沂蒙山紫色泥页岩区水土流失综合治理技术

苗德志　李长青　公衍华

［关键词］ 紫色泥页岩；水土流失；综合治理；沂蒙山区

［摘 要］ 沂蒙山低山丘陵区是淮河流域沂蒙鲁中低山强烈侵蚀区，其1/5面积分布着由侏罗纪、白垩纪时代所形成的紫色泥页岩，易受水力和风力侵蚀，产生严重的水土流失。为有效控制和减轻该区域水土流失，以沂水县沙沟镇石旺官庄村为试验区，经过综合治理，逐步建立了“山头丘顶水土保持林防护带，山腰丘坡高标准石坎梯田，山脚缓坡紫色泥页岩土坎改良，山岭之间沟道层层堰坝拦沙蓄水，沟头、沟底、沟谷阶地发展经济林”的水土流失综合防治体系，成效显著，并针对存在的问题提出了相应的建议，以期进一步改善紫色泥页岩区生态环境，推动区域经济社会持续发展。

［中图分类号］ S157［文献标识码］ C［文章编号］ 1000－0941（2023）09－0067－03

沂蒙山低山丘陵区地势西北高、东南低，区内群山连绵，沟谷纵横，地形复杂，是淮河流域沂蒙鲁中低山强烈侵蚀区，其1/5面积分布着由侏罗纪、白垩纪时代所形成的紫色泥页岩。紫色泥页岩属于泥岩和页岩之间的过渡岩石类型，可见发育不完善的页理，具有固结性差、组织松软、抗压性的特点，近地表层网状风化裂隙发育，易于崩解剥离，裸露岩面能迅速松散成碎屑［1］，易受水力和风力侵蚀，产生严重的水土流失。为有效控制和减轻紫色泥页岩区水土流失，以沂水县沙沟镇石旺官庄村为试验区，探究紫色泥页岩区坡地与侵蚀沟水土流失治理和地力提升技术，以期改善紫色泥页岩区生态环境，推动区域经济社会持续发展。

1 试验区概况

试验区位于泰沂山南麓沂水县沙沟镇石旺官庄村，分布着典型的紫色泥页岩，土地面积2.51 km2，属暖温带半湿润大陆性季风气候区，年均气温13 ℃，年均降水量784.8 mm，年均水面蒸发量1 271.5 mm，年均风速2.7 m/s。受季节性气候及地形的影响，降水量、径流量年际变化大，旱季降雨较少，汛期经常遇到暴雨、台风等恶劣天气，汛期径流总量占全年总量的75%。试验区地势东北高西南低，溝壑纵横，有大小沟道33条，沟壑密度5.32 km/km2，区域地块被侵蚀沟切割得支离破碎，水土流失非常严重。据调查统计，2010年试验区水土流失面积为219.58 hm2，占区域总面积的87.48%，土壤侵蚀模数9 615 t/（km2·a）；经过多年的综合治理，截至2022年试验区水土流失面积为47.99 hm2，土壤侵蚀模数降为2 300 t/（km2·a）。

2 措施体系建设

2010年以来，通过国家水土保持重点建设工程、小流域综合治理项目、高标准农田基本建设项目、小型水库除险加固工程和水库移民后期扶持资金项目的相继实施，逐步建立了“山头丘顶水土保持林防护带，山腰丘坡高标准石坎梯田，山脚缓坡紫色泥页岩土坎改良，山岭之间沟道层层堰坝拦沙蓄水，沟头、沟底、沟谷阶地发展经济林”的水土流失综合防治体系，治理成效显著。截至目前，区内水土流失综合治理面积达到171.59 hm2，其中：封育林草10.11 hm2，整理河谷阶地23.10 hm2，整治、新建水平石坎梯田51.23 hm2，整理坡式梯田15.32 hm2，疏林补植12.39 hm2，栽植经果林19.63 hm2，营造速生杨4.86 hm2，新修道路占地13.66 hm2，治沟工程控制水土流失面积21.29 hm2。区内建有小（2）型水库2座、塘坝10座、护地堤12处、蓄水池8座、淤地坝11座、拦沙坝23座、谷坊50座，建设截（排）水沟等沟洫工程3.52 km。

2.1 山头丘顶水土保持林防护带建设

区内山顶坡度较陡，平均坡度25°，土层厚5～20 cm，土壤稀少，紫色泥页岩裸露岩面大，原有植被以杂草和少量黑松、刺槐等为主。综合治理时，在山坡上部对原有林草资源实行封禁管护的前提下，新栽或补植松柏、刺槐等，营造水土保持防护林和水源涵养林［2］。针对紫色泥页岩区苗木成活率低的问题，选择适宜紫色土生长的黑松、侧柏、刺槐、火炬树等耐寒、耐旱、耐贫瘠，带土球、高50 cm左右的苗木进行栽植，土层较薄的地方采用鱼鳞坑整地、客土置换的方式增加栽植密度，提高苗木成活率，逐渐形成山头丘顶水土保持林防治体系。

2.2 山腰丘坡高标准石坎梯田建设

试验区山腰坡度在10°～25°之间，其中1/3的面积是缓丘，土层厚50～60 cm，以20世纪50—80年代建设的坡式土坎梯田为主，种植效益一般；另外2/3的面积是裸露紫色泥页岩山地，土层厚5 cm以下，农用地面积仅占10%，未利用土地占90%，植被覆盖率极低。按照土地连片、深沟相隔和等高线设计原则，打破原地形限制，统一进行规划，将山腰分为5个片区，针对缓丘和裸露紫色泥页岩山地采用不同的治理方式。在缓丘，采取土层深翻整平，外设石坎地堰，将坡式土坎梯田修建成水平石坎梯田。在裸露紫色泥页岩山地采用深挖填补和外置客土的方式，将外运土和河道淤泥运至规划田面，进行土层置换，以增加活土层和土壤肥力，并将挖出的岩石用于修筑石坎，将山地改造成水平石坎梯田，增加基本农田面积，种植花生、小麦、玉米等农作物。梯田内设排水沟，借助高标准农田建设项目配备水源工程设施，保障梯田的水源供应。在山腰整治、新建高标准水平石坎梯田，具有耐用性强、改良速度快、效益明显等特点，将传统的“跑土、跑水、跑肥”的坡式土坎梯田和裸露紫色泥页岩山地整治成“保土、保水、保肥”的高标准水平石坎梯田，形成山腰丘坡高标准石坎梯田水土保持防治体系。

2.3 山脚缓坡紫色泥页岩土地改良

试验区山脚缓坡坡度在5°～15°之间，其中紫色泥页岩裸露荒坡面积较大，一些平缓的浅薄土层区种植了杨树。按照自然风化速率紫色泥页岩需经成千上万年逐渐

形成松软土层，因此需打破传统思想，加大人工干预力度，将缓坡紫色泥页岩裸露荒坡地深翻，改良成可利用的耕地。首先，根据当地实际情况和紫色泥页岩的物化特性，在深秋和冬季采用挖掘机，对母岩风化壳深翻50～60 cm，以开辟小地块为主，设置高低不平的凹凸齿状田面，以增大风吹日晒表面积和人为造成不同侧面温度，形成温差效应，加快紫色泥页岩冻融风化速度，并在春季解冻后按等高线逐步整治连成大片，建成反坡地块；对一些粒径较大的岩石碎块，夏季高温暴晒后，若久旱缺雨，可采取机械或人工洒水喷淋，利用干湿循环，人工干预碎块风化过程，加快土壤形成。其次，将周边水库、塘坝或河道淤积的肥沃泥土运至反坡地块，进行耕翻、搅和、掺拌，逐步改良成可耕农用地。

最后，施用有机质含量高的农肥，提高土壤有机质含量，逐步形成高标准“保土、保水、保肥”基本农田，种植中药材、花生、花椒等耐旱作物，同时在土坎地堰上栽植金银花等护埂植物，以控制坡面水土流失，形成山脚缓坡可耕农用地水土保持防治体系。

2.4 沟道拦沙蓄水防治体系建设

试验区沟道是水土流失防治的重点区域。按照“因地制宜、避害趋利、层层拦蓄、综合治理”的原则，在沟道内布设沟头防护、谷坊、淤地坝、拦沙坝、库塘、蓄水池等，以蓄水、拦沙、拦泥为主的防护措施。即：在沟头修建截排水工程；在沟道中游段修筑干砌石谷坊、拦沙坝等工程，用以拦沙、拦泥；在沟坡栽植藤蔓植物，以加固坡体，防止坡体滑动；在沟道中下游段建设淤地坝、库塘等拦沙蓄水工程；在沟岸修建蓄水池及梯田工程；已建的谷坊、淤地坝淤平后，栽植桃树、樱桃、花椒等经果林；沟道底端的淤泥可用来改良、加厚、培肥梯田土层。将沟头、沟坡、沟底和沟岸通过点、线、面多种措施交织配置，形成了较为完善的沟道拦沙蓄水防治体系。

3 取得的成效

经实地调查统计，试验区水土流失综合治理后，成效显著。水土保持措施体系的建设，既增加了林草资源数量，涵养了水源，又拦蓄了地表径流，年拦蓄地表径流量达39.56万m3，提高了试验区防洪减灾能力，减轻了自然灾害；库塘、淤地坝、谷坊、蓄水池等沟道拦沙蓄水工程的建设，减少了下游河道、水库的淤积，沟道流域出口处减沙率达76.1%；紫色泥页岩裸露地表深翻改良后，增加了可耕地面积，缓解了当地人多地少的矛盾；配套的蓄水池、库塘等拦蓄水设施，改善了农业基础设施条件，提高了土地产出率；试验区农业种植结构的调整，优化了产业结构，促进了当地经济发展。据统计，截至2022年试验区水土流失综合治理面积累计达171.59 hm2，水土保持率达68.36%，年人均收入增加了588元，有效控制了區域水土流失，改善了生态环境，提高了环境容量，促进了当地经济社会的发展，为脱贫攻坚及乡村振兴工作增添了助力。

4 存在的问题

1）治理成果管护问题。农村双层经营体制存在“分”之有余、“统”之不足的问题，造成土地碎片化，经营分散、规模小、成本高，难以组织机械化生产，影响经营者的积极性和主动性，导致综合治理效益难以完全发挥。区内水土保持措施建成后，移交当地村委会及村内群众管护，受传统自给自足的小农经济思想束缚，部分群众水土保持意识淡薄，对已建的水保设施缺乏日常维护，更有人为破坏的情况发生。

2）林木树种配置问题。受市场、劳力和当地群众的观念等因素影响，区内杨树林地面积过大。一是为了省心而片面栽植杨树，造成林粮争地矛盾，不适应当前国家农业政策调整方向，也不利于国家粮食安全；二是部分杨树林影响周边低矮作物的生长，尤其是在耕地内种植杨树，既造成农作物减产，又易引发邻里矛盾；三是有些杨树在山坡种植，适宜性差，生长缓慢，甚至干枯死亡，造成土地撂荒，不利于土地综合利用，还易加重水土流失。

5 建议

1）创新投融资模式。针对紫色泥页岩区生态环境脆弱、治理难度大、单位面积水土流失综合治理技术措施投入大、效益发挥慢的实际情况，需要积极拓宽投融资渠道。建议政府多采取“以奖代补”、补助鼓励大户承包治理、资助水土保持科研机构直接参与治理等模式，吸纳资金、引进人才、创新技术；同时鼓励村集体和群众群力群策，创新治理体制机制，打破地界，积极有序地进行土地流转或成立合作社，探索土地折价和资金入股形式，实行“谁治理，谁受益”的股份制或合作制模式，鼓励引进社会资金投入，增大水土保持投资规模，解决资金投入渠道单一、投入不足等问题，推进紫色泥页岩区水土流失综合治理进度。

2）创新社会管理模式。针对农村双层经营体制存在的不利因素，应充分发挥土地流转政策的有效性和灵活性，使分散经营、规模小、成本高、难以组织机械化生产的经营模式变为集中经营、规模大、成本低、可有效组织机械化生产的大户经营模式，调动生产经营者的积极性，充分发挥建设者的主动性，使具有治理能力的经营者直接参与到山水林田湖路村综合治理的工作中。另外，要加强法制及科普知识的宣传，制定相关村规民约，加强水土保持林及水利水保设施的管护。

3）优化农村种植业结构。针对紫色泥页岩区种植业结构现状，压减杨树的种植面积，除沟河边低洼易涝的区域栽植速生杨树外，建议其他区域的杨树全部实行退林还粮、还油、还药，种植适宜当地生长的粮食作物、花生、中药材、经果林等关乎民生社稷的高质高效产品。同时本着“明晰土地所有权、稳定土地承包权、用活土地经营权”和“依法、自愿、互利、有偿”的原则，培育优势产业种植大户，鼓励农民合作社、家庭农场等新型农业经营方式发展［3］，以进一步调整紫色泥页岩区种植业结构，优化农业内部经济结构，实现农业经济良性循环。

[参考文献]

[1] 莫斌，朱波，高美荣，等.紫色泥页岩的侵蚀产沙特点及影响因素分析[J].水土保持研究，2005，12（1）：129-131.

[2] 李长青，赵学明，田宝珍.沂水县水土保持推动区域“一村一品”经济发展[J].山东水利，2009（7）：17-19.

[3] 公衍华，苗德志，邓海瑜，等.沂水县国家水土保持重点工程实施成效与经验：以胜利河小流域综合治理工程为例[J].中国水土保持，2023（3）：66-68.

收稿日期： 2023-03-31

基金项目： 山东水土保持学会重点领域创新项目（2019005）

第一作者： 苗德志（1977—），男，山东沂水人，高级工程师，硕士，主要从事水土保持规划及管理工作。

通信作者： 公衍华（1987—），男，山东蒙阴人，高级工程师，学士，从事水土保持规划及管理工作。

E-mail： gongyh521@126.com

（责任编辑 张绪兰）