趙立峰，艾曉燕，劉 巖

(1.黑龍江省水利廳，黑龍江哈爾濱 150080;2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，黑龍江哈爾濱 150080)

黑龍江省坡耕地主要分布在松嫩平原東部的漫川漫崗區(qū)和完達(dá)山、張廣才嶺丘陵區(qū)。坡耕地水土流失直接導(dǎo)致土地生產(chǎn)力減退、糧食減產(chǎn)，同時也是造成江河水患、生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素之一。在長期的農(nóng)事活動中，當(dāng)?shù)厝罕姺e累了一些適合當(dāng)?shù)刈匀粭l件和生產(chǎn)條件的坡耕地治理方法?；谏鷳B(tài)建設(shè)理念，我們在總結(jié)同仁設(shè)計(jì)思想，借鑒以往治理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了新時期坡耕地綜合治理措施布局思路，希望對黑龍江省坡耕地綜合治理的前期設(shè)計(jì)有所啟示和幫助。

1 坡耕地分布及水土流失特點(diǎn)

1.1 松嫩平原東部漫川漫崗區(qū)

該區(qū)地處小興安嶺西麓、張廣才嶺西北麓的山前沖洪積臺地上，北起嫩江，經(jīng)訥河、依安、北安、克山、拜泉、明水、望奎、綏化、慶安，南至哈爾濱、雙城、五常等。受新構(gòu)造運(yùn)動影響，區(qū)內(nèi)形成高出沖積平原20～40 m的臺地，海拔200～300 m，地形波狀起伏，北部地形較陡，中部、南部地形較和緩。該區(qū)第四紀(jì)沉積層較厚，東部及接近山前地帶較薄，地層巖性由黃土狀亞黏土、砂礫石組成。北部地區(qū)砂礫石層缺失，地下水資源匱乏。土壤類型主要有黑土、黑鈣土、草甸土和暗棕壤。該區(qū)年降水量450～650 mm，降水集中、暴雨頻次高。天然水系不發(fā)育。

區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)開發(fā)早，土地墾殖程度高，田塊波狀起伏、斜坡走向長，田面水土流失嚴(yán)重;區(qū)內(nèi)坳谷經(jīng)長期水流沖刷形成侵蝕溝。造成的水土流失危害主要表現(xiàn)為:①使黑土層變薄，土壤肥力降低、土地生產(chǎn)力下降，黑土層厚度已由墾殖初期的60～80 cm降至現(xiàn)在的30～50 cm，崗頂坡黑土層厚度小于30 cm。②侵蝕溝切割吞噬土地，造成耕地面積減少、機(jī)耕作業(yè)效率降低，同時也阻礙道路交通。③因植被生態(tài)功能的喪失及水土流失，區(qū)內(nèi)洪泛災(zāi)害頻發(fā)，雨洪沖毀耕地、村莊、道路、橋涵，危及區(qū)內(nèi)人們生命和財產(chǎn)安全;水土流失導(dǎo)致土質(zhì)黏重、土層蓄水能力降低、滲透遲緩，暴雨時形成水患，雨過便發(fā)生旱災(zāi)，生態(tài)環(huán)境惡化，制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.2 完達(dá)山、張廣才嶺丘陵區(qū)

該區(qū)分布于黑龍江省東部、南部，包括完達(dá)山、張廣才嶺余脈的山前臺地(三江平原的前緣)及山間谷地(牡丹江貫穿南北)，受多次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動影響，地形較為破碎、起伏較大，海拔150～850 m。山前由坡積、殘積黏土夾碎石組成，成土母質(zhì)有花崗巖、變質(zhì)巖和玄武巖，土壤類型為暗棕壤，土層較薄;山間盆地、河谷中沉積有第四紀(jì)地層，土壤以白漿土、草甸土為主，土層較厚。該區(qū)降水充沛，年降水量500～700 mm。區(qū)內(nèi)河流、溪谷發(fā)育。

緣于水資源豐富，河谷區(qū)盛產(chǎn)水稻，響水大米早在唐朝以前即為朝圣貢品;丘陵區(qū)坡陡崗高，引水困難，一直是旱作耕種。經(jīng)過一個多世紀(jì)的農(nóng)業(yè)墾殖，坡面土壤侵蝕十分嚴(yán)重，現(xiàn)代侵蝕溝縱橫發(fā)育，水土流失危害表現(xiàn)為:①使黑土層變薄。坡耕地黑土層厚度由墾殖初期的50～60 cm，降至現(xiàn)在的20～30 cm，崗頂會更薄，有的地塊已經(jīng)露出土壤母質(zhì)，土地呈砂化、石化的趨勢。②侵蝕溝規(guī)模大、密度大，切割吞噬耕地。③徑流與入滲機(jī)制的改變、林草固土功能的喪失，造成崗坡地嚴(yán)重干旱，汛期河流水系輸沙量驟然增大，土壤中殘存的農(nóng)藥、化肥組分加重水體污染。④緣于地表組分破碎松散，暴雨極易引發(fā)水土流失災(zāi)害。例如2005年6月10日的沙蘭河鎮(zhèn)暴雨山洪事件，沖毀村莊、學(xué)校等，傷亡近百人。

2 綜合治理措施布局

水土流失是造成區(qū)內(nèi)土地貧瘠、耕地面積減少、生態(tài)環(huán)境惡化、自然災(zāi)害頻繁的直接原因，是制約農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長、土地資源可持續(xù)利用的主要因素，也是導(dǎo)致下游洪泛災(zāi)害頻發(fā)的主要原因之一。追根溯源，當(dāng)歸結(jié)于區(qū)內(nèi)毀林毀草開墾及粗放耕種所致的生態(tài)環(huán)境惡化?；诖?，坡耕地治理思路應(yīng)是:以保障和改善民生為根本，以實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用和改善生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行綜合治理，建設(shè)灌排蓄引結(jié)合、田水林路配套的優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)田。

松嫩平原漫川漫崗區(qū)與完達(dá)山、張廣才嶺丘陵區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、土地利用結(jié)構(gòu)、人口分布等有很大差異，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。針對其水土流失特征、危害及其對當(dāng)?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟(jì)的負(fù)面影響，我們對防治措施布局進(jìn)行了探討。

2.1 松嫩平原東部漫川漫崗區(qū)

該區(qū)處于黑土區(qū)腹地——典型黑土區(qū)中心地帶，是我省重要的產(chǎn)糧基地，自然也是黑土地重點(diǎn)保護(hù)區(qū)。該區(qū)普遍下覆較厚的第四紀(jì)黃土狀亞黏土，黑土層較厚，地形坡度在3°～8°之間，田塊方正寬闊，適宜大規(guī)模的梯田建設(shè)及機(jī)械化作業(yè)。

2.1.1 坡面治理措施布置

(1)疏林地、荒坡地治理措施。疏林地、荒坡地的坡面徑流控制往往被譽(yù)為小流域坡耕地水土流失綜合治理的第一道防線，意義在于通過植被生態(tài)蓄水功能的恢復(fù)，發(fā)揮對降雨的再分配效應(yīng)、對雨水擊濺力的緩沖效應(yīng)，截蓄坡水、削弱雨力對土壤的擊濺侵蝕、減少進(jìn)入下游耕作區(qū)的徑流量和泥沙量。植物措施最有效的抗侵蝕配置應(yīng)該是喬、灌、草組合，深根與淺根植物、速生與慢生植物、經(jīng)濟(jì)樹種與水土保持樹種優(yōu)化配置，不倡導(dǎo)荒山荒坡皆營造針葉林。栽植松樹固然能提升土地的經(jīng)濟(jì)價值，但是其綜合生態(tài)效應(yīng)不是最好，建議在荒坡治理中，要經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益兼顧，在與耕地接壤處要留有植物生態(tài)調(diào)節(jié)帶，在土地承包合同中亦應(yīng)明確水土保持要求。植物調(diào)節(jié)帶應(yīng)當(dāng)以灌草作為先鋒物種，其密集的地上莖葉和枯枝落葉層、地下盤結(jié)緊密的根系不但能給水流造成很大的阻力，而且對上方水流挾持的泥沙有較好的過濾沉積效能。

(2)田間治理措施。該區(qū)成熟的田間治理措施有壟向區(qū)田、水平梯田和地埂植物帶。總的治理思路:一是通過改變地形，起到蓄水保土、改良土壤的作用，變原來的“三跑田”為“三保田”;二是通過地埂、田坎、溝道及荒坡等植物措施布置，結(jié)合農(nóng)田防護(hù)林、護(hù)路林及生態(tài)截排水溝布置，提升其生態(tài)功能，改善生態(tài)環(huán)境。

壟向區(qū)田是較好的田間截蓄雨水措施，側(cè)重于蓄水保墑，適宜坡度小、田面大的機(jī)耕作業(yè)區(qū)，但對坡度較大田塊的土壤侵蝕控制略差。目前農(nóng)墾系統(tǒng)坡耕地田間治理措施均采用此法，建議在大于3°的坡耕地布置地埂植物帶，控制土壤侵蝕。

前期設(shè)計(jì)布局中，對于地形坡度大于5°、黑土層厚度大于30 cm集中連片的地塊多進(jìn)行水平梯田設(shè)計(jì)。田面寬按照機(jī)械作業(yè)播種幅寬的倍數(shù)設(shè)計(jì)，一般在10～18 m之間，10°左右坡耕地田面設(shè)計(jì)寬度一般小于10 m;田坎高度根據(jù)田塊地形坡度和田坎坡度確定，一般小于1.5 m;田坎坡度根據(jù)筑埂材料的物理特性確定，一般在45°～65°之間;田埂頂寬和高度按照設(shè)計(jì)截蓄量計(jì)算;在有外水匯入的地塊上游布置截水溝，一般采用蓄水形的竹節(jié)壕溝。我們認(rèn)為:水平梯田的設(shè)計(jì)寬度應(yīng)該適當(dāng)加寬，緩坡地塊應(yīng)該提高到20 m以上，以減少田坎占地，增加土地產(chǎn)出力;地形起伏較大的田塊，耕作區(qū)應(yīng)順應(yīng)總的地勢設(shè)計(jì)成扇形，田坎亦應(yīng)呈弧形布置;梯田上游布置的截水溝應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)成截、蓄、排多功能型，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)的洪水能夠安全截蓄利用，超標(biāo)準(zhǔn)部分的洪水能夠安全排出，另外，不能忽視排水順接工程布置，應(yīng)通過涵管、陡坡或跌水將洪水引入溝道中或道路排水溝中，避免自然流出沖刷形成新的侵蝕溝。田塊應(yīng)布置完善的農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)，結(jié)合行道樹、溝道固岸林統(tǒng)籌田塊的防護(hù)林帶設(shè)計(jì)。

對于地形坡度小于5°、黑土層厚度小于30 cm的地塊，布置地埂植物帶，將坡耕地改造成坡式梯田或隔坡梯田。坡式梯田的設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)是地埂(田坎)間距、截蓄排水設(shè)施布置。前期設(shè)計(jì)中是根據(jù)地形坡度、降水等諸多因素，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，通過計(jì)算攔蓄量(攔水量、攔土量)確定地埂(田坎)間距，或按照黑土區(qū)容許土壤流失量，通過經(jīng)驗(yàn)公式反推地埂的間距。我們認(rèn)為:根據(jù)各縣地埂植物帶實(shí)際操作情況，對前期設(shè)計(jì)加以修正，可使前期設(shè)計(jì)更好地為建設(shè)服務(wù);坡式梯田設(shè)計(jì)中應(yīng)該完善截、蓄、排水措施布置，在地埂(田坎)內(nèi)側(cè)布置蓄水式排水溝，以淺溝套深溝布置為宜，淺溝種草防護(hù)，深溝上覆雨篦子蓋板，蓄水既可用來增加田間入滲也可以用作灌溉補(bǔ)給用水，超標(biāo)洪水通過淺溝排入道路排水系統(tǒng)或順接到溝道中排出。地埂(田坎)上栽種的植物既要考慮經(jīng)濟(jì)效益，也要體現(xiàn)護(hù)埂要求，最好是灌草結(jié)合，固埂和創(chuàng)收兼顧。

(3)道路、排水措施。原則上應(yīng)以道路和溝谷為骨架劃分耕作區(qū)，但受諸多因素限制，田間耕作道路只能結(jié)合耕作田塊總體布局完善布置，應(yīng)該從坡腳貫通到坡頂，并能與村級道路相接;道路兩側(cè)布置淺碟形草帶排水溝，溝內(nèi)設(shè)置竹節(jié)壕式蓄水池，截蓄地表徑流，提高入滲率;將田間排水與道路排水順接。排水溝兩側(cè)應(yīng)結(jié)合農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)布置行道樹?？鐪系缆房梢愿鶕?jù)溝道形態(tài)、深度及上游匯水情況選擇過水設(shè)施類型，過水路面適應(yīng)寬淺型溝道，流量較大的溝道采用橋涵形式過水比較好。

2.1.2 溝道治理措施布置

從掌握的侵蝕溝現(xiàn)狀資料看，區(qū)內(nèi)V形溝谷較發(fā)育。這些溝道由水力沖蝕而成，是區(qū)內(nèi)主要的集雨泄洪通道，所以該區(qū)坡面來水的治理原則應(yīng)該是通過控制性工程疏導(dǎo)洪水進(jìn)入溝道，而不是封堵。主干溝道治理原則應(yīng)該是穩(wěn)固岸坡、防治溝岸擴(kuò)張，疏通整理溝道，既要滿足一定標(biāo)準(zhǔn)的泄洪要求又要控制輸沙量;支溝治理原則是通過控制性工程，減緩徑流速度、攔截泥沙、降低溝道比降，達(dá)到控制溝頭前進(jìn)、溝岸擴(kuò)張、溝底下切的目的。

(1)溝頭防護(hù)措施。溝頭控制性措施有植物緩沖帶、圍埂、跌水、陡坡等。具體措施布置:在溝頭上游布置植物緩沖帶，喬灌草密植配置，利用植物根系的力學(xué)效應(yīng)、莖葉的水文效應(yīng)穩(wěn)固溝頭，通過植被帶消能后將洪水匯入溝道。對于比較規(guī)則的溝頭，視匯水面積、溝頭落差等情況在溝頭口布置跌水或陡坡，區(qū)內(nèi)集雨面積4～5 hm2、落差2 m左右的溝頭，基本上皆可采用柳跌水進(jìn)行消能控制;對于破碎的溝頭，應(yīng)布置溝頭圍埂(導(dǎo)流埂)，將上游多處來水有序匯集，引導(dǎo)水流通過消能工程進(jìn)入溝道，而不是將溝頭來水擋在溝外造成周邊耕地水毀。多年侵蝕溝治理實(shí)踐證明，柳樁編籬跌水具有泄洪消能效果好、使用壽命長、造價低的優(yōu)勢，其建筑材料中的柳樁、柳條及草垡皆為黑土區(qū)盛產(chǎn)之物，生命力極其旺盛，生態(tài)效應(yīng)亦十分優(yōu)越，應(yīng)大力推廣。拜泉縣新生鄉(xiāng)興安村早在1991年侵蝕溝治理中修建的柳跌水，經(jīng)歷了1994年7月23日暴雨考驗(yàn)，能安全泄洪。

(2)溝道攔水、攔沙、消能措施。溝道中攔截泥沙、減緩水流速度的措施主要有谷坊、草垡?guī)?、小丁壩等。不建議在主干溝道布置谷坊，可以布置滾水小壩、小丁壩等，既能減緩水流、攔蓄泥沙，又能起到壅水蓄水提升景觀的作用;在支溝中建議設(shè)置谷坊或草垡?guī)?。該區(qū)常用的小壩有土柳谷坊和土谷坊，土柳谷坊攔泥透水，是當(dāng)?shù)丶夹g(shù)成熟、造價低的首選控制溝底下切措施，目前在該區(qū)治溝工程中廣泛應(yīng)用，攔泥緩沖效果、生態(tài)效果都極好。一般在有蓄水要求的溝道布置土谷坊，除設(shè)置溢洪口外，還應(yīng)采取必要的工程護(hù)砌措施、植物護(hù)坡措施以保證谷坊安全。

(3)植物封溝措施。溝道護(hù)岸應(yīng)該是控制溝道擴(kuò)張的關(guān)鍵，應(yīng)遵從大自然的法則，以植物措施為主進(jìn)行岸坡防護(hù)。主干V形溝道需采取必要的削坡整形，為植物措施實(shí)施創(chuàng)造條件;U形溝道岸坡建議采用當(dāng)?shù)厥a(chǎn)的柳樁，配置石料(石籠)及耐水濕的植物進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸，并根據(jù)蓄水情況在溝中栽植挺水植物。支溝岸坡整治后應(yīng)喬、灌、草結(jié)合布置，溝底栽植耐水濕的灌木柳，溝坡采用草灌和喬木配置護(hù)岸，通過樹木、灌草的強(qiáng)大根系，固持土壤、穩(wěn)固坡岸、控制溝道擴(kuò)張。溝道固岸林結(jié)合農(nóng)田防護(hù)林布置。

2.2 完達(dá)山、張廣才嶺丘陵區(qū)

該區(qū)處于農(nóng)林交錯區(qū)，丘陵區(qū)以上分布有天然次生林、疏林地和人工林地。丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)墾殖程度高，天然植被基本伐盡。該區(qū)地形坡度大、地塊破碎、腐殖土層薄，下覆風(fēng)化碎石土或基巖，按照土地適宜性評價分析，區(qū)內(nèi)多數(shù)土地已不宜農(nóng)耕，但受土地和人口因素的制約，這方土地依然要承擔(dān)糧食供給，所以該區(qū)坡耕地治理原則是既要保土又要保耕。

2.2.1 疏林地、退耕地封禁保護(hù)措施布置

對于上游的疏林地及退耕后發(fā)展的林草區(qū)，堅(jiān)持預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先的方針和人與自然和諧相處的理念，通過植物防護(hù)欄、工程防護(hù)欄、宣傳碑和標(biāo)志牌的布置，結(jié)合適當(dāng)?shù)难a(bǔ)植、管養(yǎng)等人為干預(yù)，落實(shí)封山育林、封坡育草等措施，促進(jìn)生態(tài)自我修復(fù)。

2.2.2 田間治理措施布置

目前，該區(qū)大于5°的坡耕地，多數(shù)地塊表土層都不足30 cm，即便局部地塊表土層厚度超過30 cm，也因地塊破碎及下伏碎石土不適于梯田建設(shè)。穆棱市水保工作者在多年的小流域綜合治理實(shí)踐中，建立起了適合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境及水土流失特點(diǎn)的坡式梯田治理體系——復(fù)合式植物地埂防護(hù)體系。它是大竹節(jié)壕式截水溝與地埂植物帶的結(jié)合體，斷面形式為兩埂夾一溝。復(fù)合式植物地埂具有防御標(biāo)準(zhǔn)高、蓄排結(jié)合、抗蝕能力強(qiáng)等多重功效，基于此，我們建議:該區(qū)大于5°的坡耕地采用復(fù)合式植物地埂防護(hù)體系進(jìn)行田間治理，以達(dá)到蓄水保土、穩(wěn)產(chǎn)增收的目的;對區(qū)內(nèi)小于5°的坡耕地，若表土層較厚、下覆地層土質(zhì)適宜、能夠集中連片，亦可進(jìn)行水平梯田布置，同時應(yīng)做好截、蓄、排、引水及順接措施布置。

值得一提的是，該區(qū)部分坡上、坡頂耕地已有石化、沙化的跡象，已不適宜種植糧食作物，建議轉(zhuǎn)變經(jīng)營觀念，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，以多年生的經(jīng)濟(jì)作物替代糧食作物，以此保障土地資源可持續(xù)利用。

2.2.3 溝道、河流水系治理措施布置

該區(qū)水系發(fā)育，溝壑密度較大，諸多縱向溝壑是山洪排泄通道，諸多現(xiàn)代侵蝕溝亦是天然溝壑在中下游因植被損壞后擴(kuò)張或延伸而來的。上游山區(qū)洪水泥沙含量較低，進(jìn)入中下游農(nóng)耕區(qū)后，坡水中泥沙、農(nóng)藥和化肥等含量驟然增多。我們認(rèn)為，該區(qū)坡水治理思路應(yīng)分以下三種情形:一是應(yīng)該在耕作區(qū)上游開挖截流溝，攔截引導(dǎo)溪水、坡洪直接進(jìn)入河流水系，切斷上游山洪對中下游溝道的水毀動力來源，將較潔凈的山洪和農(nóng)業(yè)污水有計(jì)劃地分水系排放，減輕對下游水體的不良影響。二是耕作區(qū)中的縱向、橫向侵蝕溝，可以結(jié)合截水溝、排水溝布置進(jìn)行整治，通過跌水、滾水壩及谷坊設(shè)置，削減水勢水能、減輕沖刷，攔泥淤溝降低溝底比降，通過壅水、滯水、蓄水措施并結(jié)合水生植物栽植，增加就地入滲量、減少下泄量。三是耕作區(qū)中的中小河流兩岸一定范圍應(yīng)該退耕還林還草，通過植物的生態(tài)效應(yīng)，清潔水質(zhì)、改善生態(tài)環(huán)境。

該區(qū)成熟的治溝措施有漿砌石跌水、柳樁編籬跌水、漿砌石谷坊、干砌石谷坊、土柳谷坊、土谷坊、混凝土預(yù)制谷坊等，應(yīng)該根據(jù)其下墊面條件選擇控制性措施類型。土石溝道的上游段，其地面物質(zhì)特點(diǎn)是巖石組分多、泥土含量低、巖層蓄水性差，不適宜布置柳跌水、柳谷坊，溝頭、溝道控制性工程采用漿砌石或混凝土結(jié)構(gòu)比較適宜;溝道下游段巖層泥土含量高、蓄水性較好，適宜采用植物跌水和谷坊。

3 結(jié)語

隨著國家經(jīng)濟(jì)社會的加速發(fā)展和宏觀經(jīng)濟(jì)政策的戰(zhàn)略調(diào)整，黑龍江省作為我國重要糧食基地的戰(zhàn)略地位更加凸顯，承擔(dān)著新時期糧食生產(chǎn)的重任。水土流失、粗放的農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式已不能保證糧食安全，不能滿足人口、經(jīng)濟(jì)增長的需要，實(shí)施坡耕地治理、保護(hù)黑土資源、提高糧食產(chǎn)出是新時期農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，也是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。2010年水利部從糧食安全、生態(tài)安全和防洪安全出發(fā)，啟動了坡耕地水土流失綜合治理試點(diǎn)工程，黑龍江省在坡耕地治理試點(diǎn)實(shí)踐中，做出了自己的特色，分區(qū)分縣積極開展了前期工作。我們相信，隨著國家坡耕地治理工作的不斷深入、多元投入機(jī)制的建立、技術(shù)支持的提升，前期工作也一定會更加完善和具體，并將實(shí)踐中探索的好措施、好方法融入到設(shè)計(jì)中，將當(dāng)?shù)刈匀蝗宋奶攸c(diǎn)、特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展理念、生態(tài)清潔理念等新的治理思路體現(xiàn)在措施布局及設(shè)計(jì)中，逐步形成完善的、適應(yīng)黑土地特點(diǎn)的山、水、田、林、路、村總體設(shè)計(jì)體系。