复合地埂在黑土侵蚀山区坡耕地治理中的应用研究

吕志学，陈英智，屈远强　(.黑龙江省水土保持科学研究院，黑龙江哈尔滨 50070；.穆棱市水务局，黑龙江八面通镇 57500)



复合地埂在黑土侵蚀山区坡耕地治理中的应用研究

吕志学1，陈英智1，屈远强2(1.黑龙江省水土保持科学研究院，黑龙江哈尔滨 150070；2.穆棱市水务局，黑龙江八面通镇 157500)

在东北黑土区坡耕地实施的主要治理措施为梯田、地埂、改垄等，有关这几项措施的研究历史较长，资料也相对丰富[1]，但黑龙江省低山区坡耕地由于其主要土壤为棕色针叶林土和山地暗中壤。该种土壤土层薄，无法修筑水平梯田，而单埂易被冲毁达不到治理效果。面对这种实际状况，受1991年穆棱市八面通镇东山坡洪成功实行的“复合生物带”治理措施的启发[2]，2011年以来，水土保持坡耕地治理工程逐渐形成了以“复合地埂”为主的新局面。

在国外，复合地埂作为复合农林业的一项措施被提出，复合农林业的概念是在20世纪60年代由国际农林业研究委员会(ICRAF)第一任主席King KFS及其同事提出的，近20多年来已经发展成为一个活跃的研究领域，并且将来可能会发展成为一个独立学科[3]。近年来，在非洲、印度研究较多，主要在对土壤水分的影响、梯田地埂植物与土壤养分的关系上做了一些研究，肯定了坡面工程是有效的水土保持措施[4]，但复合地埂作为一项坡面治理措施，其拦蓄降雨的效果主要是在各种坡度和坡形的耕地上，埂间距离与坡度的密切关系，直接影响降雨拦蓄情况，这方面的研究无论是国内还是国外，目前均还是空白。

1研究的地域概况

2011年实施的 “全国坡耕地水土流失综合治理试点工程穆棱市跃进北沟项目区”位于穆棱市马桥河镇境内，距离穆棱市城区直线18 km，涉及跃进、北盛等2个村，总人口2 628人。地理坐标为东经130°30′19″～130°37′04″，北纬 44°41′18″～44°46′10″，地处长白山脉向东延伸的老爷岭山脉地带，海拔高度为320～630 m，相对高差为310 m。项目区总面积为17.16 km2，水土流失面积14.22 km2，占总面积的82.89%，为强烈水蚀类型区。其中轻度水蚀 250.08 hm2，中度水蚀 277.37 hm2，强烈水蚀 894.89 hm2。耕地坡度组成为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，分别占坡耕地面积的1.48%、6.35%、29.12%和63.05%，总耕地面积为1 402.35 hm2，均为大于3度坡耕地，且以8～15°所占比重最大，主要种植作物为玉米和大豆。项目区土壤为山地暗棕壤，坡度较大，黑土层较薄。

2研究内容与方法

结合工程建设，主要进行了不同坡度定型参数、施工方法和效益的研究，不同坡度定型参数主要根据单位长度复合地埂拦蓄量与单位面积坡面来水量确定；施工方法主要根据调查研究确定；效益主要采用小区及实测对比的方法确定。

2.1复合地埂定型参数跃进北沟项目区的复合地埂一般在5～15°的坡耕地上实施，复合地埂实际是大竹节壕式截水沟与地埂植物带的结合体，它具有蓄排结合，抗蚀能力强，防洪标准高，增加林草覆盖度等多种功效，是集水土保持工程、植物和农业措施于一身的综合治理措施，断面详见图1。按10年一遇，24 h最大降雨量设计，结合布设断面及工程施工实际，研究确定了不同地面坡度定型参数见表1。

2.2复合地埂施工方法根据调研，复合地埂施工工序为：首先根据实际地形，选择有代表性的地方，根据复合地埂的比降要求(一般为1/100～1/200)，测出一条水平或基本水平的线，作为第一条埂基线。以第一条埂基线为基础，向上或向下逐条测定各条埂线；第2，进行表土剥离，剥离宽度包括埂宽4.2 m和中间取土宽0.9 m，剥离的表土要集中堆置在埂坎上、下方待用；第3，用推土机带筑埂犁沿线的两侧筑埂，中间留出0.9 m宽备挖掘机挖沟筑埂；第4，挖掘机挖沟筑埂、人工整形拍实；第5，将堆积的表土均匀的覆盖在埂坎表面。需要注意的是，①沟的比降是逆主沟道方向排水，即将坡面径流排向主沟道上游，以延缓汇流时间；②遇侵蚀沟处要修筑高标准蓄水池或浆砌石谷坊；③壕长6 m，中间土挡0.5 m；④表土剥离以埂基线为中心线，分别向上、向下堆积表土；⑤下一年春季埂带要进行植物固埂护底，以保证措施持续发挥作用。

表1　复合地埂定型设计

3结果与分析

复合地埂效益分析主要采取现有小区观测资料和实地测产资料相结合的方法进行。跃进北沟项目区基础效益主要以牡丹江实验站2012～2013年的观测数据为准，按流域内坡耕地各项措施实施面积比例进行加权计算[5]。典型模式的增产效益均以实测对比结果为准进行加权计算。项目区共实施复合地埂1 073.07 hm2，占项目区坡耕地治理总面积的96.57%。水平梯田38.12 hm2。

3.1生态效益跃进北沟项目区通过实施以复合地埂为主的坡耕地治理，林草覆被率提高5.42个百分点，综合治理措施平均每年可拦蓄径流总量达 170.92×104m3，保土总量达3.21×104t，保水率和保土率分别达到96.14%和99.73%，土壤侵蚀模数由治理前的2 900 t/km2·a降至微轻度。坡耕地土壤侵蚀被有效控制，土壤结构逐年改善，地面小气候明显好转，基本农田面积逐年扩大，为农业可持续发展奠定了坚实基础。

表2　牡丹江试验场观测期累计观测结果

3.2经济效益经实测推算，跃进北沟项目区实施治理坡耕地平均年总产量797×104kg，比当地平均水平提高12.38%，平均年增产88.72×104kg，增加收入182.45万元，按总农业人口计算，平均每人增收964元，比当地平均水平提高33.25%，这些都不含新增枝条等收益。

3.3社会效益模式建设立足流域珍贵的耕地资源，实现耕地利用与保护相结合，达到保持水土，提高土地生产力，引导群众脱贫致富的目的。坡耕地经过治理，粮食产量大幅度提高，农民生活质量将明显改善，加快了全面建成小康社会步伐。

4结论

复合地埂做为低山区坡耕地的一项治理措施，对解决因该区土层薄而不能修筑水平梯田，水土流失无法彻底控制难题提供了很好的办法。通过小区观测、调查研究及实地测产，给出了不同坡度复合地埂定型设计表，明确了施工方法。

虽然占地较多，甚至超过了水平梯田，但通过实测，不但保水保土效果好，而且增产明显，考虑占地面积，其总产水平不降反增，是低山区坡耕地值得推广的一项水土保持治理措施。

参考文献

[1] 回莉君，沈波.东北地区植物带保护坡耕地水土资源效果研究[J].资源科学，2004，26(7)：119-124.

[2] 吴欣然，曲远强，刘福堂，等.复合式生物带在坡耕地水土流失治理中的应用[J].黑龙江水专学报，2002，29(3)：43-44.

[3] 孟平，张劲松.中国复合农林业发展机遇与研究展望[J].防护林科技，2011(1)：7-10.

[4] 周敦强.混农林业发展现状及其应用概况[J].引进与咨询，2006(8)：55-56.

[5] 陈英智.黑土区治理措施对土壤水及作物产量影响[J].水土保持应用技术，2012(6)：6-8.

摘要[目的]结合“全国坡耕地水土流失综合治理试点工程”建设，探索复合地埂措施在黑土侵蚀山区坡耕地治理中应用的可行性。[方法]根据单位长度复合地埂拦蓄量与单位面积坡面来水量确定不同坡度复合地埂定型参数；根据调查研究确定施工方法；采用小区及实测对比的方法确定效益。[结果]选择穆棱市跃进北沟项目区进行复合地埂为主的坡耕地治理典型模式建设，项目区保水率和保土率分别达到96.14%和99.73%，实施治理坡耕地平均每年产粮797×104kg，比当地平均水平提高12.38%，取得了较好的治理效果。[结论]复合地埂是低山坡耕地中的一项有效水土保持治理措施。

关键词黑土侵蚀山区；坡耕地；复合地埂；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

作者简介吕志学(1968-)，男，黑龙江哈尔滨人，教授级高级工程师，硕士，从事水土保持基础和应用研究。

基金项目黑龙江省科技攻关项目“黑龙江省山丘区坡耕地综合整治措施体系研究”(GC05B304)。

中图分类号S 157

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)18-370-02