东江源区坡地果园水土流失防治分析

陈瑞冰，席运官

(环境保护部南京环境科学研究所，210042，南京)

东江发源于江西省赣州市寻乌县的桠髻钵山，源区包括赣州市的寻乌、安远和定南3 县，地理位置介于E114°47'～115°33'，N24°29'～25°33'之间，流域面积3 502 km2，约占东江全流域面积的1/10，水资源总量44.0 亿m3，输入珠江三角洲的29.21 亿m3水是香港特别行政区主要的饮用水，因此，源区水环境直接关系到珠江三角洲和香港的饮用水安全;但由于气候、降雨量、母岩及不合理利用等因素，这里一直是全国南方水土流失最严重的区域［1］，近年来果业开发过程中水土保持措施不到位，使东江源区水质呈恶化趋势，从目前的开发情况看，如不采取控制措施，水土流失将进一步加剧［2］。笔者对我国南方丘陵坡地果园水土流失产生的主要影响因子进行详细的探讨，并有针对性地提出东江源丘陵坡地果园水土保持的有效途径和措施，旨在为进一步作好东江源区坡地果园的水土保持工作提供依据。

1 坡地果园水土流失影响因素分析

1.1 地形因素

山坡地开发果园，首先要考虑地形因子对水土流失的影响。据研究，坡度对水土流失量有重要影响［3-5］。在其他条件相同时，一般地表坡度愈大，径流速度愈大，水土流失也愈严重。当其他条件均相同时，水力侵蚀的强度依据坡的长度来决定。坡面越长，径流强度就越大，汇聚的流量也愈大，因而其侵蚀力就愈强。其次坡形的影响，一般来说，直线形坡上下坡度一致，下部集中径流最多，流速最大，所以土壤冲刷较上部强烈。凸形坡上部缓，下部陡而长，土壤冲刷较直线型坡下部强烈。凹形坡上部陡，下部缓，中部土壤侵蚀强烈，下部侵蚀减轻，常有堆积发生。台阶形坡地部分水土流失轻微，但在台阶边缘上就容易发生沟蚀［6］。

何绍兰等［7］对0、5°、10°、15°、20°、25°和30°坡度下的幼龄柑橘(Citrus reticulata Banco)园水土流失状况进行模拟研究表明，当坡度在0 ～5°之间时，柑橘园地表径流量差异不大，坡度超过5°以后地表径流量便会大幅度增加，而且径流中的泥沙含量也呈随坡度增大而增加的趋势，表明水土流失与果园土面坡度直接相关。刘培娟等［8］在鲁中南低山丘陵区分别对不同植被的不同坡度(5°、15°和25°)条件下的汛期径流量、侵蚀量进行了研究，结果表明汛期径流量、侵蚀量随坡度的升高而增加，水土流失量随坡度的升高而加剧。魏天兴等［9］研究了黄土区坡地的坡长与坡度对于土壤侵蚀的影响，分析表明坡度和坡长是影响水土流失的主要地形因子，坡度与坡面产流和产沙量呈正相关关系，并根据研究提出坡耕地应严格限制在坡度25°以下，坡耕地坡长最好小于15 m。谢庭生等［10］对湘中紫色土丘岗区的研究结果表明，土壤侵蚀量随坡度增大而增大，坡度每增加1°，土壤侵蚀量年递增730 ～930 t/km2，坡度与土壤侵蚀量呈极显著正相关;万廷朝［11］研究地形因子对水土流失的影响时，发现5°～25°之间，坡度对土壤流失量的影响达到极显著水平，径流量、侵蚀量随坡度的增大而增加。因此，尽量减少陡坡耕地耕作或直接退耕，能有效降低水土流失强度。

1.2 植被因素

植被是抑制水土流失发生的主要自然因素，表现在2 个方面:一是植被对降雨侵蚀力的影响;二是植物根系及枯枝落叶层对入渗和径流的影响，只有当降雨强度超越了植被枝叶拦截能力时方可产生水土流失，植被的防蚀能力随着植被盖度的增加而增加，水土流失相应减少［12］。

研究表明，在坡耕地上种植草带对减轻水土流失，提高坡耕地持续利用和改良土壤方面有良好效果［13-15］，丘陵坡地、果园种植百喜草(Paspalum notatum)能有效防止水土流失，在相同条件下，常规耕作的坡地地表径流量为种百喜草处理的4.39 倍，流失表土量为种百喜草处理的67.1 倍［16-17］，种植龙须草(Eulaliopsis binata)能显著降低南方紫色土地区的水土流失［18］，此外，在坡地果园套种留兰香(Mentha spicata L.)［19］、柱花草(Stylosanthes guianensias SW.)［20］、苏丹草(Sorphum sudanense)［21］等牧草都可以有效减少水土流失;因此，近年来在南方丘陵区推行果树-牧草模式，不仅可防止水土流失、提高土壤水分、减低土壤温度波动，还可改良培肥土壤，具有显著的经济和生态效益［22］。除了种植牧草，也有研究［23］认为，在果园特别是幼龄果园株间隙套种一年生经济作物，如花生(Arachis hypogaea)、大豆(Glycine max)、绿豆(Vigna radiata)、玫瑰茄(Hibiscus sabdariffa)、地瓜(Ipomoea batatas)等，一方面可提高土地的复种指数，加快土壤熟化，增加农民收入，另一方面经济作物生产的秸秆通过压埋回园，增加土壤有机质，或覆盖果树的树蔸，起到防蚀、保湿效果，提高果树的抗旱能力。这种果农结合的方式也不失为治理坡地果园水土流失的有效途径;但是易小平等［24］通过对4 龄芒果(Mangifera indica)园间作体系的水土流失研究表明，相对于芒果+柱花草(Stylosanthes humilis)、芒果+木薯(Manihot esculenta)、芒果+番薯(Ipomoea batatas Lamarck) +花生这几种间作模式，单作芒果模式的水土流失量和养分流失量相对较小。

因此，在坡地果园中，选择间作模式和耕作模式时，要充分考虑此模式是否会造成严重的水土流失和养分损失，否则可能会得不偿失，天然野草覆盖效果可能会更好。采取水土保持措施保护坡耕地是坡地可持续利用的关键和核心，是坡耕地农业利用的必备条件。有效的水土保持措施可显著减少土壤侵蚀，减少养分损失，逐步提高坡地地力，增加作物产量，实现坡地的可持续利用［25］。

2 坡地果园水土流失防治措施

近年来东江源丘陵区发展了大量的果园，目前东江源区果园种植面积达到5.76 万hm2，柑橘类果业已成为源头区农业经济发展的支柱产业。脐橙(Citrus sinensis Osbeck)、蜜橘(Citrus Linn.)等果园以山坡地为主，其中25°以上山坡上开发的面积约占25%以上，尤其是沿公路两侧，由于交通条件好，连片开发规模很大。在开发过程中不少农民采用机挖的方式，未采取生态防护措施，多数幼龄果园土壤裸露，原生和次生天然植被基本被破坏，水土流失严重。据统计［26］，东江源区水土流失总面积9 万7 752.7 hm2，其中流失强度在中度以上的占42.85%，土壤侵蚀模数为4 280 t/(km2·a)，年土壤流失量为418.38 万t。每年表土可被冲刷0.2 ～1.0 cm，并带走大量有机质和N、P 养分。

为防治东江源区坡地果园水土流失，当地科技人员应根据区域水土流失现状，结合地形、地质、土壤条件，因地制宜，采取不同的防治措施。

2.1 工程措施

防治水土流失的工程措施主要是坡改工程，即坡改梯工程。它是以减缓坡度和截短坡长，改变地形条件，增加土壤水下渗，减少地表径流的形成，降低径流流速和冲刷作用，防止果园土、水、肥的损失，为果树及套种其间的植物生长创造良好的基础条件［23］。根据果园所处的坡度、坡位、坡形及土壤、果树等特点，在保证质量的前提下，最大限度地节省人力、物力、财力和时间，修筑高标准、高质量的梯田，使之能蓄能排，埂坎夯实、稳定、不垮，达到保土、保水、保肥、增收目的［16，27］。集流槽、环山沟、单株平台等技术的应用也能有效防治水土流失。集流槽技术简单讲就是以果树为中心，在树冠滴水线处向外修成近似正方的集流槽面，垄高10 ～20 cm，高差约10 ～15 cm，且向树根处倾斜，形成外高内低(内倾3°～7°)的集流槽面，该技术措施具有汇聚局部地表径流的作用［28］;环山沟的作用在于可以拦截坡面径流而防止沟蚀，同时可以兼用为种植护坡草本及田间道路，既可使用机械，又便于果园管理，适合现代化坡地果园的需要;单株平台则按果树单株分别就地修筑半圆形的小平台地段，这是较为经济简便的方法，但不便于田间作业［16］。此外，根据具体地形地貌，合理规划布设果园内道路，并且设置排水沟、沉沙池、进行边坡防护避免滑坡等措施也能在一定程度上减轻水土流失［29］。

2.1.1 山边沟 山边沟是根据不同坡度每隔一定距离沿等高线开挖1 条浅三角形的排水沟，以截短坡长分段截泄径流，防止冲蚀。一般每隔16 ～20 m开1 条沟，坡度小的隔20 m，坡度大的隔16 m，山边沟宽2 m，外高内低，高差0.1 m［30］。它发源于欧洲，后传到美国，被美国水保署水土保持手册列为第423 号方法。20 世纪50 年代，山边沟被引进到我国台湾，台湾水土保持界在廖绵浚先生指导下对此技术进行了较系统的研究，提出了适合当地条件的改良山边沟，亦称为“廖氏山边沟”。

由于山边沟将长坡截成短坡，减短了坡长，分段排除径流，使沟间土地冲蚀在适当的农艺方法的有效配合实施下得以控制，提高了水土保持效果。同时，由于沟形断面宽而浅，为坡地机械化作业提供了田间作业道路，使路渠结合、沟道合一，从而降低了田间劳动消耗和成本，而且施工容易，便于机械化修建，满足了现代坡地农业的基本需要［31］。

2.1.2 草沟 草沟是美国水土保持局推行的最主要的排水方法，已广泛应用多年，主要应用于缓坡地。我国台湾学者廖绵浚在50%以上的坡地上作了草沟试验，最早提出了草沟可以应用于台湾坡地排水的观点。日本也有少量草沟实施。江西省水土保持科学研究所于2005 年6 月至2007 年6 月，在江西九江的坡地果业开发和苗圃建设中，结合坡地排水系统完成植草排水沟的放线、开挖和种植任务。所推广的草沟沟长为20 m、沟宽为2 m，采用深30 cm 的抛物线形断面，沟面处理为种植百喜草(Paspalum notatum)。由于草类的根系具有固结土壤的功能，同时其特有的叶长较长的特性明显地改变了原来水流的内部结构，加大了沟的糙率，减缓了水流速度，从而降低了水流动能对沟道的冲蚀;因此，草沟在缓坡地不仅可以安全排水，而且还可以消能保土［32］。

2.2 植物措施

植物措施是引入植物关键种，拓展果园土地单一利用的发展空间，形成复合人工果草植被体系，主要有果农结合、果草结合、果草牧(渔)综合发展等模式，实现资源的可持续利用，提高果园的经济效益和综合效益［23］。普遍的方法是在果树行间、水平梯田的梯壁、排水沟内等处种植草本植物，不仅可以有效防止水土冲刷，而且可以避免果园杂草丛生。

有研究［17］表明，在果园中栽种百喜草，2 ～3 个月既能迅速覆盖全园，因此果园植草不一定全园覆盖，宜选用等高带状种植，以免造成果草争肥争水。在实际操作中，常根据种植品种、土壤类别、水土流失状况等综合考虑选用牧草品种。徐明岗等［22］的试验观测结果表明，在果树幼龄期间，由于植被覆盖度低，当果树定植后，宜在果树行间套种豆科牧草，果园坡面和田埂则种植马唐草(Digitaria sanguinalis(L.)Scop.)带覆盖，既能有很好的水土保持效果，控制果园水土流失的发生，又能通过豆科牧草的固氮作用提高土壤氮素肥力，改良土壤结构［21］。此外，通过等高栽培、地表覆盖、少耕免耕、节水灌溉等耕作措施也能极大减少坡地果园的水土流失。

2.2.1 梯壁植草 梯田修筑技术不仅历史悠久，而且广泛应用于世界各地。当前，我国南方大部分地区的梯田主要以土料构筑梯壁，成本虽低但稳定性差，容易出现崩塌现象，造成严重的水土流失。梯壁植草不仅费用低廉、施工简易，而且还能维护梯壁稳定，防止水土流失，生态、经济效益良好。

研究表明，果园种草及梯田田埂种植草带是一项很好的水土保持措施，应大力推广［22］。常见草种有百喜草((Paspalum notatum Flugga)、宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii Hackel)、象草(Pennisetum purpureum Schumach)、矮 生 象 草(P.purpureum cv.Mott)、杂交象草、卡松古鲁狗尾草(Setara anceps cv.Kazungla)、杂交狼尾草、南非马唐(Digitaria Smutsii)、毛花雀稗(Paspalum dilatatum)、黑麦草(Lolium perenne)等牧草，也有印尼绿豆(Vigna vulgaris L.Var Humilis Alef)、印度豇豆(Vigna dolicboides Baker)、平托花生(Arachis pintoi)、爬地兰(Indigofera endecaphylla Jacq)等豆科绿肥［23］，它们的共同特征是根系发达，生长迅速，抗逆性强。

2.2.2 节水覆盖 有地区在雨水不足的季节在果园节水覆盖，既能调节地温，增加土壤湿度，又能防止土壤侵蚀、防治水土流失以及增加土壤有机质，提高果园肥水利用效率。

1)地膜覆盖。于初夏进行，在整出的树盘内挖深40 ～50 cm，直径40 cm 左右的穴4 ～6 个，在每穴中施有机肥与穴土拌合或用10%尿素浸过的草把埋入穴中，填入穴土，浇水3 ～4 kg，后覆膜，视天气状况合理灌水，穴贮肥水。

2)果园覆草。树盘覆草，整出树盘，施入适量氮肥，浇水盖上切碎的稻草、干草，覆盖厚度25 cm以上，压实覆土，树盘以外园面覆草15 cm 左右。夏秋果园节水覆盖，可延长有效灌溉期10 d 以上，保证果树的正常生长和发育［32］。

2.2.3 铺草路 农路是农业经营中基础设施建设的重要组成部分。由农业开发自然形成的土路缺乏保护措施，如遇大、暴雨还可能被冲毁;而硬化农路如水泥路、卵石路，不但破坏了农路的生物多样性，而且增加了经济成本。农路植草既能完善土路保护措施，又不阻碍通行，还无须投入太多费用。目前，农路植草技术在日本以及我国台湾等地被广泛应用于农业生产实践。

有研究地区在园区农路配套系统建设过程中，选择立地条件相对好的路段用百喜草进行种草铺植，较差路段外运客土培植，主要农路在草长至一定程度后铺撒一定量的小卵石铺衬。坡地草路既能减轻农民经济负担，又能达到防治水土流失的良好效果，且与绿色农业融为一体，为农业生产创造了舒适环境，可在一定程度上推广［31］。

3 小结

坡地果园的水土流失治理是一项科学性强、时间长、工作量大、涉及面广的复杂的社会系统工程;因此，必须采取坡改工程，结合地形、地质和土壤条件，综合应用集流槽、环山沟、单株平台、山边沟、草沟等技术，设置排水沟、沉沙池进行边坡防护，同时配合采用梯壁植草、节水覆盖、铺草路等植物措施，实现各种技术之间的耦合，使各自的系统功能不断拓展，能量逐级放大，生产水平也大幅提高，最终达到坡地果园水土流失治理的主要目的。

由于防治水土流失与果农增产创收的目标不是直接相关，而且会增加生产成本，果农普遍存在防治水土流失意识不强的问题。建议东江源区地方政府相关职能部门要加强对果农从坡地果园开垦到种植全过程的防治水土流失基础知识与技术的培训与指导，并利用农业开发项目的环境影响评价、水土保持工作条例等法律法规的要求加强监督，同时设立专门资金用于果农水土保持的补贴。这样才能切实推广应用各项防治水土流失的技术，达到预期的目标。

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