水土保持耕作措施與預(yù)防控制地下水污染的綜合研究初探

吳 昊，劉冬黎(云南省水利水電科學(xué)研究院，云南 昆明 650228)

1 水土保持耕作措施的概念和重要性

水土保持耕作措施(以下簡稱“保土耕作措施”)以保土、保水、保肥為主要目的，是我國普遍采用的水土保持農(nóng)業(yè)措施之一[1]。保土耕作措施包含以改變小地形和增加地面覆蓋為主的耕作技術(shù)，以增加植被覆蓋、改變土壤物理性狀為主的耕作措施，作為坡耕地普遍應(yīng)用的水土保持方法，與水土保持栽培技術(shù)、土壤培肥技術(shù)、旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)和復(fù)合農(nóng)林業(yè)技術(shù)等措施相輔相成，共同構(gòu)建了水土保持農(nóng)業(yè)措施體系。

長期以來，人們采取各類保土耕作措施，通過改變微地形或增加植被覆蓋、改變土壤物理性狀，提高土壤的抗蝕能力，蓄水保墑，提升天然降水的生產(chǎn)效率，給作物生長創(chuàng)造一個(gè)良好的土壤環(huán)境。保土耕作措施在水土保持農(nóng)業(yè)措施中占據(jù)重要地位，但相比其重要性，保土耕作措施在水土保持項(xiàng)目規(guī)劃和實(shí)施階段受重視程度明顯不夠，比如：在進(jìn)行水土保持工程措施設(shè)計(jì)時(shí)，大部分僅僅是提出兩三種保土耕作措施，并簡單賦予一些籠統(tǒng)的要求，沒有考慮保土耕作措施的針對性和適宜性，以及與其他措施的有機(jī)配合；在進(jìn)行水土保持投資估算時(shí)，對保土耕作措施的投資費(fèi)用一般沒有計(jì)列；在進(jìn)行效益分析時(shí)，對保土耕作措施效益的計(jì)列也時(shí)有時(shí)無。

2 保土耕作措施對控制坡耕地土壤侵蝕的積極作用

對地面坡度介于5°～25°的坡耕地采取等高耕作、溝壟種植、輪作、間作、地膜覆蓋、秸稈覆蓋、少耕覆蓋、輪耕等保土耕作措施，對于防止徑流沖刷、減輕水土流失具有明顯的積極作用。

(1)改變小地形以增加水分入滲與保蓄，減少土壤沖蝕。以改變小地形為主的保土耕作措施主要包括等高耕作、溝壟種植、坑田耕作等。以等高耕作為例，等高耕作是坡耕地實(shí)施其他保土耕作措施的基礎(chǔ)[2]。等高耕作通過沿等高線垂直于坡向進(jìn)行橫向耕作來改變坡耕地地形，在犁溝平行等高線方向形成許多“蓄水溝”攔蓄地表徑流，促使土壤水分入滲率增強(qiáng)，減少雨水對土壤的沖刷，減輕水土流失。

(2)增加植被覆蓋以維持和提高土壤肥力，防止土壤有機(jī)物過度消耗。以增加植被覆蓋為主的保土耕作措施主要包括輪作、間作、套種、混播等。如果在同一塊耕地內(nèi)始終種植同一種農(nóng)作物，那么地表在一定時(shí)間段內(nèi)必然處于荒蕪狀態(tài)，并且可能出現(xiàn)雜草和病蟲害，不利于調(diào)節(jié)土壤的微生物狀況，會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)物消耗，土壤肥力無法維持，作物覆蓋面積和覆蓋度逐步下降，土壤中根系不斷減少，從而不利于防治水土流失。

(3)增加地面覆蓋以蓄水保墑、防旱抗旱、保持水土。以增加地面覆蓋為主的保土耕作措施主要包括地膜覆蓋、秸稈覆蓋等，多用于水資源不足的旱作地區(qū)，特別是在水土流失嚴(yán)重、地表呈現(xiàn)荒漠化的區(qū)域，其優(yōu)點(diǎn)是保墑、蓄水、防擊濺作用明顯。此類措施多是利用一些粉碎殘株、殘茬或可降解膜覆蓋地表，在節(jié)約成本的同時(shí)保護(hù)了土壤，降雨時(shí)雨滴不會(huì)直接擊濺地表，還可以提高地表溫度，抑制雜草生長，保持土壤墑情，保證透氣性，起到了防旱抗旱、保持水土的作用。

(4)改變土壤物理性狀以保持土壤結(jié)構(gòu)和水分，減少土壤擾動(dòng)。以改變土壤物理性狀為主的保土耕作措施主要是少耕。采取少耕措施避免了對土壤結(jié)構(gòu)的破壞，同時(shí)借助增加的地面覆蓋，保持土壤水分。通過一定生產(chǎn)周期的少耕或免耕，在減少土壤被頻繁翻動(dòng)的同時(shí)，使有益生物的群落繁殖并增加土壤的有機(jī)質(zhì)及水穩(wěn)團(tuán)粒，起到改善土壤物理性狀、營造良好土壤環(huán)境的作用。

3 保土耕作措施可能對地下水造成的負(fù)面影響

在地面坡度介于5°～25°的坡耕地上采取保土耕作措施后，對土壤侵蝕的抑制效果主要體現(xiàn)在減少地表沖刷、提高土壤肥力、增強(qiáng)蓄水保墑、減少土壤擾動(dòng)等方面。實(shí)施保土耕作措施對于未采取坡改梯的坡耕地所帶來的經(jīng)濟(jì)、保土、蓄水效益明顯，雖然比不上坡改梯，但對于未開展或不適宜大面積坡改梯的廣大山區(qū)而言，采取保土耕作措施無疑是最佳選擇。但是，保土耕作措施在控制坡耕地土壤侵蝕的同時(shí)，也可能會(huì)對周邊地下水環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，只是過程很緩慢，容易被忽視。

(1)土壤滲透作用增強(qiáng)可能導(dǎo)致地下水受到間接污染。在坡耕地上采取等高耕作等措施，減輕了土壤侵蝕，同時(shí)土壤滲透作用增強(qiáng)，但也會(huì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)施用的化肥或糞肥間歇入滲，對淺層地下水造成污染。比如，人們?yōu)榱搜杆偬岣咄寥鲤B(yǎng)分、培肥土壤，在沒有考慮土壤狀況和作物需求的情況下施用大量農(nóng)用化肥或人畜糞肥，以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，雖然對于作物增產(chǎn)短期效果較好，但是長期來看為地下水污染、土壤環(huán)境破壞埋下了隱患。

(2)保土耕作活動(dòng)促進(jìn)了土壤有機(jī)物的礦化，可能間接污染地下水。在水土流失區(qū)隨著保土、保水、保肥措施的跟進(jìn)，坡耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸增加，為土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程創(chuàng)造了良好的環(huán)境，而有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過程又為作物和土壤微生物提供了養(yǎng)分和活動(dòng)能量，并直接或間接地影響著土壤性質(zhì)。但是在保土耕作措施的作用下，隨著土壤滲透、蓄水能力的不斷增強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化產(chǎn)物中部分無機(jī)態(tài)氮有可能向地下潛水遷移，間接污染地下水。

(3)缺乏管理的保土耕作措施可能形成污染源。在我國坡耕地保土耕作措施應(yīng)用廣泛，農(nóng)民群眾多是依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)實(shí)施，在目前的情況下想要規(guī)范、大規(guī)模地開展保土耕作措施，還存在一些困難，比如：是否有可依托的水土保持綜合治理項(xiàng)目；在水土保持綜合治理項(xiàng)目規(guī)劃和實(shí)施方案中保土耕作措施是否得到重視且投入有一定的治理經(jīng)費(fèi)；在措施實(shí)施及管理階段是否對農(nóng)戶進(jìn)行過必要的培訓(xùn)。農(nóng)村耕地的承包權(quán)和經(jīng)營權(quán)歸土地承包人所享有，承包人有占有、使用、受益和一定處分的權(quán)利。耕地是農(nóng)村土地承包人生產(chǎn)生活的主要場所，其耕作活動(dòng)具有很大的自主性，在沒有國家項(xiàng)目投入的情況下，僅依靠承包人的能力，采取的水土保持農(nóng)業(yè)措施多缺乏科學(xué)性和適宜性，適應(yīng)性和可靠性不足，操作不當(dāng)極易對周邊環(huán)境造成影響，對地下水環(huán)境造成污染。

4 保土耕作措施可能造成地下水污染的防控手段

在沒有項(xiàng)目依托、資金投入、專業(yè)指導(dǎo)的情況下，盲目實(shí)施水土保持農(nóng)業(yè)措施特別是保土耕作措施可能會(huì)對周邊地下水環(huán)境造成負(fù)面影響，只是過程很緩慢，容易被忽視。如果地下水水質(zhì)特別是地下水環(huán)境在不知不覺中被改變，那么即使徹底消除了污染源，想要完全恢復(fù)，也十分困難。在發(fā)揮保土耕作措施對控制耕地土壤侵蝕方面的積極作用的同時(shí)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到其對地下水可能造成的負(fù)面影響，提早預(yù)防，協(xié)同控制，盡可能切斷污染地下水環(huán)境的源頭。

(1)嚴(yán)格控制保土耕作區(qū)農(nóng)作物化肥使用量，提高化肥使用效率。一是結(jié)合土壤狀況和作物生長需要，嚴(yán)格控制化肥使用量，提高使用效率，把控施肥時(shí)間，減少化肥浪費(fèi)，避免對土壤環(huán)境和地下水環(huán)境造成間接污染。二是根據(jù)實(shí)際情況采取科學(xué)的草田輪作、間作、套種、留茬覆蓋、秸稈覆蓋等措施，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高化肥使用效率。三是土壤有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化過程中會(huì)產(chǎn)生一定礦質(zhì)養(yǎng)分如無機(jī)態(tài)氮(主要是硝態(tài)氮)，如果土壤中產(chǎn)生的礦質(zhì)養(yǎng)分過多，作物生長所需的養(yǎng)分供過于求，那么會(huì)造成有機(jī)肥料殘留或深入地下水，對作物生長或地下水水質(zhì)可能造成影響和污染。因此，在利用有機(jī)肥的時(shí)候必須保證作物生長所需的養(yǎng)分與土壤有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化過程所提供的礦質(zhì)養(yǎng)分達(dá)到平衡。

(2)開展區(qū)域性水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，提升保土耕作區(qū)地下水環(huán)境監(jiān)管能力。在保土耕作區(qū)特別是在沒有水保項(xiàng)目依托、專項(xiàng)資金投入、專業(yè)人員指導(dǎo)的地方，建議開展區(qū)域性水質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，采取地面觀測方法，通過查詢、收集資料等獲取保土耕作措施完成的數(shù)量及其質(zhì)量數(shù)據(jù)，依托雨量站測量、記錄區(qū)域內(nèi)不同季節(jié)降水量、降水強(qiáng)度，計(jì)算蒸發(fā)量、作物生長季節(jié)土壤含水量、土壤理化性狀等相關(guān)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)保土耕作措施的開展。同時(shí)，造成我國農(nóng)村地下水環(huán)境變化的污染源有很多，如采礦業(yè)、工業(yè)、居民生活、農(nóng)業(yè)等都會(huì)不同程度地引起地下水水質(zhì)的變化。在保土耕作區(qū)，首先要研究是哪些原因?qū)е铝说叵滤|(zhì)的變化，找出主要矛盾；其次要加強(qiáng)水保部門與其他部門間的協(xié)作，積極推進(jìn)地下水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)地下水環(huán)境監(jiān)測信息共享，逐步提升地下水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)管能力。

(3)開展宣傳教育，科學(xué)開展保土耕作。保土耕作措施是一種重要的水土保持農(nóng)業(yè)措施，在我國廣大山區(qū)坡耕地發(fā)揮了巨大的水土保持作用。相比廣大的山區(qū)，國家投入的水土保持綜合治理項(xiàng)目明顯不足，缺乏相關(guān)經(jīng)費(fèi)支持，導(dǎo)致規(guī)模化、規(guī)范化的保土耕作措施難以全面鋪開。因此，想要進(jìn)一步發(fā)揮保土耕作措施的積極作用，避免其消極作用，只有開展宣傳教育，使廣大群眾能夠科學(xué)、合理地使用保土耕作措施。

[1] 王禮先,朱金兆.水土保持學(xué)[M].北京:中國林業(yè)出版社，2005:240.

[2] 趙永軍,常丹東.水土保持綜合治理項(xiàng)目設(shè)計(jì)與管理[M].北京:中國水利水電出版社，2013:223.