豫西南坡改梯综合治理技术及效益评价研究

□赵胜朝 □徐建昭 □张 茹（河南省水土保持监督监测总站）

1 项目研究意义

河南省是我国第一粮食生产大省，粮食总产量占我国总产量的1/10，全省土地总面积16.70万km2，其中山丘区占到47.40%，全省水土流失面积达6.06万km2，河南省耕地面积720.22万hm2（人均耕地面积7.26×10-2hm2（1.20亩）），坡耕地是耕地的重要组成部分，坡耕地水土流失面积占水土流失总面积的30%以上，坡耕地年均水土流失强度则达到4500 t/(km2.a)，坡耕地在发挥经济社会效益的同时，其产生的生态问题不容忽视，这势必制约山区经济社会的持续发展。

豫西南坡耕地面临着粮食增产，促进区域经济发展和保障生态安全等多重压力，开展豫西南坡耕地水土流失综合治理，在有效防治坡耕地水土流失的同时，可以提高坡耕地的综合生产能力，与此同时，对提高河南省粮食增产能力、保证国家粮食安全具有重大意义。

2 豫西南坡耕地利用现状及存在问题

2.1 坡耕地数量问题

多年来，河南省坡耕地数量一直没有一个公开的数据，特别是近年来随着河南省坡耕地退耕还林还草政策的实施，豫西南坡耕地数量更是难以确定。坡耕地无疑是粮食进一步增产的重要战略资源，通过该课题的调查，准确掌握坡耕地的数量、质量及其空间分布等利用状况,分析研究坡耕地资源开发利用的可行性,为坡耕地合理开发利用提出科学的措施。

2.2 坡耕地坡改梯综合治理问题

对坡耕地实施梯田化改造是坡耕地水土流失治理的主要措施。目前，豫西南坡耕地治理面临的主要问题是坡改梯及相关配套措施问题。根据调查，许多农户对坡改梯并没有很大的热情，主要原因是坡改梯并没有在短时间内提高农作物的产量，甚至还会导致粮食的减产，因为坡改梯使耕地净面积减少，但单位面积产量因土壤熟化问题又难以在短时间内得到较大幅度的提高，所以坡改梯粮食生产效益不显著，导致农户积极性不高。另外，在已往梯田的建设过程中，部分地区梯田田坎往往因没有设计排水沟或排水沟设计不达标而导致被雨水冲垮，这给农户带来的负面的影响，坡改梯项目在有些地方很难实施下去，纠其原因是坡改梯效益不显著，农户没有热情参与到这项工作当中去。

3 研究方案

3.1 研究技术路线

3.1.1 “3S”技术方法

通过“3S“技术获得研究区域坡耕地的相关图件，收集研究区域土地利用现状图及地形图，结合实地调查，把图件数字化，建立属性数据库，获得研究区域坡耕地空间分布及坡度情况。

3.1.2 实地调查方法

实地调查项目研究区域坡耕地的分布情况及坡耕地水土流失情况，对坡耕地农户进行走访，访谈、收集与坡耕地利用相关资料，以及通过使用照相机和录像等工具记录坡耕地治理前后对比情况。

3.2 研究内容

3.2.1 豫西南坡耕地调查与分析

采用专项调查研究方法，经过多次调查与核实，以县区为最小单元，确定豫西南各县(区)坡耕地的现状数据、坡耕地特征以及坡耕地水土流失治理情况，根据不同县(区)人均坡耕地占有量，研究不同县(区)坡耕地治理的紧迫性及难度。

3.2.2 豫西南坡耕地水土流失分区研究

根据豫西南坡耕地空间分布的特征、地形地貌特征及地理位置将豫西南坡耕地进行一级类型区划，再根据各一级分区坡耕地的土壤类型对一级区域进行坡耕地的二级区划，在二级区划的基础上，根据土类及微地貌类型进行三级区划，以县(区)为最后单元。划分豫西南坡耕地不同类型区。

3.2.3 豫西南坡耕地水土流失分区土壤熟化措施研究

根据豫西南坡耕地不同类型区土壤的理化性质，不同类型区水热条件，成土母质及特征，农业生产上的不利因素，提出不同类型区土壤改良措施。

3.2.4 豫西南不同区域坡改梯土坎梯田优化设计

根据豫西南坡耕地不同类型区土壤质地条件，土壤的抗剪强度指标，降雨特征(次最大暴雨量)，通过边坡稳定性分析，采用理正软件相关模块，对豫西南不同区域梯田进行边坡稳定性分析，提出适合不同类型区的土坎及石坎梯田断面优化设计方案。

3.2.5 豫西南不同区域坡改梯效益增进研究

根据豫西南坡耕地不同类型区土壤的稳渗率，暴雨强度，地形条件，排水要求，提出不同类型区梯田排水沟设计标准。根据不同区域经济作物的适宜性，提出不同区域地埂田坎的利用方式，促进经济效益的发挥。

3.2.6 豫西南坡耕地水土流失综合治理效益评价研究

根据分区坡耕地坡改梯水土流失相应治理措施，从生态效益、经济效益、社会效益及综合效益多角度，选择相应的评价指标，进行坡改梯效益评价。

4 研究结论

4.1 河南省坡耕地综合调查研究

制定豫西南坡耕地专题调查表，开展对豫西南坡耕地专项调查，经过多轮复核，明确了豫西南坡耕地数量、坡度特征及空间分布情况，与此同时，专题调查也明确了项目区坡耕地分布区坡耕地综合治理现状、水土流失及社会经济状况，为豫西南地区坡耕地综合治理规划提供了第一手材料。

4.2 基于“3S”技术的县域坡耕地调查研究

本项目充分利用Google Earth上高空间分辨率的影像资源，利用其清晰的纹理特征和色彩，结合原有土地利用类型图，通过人机交互准确地判读了研究区梯田和坡耕地的分布情况。通过获取研究区地形数据，再利用ArcGIS丰富的空间分析功能完成数据叠加，从而获得坡耕地坡度特征数据，该方法能够方便、快速而准确地掌握研究区坡耕地变化情况，具有较强的客观性和可靠性，为获取区域坡耕地数据、分布特征提供了有效途径。

4.3 豫西南坡耕地类型区划

根据坡耕地水土流失成因，选取坡耕地水土流失影响因素，从不同层面划分豫西南坡耕地治理区域，根据地理位置和大的地貌特征划分坡耕地治理一级区域，结合地貌和土壤类型划分二级区域，根据微地形地貌和土壤亚类划分三级区域，通过区划，为对豫西南坡耕地采取有针对性的治理方法提供了科学依据。

4.4 豫西南坡耕地坡改梯综合治理措施及技术研究

根据豫西南坡耕地不同类型区土壤母质、形成过程及理化性状，结合不同类型区土壤改良措施典型调查，提出了豫西南坡耕地不同类型区坡改梯土壤熟化措施；通过对豫西南坡耕地不同类型区土壤抗剪性试验，得到了不同类型区土壤边坡稳定性参数，采用理正边坡稳定软件，对豫西南坡改梯土坎梯田边坡进行了稳定性分析，提出了不同类型区土坎梯田优化设计方案；结合不同类型区降雨特征、土壤入渗条件及坡改梯经验，提出了豫西南不同类型区坡改梯配套措施，为豫西南坡耕地综合治理提供了科学依据。

4.5 豫西南坡耕地综合治理效益评价

根据豫西南部分站点的观测数据，对坡耕地及坡改梯水土流失状况进行了分析，结果表明，坡改梯能有效降低水土流失量，提高土壤保水保肥能力，在粮食增产方面，豫西南不同类型区坡改梯粮食增产显著，普遍增产0.40倍，部分地区粮食增产可达2倍。

5 成果推广应用

本项目坚持“边试验—边总结—边推广应用”原则，在项目试验阶段，部分研究结果即在鲁山县、嵩县、伊川县及宜阳县坡耕地综合治理中进行推广应用，推广应用面积2989.60 hm2，年粮食平均增产3082 kg/hm2，平均增加产值8148元/hm2。在2012-2014年推广过程中累计增加粮食产量9213 t，增加产值2436万元。在项目实施过程中，通过将坡耕地改造为水平梯田，配套建设蓄排水措施和植物护埂措施，梯田田坎更加稳定，粮食增产效果明显。目前项目区的各项水土保持措施形成了完整的防护体系，有效控制了水土流失的发生、发展，增加了蓄水保土效益，取得了明显的生态、经济和社会效益，实现了水土保持工程的良性循环，促进了农村经济的持续发展。通过监测，项目区土壤侵蚀强度明显得到改善。

6 结语

豫西南是河南省水土流失最严重的区域，水土流失造成生态环境恶化，严重地制约着区域社会经济的可持续发展。本研究以豫西、豫南坡耕地水土保持生态建设项目为试验研究区，从试验研究项目区独特的自然地理条件和当前坡耕地水土流失综合治理存在的主要问题入手，分析研究了项目区特殊的地理环境特征和水土流失特点，以项目区坡耕地梯田化改造急待解决的关键技术为切入点，结合项目区土壤分布特征及其理化性状，指出了坡改梯土壤熟化措施，根据土壤物理机械组成特征，结合边坡稳定性分析，提出了项目区土坎梯田断面优化设计方案，在此基础上，对项目区坡改梯配套措施进行了优化设计，项目研究成果的推广应用有效遏制了项目区生态环境恶化的趋势，为河南省粮食增产提供了土地保障，促进了项目区经济社会的可持续发展。