试议蜂蜜河小流域的综合治理

张鑫,石艳霞,石艳丽

(1.黑龙江省森林植物园,黑龙江哈尔滨150040;2.黑龙江省林业监测规划院,黑龙江哈尔滨150080)

试议蜂蜜河小流域的综合治理

张鑫1,石艳霞1,石艳丽2

(1.黑龙江省森林植物园,黑龙江哈尔滨150040;2.黑龙江省林业监测规划院,黑龙江哈尔滨150080)

通过对小流域的自然和社会经济等方面的调查勘测,对流域的土地利用情况和水土流失情况进行了分析。研究结果表明,蜂蜜河小流域土地总面积6 707.92 hm2,耕地3 302.65 hm2,林地2 723 hm2,小流域水土流失总面积3 263.02 hm2,占土地总面积的49.24%。水土流失主要发生在坡耕地中,占耕地总面积的91.5%。水土流失类型为水蚀,土壤侵蚀模数为2 365 t km-2a-1,侵蚀级别为中度级侵蚀,每年流失表土约8.37万t。水土流失产生6条侵蚀沟,总长4 020 m,沟壑密度0.12 km km-2。根据实际调查的情况和资料,提出坡耕地面蚀治理采用设置山坡截流沟并配合截流沟埂防护林,秸秆还田、深松、垄向区田和施生物菌肥等方法。侵蚀沟可以采用削坡、秸秆填沟和沟底造林的措施。研究成果为蜂蜜河小流域的水土流失治理和农业发展提供了支撑。

小流域;水土流失;土壤侵蚀

水土流失是生态退化的最显著特征,土壤侵蚀又是其中水土流失的重要反映,是小流域综合治理中最重要的环节。它使土壤的质量下降,植物生存环境明显降低,促使生态环境更进一步恶化,造成更大的损失。因此,为了改善小流域的生态环境,尤其是生产生活环境,保护耕地资源,促进农村的经济发展,采用科学的方法进行小流域的综合治理迫在眉睫。

1 研究区概况

蜂蜜河小流域位于黑龙江省胜利农场西部,地理坐标为133°41′27″—133°46′15″E,47°21′54″—47° 25′30″N。土地总面积6 707.92 hm2,耕地3 302.65 hm2,林地2 723 hm2。地貌类型有低丘、漫岗。蜂蜜河小流域属中温带大陆性季风气候,平均径流深148 mm。平均降水量590 mm。平均无霜期126 d,平均气温2.1℃;平均蒸发量为1 249.5 mm。土壤种类有暗棕壤、白浆土和草甸土。流域内总人口1 536人,劳动力1 230人,贫困人口168人,人口密度18人km-2,人均土地5.5 hm2,人均耕地3.6 hm2,人均基本农田2.8 hm2,人口自然增长率0.45‰。区内农业经营以种植业、畜牧业为主,并逐步形成了以种植业为基础、养殖业为重点、畜产品综合加工为龙头的支柱产业;工业方面主要以生产粮油、饮料等为主。

2 调查方法

2.1 基础资料调查

2013—2014年,以黑龙江省胜利农场蜂蜜河小流域为研究对象,通过走访当地有关部门,探访从事水土保持等相关人员,查阅土地利用现状和水土保持状况的资料,并实际排查已经实施的水土保持措施,并且走访群众,相关工作人员等统计分析现状和采取措施后的效用情况。并且对水土侵蚀比较大的区域进行实地勘察和测量。

2.2 面蚀程度调查和面蚀强度判定

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。

2.3 侵蚀沟调查

了解沟蚀发展阶段及其发展趋势,对水土保持工作具有重要意义。通过沟道发展阶段的调查,确定沟蚀的发生程度和其发展强度。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。

3 小流域土地利用现状及分析

蜂蜜河小流域土地总面积6 707.92 hm2,其中耕地面积3 567.12 hm2,占总面积的53.18%;林地面积2 745.46 hm2,占总面积的40.93%;草地108.81 hm2,占总面积的1.62%;住宅用地206.04 hm2,占总面积的3.07%;交通运输用地80.49 hm2,占总面积的1.2%,见表1。

表1 土地利用现状

4 小流域水土流失现状及分析

参照土壤侵蚀强度划分标准[1],小流域水土流失总面积为3 263.02 hm2,占土地总面积的49.24%。水土流失主要发生在坡耕地中,占耕地总面积的91.5%。水土流失类型为水蚀,土壤侵蚀模数2 365 t km-1a-1,侵蚀级别为中度级侵蚀,每年流失表土约8.37万t。

5 坡耕地面蚀和侵蚀沟治理措施

5.1 坡耕地面蚀的综合治理

坡耕地面蚀主要是由于分散的地表径流从地表带走表层土壤土粒,从而使得地表的保水、保土、渗水能力大幅度变差。因此为了减少侵蚀,改善自然生态环境,尤其是达到人与生态的和谐发展,结合当地区域的各方面情况以及面蚀的根本成因,决定采取设置山坡截流沟并辅以截流沟沟垄防护林的工程措施,结合秸秆还田、垄向区田、施生物菌肥和深松等保土耕作措施进行治理。

5.1.1 山坡截流沟 山坡截流沟,是在坡地上横贯坡向,每隔适当距离修筑的具有一定纵坡的拦水沟。其作用在于改变坡长,缩短地表径流流程,减少冲刷,拦截坡地上的径流,并将其输导至蓄水工程里或直接用以灌溉农田、草地、林地。与保土耕作等措施相配合,对保护其下游耕地、防止沟头前进、维护村庄和道路的安全有重要的作用。根据气象资料和借鉴相关标准[2]采用10年一遇24 h最大降水量设置截流沟。通过以机械为主,人力为辅,在林地和耕地交界线处,沿等高线布设。具体参数为前段顶宽3.0 m,高0.5 m;后段顶宽3.2 m,高0.5 m,其截流沟埂外坡比m0=1.5,内坡比m1=1.0。

5.1.2 截流沟沟垄防护林 设置截流沟后,配以截流沟埂上设置防护林,能够更充分地保持水土。选用树种为胡枝子,防护林带宽5 m,铺于截流沟两侧沟埂,于截流沟设置完成后开始实施。

5.1.3 秸秆还田 秸秆还田是采用秸秆还田机械将秸秆直接还入田中,使秸秆在土壤中腐烂分解为有机肥,以改善土壤团粒结构和保水、吸水、粘接、透气、保温等理化性状,增加土壤肥力和有机质含量,使大量废弃的秸秆直接变废为宝。

5.1.4 垄向区田 垄向区田是最接近水土保持原则的措施[3],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。

5.1.5 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。因此,将有机肥、生物菌肥和秸秆还田等措施结合起来才能发挥更大的功效。

5.1.6 深松 秋季农作物收割完成后或第二年春季播种前对坡耕地进行深松,以打破犁底层,减少地表径流和减轻土壤冲刷。

5.2 坡耕地侵蚀沟的综合治理

由表2可见,调查区内水土流失产生6条侵蚀沟,都分布在耕地中,总长2 800 m,平均深1.55 m,沟壑密度0.67 km km-2。根据综合情况和当地的资源特点,决定对坡耕地上的小型侵蚀沟采取削坡、秸秆填沟和沟底造林相结合的方式进行治理。

表2 侵蚀沟调查结果

5.2.1 削坡 侵蚀沟道经过削坡整形后,达到削坡减载,维持坡面稳定的功效,为后期植灌木、种草创造条件。削坡断面设计根据小流域土壤物理特性及其边坡稳定系数的确定,布设秸秆填沟措施的侵蚀沟,削坡角度接近直角(90°),削坡土临时堆放于沟边,待沟底秸秆捆铺设完成后平铺秸秆捆上方,采用人工为主,小型机械为辅的工作方式。

5.2.2 秸秆填沟 选用秸秆(麦秸、豆秸),将秸秆打捆,秸秆捆尺寸(长×宽×高)0.6 m×0.4 m× 0.5 m,沿沟底铺设1层。然后将秸秆编捆平铺沟底,削坡土方平铺在秸秆上面,土方平铺厚度在40～50 cm。由于秸秆的透水性好,雨水经侵蚀沟底排走,减少土壤流失。侵蚀沟治理后不影响耕地的完整性,利于机械化作业,提高耕地利用率。

5.2.3 沟底造林 沟底造林是在侵蚀沟沟底,为保持水土而进行植树造林的措施,能有效地防止因汇流产生的冲刷。选取灌木柳树种,在春季扦插造林,株距0.5 m,行距0.5 m,林带平均宽3 m。汇水面积不大、水流较缓的地方,采用栅状造林;汇水面积大、水流急的地方,沟底中留出水路。栅状林由沟头开始,沿水流方向到沟口,每隔10 m与流向垂直营造10行灌木,每段造林30 m2。为避免新造幼林被水淹没或冲走,根据通常水位,地上可留0.3～0.5 m,插入地下0.3～0.4 m。

6 结论

根据蜂蜜河小流域的地质地貌、气象水文、土壤和植被、土地利用以及社会经济状况,将小流域规划为坡耕地和侵蚀沟两类进行治理。在原有的基础上,结合现代水土保持技术,根据小流域本身的特点,研究出了适合其本身特点相匹配的水土保持措施,取得了非常好的效果。但随着人口的高速增长,土地利用缺乏有力监管,使得水土流失总体趋势非常严峻,需要在水土保持中不断探究创新,加强水土保持理念宣传,长期监测,积极探索合适的治理措施,为小流域人与环境的和谐发展奠定坚实的基础。

[1]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

[2]中华人民共和国水利部.水土保持综合治理技术规范小型蓄排引水工程[M].北京:中国标准出版社,2009:1-10

[3]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

S728

:A

10.13601/j.issn.1005-5215.2015.11.026

1005-5215(2015)11-0069-03

2015-08-18

张鑫(1978-),男,黑龙江哈尔滨人.