PP织物袋梯田效益研究

李光录，刘利年，张 腾，杨 娟，魏 舟

(1.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨凌 712100； 2.陕西省水土保持局，陕西 西安 710004)

PP织物袋梯田效益研究

李光录1，刘利年2，张 腾1，杨 娟1，魏 舟1

(1.西北农林科技大学 资源环境学院，陕西 杨凌 712100； 2.陕西省水土保持局，陕西 西安 710004)

PP织物袋；梯田；效益；秦巴山区

PP织物袋梯田是陕南秦巴山区一项新的水土保持工程措施。通过定点观测试验，分析和比较了PP织物袋梯田的蓄水保土能力和经济、社会效益，结果表明：PP织物袋梯田与坡耕地比较，能有效提高土壤含水量和养分含量，调水保土、增产增收效益显著；与土坎和石坎梯田相比土壤含水量和养分含量差异不大，但节约投资效益明显。因此，PP织物袋梯田为该区低成本高效益梯田建设和发展提供了一种新的技术途径。

陕南秦巴山区地处秦岭、大巴山和汉水谷地，包括陕南汉中、安康和商洛3市28个县(区)，面积69 929 km2，占陕西省总面积的34.1%，人口854万人，是我国南水北调工程的水源保护区，也是陕西省主要的农业种植区。该区气候温暖、水资源丰富、土壤肥力相对较好，为农业发展提供了良好的基础。但是，由于耕地破碎、平原盆地面积小，因此耕地平均生产力较低。为解决群众温饱问题，改善当地生态环境和农业生产条件，保障水源区的生态安全，该区每年新修梯田近2万hm2，其中土坎梯田占70%以上。这些梯田在保持水土和增加粮食生产方面发挥了重要的作用，但是由于雨多强度大、土壤黏粒含量高、土壤遇水膨胀等自然因素，以及修筑、开发利用中人为不合理的社会经济活动的影响，梯田田坎垮塌现象极为严重。为解决上述问题，当地技术人员采取了一系列预防梯田垮坎的措施，如采用塑料编织袋筑坎、石坎筑坎、混凝土预制件筑坎等，但这些措施由于材料易风化，或建设成本高、石料短缺、开采取石易造成新的水土流失或形成新的安全隐患等，而没能得到大面积普及和推广，因此梯田垮坎成为制约当地梯田建设的关键性因素[1-2]。

针对秦巴山区土坎梯田易垮坎问题，课题组将抗紫外线、耐风化的聚丙烯复合材料织物袋(简称PP织物袋)应用于坡改梯筑坎中，经5年的试验，取得初步成功[3-4]。为了系统地总结PP织物袋梯田的拦蓄能力、修筑方法和增产作用，加大推广力度，根据秦巴山区自然和社会经济特点，对PP织物袋梯田进行了调查和试验研究，以期为建设低成本高效益梯田提供理论依据。

1 试验区概况

试验区布设在陕南汉中洋县，地理位置为东经107°33.262′、北纬33°18.287′，海拔615 m，年平均气温14.5 ℃，最高气温38.7 ℃，最低气温-10.1 ℃，地势东北高陡、南部低缓、中部低平。该地区四季分明，光照充足，气候温和湿润，年平均降水量839.7 mm，年平均降雨120 d，月平均降雨10 d，7—10月份降雨最多。区内土壤多为弱膨胀土和中等膨胀土，遇水强度衰减快，抗风化能力差。

2 试验布设、观测与计算

试验地面积为5.27 hm2，主要进行坡耕地、土坎梯田、PP织物袋梯田和石坎梯田的土壤水分、养分、作物产量、拦泥蓄水等项目的观测。试验小区均布设在同一坡向(东南坡向)上，平行设置坡耕地、PP织物袋梯田、土坎梯田和石坎梯田4种耕地类型。同时在各试验地块设径流小区，面积100 m2。在试验小区内沿等高线种植油菜、玉米，一年一熟。试验地土壤为黄黏土，田面坡度为3°～5°，田间管理与大田相同。

PP织物袋梯田减流减蚀量计算公式为

MW=A·ΔMW

(1)

MS=A·ΔMS

(2)

式中：MW为PP织物袋梯田的减流总量，m3；ΔMW为减少的径流模数，m3/hm2；MS为PP织物袋梯田的减蚀总量，t；ΔMS为减少的侵蚀模数，t/hm2；A为PP织物袋梯田实施的有效面积，hm2。

3 PP织物袋梯田蓄水能力

2013年4—10月分别测定PP织物袋梯田与对照田块0～20和20～60 cm土层的土壤含水量动态变化，结果见表1。由表1可知，PP织物袋梯田整个耕作层的土壤含水量都比对照坡耕地高,且含水量的这种差异随土层加深而变大。测定显示，在田面0～20 cm土层，PP织物袋梯田土壤含水量比坡耕地高4.0百分点，与土坎和石坎梯田相比则没有明显差异。但土壤含水量变化动态差异性分析表明，20～60 cm土层中土壤含水量差异显著性增大，所以PP织物袋梯田有较高的蓄水能力，能有效提高土层含水量，利于山区旱作农业的发展。

表1 土壤平均含水量动态变化

4 PP织物袋梯田养分状况

对2010年冬季修建的PP织物袋梯田和与其对照的坡耕地、土坎梯田和石坎梯田采用相同的种植方式和培肥方式，经过连续3年种植后，测定其土壤养分状况，结果见表2。由表2可知，PP织物袋梯田较坡耕地具有保水能力强、养分流失少的特点，土壤有机质较坡耕地提高35.83%，全氮增加37.5%，碱解氮增加15.77%，全磷增加36.36%，速效磷增加18.36%；修建3年的PP织物袋梯田与土坎梯田和石坎梯田土壤养分含量基本接近。

表2 土壤养分状况

5 PP织物袋梯田调水保土效益

由表3可以看出，洋县2013年和2014年共修筑PP织物袋梯田151.43 hm2，累计减少径流损失12.53万m3，减少泥沙流失1.32万t，有效控制了水土流失，起到了保水保土作用。

表3 PP织物袋梯田减流减蚀情况

据陕南洋县PP织物袋梯田实施示范地区实测，PP织物袋梯田较坡耕地径流模数平均减少634 m3/hm2，土壤侵蚀模数减少66.75 t/hm2。若按陕南三地已建设PP织物袋梯田368 hm2计算，每年比坡耕地减少径流损失23.33万m3，减少土壤流失2.46万t，表明PP织物袋梯田保水保土作用极其显著。但PP织物袋梯田与土坎梯田、石坎梯田和混凝土预制件坎梯田相比，在减少径流损失和土壤侵蚀方面差异不大。

6 PP织物袋梯田经济效益

PP织物袋梯田的经济效益包括直接经济效益和间接经济效益。

6.1 直接经济效益

6.1.1 粮食增产效益

在粮食增产上，由于PP织物袋梯田与预制件、石坎梯田相比无明显差异，故选取PP织物袋梯田与坡耕地粮食产量进行调查对比，结果见表4。

表4 PP织物袋梯田与坡耕地单位面积粮食产量对比

从表4中可以看出，PP织物袋梯田粮食产量明显高于未治理的坡耕地。根据粮食产量与秸秆1 ∶1的关系，PP织物袋梯田平均增产秸秆825 kg/hm2。根据现行市场价格，粮食为2.2元/kg，秸杆为0.5元/kg，则单位面积PP织物袋梯田比坡耕地净增粮食产值为2.2元/kg×825 kg/hm2=1 815.0元/hm2，净增秸秆产值为0.5元/kg×825 kg/hm2=412.5元/hm2。若按陕南三地已建设PP织物袋梯田368 hm2计算，每年净增产粮食303.6 t，净增产值81.97万元，且PP织物袋梯田作物的增产效益随着梯田化进程逐年增加。

6.1.2 节约建设投资效益

PP织物袋梯田与石坎梯田和混凝土预制件坎梯田的投资比较分析见表5。

表5表明，PP织物袋梯田较石坎梯田节约投资24.00万元/hm2，较预制件坎梯田节约投资9.00万元/hm2。若按已建设368 hm2PP织物袋梯田计算，PP织物袋梯田较石坎梯田节约投资8 832万元，较预制件坎梯田节约投资3 312万元。

表5 PP织物袋梯田与石坎梯田和预制件坎梯田投资比较

6.2 间接经济效益

间接经济效益是在直接经济效益基础上，经过转化，进一步产生的经济效益，主要包括两方面:

(1)PP织物袋梯田节约土地。PP织物袋梯田增产后，促进了陡坡地退耕，改广种薄收为少种高产多收，节约了土地。若按PP织物袋梯田较坡耕地增产825 kg/hm2计算，已建成的368 hm2PP织物袋梯田可再减少坡耕地74.96 hm2。

(2)PP织物袋梯田节约劳动力。若按陕南现有机械化程度和劳动力耕作水平1 hm2/(人·a)计算，已建成的368 hm2PP织物袋梯田每年较坡耕地能够节约劳动力75人。

7 社会效益

高效优质PP织物袋梯田的建成，对于减轻当地自然灾害，减轻对下游的危害，促进当地社会进步，发挥了显著的作用。PP织物袋梯田相对于坡地，由于微地形的变化，减轻了土壤水蚀和风蚀，而且随着PP织物袋梯田建设的长足发展，山体滑坡等自然灾害也相对减少。PP织物袋梯田工程的实施还有效地改善了基础生产条件，使土地生产率得到明显提高，并因此为当地市场经济和第三产业发展提供了劳力资源。

[1] 朱建强.陕南土坎梯地垮坎的原因分析及防治对策[J].水土保持通报,1994,14(3):44-47.

[2] 朱建强,李靖.陕南膨胀土分布区土坎梯地建设探讨[J].中国水土保持,1998(12):34-35.

[3] 李光录,柳诗众,邓民兴,等.PP织物袋梯田筑坎技术在陕南秦巴山区的应用[J].中国水土保持,2011(11):29-31.

[4] 李光录,柳诗众,邓民兴,等.陕南秦巴山区PP织物袋梯田筑坎结构和坎型研究[J].中国水土保持,2012(9):44-45.

(责任编辑 徐素霞)

水利部科技推广项目(TG1308)；陕西省水保局重点科技示范项目(20101003)

S157.31

A

1000-0941(2015)08-0070-03

李光录(1964—)，男，甘肃永靖县人，副教授，博士，主要从事土壤侵蚀与土地利用方面的研究。

2014-12-10