紫色砂页岩区“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田技术应用及效益分析

黄　彬，黄智超

(1.开县水务局，重庆 开县 405400； 2.中国农业大学 水利与土木工程学院，北京 100083)



紫色砂页岩区“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田技术应用及效益分析

黄彬1，黄智超2

(1.开县水务局，重庆 开县 405400； 2.中国农业大学 水利与土木工程学院，北京 100083)

[摘要]紫色砂页岩区坡耕地水土流失严重，梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施。“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田技术就是下部毛条石梯坎、上部土质梯坎，梯埂种黄花菜，组成较为稳定的梯田埂坎。该技术比毛条石坎梯田投资少，比土坎梯田稳定性强、埂坎占地少，具有较好的生态、经济和社会效益，可为紫色砂页岩区坡耕地综合治理提供有效途径, 值得大力推广应用。

我国紫色土丘陵区坡耕地主要分布在四川盆地的盆地丘陵和盆周山区,是四川省和重庆市农业的主体区域,也是长江流域的重要侵蚀地带,长江上游土壤侵蚀量的60%来自该地区的坡耕地[1]。梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施，是在丘陵山坡地上沿等高线修筑的条状阶台式或波浪式断面的田地，采用土坎、石坎、土石混合坎或植物坎等保护方式，蓄水、保土、增产作用显著。为了保护土坎梯田梯埂和增加群众收入，水保部门大力推广在梯埂上种植多年生植物，以形成稳定的生物梯埂或植物篱，这方面的科研和技术推广工作成效显著[2]。

针对目前紫色砂页岩区毛条石坎梯田造价高但深受老百姓欢迎，土坎梯田埂坎占地多、使用寿命太短(土坎易垮塌)老百姓不乐于接受，紫色砂页岩区土石混合坎梯田(配套植物梯埂)技术研究和应用尚不多等情况，开县水土保持站依托2012年度国家农业综合开发水土保持科技推广项目“紫色砂页岩区坡耕地‘土石混合坎梯田+地埂植物篱’技术研究”，在紫色砂页岩区坡耕地治理实践中探索出一种“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田新模式,即梯坎下部毛条石坎、上部土坎，梯埂以土埂代替石埂并种植黄花菜。此模式比土坎梯田牢固，不仅可保持传统石坎梯田的优越性,而且与传统石坎梯田模式相比可降低工程成本,取得良好的生态、经济和社会效益,具有一定的实用价值。

1研究地概况

研究地位于重庆市开县巫山镇高岩村，地理位置东经107°57′20″、北纬30°58′05″，海拔425 m，地层岩性为砂页岩，位于川东平行岭谷区， 属亚热带季风气候区，四季分明。年平均气温17.0 ℃，极端最高气温43 ℃，极端最低气温-7 ℃，≥10 ℃年积温5 230 ℃，无霜期270 d，年均日照时数1 260 h。年均降水量1 280 mm，最大年降水量1 770 mm，最小年降水量872 mm，降水时空分配极为不均，主要集中在7、8、9三个月，占全年降水量的78%以上，且多以暴雨形式出现；10年一遇3、6 h最大降雨量分别是83.6、108.6 mm。

2“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田技术

2.1梯田结构分析

“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田由田面、梯坎和梯埂组成(图1)。田面呈水平状或有一定的坡度；梯坎由上部土梯坎和下部毛条石梯坎组成；梯埂由土壤组成，种植黄花菜，一方面梯埂土壤与黄花菜根系复合体可巩固埂坎，另一方面可拦截田面上的径流和径流携带的泥土。同时，还要配套路、沟、池、凼等坡面水系工程。

图1　“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田结构示意

2.2设计标准

梯田防御暴雨标准采用10年一遇3～6 h最大降雨量，要求田面平整,一般坡度应小于5°，土层厚度不小于30 cm，埂坎台位清晰、规范流畅、牢固稳定。设计减少径流90%、减少泥沙95%以上[2]。

2.3工程设计

2.3.1梯面

梯面尺寸根据地形、坡度、土层厚度、种植作物种类、劳力和机械化程度等因素，综合考虑。一般梯面宽在5 m以上。

2.3.2梯坎

梯坎选用Ⅰ—Ⅳ型4种类型。Ⅰ型梯坎毛条石高60 cm(其中基础埋深30 cm)，土坎高60 cm；Ⅱ型梯坎毛条石高90 cm(其中基础埋深30 cm)，土坎高60 cm；Ⅲ型梯坎毛条石高90 cm(其中基础埋深30 cm)，土坎高90 cm；Ⅳ型梯坎毛条石高120 cm(其中基础埋深30 cm)，土坎高90 cm。毛条石梯坎从下往上每轮依次向坎内收3 cm，毛条石梯坎内侧(填膛部位)回填块片石。

土梯坎顶宽不小于45 cm，外坡比为1∶0.4，内坡比为1∶0.3，高度控制在100 cm以内(为便于与毛条石坎比较取90 cm)。“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田梯埂坎主要特征见表1，梯田设计图(以Ⅳ型梯坎为例)见图2。

表1　“土石混合梯坎+植物篱梯埂”梯田梯埂坎主要特征cm

注：梯埂坎高含第一轮毛条石梯坎埋深30 cm，毛条石梯坎外侧从下往上每轮向内收3 cm。

2.3.3梯埂

要求梯埂结实，埂面整齐，不易垮塌。埂顶宽30 cm，埂面高于田面20 cm，外坡比为1∶0.4，内坡比为1∶0.3。黄花菜在梯埂上按双行品字形栽植，穴距20 cm，每穴栽1～2株。

图2　Ⅳ型梯田设计示意(单位：cm)

按设计要求和技术规范施工，工序依次为清基、砌毛条石、回填块石、筑土坎(埂)、土地平整。

3水土保持效益分析

3.1生态效益

“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田一次成坎，当年即可发挥保水保土效益。坡地、梯田对比观测表明，梯田不仅能有效地拦截雨水，滞缓径流，而且能就地入渗降雨，较坡地土壤含水量提高6～10百分点，从而大大提高了土壤抗旱能力，为农业生产创造了有利条件。黄花菜梯埂与裸露土埂相比，土壤含水量增加3.0百分点，有机质、全氮、全磷、全钾含量也有所增加。梯田改变了小地形，截短了坡长，减缓了坡度，延长了入渗时间，同时梯田上的农作物长势好，复种指数高，作物覆盖时间长，所以梯田拦蓄径流多，更能有效地防止土壤流失。

3.2经济效益

分析《2012年度国家农业综合开发水土保持项目(开县)巫山坎项目区实施方案》中坎高2.1 m毛条石梯田典型设计图，与Ⅳ型梯田比较，两种梯田工程量的差别主要在干砌毛条石和梯埂坎夯实土部分，这是影响工程造价的主因。由表2可知， 梯埂坎长1 m的Ⅳ型梯田比相同长度的坎高2.1 m的毛条石坎梯田少投

表2　坎高2.1 m毛条石坎梯田与Ⅳ型梯田1 m长梯埂坎投入对比

注：梯埂坎高含第一轮毛条石梯坎埋深30 cm，坎高2.1 m毛条石坎梯田的坎顶与田面齐平,Ⅳ型梯田土梯埂高0.2 m(梯埂比田面高0.2 m)。

入76.80元。据调查统计，梯田比坡地年均增产粮食2 250 kg/hm2，盛产期梯埂黄花菜单产量达1 500 kg/hm2。

3.3社会效益

推广区坡耕地变成梯田后，农业基础条件极大改善，土地抗旱能力提高，耕地得到了保护，下游洪涝灾害、泥沙危害减轻。黄花菜盛开之时，条条花带令人赏心悦目，成为美丽乡村游的好去处。

4结语

“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田兼顾了土坎梯田、石坎梯田及植物篱的功能和特性，具有梯坎稳定性强、梯田使用寿命长、埂坎占地较少、梯田工程造价较低、地埂经济效益好等优点。梯田区域内的石山(料场)开采成毛条石砌筑利用后，料场可以复耕， 增加耕地面积。同时，坡面水系、道路设计科学，配套完善。上述梯田技术具有极高的实用价值，值得大力推广应用。

[参考文献]

[1] 史东梅.基于RUSLE模型的紫色丘陵区坡耕地水土保持研究[J].水土保持学报,2010，24(3):39-44.

[2] 张信宝,周萍,严冬春.梯田与植物篱的结构、功能与适用性[J].中国水土保持,2010(10):16-17.

(责任编辑徐素霞)

[中图分类号]S157.31

[文献标识码]B

[文章编号]1000-0941(2016)07-0032-03

[作者简介]黄彬(1966—)，男，重庆开县人，高级工程师，主要从事水土保持生态建设规划设计、施工和管理工作。

[收稿日期]2015-10-21

[关键词]梯田；土石混合结构；黄花菜；梯埂；效益；紫色砂页岩区