鹤岗市汤圆小流域治理研究

宋纯彦 王全波 肖 洋

(1．黑龙江丰林国家级自然保护区管理局，黑龙江 五营 153033;2．黑龙江大学 农业资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

土壤侵蚀作为生态退化的集中反映，是小流域综合治理中所遇到的最严重的问题之一。它使土壤质量下降，黑土区生态变得更加脆弱，从而导致生态环境进一步恶化，最终造成巨大经济损失。为了改善小流域的生态环境，保护耕地资源，改善农村生产条件，促进农村经济发展，对小流域进行综合治理迫在眉睫。小流域的综合治理对生态环境和社会经济效益作出了突出的贡献:一是保护和改善了自然资源条件，提高了资源利用率;二是调整了农业生产结构，促进了农村经济的全面发展;三是改善了生态环境，促进了经济的可持续发展［1］。

1 研究区概况

汤圆小流域位于小兴安岭南麓，松花江左岸，萝北县境内。属于中温带大陆性季风气候，多年平均径流深150mm，多年平均降水量590．1mm。平均无霜期127d，初霜在9月27日，终霜在5月15日;年均冰雹日数为1．5d，多年平均气温2．1℃;多年平均蒸发量为1 250．5 mm。冻土层约1．25—3．3m，最大冻土深3．3m。历年日照总时数为2 441h;≥10℃有效活动积温在2 404．9℃。土壤主要有暗棕壤、草甸土和沼泽土。

2 调查方法

调查主要是通过查阅历史文献及现场测量两个途径来完成。从2013年6月开始到12月份对该小流域进行实地测量，数据记录与分析。历史文献选择当年全小流域侵蚀沟数量、水土流失面积、侵蚀强度、植被状况、黑土层厚度、气象等相关指标，结合对历史见证人(当地70 岁以上老人)询问调查，通过综合分析统计确定。调查内容包括:

(1)汤圆小流域的自然概况，包括土壤、植被、气候、水文和地貌特征等;

(2)汤圆小流域的社会概况，包括人口数量及其年龄结构、人均年收入及收入来源等;

(3)汤圆小流域坡耕地面积及水土流失状况;

(4)汤圆小流域侵蚀沟的类型及数量，剖析典型侵蚀沟的治理方法及经验;

(5)水土保持措施的方法和数量，以及产生的效益。

调查具体方法如下:

(1)基础资料调查。

在当地水务局查阅小流域的土地利用现状和水土流失状况资料并探讨和了解在该区域已经实施的水土保持措施;补充整理相关资料，邀请当地资深负责人到现场走访，完善资料;进一步对资料分析整合，对某些侵蚀程度变化较大的区域进行实地勘察与测量。

(2)面蚀程度调查和面蚀强度判定。

坡耕地面蚀程度调查主要以年平均土壤流失量作为判别指标，当实际的土壤流失量在允许土壤流失量范围之内时，就可以认为没有面蚀发生。面蚀强度是在不改变土地利用方向和不采取任何措施的情况下，今后面蚀发生发展的可能性大小。因此，坡耕地面蚀强度是根据某些影响土壤侵蚀的因子进行判定而得到的。一般情况下是根据坡耕地田面坡度大小，对其发生强度进行判定。常将农耕地上的面蚀强度划分为5 级，有时也可根据具体要求进行适当增减。农耕地田面坡度与其面蚀强度划分标准［2］如表1。

(3)侵蚀沟调查。

表1 农耕地田面坡度与其面蚀强度划分标准

了解沟蚀发展阶段及其发展趋势，对控制沟蚀发展具有重要意义。通过沟道发展阶段的调查，确定沟蚀的发生程度及其发展强度。在进行沟蚀调查时的主要调查内容为集水区面积、集水区长度、侵蚀沟面积及其长度、沟道内的塌土情况(包括重力侵蚀形式、数量及其发生位置等)、沟底纵坡比降、集水区范围内的植物种类及其生长状况等。并据以上调查内容确定沟蚀的发生程度和发展强度(见表2)。

表2 沟蚀发生程度及发展强度分级指标表

经实地调查，汤圆小流域水土流失主要发生在坡耕地，主要流失类型为面蚀。沟蚀除了已经形成的稳定沟外，在坡耕地内有很多面蚀已经发展成沟蚀形成了侵蚀沟，并严重影响着农业耕作和作物的产量。其中，面蚀面积为2 944．29 hm2，侵蚀沟有43 条。

3 结果和分析

3．1 汤圆小流域土地利用现状及分析

汤圆小流域面积3 607．70hm2，其中耕地2 873．67hm2，占总面积的79．65%;林地269．62hm2，占总面积的7．47%;水域及水利设施用地0．31 hm2，占总面积的0．01%;住宅用地54．78hm2，占总面积的1．52%;交通运输用地15．06hm2，占总面积的0．42%;其他土地394．26hm2，占总面积的10．93%。

3．2 汤圆小流域水土流失的面积特征

发生在坡耕地水土流失主要以水力侵蚀为主，水土流失表现为沟蚀和面蚀。根据实地调查统计和依据土壤侵蚀分类分级标准［3］，水土流失面积2 880．25hm2，占土地总面积的79．84%，其中:轻度侵蚀面积为482．64hm2，占流失面积的16．76%;中度侵蚀面积2 052．19hm2，占流失面积的71．25%;强度侵蚀面积345．42hm2，占流失面积的11．99%。汤圆小流域年均土壤侵蚀模数为2 295t/(km2·a)，属中度侵蚀，每年流失表土6．61万t。

3．3 侵蚀沟分级特征

经实地调查和测量，汤圆小流域侵蚀沟分布比较密集，耕地内侵蚀沟较多，其长度在140—2 600m之间，平均深度在0．6—2．6m 之间。汤圆小流域现有43 条侵蚀沟，总长37 240m，上口平均宽4．5m，下口平均宽2．1m，深1．5m，沟壑密度1．293km/km2。参照小流域侵蚀沟级别划分标准［4］，将汤圆小流域划分为小型沟、中型沟和大型沟，其中小型侵蚀沟有2 条，占整个流域的4．65%;中型侵蚀沟有6 条，占整个流域的13．95%;大型侵蚀沟有35 条，占整个流域的81．4%。从侵蚀沟类型的比例来看该流域处于侵蚀增长型。

3．4 坡耕地面蚀和侵蚀沟治理方法

对坡耕地采取垄向区田、秸秆还田、施生物菌肥和深松等措施进行坡耕地的面蚀治理。具体方法如下:(1)垄向区田。垄向区田是最接近水土保持原则的措施［5］，即改变耕作垄向，使垄向与等高线垂直，增大地表的蓄水能力，延长雨水的下渗时间，减少地表径流量，是防治面蚀最好的措施之一。(2)秸秆还田。农作物的秸秆既含有相当数量的作物必需的碳、氮、磷、钾等营养元素，又具有改善土壤的理化性状和生物学性状的功效。具体措施是用机械将秸秆打碎后均匀地铺撒到地里后深翻掩埋，在土壤微生物的作用下，将秸秆变成有机肥，改变了长期使用化肥形成的土壤板结。(3)施生物菌肥。利用微生物的生长特征，以作物秸秆和根系等有机物为原料将其转变成作物易吸收的养分，同时随着微生物的活动使土壤的物理结构也发生了改变。

汤圆小流域内有43 条侵蚀沟，总长37 240m，平均宽4．5m，深1．5m，主要是坡面径流汇集产生的侵蚀沟。根据侵蚀沟的特点和本区石材较多的优势，工程措施主要采取削坡、沟头防护、干砌石谷坊、柳桩编篱谷坊和秸秆填沟措施进行治理。侵蚀沟的治理方式因侵蚀沟的位置和类型不同而采取不同的治理方法。

4 结论和讨论

根据汤圆小流域的气候条件、土地利用、人口发展、地质地貌和社会经济情况将该小流域规划为坡耕地和侵蚀沟两类进行分类治理，在原有的治理基础上，结合现有水土保持治理措施，研究出小流域治理的有效措施，该小流域的水土流失状况得以改善。但随着人口增长、土地不合理的管理，水土流失治理形势还比较严峻，需要在水土保持实践中不断地探索研究，长期定点监测，积极探索合理的治理措施，为小流域的全面综合治理奠定坚实基础。

该流域坡耕地面蚀的治理，可在原有的深松的基础上，再采取垄向区田、秸秆还田和施生物菌肥的方法相结合，增加坡面蓄水量和下渗时间，通过生物菌改善土壤结构，同时将秸秆以较快速度转化为作物直接吸收的有机肥，既增加作物产量，又可以有效地防治面蚀。此外，免耕也是一项有效防治水土流失的措施。侵蚀沟治理遵循从沟头到沟尾全线治理的方针，根据侵蚀沟的类型采取相应的措施。本研究以典型侵蚀沟入手，根据沟的类型、发展状态，在原有措施基础上，拟提出小型侵蚀沟采用秸秆填沟、柳桩编篱植谷坊，中大型侵蚀沟采用柳跌水沟头防护、削坡和干砌石谷坊等措施，通过对该流域实地调查和拟提出的水土保持措施，为以后该流域的水土流失治理工作起到了数据支持和指导作用。

［1］钟明星，黄正建．谈小流域综合治理与可持续发展［R］．中国水土保持探索与实践，2005．

［2］张洪江． 土壤侵蚀原理［M］． 北京:中国林业出版社，2000．

［3］中华人民共和国水利部．土壤侵蚀分类分级标准［M］．北京:中国水利水电出版社，1997:9—10．

［4］吕志学． 黑龙江省丘陵漫岗区侵蚀沟分级及防治研究［D］．哈尔滨:东北农业大学学位论文，2005．

［5］沈昌蒲，刘福，杨爱民，等．坡耕地垄作区田最佳垱距数学模型及其检验［J］．水土保持通报，1997，17(3):1—5．