黃　彬，黃智超

(1.開縣水務(wù)局，重慶 開縣 405400； 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083)

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紫色砂頁巖區(qū)“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田技術(shù)應(yīng)用及效益分析

黃彬1，黃智超2

(1.開縣水務(wù)局，重慶 開縣 405400； 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083)

[摘要]紫色砂頁巖區(qū)坡耕地水土流失嚴(yán)重，梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施?！巴潦旌咸菘?黃花菜梯埂”梯田技術(shù)就是下部毛條石梯坎、上部土質(zhì)梯坎，梯埂種黃花菜，組成較為穩(wěn)定的梯田埂坎。該技術(shù)比毛條石坎梯田投資少，比土坎梯田穩(wěn)定性強(qiáng)、埂坎占地少，具有較好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益，可為紫色砂頁巖區(qū)坡耕地綜合治理提供有效途徑, 值得大力推廣應(yīng)用。

我國紫色土丘陵區(qū)坡耕地主要分布在四川盆地的盆地丘陵和盆周山區(qū),是四川省和重慶市農(nóng)業(yè)的主體區(qū)域,也是長江流域的重要侵蝕地帶,長江上游土壤侵蝕量的60%來自該地區(qū)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線修筑的條狀階臺式或波浪式斷面的田地，采用土坎、石坎、土石混合坎或植物坎等保護(hù)方式，蓄水、保土、增產(chǎn)作用顯著。為了保護(hù)土坎梯田梯埂和增加群眾收入，水保部門大力推廣在梯埂上種植多年生植物，以形成穩(wěn)定的生物梯埂或植物籬，這方面的科研和技術(shù)推廣工作成效顯著[2]。

針對目前紫色砂頁巖區(qū)毛條石坎梯田造價(jià)高但深受老百姓歡迎，土坎梯田埂坎占地多、使用壽命太短(土坎易垮塌)老百姓不樂于接受，紫色砂頁巖區(qū)土石混合坎梯田(配套植物梯埂)技術(shù)研究和應(yīng)用尚不多等情況，開縣水土保持站依托2012年度國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水土保持科技推廣項(xiàng)目“紫色砂頁巖區(qū)坡耕地‘土石混合坎梯田+地埂植物籬’技術(shù)研究”，在紫色砂頁巖區(qū)坡耕地治理實(shí)踐中探索出一種“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田新模式,即梯坎下部毛條石坎、上部土坎，梯埂以土埂代替石埂并種植黃花菜。此模式比土坎梯田牢固，不僅可保持傳統(tǒng)石坎梯田的優(yōu)越性,而且與傳統(tǒng)石坎梯田模式相比可降低工程成本,取得良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益,具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1研究地概況

研究地位于重慶市開縣巫山鎮(zhèn)高巖村，地理位置東經(jīng)107°57′20″、北緯30°58′05″，海拔425 m，地層巖性為砂頁巖，位于川東平行嶺谷區(qū)， 屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。年平均氣溫17.0 ℃，極端最高氣溫43 ℃，極端最低氣溫-7 ℃，≥10 ℃年積溫5 230 ℃，無霜期270 d，年均日照時(shí)數(shù)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，降水時(shí)空分配極為不均，主要集中在7、8、9三個(gè)月，占全年降水量的78%以上，且多以暴雨形式出現(xiàn)；10年一遇3、6 h最大降雨量分別是83.6、108.6 mm。

2“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田技術(shù)

2.1梯田結(jié)構(gòu)分析

“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田由田面、梯坎和梯埂組成(圖1)。田面呈水平狀或有一定的坡度；梯坎由上部土梯坎和下部毛條石梯坎組成；梯埂由土壤組成，種植黃花菜，一方面梯埂土壤與黃花菜根系復(fù)合體可鞏固埂坎，另一方面可攔截田面上的徑流和徑流攜帶的泥土。同時(shí)，還要配套路、溝、池、凼等坡面水系工程。

圖1　“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田結(jié)構(gòu)示意

2.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

梯田防御暴雨標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇3～6 h最大降雨量，要求田面平整,一般坡度應(yīng)小于5°，土層厚度不小于30 cm，埂坎臺位清晰、規(guī)范流暢、牢固穩(wěn)定。設(shè)計(jì)減少徑流90%、減少泥沙95%以上[2]。

2.3工程設(shè)計(jì)

2.3.1梯面

梯面尺寸根據(jù)地形、坡度、土層厚度、種植作物種類、勞力和機(jī)械化程度等因素，綜合考慮。一般梯面寬在5 m以上。

2.3.2梯坎

梯坎選用Ⅰ—Ⅳ型4種類型。Ⅰ型梯坎毛條石高60 cm(其中基礎(chǔ)埋深30 cm)，土坎高60 cm；Ⅱ型梯坎毛條石高90 cm(其中基礎(chǔ)埋深30 cm)，土坎高60 cm；Ⅲ型梯坎毛條石高90 cm(其中基礎(chǔ)埋深30 cm)，土坎高90 cm；Ⅳ型梯坎毛條石高120 cm(其中基礎(chǔ)埋深30 cm)，土坎高90 cm。毛條石梯坎從下往上每輪依次向坎內(nèi)收3 cm，毛條石梯坎內(nèi)側(cè)(填膛部位)回填塊片石。

土梯坎頂寬不小于45 cm，外坡比為1∶0.4，內(nèi)坡比為1∶0.3，高度控制在100 cm以內(nèi)(為便于與毛條石坎比較取90 cm)?！巴潦旌咸菘?黃花菜梯埂”梯田梯埂坎主要特征見表1，梯田設(shè)計(jì)圖(以Ⅳ型梯坎為例)見圖2。

表1　“土石混合梯坎+植物籬梯埂”梯田梯埂坎主要特征cm

注：梯埂坎高含第一輪毛條石梯坎埋深30 cm，毛條石梯坎外側(cè)從下往上每輪向內(nèi)收3 cm。

2.3.3梯埂

要求梯埂結(jié)實(shí)，埂面整齊，不易垮塌。埂頂寬30 cm，埂面高于田面20 cm，外坡比為1∶0.4，內(nèi)坡比為1∶0.3。黃花菜在梯埂上按雙行品字形栽植，穴距20 cm，每穴栽1～2株。

圖2　Ⅳ型梯田設(shè)計(jì)示意(單位：cm)

按設(shè)計(jì)要求和技術(shù)規(guī)范施工，工序依次為清基、砌毛條石、回填塊石、筑土坎(埂)、土地平整。

3水土保持效益分析

3.1生態(tài)效益

“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田一次成坎，當(dāng)年即可發(fā)揮保水保土效益。坡地、梯田對比觀測表明，梯田不僅能有效地?cái)r截雨水，滯緩徑流，而且能就地入滲降雨，較坡地土壤含水量提高6～10百分點(diǎn)，從而大大提高了土壤抗旱能力，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。黃花菜梯埂與裸露土埂相比，土壤含水量增加3.0百分點(diǎn)，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量也有所增加。梯田改變了小地形，截短了坡長，減緩了坡度，延長了入滲時(shí)間，同時(shí)梯田上的農(nóng)作物長勢好，復(fù)種指數(shù)高，作物覆蓋時(shí)間長，所以梯田攔蓄徑流多，更能有效地防止土壤流失。

3.2經(jīng)濟(jì)效益

分析《2012年度國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水土保持項(xiàng)目(開縣)巫山坎項(xiàng)目區(qū)實(shí)施方案》中坎高2.1 m毛條石梯田典型設(shè)計(jì)圖，與Ⅳ型梯田比較，兩種梯田工程量的差別主要在干砌毛條石和梯埂坎夯實(shí)土部分，這是影響工程造價(jià)的主因。由表2可知， 梯埂坎長1 m的Ⅳ型梯田比相同長度的坎高2.1 m的毛條石坎梯田少投

表2　坎高2.1 m毛條石坎梯田與Ⅳ型梯田1 m長梯埂坎投入對比

注：梯埂坎高含第一輪毛條石梯坎埋深30 cm，坎高2.1 m毛條石坎梯田的坎頂與田面齊平,Ⅳ型梯田土梯埂高0.2 m(梯埂比田面高0.2 m)。

入76.80元。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，梯田比坡地年均增產(chǎn)糧食2 250 kg/hm2，盛產(chǎn)期梯埂黃花菜單產(chǎn)量達(dá)1 500 kg/hm2。

3.3社會效益

推廣區(qū)坡耕地變成梯田后，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件極大改善，土地抗旱能力提高，耕地得到了保護(hù)，下游洪澇災(zāi)害、泥沙危害減輕。黃花菜盛開之時(shí)，條條花帶令人賞心悅目，成為美麗鄉(xiāng)村游的好去處。

4結(jié)語

“土石混合梯坎+黃花菜梯埂”梯田兼顧了土坎梯田、石坎梯田及植物籬的功能和特性，具有梯坎穩(wěn)定性強(qiáng)、梯田使用壽命長、埂坎占地較少、梯田工程造價(jià)較低、地埂經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。梯田區(qū)域內(nèi)的石山(料場)開采成毛條石砌筑利用后，料場可以復(fù)耕， 增加耕地面積。同時(shí)，坡面水系、道路設(shè)計(jì)科學(xué)，配套完善。上述梯田技術(shù)具有極高的實(shí)用價(jià)值，值得大力推廣應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 史東梅.基于RUSLE模型的紫色丘陵區(qū)坡耕地水土保持研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2010，24(3):39-44.

[2] 張信寶,周萍,嚴(yán)冬春.梯田與植物籬的結(jié)構(gòu)、功能與適用性[J].中國水土保持,2010(10):16-17.

(責(zé)任編輯徐素霞)

[中圖分類號]S157.31

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1000-0941(2016)07-0032-03

[作者簡介]黃彬(1966—)，男，重慶開縣人，高級工程師，主要從事水土保持生態(tài)建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工和管理工作。

[收稿日期]2015-10-21

[關(guān)鍵詞]梯田；土石混合結(jié)構(gòu)；黃花菜；梯埂；效益；紫色砂頁巖區(qū)