坡面集流措施水土保持治理模式及其效益研究

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  [摘要]在强降雨条件下的山地农业种植区往往采用顺坡种植的方式来降低降雨侵蚀对农业生产的影响,但该种种植制度同时也将农业生产与水土流失带入恶性循环的发展过程。一些较为成功的田间水土保持措施(如等高固氮植物篱)因其会占用一部分生产用地和影响农业活动而不被农户所接受。本文在进行充分的调差分析基础上,提出梯面集流措施,经近五年的推广实验表明,该种措施不仅能有效控制田间水土流失强度,还能提高单位面积农业产值,对改善山地农业生态环境和提高农业生产水平有着十分积极的现实作用。
  [关键词]山地农业水土保持梯面集流可持续发展
  
  1、引 言
  
  横坡种植因其良好的梯面水土保持治理效果,在山地农耕区被大力推广和广泛使用。但在一些农业气候条件较为复杂的地区(如金沙江干旱河谷区),雨季降雨强度最高可达到100mm/h以上,在这种地区如采用横坡种植方式将会大大增加农业种植风险,产生颗粒无收的状况。我们在金沙江干旱河谷近二十年的研究过程发现,农户对顺坡种植方式的接受程度远高于横坡种植方式。顺坡种植降低和消除了高强降雨完全冲刷的风险,但与此同时也产生了较为严重的水土流失问题。为有效解决这一问题,目前普遍采用等高固氮植物篱修复技术,其作为一种低成本、易成活、操作简单且治理效果良好的土壤侵蚀生物治理措施而被广泛应用于梯面土壤侵蚀治理。如何在不占用或少占用可耕用地的情况下,设置田间水土保持设施,以降低土壤侵蚀强度和提高农业生产水平,则成为顺坡梯田耕作区水土流失治理所面临的一个主要问题。鉴于此,本文以金沙江干旱河谷典型顺坡农业种植区为研究对象,构建一种较为经济、可操作的梯面集流水土流失治理措施,并对其进行实际治理效果检验,论证其水土保持效益与经济效益。以期为该区或其他具有相似条件的农业种植区田间水土流失治理方法提供一定的借鉴作用。
  
  2、研究区概况
  
  果木小流域是一个封闭的小流域,位于四川省凉山州宁南县骑螺沟乡(图1)。范围为东经102°49′20″~102°50′36″,北纬27°01′54″~27°03′4″,距离宁南县政府所在地25kin,距离骑骡沟乡政府所在地5km。总面积1097km2。位于金沙江左岸,邻白鹤滩水电站。小流域内现有耕地面积67hm,多种植烤烟,坡度多为20度以上土地面积为20.1ha,其中20’25度坡耕地数量为13.2ha,大于25度以上坡耕地数量为6.9ha,20度以下耕地面积为46.9ha,种植方式均为顺坡(图2)。
  
  3、材料与方法
  
  1.现场踏勘、走访调查。通过对研究区进行实地考察了解农耕种植方式及由此产生的土壤侵蚀问题。通过与农民、技术人员和政府官员的交流,来获取集流项目实施前后及其对居民生活的影响方面的信息。
  2.资料收集。为了评估分析集流治理措施对当地农业发展的影响,我们与区域所在地政府部门收集由此所带来的农业经济发展相关资料。
  3.工程实践及实验分析;集流设施工程设置模式,采用对比样地实地测量的方法评价分析该种模式所能产生的水土保持效益等相关内容。
  
  4、研究结果
  
  4.1 梯面集流工程构建方式
  利用耕地内非种植区或同行用到作为水土保持控制设施场地。在农耕过程中,采用逆坡向的方式进行开垄种植,种植边缘线基本与梯脚保持一致,梯脚处采取一些常规的生物工程措施会占用一定量的耕地面积,而不被广大农户所接受。我们在对研究区进行实地考察期间,发现于梯顶处会存留一定宽度的种植空白区,宽幅约30cm,主要是受上级梯地的影响致使该作物生长困难,其次为便于田间管理,此处也通常作为人畜通道。
  降低梯面径流量成为降低梯面侵蚀强度的有效手段。梯面的侵蚀过程随着坡长的延伸首先会呈现逐渐递增的态势,其产生原因主要为上部梯面的径流会在下部梯面进行累积,控制并降低上部径流下泄量为本要实现目标。
  集流渠的制作方法为在现有梯地梯脚处也就是下层梯地的起点处修建一水平沟,沟外侧远离梯脚方向采用叠坝方式处理,修建初年利用地膜覆盖以保护渠坝,并在渠坝上种植经济乔木(如桑树)。其工作原理为利用集流渠将上级梯地耕作面汇流的雨水引致沟道处,并通过经济乔木根系的锚固作用稳定渠坝,地膜起到增强渠坝稳定性的同时又通过保水、保肥、保温作用促使经济乔木生长。值得注意的是渠内需进行定期清理以保证渠道的导流作用,清理的泥土外翻至下层梯地。
  4.2 集流工程效益分析
  4.2.1 水土保持效益分析
  根据测得的梯面破损情况计算实验区及对照区破损方量统计结果如下。由研究数据可以看出,在一年的雨季周期内,实验区破损方量合计约0.28m3,破损百分比为15.8%,对照区破损方量为0.39m3,破损百分比为32.5%。
  4.2.2 经济效益分析
  梯面集流技术在一定程度上抑制了顺坡种植所产生的严重水土流失问题,转变了原有不良的农业生产恶性循环,实现了趋利避害,同时渠坝经济乔木的种植又能增加单位面积的农业收入。在稳定作物产量的基础上实现经济作物生产,促进产业结构从单一农耕结构向复合农耕模式转变。
  干旱河谷内季节性强降雨气候对区域生态环境和农业发展都有很大的影响。频繁且大量的强降雨以及顺坡种植农耕制度造成区域土壤侵蚀,也间接导致该区土地等级下降,严重影响农业经济的发展。通过人为干预的方式能实现趋利避害,改变原有季节性降雨特征下顺坡种植所产生的恶性循环农耕格局,目前已形成以农作物生产与蚕桑为主体的农业格局,区域内农业生产达到一个新的发展水平。
  
  5、讨 论
  
  研究区梯面集流农耕模式及成果表明,在田间顺坡种植、耕地资源匮乏的山区地带仍可以通过改变梯面径流分配方式来实现水土保持与农业经济双重发展。研究区农业种植成功模式有两方面内容值得思考并对其他水资源匮乏的农业种植区具有一定的借鉴意义,首先是在不改变原有农耕方式的情况下落实经济型水土保持措施,其次是梯面集流模式在土地资源较少的山地农业的利用。
  山地农业具有与平原、丘陵等地区不同的背景条件,其农业发展系统化建设过程较其他地区更为复杂,农业生产过程中受各种外在条件的限制。如金沙江干旱河谷地區受雨季强降雨的影响,不得不采用顺坡种植的方式以实现农业生产的稳定性。
  山地农业土地资源较为匮乏,田间水土保持设施的建设需要在不影响或少影响既有农业生产用地的基础上进行才能更好的为社区居民所接受。山地农业具有人均占有量少、土地分散、可耕作土地总量少的特点。在此种背景下,于田间实行水土保持设施建设往往不被社区居民所接受,进而影响设施的建设和运营。梯面集流工程充分利用现有耕作区非利用或难利用土地,在不占用耕地面积及不影响农业生产活动的基础上实现水土保持功能,社区居民对其建设以及后期维护过程都有很高的参与性,益于该项措施的全面展开。
  
  6、结 论
  
  梯面集流工程能有效的解决梯面、梯面田间顺坡种植所产生的较为严重的水土流失问题,同时其工程的设置对农耕面积及农业生产活动基本上不存在负面影响。通过近五年的试验推广,研究区内单位面积农业经济产值有了大幅的提高。该方法在土壤侵蚀较为严重的顺坡种植农耕区以及土地资源较为匮乏的山地农业区域有着很强的操作性和实践性t对于改善山地农业生态环境以及提高农业经济收入有着十分重要的意义和作用。
  参考文献
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  3.孙辉,唐亚,王明春,等,等高固氮植物篱技术一山地坡耕地保护开发利用的有效途径[J],山地学报,2001,2(19):125-129
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  5.谢嘉穗,唐亚,孙辉,等,等高固氮植物篱值得大力推广[J],中国水土保持,2003(3):23-25
其他文献
针对我公司在生产实践中的节能需求,对现有喷雾干燥塔的尾气排放部分进行改造,以利用高温的尾气与系统的进气作热交换,并分析实现热能再利用的可行性。