三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎類型、結(jié)構(gòu)與利用狀況

李進(jìn)林, 韋 杰,2

(1.重慶師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院, 重慶 401331;2.三峽庫(kù)區(qū)地表過(guò)程與環(huán)境遙感重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 401331)

綜合研究

三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎類型、結(jié)構(gòu)與利用狀況

李進(jìn)林1, 韋 杰1,2

(1.重慶師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院, 重慶 401331;2.三峽庫(kù)區(qū)地表過(guò)程與環(huán)境遙感重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 401331)

[目的] 分析三峽庫(kù)區(qū)埂坎的類型、結(jié)構(gòu)及其功能和利用狀況，為坡耕地整治、高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。[方法] 應(yīng)用野外實(shí)地調(diào)查資料，結(jié)合文獻(xiàn)總結(jié)。[結(jié)果] (1) 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地現(xiàn)有埂坎按筑坎材料可以分為土坎、石坎、土石復(fù)合坎和水泥磚坎4種基本類型；按埂坎型式可分為坎溝一體化、有坎有埂、有坎無(wú)埂和不規(guī)范埂坎4種類型；按功能定位可分為田間便道坎、土地權(quán)屬分界坎和水土保持坎3種類型。(2) 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地現(xiàn)有埂坎結(jié)構(gòu)多樣，不同結(jié)構(gòu)埂坎的功能有所差異，其中，利用上土下石復(fù)合坎構(gòu)建植物籬在耕地資源緊張的地方比較常見。下土上石復(fù)合坎主要用作田間便道。(3) 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地現(xiàn)有埂坎中土坎比例較高，約占65%，其次是石坎，約占15%，土石復(fù)合坎和水泥磚坎共8%左右。另外，近10%的坡耕地沒有埂坎。[結(jié)論] 三峽庫(kù)區(qū)特殊的地形地貌和復(fù)雜的人地關(guān)系背景下形成了多樣的埂坎類型和結(jié)構(gòu)，又決定了埂坎的功能多樣性。目前，土坎的比例和利用率均較高。土石復(fù)合坎是三峽庫(kù)區(qū)新的埂坎類型，兼顧土坎和石坎的優(yōu)點(diǎn)，今后應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究，并在坡耕地整治、高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)中推廣。

坡耕地埂坎; 水土保持措施; 埂坎結(jié)構(gòu); 三峽庫(kù)區(qū)

文獻(xiàn)參數(shù)： 李進(jìn)林, 韋杰.三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎類型、結(jié)構(gòu)與利用狀況[J].水土保持通報(bào)，2017,37(1)：229-233.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.041； Li Jinlin, Wei Jie. Types, structure and utilization of fieldridges on sloping farmland in Three Gorges Reservoir region, China[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：229-233.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.041

埂坎是坡耕地重要的水土保持措施，通過(guò)分割坡長(zhǎng)和降低坡面坡度控制水土流失及其導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染[1-2]，是坡耕地整治和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)中的重要內(nèi)容[3]。全世界耕地埂坎類型多樣，區(qū)域特色明顯，如埃塞俄比亞(Ethiopia)北部地區(qū)耕地埂坎以石質(zhì)埂坎、土質(zhì)埂坎、土石復(fù)合坎和生物埂坎(又稱植物籬)為主[4-6]。臺(tái)灣地區(qū)超過(guò)80%的耕地埂坎為土質(zhì)埂坎和混凝土埂坎，還有少量的砂袋埂坎和復(fù)合埂坎(在土質(zhì)埂坎表層澆筑薄混凝土層或者覆蓋土工布)[7]。中國(guó)東南地區(qū)以土質(zhì)埂坎為主[8]，西北秦巴山區(qū)除了土質(zhì)埂坎和水泥預(yù)制件埂坎外，還有“土質(zhì)地埂+石坎”模式埂坎[9]和PP織物袋埂坎[10]。耕地修建埂坎一般占地8%～15%[11]，但能有效減控坡耕地土壤侵蝕，明顯改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和增加農(nóng)民收入[12-15]，如，一定降雨條件下，黃土高原建有地埂的水平梯田減沙達(dá)35%～82%[16]，耕作面土壤含水量可增加10%左右，耕地抗旱能力明顯提高[17]。

目前，耕地埂坎分類方法很多，如柳向陽(yáng)等[18]根據(jù)地埂的底寬和高度，將地埂分為大地埂(埂底寬>1.5 m，埂高>2 m)，中地埂(埂底寬1～1.5 m，埂高1～2 m)和小地埂(埂底寬0.3～1 m，埂高<1 m)。曹世雄等[19]以筑坎工藝和埂坎生態(tài)適應(yīng)性為分類標(biāo)準(zhǔn)，將耕地埂坎分為軟埂坎和硬埂坎。楊才敏等[20]以埂坎建筑結(jié)構(gòu)型式為分類標(biāo)準(zhǔn)，將埂坎分為單墻式(單排砌石)和雙墻式(雙排砌石)2種類型。李光錄[21]等根據(jù)埂坎斷面形態(tài)，將埂坎劃分為單型埂坎、L型埂坎和反坡L型埂坎3種類型。不難看出，目前還沒有形成統(tǒng)一的耕地埂坎分類標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的分類標(biāo)準(zhǔn)也沒有明確的界定。相比較而言，以筑坎材料為標(biāo)行埂坎分類最普遍[4-10]。

三峽庫(kù)區(qū)耕地土壤侵蝕嚴(yán)重，尤其是坡耕地侵蝕模數(shù)高達(dá)3 464～9 452 t/(km2·a)、年均侵蝕量達(dá)1.50×108t,年均入庫(kù)泥沙4.00×108t[22]。為抑制三峽庫(kù)區(qū)耕地土壤質(zhì)量持續(xù)下降、農(nóng)業(yè)面源污染日益加劇的趨勢(shì)，先后實(shí)施了退耕還林還草、坡改梯、坡面水系配套、保土耕作、種植模式優(yōu)化、植物籬等水土保持措施[23]。目前關(guān)于三峽庫(kù)區(qū)水土保持措施研究主要集中在植物籬的構(gòu)建技術(shù)和效益評(píng)價(jià)[24-26]，有關(guān)耕地埂坎的研究相對(duì)較少。本文擬通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查，并結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道，旨在了解三峽庫(kù)區(qū)耕地埂坎類型、結(jié)構(gòu)與利用狀況，為庫(kù)區(qū)耕地埂坎水土保持規(guī)劃、耕地埂坎相關(guān)后續(xù)研究等提供科學(xué)依據(jù)。

1 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎類型

筑坎材料決定了埂坎的穩(wěn)定性、抗蝕性、生態(tài)適應(yīng)性等基本性質(zhì)，以筑坎材料對(duì)耕地埂坎進(jìn)行分類，便于快速判斷各類埂坎的基本性質(zhì)差異，也是目前耕地埂坎分類中最普遍的做法。按照筑坎材料可將三峽庫(kù)區(qū)坡耕地現(xiàn)有埂坎分為土坎、石坎、土石復(fù)合坎、水泥磚坎這4種基本類型，各類埂坎的主要優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和農(nóng)民接受意愿見表1。近年來(lái)，三峽庫(kù)區(qū)新修建的耕地埂坎多為石坎和水泥磚坎，主要原因可能是這2種類型埂坎的穩(wěn)定性相對(duì)較高，能更好的發(fā)揮水土保持效益。根據(jù)砌坎石材幾何形態(tài)差異，可將石坎進(jìn)一步分為塊石(形態(tài)不規(guī)則)坎和條石(形態(tài)規(guī)則)坎2種類型。根據(jù)砌坎水泥磚的構(gòu)型差異，可將水泥磚坎進(jìn)一步分為六角實(shí)心磚坎、六角空心磚坎和通用主體磚坎3種類型。根據(jù)土料和石材的搭配方式，可將土石復(fù)合坎分為上土下石復(fù)合坎、上石下土復(fù)合坎和土石混合坎3種類型。

表1 4種基本類型耕地埂坎優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和農(nóng)民接受意愿比較

三峽庫(kù)區(qū)特殊的地形地貌和農(nóng)民長(zhǎng)期的耕作習(xí)慣形成了多樣化耕地埂坎型式。按照型式，可將三峽庫(kù)區(qū)耕地埂坎分坎溝一體化、有坎有埂、有坎無(wú)埂和不規(guī)范埂坎4類。“坎溝一體化+沉砂池”通過(guò)埂坎保土、邊溝導(dǎo)水和沉砂池蓄水淤沙達(dá)到“土不下坡、水不出田”的目的，是近年來(lái)大力推廣的一種坡耕地水土保持措施[23]。有坎有埂型主要存在于耕地資源不緊張的地區(qū)，主要是因?yàn)檫@些地區(qū)的坡耕地土埂很少利用，有利于完整形態(tài)的埂坎保存；近年來(lái)坡耕地整治項(xiàng)目中新建的石坎和水泥坎大多屬于有坎有埂型。研究表明，有坎有埂控制耕作侵蝕的效果明顯[27]，是一種比較完整的埂坎型式。有坎無(wú)埂型在三峽庫(kù)區(qū)最普遍，主要是因?yàn)槿龒{庫(kù)區(qū)內(nèi)大多數(shù)地方的農(nóng)業(yè)用地比較緊張，土埂被充分利用，耕作行為使其逐步消退直到完全消失，最終形成了有坎無(wú)埂型。不規(guī)范埂坎是指沒有經(jīng)過(guò)修繕的垮塌埂坎或原本不規(guī)則的埂坎，這類埂坎在通達(dá)條件較差的鄉(xiāng)鎮(zhèn)較普遍，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民迫于生計(jì)又不能棄耕，此類耕地水土流失治理大多依靠“大橫坡+小順坡”耕作、“挑沙面土”、“反坡挖地”等傳統(tǒng)水土保持措施。

氣候條件、地形地貌、人地關(guān)系背景等環(huán)境特征的差異導(dǎo)致了不同地區(qū)的耕地埂坎功能各有側(cè)重，在中國(guó)北方地區(qū)，耕地埂坎主要起通行及區(qū)分土地權(quán)屬的作用；在南方地區(qū)，耕地埂坎起“三保”(保水、保土、保肥)、田間便道和土地權(quán)屬分界作用[28]。按照耕地埂坎的功能定位，可將三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎分為田間便道坎、土地權(quán)屬分界坎和水土保持坎3種類型。實(shí)際上，大多數(shù)埂坎同時(shí)具備多種用途。圖1是根據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn)的分類結(jié)果。

2 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎結(jié)構(gòu)和功能

耕地埂坎包括地坎和地埂2個(gè)部分，其中地坎是基礎(chǔ)，主要功能是維持梯地(田)邊坡的重力穩(wěn)定性，防止邊坡失穩(wěn)發(fā)生坍塌和滑坡。地埂是指埂坎頂部超出田面的部分，主要功能是攔截田面降水產(chǎn)出的徑流和徑流攜帶的泥沙[29]。調(diào)查表明(圖2)，三峽庫(kù)區(qū)耕地中現(xiàn)有的石坎和通用主體磚坎外邊坡均為90°，土坎、土石復(fù)合坎和六角(實(shí)心/空心)磚坎外邊坡介于56°～67°；外邊坡坡度決定了埂坎的占地面積，坡度越陡，占地面積越小，這可能是近年來(lái)坡耕地整治和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)中多采用石坎的另一原因。

圖1 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎分類

圖2 坡耕地埂坎高度與外邊坡坡度關(guān)系

各類埂坎高度均介于0.55～2.2 m，高度影響埂坎的穩(wěn)定性，高度越低，穩(wěn)定性越高；由于土壤的天然休止角較小，三峽庫(kù)區(qū)的土質(zhì)埂坎多為1 m以下的“低坎”。當(dāng)?shù)毓∽鳛樘镩g便道時(shí)，頂寬多在0.5～0.8 m。當(dāng)?shù)毓∽鳛橥恋貦?quán)屬分界線時(shí)，頂寬在0.3 m左右。調(diào)查中沒有發(fā)現(xiàn)土石復(fù)合坎(除土石混合坎外)的土坎部分和石坎部分的高度存在特定比例，通常情況下，上土下石復(fù)合坎的土坎高度低于石坎部分，上石下土復(fù)合坎的土坎高度高于石坎部分，這主要是因?yàn)槿龒{庫(kù)區(qū)耕地埂坎的修建大多依靠當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)指導(dǎo)明顯不足。

從結(jié)構(gòu)特征來(lái)看，土坎、石坎和水泥磚坎的結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，土石復(fù)合坎較為復(fù)雜，這主要是因?yàn)橹挥挟?dāng)土石復(fù)合坎的結(jié)構(gòu)為最優(yōu)狀態(tài)時(shí)才能兼顧土坎和石坎的優(yōu)點(diǎn)。3種不同土石復(fù)合坎的結(jié)構(gòu)也存在明顯差異，上土下石復(fù)合坎的下部為條石(或塊石)砌成的硬料層，硬料層上部覆土夯實(shí)形成土坎，下部硬料層能提高埂坎的穩(wěn)定性，上部土坎層可以種植作物，通過(guò)提高土地利用率直接增加農(nóng)民收入，這種埂坎在耕地資源緊張的地方比較常見。下土上石復(fù)合坎的下部用土壤夯實(shí)而成，坎面一般生長(zhǎng)雜草，這樣即能節(jié)約修筑成本又能通過(guò)植物根系穿插纏繞固結(jié)土體提高埂坎穩(wěn)定性。上部覆蓋一定厚度的石板，能防止雨水對(duì)埂坎頂部的擊濺作用，有效降低埂坎的維護(hù)成本，這種埂坎主要是作為田間便道埂坎。土石混合坎是將土壤和石塊按照一定比例混合后作為筑坎材料修建而成的耕地埂坎，坎體內(nèi)土石比例無(wú)明顯規(guī)律，其結(jié)構(gòu)類似于土坎，但穩(wěn)定性比土坎高。

3 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎利用狀況

三峽庫(kù)區(qū)坡耕地現(xiàn)有埂坎中土坎約占65%，農(nóng)民對(duì)土坎的接受意愿較高，但由于土坎的穩(wěn)定性相對(duì)較低，在當(dāng)前的坡耕地整治和高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)中很少采用。石坎占15%左右，近幾年新建的石坎比較規(guī)整。調(diào)查發(fā)現(xiàn)“農(nóng)業(yè)學(xué)大寨”期間修建的石質(zhì)埂坎多數(shù)保存較為完好，但部分由抗風(fēng)化能力較弱的紫色泥巖、砂巖等石材修建的石坎經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期風(fēng)化作用后已經(jīng)垮塌。受勞動(dòng)力缺乏、資金投入大、機(jī)會(huì)成本高等因素的影響，垮塌的埂坎只有極少數(shù)得到了修繕或重建。土石復(fù)合坎和水泥磚坎共8%左右，土石復(fù)合坎雖然兼顧了土坎和石坎的諸多優(yōu)點(diǎn)，但其最優(yōu)結(jié)構(gòu)、建造工藝仍不清楚，目前采用的比例不高。水泥磚坎在優(yōu)質(zhì)石材匱乏的地區(qū)比較常見，其比例仍然遠(yuǎn)低于石坎。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，將近10%的坡耕地沒有埂坎，但采用了水平溝等傳統(tǒng)水土保持措施。圖3是三峽庫(kù)區(qū)幾種典型的坡耕地埂坎。

圖3 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地典型埂坎

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，三峽庫(kù)區(qū)耕地現(xiàn)有土坎利用率超過(guò)80%。這主要是因?yàn)槿龒{庫(kù)區(qū)耕地資源比較緊張，人均耕地面積約0.047 hm2，遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平，農(nóng)民通過(guò)種植蠶豆(Viciafaba)、豌豆(Pisumsativum)、黃豆(Glycinemax)等“小糧”和黃花(Hemerocalliscitrina)、花椒(Zanthoxylumbungeanum)等經(jīng)濟(jì)作物的方式利用土坎以提高土地利用率，增加收入。研究表明，土坎上種植多年生植物后，植物根系的“加筋”作用能夠明顯提高埂坎土體的抗剪強(qiáng)度和邊坡的穩(wěn)定性[29]。雖然作物覆蓋對(duì)抗蝕能力較弱的土質(zhì)埂坎起到了一定的保護(hù)作用，但作物收獲時(shí)秸稈“連根拔起”對(duì)耕地埂坎造成不同程度的破壞，不利于其水土保持效益的發(fā)揮。

4 結(jié) 論

(1) 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎按筑坎材料可分為土坎、石坎、土石復(fù)合坎和水泥磚坎4種基本類型，這種分類方法契合了傳統(tǒng)的埂坎稱謂規(guī)則和基本性質(zhì)。按埂坎型式分類可以拓展和細(xì)化埂坎的屬性，三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎可分為坎溝一體化、有坎有埂、有坎無(wú)埂和不規(guī)范埂坎4種類型。按功能定位可分為田間便道坎、土地權(quán)屬分界坎和水土保持坎3種類型，雖然坡耕地埂坎同時(shí)兼顧多重功能，但各有明顯的側(cè)重點(diǎn)。

(2) 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地埂坎的結(jié)構(gòu)具有多樣化特征。4種基本類型埂坎中的土坎、石坎和水泥磚坎結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，土石復(fù)合坎的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。不同結(jié)構(gòu)埂坎的功能和用途有所差異，其中，利用上土下石復(fù)合坎構(gòu)建植物籬在耕地資源緊張的地方較常見，下土上石復(fù)合坎主要用作田間便道。各類埂坎的外邊坡坡度56°～90°和高度0.55～2.2 m主要是受原坡面地形條件和筑坎材料的影響，地埂的主要用途決定埂坎的頂寬0.3～0.8 m。

(3) 三峽庫(kù)區(qū)坡耕地中現(xiàn)有的各類埂坎比例差異顯著。其中，土坎比例最高，約占65%，其次是石坎，約占15%，土石復(fù)合坎和水泥磚坎共占8%左右，另外，近10%的坡耕地沒有埂坎，這類耕地保水保土主要依靠傳統(tǒng)的水土保持措施。

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Types, Structure and Utilization of Fieldridges on Sloping Farmland in Three Gorges Reservoir Region, China

LI Jinlin1, WEI Jie1,2

(1.CollegeofGeographyandTourismScience,ChongqingNormalUniversity,Chongqing401331,China; 2.ChongqingKeyLaboratoryofSurfaceProcessandEnvironmentRemoteSensingintheThreeGorgesReservoirArea,Chongqing401331,China)

[Objective] The objective of the study is to analyze the types, structure and functions of various extant fieldridges on farmlands and their application in practice, in order to provide support for planning and designing high standard basic farmlands in the Three Gorges Reservoir area. [Methods] The analysis was done through field investigation and literature reviews. [Results] (1) According to used materials, fieldridges could be classifyied into four types including stone fieldridge, soil fieldridge, soil-stone fieldridge and cement brick fieldridge. The fieldridge pattern could also be categorized into four types including combination of fieldridge and ditches, fieldridge with lynchet, fieldridge without lynchet and irregular fieldridge. In terms of functions, fieldridges include the fieldridge for walking, the fieldridge as a boundary of land ownership, and for the soil conservation. (2) The structure of extant fieldridges varies on sloping farmlands in the Three Gorges Reservoir area. Usually, the main functions and purposes of the fieldridges depend on their structures. For example, the upper-soil-bottom-stone fieldridges were used to establish hedgerow in most places where the high quality cultivated land was deficient, and the bottom soil-upper stone fieldridges were mainly used as a path for farming. (3) The proportion of soil fieldridges and stone fieldridges was about 65% and 15%, while the total of soil-stone fieldridges and cement brick fieldridges was about 8%. In addition, about 10% of sloping farmlands has no fieldridges in the Three Gorges Reservoir area. [Conclusion] The fieldridges with various types and structures are formed on sloping farmlands in the Three Gorges Reservoir area in the context of the specific geomorphologic features and complicated human-land relation, and different structures result in functional diversity of fieldridges. Currently, soil fieldridge has higher ratio and usage in the Three Gorges Reservoir area. The soil-stone fieldridge with merits of both soil bund and stone fieldridge, is a new widely used fieldridge in the Three Gorges Reservoir area. In the future, more focus should be put on the structure optimization, and popularizing this new fieldridge in sloping farmland consolidation and high standards basic farmland construction.

fieldridges on sloping farmlands; soil conservation practice; fieldridge structure; the Three Gorges Reservoir area

2016-06-14

2016-07-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“紫色土坡耕地土石復(fù)合坎結(jié)構(gòu)與水土保持效應(yīng)研究”(41471234); 重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃項(xiàng)目(cstc2015jcyjBX0141); 重慶市教委科技項(xiàng)目(KJ1500315)

李進(jìn)林(1991—),男(漢族),重慶市開州區(qū)人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)樗帘３峙c生態(tài)建設(shè)。E-mail:cqnulijinlin@sina.com。

韋杰(1979—),男(漢族),四川省蒼溪縣人,博士,教授,碩士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)橥寥狼治g與水土保持。E-mail:wei_jie@mails.ucas.ac.cn。

A

1000-288X(2017)01-0229-05

S157.2