王文常,孫雪琦
站北溝項目區地處長白山系張廣財嶺隆起的中段,位于牡丹江市陽明區磨刀石鎮境內。多年平均降雨量為537.0mm,比全省多年平均降水量多17.5%,是全省降雨高值區之一。項目區整體上呈橢圓樹葉形,東西長3.2km,南北長4.95km,側面是山中間是溝,受兩山夾一溝狹長地形影響,是全省暴雨多發區和山洪易發區之一。項目區內溝蝕沖刷嚴重,共有大小侵蝕溝46條,侵蝕溝道總長度為26.355km。項目區土壤主要有沙質暗棕壤及少量白漿土和草甸土,土質疏松,團粒結構差,極易產生水土流失。區內耕地幾乎全部為坡耕地,耕地坡度大,坡面長、溝壑分布廣。墾殖以來,表土層流失嚴重,許多地塊砂石摻雜,耕地產出率低。
據調查分析,5°~15°坡耕地土壤侵蝕模數為1000~2500t/(km2·a),15°~25°坡耕地土壤侵蝕模數為3000~10000t/(km2·a),25°以上坡耕地土壤侵蝕模數可高達10000~25000t/(km2·a)。同時,坡耕地坡長越長,地表匯集徑流速度和流量越大,水土流失也越嚴重。運用“黑龍江省土壤流失方程”進行計算,項目區水土流失面積為869.88hm2,占總土地面積的83.07%,治理前土壤侵蝕模數為3080t/(km2·a),水土流失非常嚴重。
土壤侵蝕強度與耕作方式密切相關,坡耕地耕作方式不同,對微地形的擾動程度亦不同,產生的水土流失強度也不同。如順坡壟作改成橫坡壟作后,坡面徑流方式發生變化,可增加降水就地入滲率,減少對坡面的徑流沖刷。據實測,東北黑土區坡耕地順坡耕作改橫坡壟作后,土壤侵蝕模數可下降達70%以上。項目區內坡耕地面積比重大,基本全部是順坡耕作的望天田,長期的不合理墾殖,加上自然因素影響,土壤侵蝕日趨嚴重。
土壤侵蝕是蠶食我國耕地,特別是坡耕地的重要原因之一。項目區內侵蝕溝密度達到2.52km/km2,縱橫切割,致使耕地破碎無法耕種而被迫摞荒,耕地資源不斷減少。同時項目區年土壤侵蝕3.22萬t,導致土層變薄,目前流域內表士層平均厚度僅有30cm左右。土壤的流失也導致了肥力的流失。耕地面積和質量的雙重降低,迫使群眾不斷開墾新的坡地、林地,破壞原有地表植被,人地矛盾越發加劇。
坡式梯田根據坡度大小、土層厚薄和機械作業的要求,在坡面上相隔一定距離沿等高線作埂,修成坡式梯田,而后用定向翻轉犁逐年向下坡方向耕翻,使田面逐漸達到水平梯田。其水土保持作用在于截短坡長,攔截水勢,截斷徑流,有效防止坡耕地漫壟面蝕和斷壟出溝的發生,初步控制水土流失。坡式梯田間距應保證其埂間坡面不發生土壤侵蝕為設計原則,確定項目區所在地土壤侵蝕臨界坡長為28.4m。設計按照當地每個壟作寬度0.7m,選取40個播幅計算坡式梯田埂間距為28.0m,滿足土壤侵蝕臨界值要求。另根據泥沙淤積和徑流攔蓄要求,設計梯田田埂頂寬30~40cm、埂高50~60cm。項目區共布設坡式梯田整治700.01hm2,栽植黃花菜和紫穗槐,實施植物帶護埂。
根據溝道發育程度,首先將侵蝕溝按照發展型、半穩定型進行分類,做到分類施治、因害設防,項目區共有侵蝕溝46條,其中發展型侵蝕溝13條、半穩定型侵蝕溝33條。針對溝頭前進、溝岸擴張、溝底下切的骨干溝道,采取林草措施、工程措施相結合,先支毛溝后主干溝,先上游后下游,先坡后溝,溝頭、溝底、溝坡兼治,鑲嵌配套,層層設防,連鎖控制。主要措施包括修筑漿砌石溝頭谷坊、植物谷坊、固溝造林等措施。項目區共布設植物谷坊73座,漿砌石谷坊93座,溝底固溝防護林15.51hm2。
從改善生態環境和促進經濟發展的角度出發,對不適宜繼續耕種的坡耕地實施退耕還林還果,實現生態效益、經濟效益雙豐收。坡度較大的采取魚鱗坑整地方式發展經濟林,坡度相對較緩的區域采取整治臺田的方式營造經濟林。結合當地群眾意愿,項目區共發展經濟林果124.72hm2,其中魚鱗坑整地97.6hm2、臺田整地27.12hm2。
為滿足日常農業生產和水土保持工程施工要求,在現有的砂石路和田間路基礎上,以不占或少占耕地為前提,適當建設部分田間生產道路和排水設施,在有序排導地表徑流減少沖刷的同時,也補齊當地農業生產交通短板。另外,根據水力水文計算,在田間道路與季節性河流溝道交匯處設置過水路面,在侵蝕溝沖毀路基處建設圓形過水涵管。項目區共布設田間道路14km,布設過水路面21座,基礎圓涵1處。
工程實施后,耕地得以保育,侵蝕得以遏制,生態得以修復。初步估算,年可增加地表徑流就地入滲量112萬m3,減少土壤侵蝕2.67萬t,減沙效益達到83%,水土流失治理程度達到98%,年增經濟效益208萬元。
站北溝項目區在前期規劃設計階段劃分近300個地塊,每個地塊的平均面積約為3.33hm2,逐個地塊調查摸清了存在的主要水土流失問題和制約因素,在此基礎上,鄉鎮協助設計單位通過征求村組、村民的意見,對治理措施進行合理規劃設計。針對項目實施前后地塊邊界權屬變化、坡改梯項目建成初期可能減產、地方配套等客觀實際問題,鄉鎮充分發揮區縣、村組間的橋梁紐帶作用,積極協調區縣水務部門召開現場推進會,有針對性地提早研究和解決群眾關心的問題,為項目順利實施奠定了基礎。
實施坡耕地綜合治理,小塊并大塊、坡地變平地,修筑梯田必然對原有田面進行挖填耕翻,施工中應尤其注重表層土的保護,提前將熟土剝離并單獨堆放,避免與犁底生土混合,為耕地地力肥力的持續和恢復提供條件。坡耕地水土流失治理項目投資強度大、涉及面積廣、隱蔽工程多,強化水土保持施工監理作用,對保證施工質量、優化施工進度、克服年內完工時間限制、確保資金安全尤為重要。
坡耕地水土流失綜合治理不應僅重視建設,更應該重視后期管理。站北溝項目區由于受建筑石料缺乏、項目區面積大、投資限制等多重影響,建設的坡式梯田多為土坎梯田,防護能力較石坎梯田相對較弱,同時工程建成移交后仍歸農民使用,如若不重視后期的宣傳、管護,幾年之內“梯返坡”現象依然存在。鄉鎮克服管護資金缺乏、管理難度大的困難,及時做好監督檢查和宣傳引導,保證水土保持設施持久發揮效益。