水土保持耕作措施與預防控制地下水污染的綜合研究初探

吳 昊，劉冬黎(云南省水利水電科學研究院，云南 昆明 650228)

1 水土保持耕作措施的概念和重要性

水土保持耕作措施(以下簡稱“保土耕作措施”)以保土、保水、保肥為主要目的，是我國普遍采用的水土保持農業措施之一[1]。保土耕作措施包含以改變小地形和增加地面覆蓋為主的耕作技術，以增加植被覆蓋、改變土壤物理性狀為主的耕作措施，作為坡耕地普遍應用的水土保持方法，與水土保持栽培技術、土壤培肥技術、旱作農業技術和復合農林業技術等措施相輔相成，共同構建了水土保持農業措施體系。

長期以來，人們采取各類保土耕作措施，通過改變微地形或增加植被覆蓋、改變土壤物理性狀，提高土壤的抗蝕能力，蓄水保墑，提升天然降水的生產效率，給作物生長創造一個良好的土壤環境。保土耕作措施在水土保持農業措施中占據重要地位，但相比其重要性，保土耕作措施在水土保持項目規劃和實施階段受重視程度明顯不夠，比如：在進行水土保持工程措施設計時，大部分僅僅是提出兩三種保土耕作措施，并簡單賦予一些籠統的要求，沒有考慮保土耕作措施的針對性和適宜性，以及與其他措施的有機配合；在進行水土保持投資估算時，對保土耕作措施的投資費用一般沒有計列；在進行效益分析時，對保土耕作措施效益的計列也時有時無。

2 保土耕作措施對控制坡耕地土壤侵蝕的積極作用

對地面坡度介于5°～25°的坡耕地采取等高耕作、溝壟種植、輪作、間作、地膜覆蓋、秸稈覆蓋、少耕覆蓋、輪耕等保土耕作措施，對于防止徑流沖刷、減輕水土流失具有明顯的積極作用。

(1)改變小地形以增加水分入滲與保蓄，減少土壤沖蝕。以改變小地形為主的保土耕作措施主要包括等高耕作、溝壟種植、坑田耕作等。以等高耕作為例，等高耕作是坡耕地實施其他保土耕作措施的基礎[2]。等高耕作通過沿等高線垂直于坡向進行橫向耕作來改變坡耕地地形，在犁溝平行等高線方向形成許多“蓄水溝”攔蓄地表徑流，促使土壤水分入滲率增強，減少雨水對土壤的沖刷，減輕水土流失。

(2)增加植被覆蓋以維持和提高土壤肥力，防止土壤有機物過度消耗。以增加植被覆蓋為主的保土耕作措施主要包括輪作、間作、套種、混播等。如果在同一塊耕地內始終種植同一種農作物，那么地表在一定時間段內必然處于荒蕪狀態，并且可能出現雜草和病蟲害，不利于調節土壤的微生物狀況，會導致土壤有機物消耗，土壤肥力無法維持，作物覆蓋面積和覆蓋度逐步下降，土壤中根系不斷減少，從而不利于防治水土流失。

(3)增加地面覆蓋以蓄水保墑、防旱抗旱、保持水土。以增加地面覆蓋為主的保土耕作措施主要包括地膜覆蓋、秸稈覆蓋等，多用于水資源不足的旱作地區，特別是在水土流失嚴重、地表呈現荒漠化的區域，其優點是保墑、蓄水、防擊濺作用明顯。此類措施多是利用一些粉碎殘株、殘茬或可降解膜覆蓋地表，在節約成本的同時保護了土壤，降雨時雨滴不會直接擊濺地表，還可以提高地表溫度，抑制雜草生長，保持土壤墑情，保證透氣性，起到了防旱抗旱、保持水土的作用。

(4)改變土壤物理性狀以保持土壤結構和水分，減少土壤擾動。以改變土壤物理性狀為主的保土耕作措施主要是少耕。采取少耕措施避免了對土壤結構的破壞，同時借助增加的地面覆蓋，保持土壤水分。通過一定生產周期的少耕或免耕，在減少土壤被頻繁翻動的同時，使有益生物的群落繁殖并增加土壤的有機質及水穩團粒，起到改善土壤物理性狀、營造良好土壤環境的作用。

3 保土耕作措施可能對地下水造成的負面影響

在地面坡度介于5°～25°的坡耕地上采取保土耕作措施后，對土壤侵蝕的抑制效果主要體現在減少地表沖刷、提高土壤肥力、增強蓄水保墑、減少土壤擾動等方面。實施保土耕作措施對于未采取坡改梯的坡耕地所帶來的經濟、保土、蓄水效益明顯，雖然比不上坡改梯，但對于未開展或不適宜大面積坡改梯的廣大山區而言，采取保土耕作措施無疑是最佳選擇。但是，保土耕作措施在控制坡耕地土壤侵蝕的同時，也可能會對周邊地下水環境產生一定的影響，只是過程很緩慢，容易被忽視。

(1)土壤滲透作用增強可能導致地下水受到間接污染。在坡耕地上采取等高耕作等措施，減輕了土壤侵蝕，同時土壤滲透作用增強，但也會促進農業施用的化肥或糞肥間歇入滲，對淺層地下水造成污染。比如，人們為了迅速提高土壤養分、培肥土壤，在沒有考慮土壤狀況和作物需求的情況下施用大量農用化肥或人畜糞肥，以提高農作物的產量，雖然對于作物增產短期效果較好，但是長期來看為地下水污染、土壤環境破壞埋下了隱患。

(2)保土耕作活動促進了土壤有機物的礦化，可能間接污染地下水。在水土流失區隨著保土、保水、保肥措施的跟進，坡耕地土壤有機質含量逐漸增加，為土壤有機質的礦質化過程創造了良好的環境，而有機質的礦質化過程又為作物和土壤微生物提供了養分和活動能量，并直接或間接地影響著土壤性質。但是在保土耕作措施的作用下，隨著土壤滲透、蓄水能力的不斷增強，土壤有機質的礦質化產物中部分無機態氮有可能向地下潛水遷移，間接污染地下水。

(3)缺乏管理的保土耕作措施可能形成污染源。在我國坡耕地保土耕作措施應用廣泛，農民群眾多是依據自身經驗實施，在目前的情況下想要規范、大規模地開展保土耕作措施，還存在一些困難，比如：是否有可依托的水土保持綜合治理項目；在水土保持綜合治理項目規劃和實施方案中保土耕作措施是否得到重視且投入有一定的治理經費；在措施實施及管理階段是否對農戶進行過必要的培訓。農村耕地的承包權和經營權歸土地承包人所享有，承包人有占有、使用、受益和一定處分的權利。耕地是農村土地承包人生產生活的主要場所，其耕作活動具有很大的自主性，在沒有國家項目投入的情況下，僅依靠承包人的能力，采取的水土保持農業措施多缺乏科學性和適宜性，適應性和可靠性不足，操作不當極易對周邊環境造成影響，對地下水環境造成污染。

4 保土耕作措施可能造成地下水污染的防控手段

在沒有項目依托、資金投入、專業指導的情況下，盲目實施水土保持農業措施特別是保土耕作措施可能會對周邊地下水環境造成負面影響，只是過程很緩慢，容易被忽視。如果地下水水質特別是地下水環境在不知不覺中被改變，那么即使徹底消除了污染源，想要完全恢復，也十分困難。在發揮保土耕作措施對控制耕地土壤侵蝕方面的積極作用的同時，應該認識到其對地下水可能造成的負面影響，提早預防，協同控制，盡可能切斷污染地下水環境的源頭。

(1)嚴格控制保土耕作區農作物化肥使用量，提高化肥使用效率。一是結合土壤狀況和作物生長需要，嚴格控制化肥使用量，提高使用效率，把控施肥時間，減少化肥浪費，避免對土壤環境和地下水環境造成間接污染。二是根據實際情況采取科學的草田輪作、間作、套種、留茬覆蓋、秸稈覆蓋等措施，增加土壤有機質含量，提高化肥使用效率。三是土壤有機質礦質化過程中會產生一定礦質養分如無機態氮(主要是硝態氮)，如果土壤中產生的礦質養分過多，作物生長所需的養分供過于求，那么會造成有機肥料殘留或深入地下水，對作物生長或地下水水質可能造成影響和污染。因此，在利用有機肥的時候必須保證作物生長所需的養分與土壤有機質礦質化過程所提供的礦質養分達到平衡。

(2)開展區域性水質動態監測，提升保土耕作區地下水環境監管能力。在保土耕作區特別是在沒有水保項目依托、專項資金投入、專業人員指導的地方，建議開展區域性水質動態監測，采取地面觀測方法，通過查詢、收集資料等獲取保土耕作措施完成的數量及其質量數據，依托雨量站測量、記錄區域內不同季節降水量、降水強度，計算蒸發量、作物生長季節土壤含水量、土壤理化性狀等相關數據，以指導保土耕作措施的開展。同時，造成我國農村地下水環境變化的污染源有很多，如采礦業、工業、居民生活、農業等都會不同程度地引起地下水水質的變化。在保土耕作區，首先要研究是哪些原因導致了地下水水質的變化，找出主要矛盾；其次要加強水保部門與其他部門間的協作，積極推進地下水環境監測網絡建設，實現地下水環境監測信息共享，逐步提升地下水環境質量的監管能力。

(3)開展宣傳教育，科學開展保土耕作。保土耕作措施是一種重要的水土保持農業措施，在我國廣大山區坡耕地發揮了巨大的水土保持作用。相比廣大的山區，國家投入的水土保持綜合治理項目明顯不足，缺乏相關經費支持，導致規模化、規范化的保土耕作措施難以全面鋪開。因此，想要進一步發揮保土耕作措施的積極作用，避免其消極作用，只有開展宣傳教育，使廣大群眾能夠科學、合理地使用保土耕作措施。

[1] 王禮先,朱金兆.水土保持學[M].北京:中國林業出版社，2005:240.

[2] 趙永軍,常丹東.水土保持綜合治理項目設計與管理[M].北京:中國水利水電出版社，2013:223.