埂帶要進行植物固埂護底，以保證措施持續發揮作用。

表1　復合地埂定型設計

3結果與分析

復合地埂效益分析主要采取現有小區觀測資料和實地測產資料相結合的方法進行。躍進北溝項目區基礎效益主要以牡丹江實驗站2012～2013年的觀測數據為準，按流域內坡耕地各項措施實施面積比例進行加權計算[5]。典型模式的增產效益均以實測對比結果為準進行加權計算。項目區共實施復合地埂1 073.07 hm2，占項目區坡耕地治理總面積的96.57%。水平梯田38.12 hm2。

3.1生態效益躍進北溝項目區通過實施以復合地埂為主的坡耕地治理，林草覆被率提高5.42個百分點，綜合治理措施平均每年可攔蓄徑流總量達 170.92×104m3，保土總量達3.21×104t，保水率和保土率分別達到96.14%和99.73%，土壤侵蝕模數由治理前的2 900 t/km2·a降至微輕度。坡耕地土壤侵蝕被有效控制，土壤結構逐年改善，地面小氣候明顯好轉，基本農田面積逐年擴大，為農業可持續發展奠定了堅實基礎。

表2　牡丹江試驗場觀測期累計觀測結果

3.2經濟效益經實測推算，躍進北溝項目區實施治理坡耕地平均年總產量797×104kg，比當地平均水平提高12.38%，平均年增產88.72×104kg，增加收入182.45萬元，按總農業人口計算，平均每人增收964元，比當地平均水平提高33.25%，這些都不含新增枝條等收益。

3.3社會效益模式建設立足流域珍貴的耕地資源，實現耕地利用與保護相結合，達到保持水土，提高土地生產力，引導群眾脫貧致富的目的。坡耕地經過治理，糧食產量大幅度提高，農民生活質量將明顯改善，加快了全面建成小康社會步伐。

4結論

復合地埂做為低山區坡耕地的一項治理措施，對解決因該區土層薄而不能修筑水平梯田，水土流失無法徹底控制難題提供了很好的辦法。通過小區觀測、調查研究及實地測產，給出了不同坡度復合地埂定型設計表，明確了施工方法。

雖然占地較多，甚至超過了水平梯田，但通過實測，不但保水保土效果好，而且增產明顯，考慮占地面積，其總產水平不降反增，是低山區坡耕地值得推廣的一項水土保持治理措施。

參考文獻

[1] 回莉君，沈波.東北地區植物帶保護坡耕地水土資源效果研究[J].資源科學，2004，26(7)：119-124.

[2] 吳欣然，曲遠強，劉福堂，等.復合式生物帶在坡耕地水土流失治理中的應用[J].黑龍江水專學報，2002，29(3)：43-44.

[3] 孟平，張勁松.中國復合農林業發展機遇與研究展望[J].防護林科技，2011(1)：7-10.

[4] 周敦強.混農林業發展現狀及其應用概況[J].引進與咨詢，2006(8)：55-56.

[5] 陳英智.黑土區治理措施對土壤水及作物產量影響[J].水土保持應用技術，2012(6)：6-8.

摘要[目的]結合“全國坡耕地水土流失綜合治理試點工程”建設，探索復合地埂措施在黑土侵蝕山區坡耕地治理中應用的可行性。[方法]根據單位長度復合地埂攔蓄量與單位面積坡面來水量確定不同坡度復合地埂定型參數；根據調查研究確定施工方法；采用小區及實測對比的方法確定效益。[結果]選擇穆棱市躍進北溝項目區進行復合地埂為主的坡耕地治理典型模式建設，項目區保水率和保土率分別達到96.14%和99.73%，實施治理坡耕地平均每年產糧797×104kg，比當地平均水平提高12.38%，取得了較好的治理效果。[結論]復合地埂是低山坡耕地中的一項有效水土保持治理措施。

關鍵詞黑土侵蝕山區；坡耕地；復合地埂；模式

Applied Research of Composite Ridge on Sloping Farmland Governance in Black Soil Erosion Mountains

LU Zhi-xue1, CHEN Ying-zhi1, QU Yuan-qiang2(1. HeilongJiang Provincial Soil and Water Conservation Scientific Research Institute, Harbin, Heilongjiang 150070; 2. Water Authority of Muling City, Bamiantong, Heilongjiang 157500)

Abstract[Objective] Explore the feasibility of the application in the treatment of the biomass waste composite ridge measures in black soil erosion mountains combined with the "national farmland soil and water loss comprehensive pilot project" construction. [Method] Analyzing different gradient composite ridge finalize the design parameters according to the unit length and unit area slope of composite ridge; Determine the construction methods according to the investigation and study method; The plot and the measured can be compared to the method to determine benefits. [Result] Choose Yuejin north ditch project area of Muling City for composite ridge typical patterns of farmland management construction, soil and irrigation water retention and rate reached 96.14% and 99.73%, respectively, to implement governance slope to grain production per year on average 7.97 million kg, 12.38% higher than that of local average, good governance effects have been achieved. [Conclusion] Composite ridge is an effective control measures of soil and water conservation in the hilly land.

Key wordsBlack soil erosion mountains; Sloping farmland; Composite ridge; Mode

收稿日期2015-04-20

作者簡介呂志學(1968-)，男，黑龍江哈爾濱人，教授級高級工程師，碩士，從事水土保持基礎和應用研究。

基金項目黑龍江省科技攻關項目“黑龍江省山丘區坡耕地綜合整治措施體系研究”(GC05B304)。

中圖分類號S 157

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2015)18-370-02