譚瓊

摘 要：坡改梯工程是我國(guó)水土保持以及農(nóng)田建設(shè)的一項(xiàng)重要舉措，近年來(lái)對(duì)此展開的科學(xué)研究也很多。本文綜述了有關(guān)梯田的設(shè)計(jì)、水土保持效益、護(hù)埂措施以及坡改梯對(duì)土壤質(zhì)量與土壤水分的影響方面的研究現(xiàn)狀，并對(duì)有關(guān)梯田研究的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：梯田 水土保持 土壤質(zhì)量 發(fā)展趨勢(shì)

山地丘陵大約占據(jù)我國(guó)陸地面積的三分之二，為了生存和發(fā)展，人們開發(fā)利用了大量的坡耕地 [1]。但由于坡耕地的坡面不穩(wěn)定，加之降雨和流水的沖刷，使土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致表土和土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重，土地生產(chǎn)力下降。而將坡耕地沿等高線修建成斷面呈階梯狀的梯田，則能消除或減緩坡度、縮短坡長(zhǎng)，從而降低地表徑流的沖刷力、縮短地表徑流的長(zhǎng)度。因此將坡耕地改成梯田是一項(xiàng)防治水土流失的重要舉措 [2]。另外，梯田還能有效的改善土壤理化性質(zhì)，提高土地的作物產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展，產(chǎn)生重要的經(jīng)濟(jì)效益。因而對(duì)坡改梯工程的研究以及對(duì)梯田的改進(jìn)具有重要意義。

1 有關(guān)梯田的研究現(xiàn)狀

1.1 梯田的設(shè)計(jì)研究

傳統(tǒng)上，梯田的設(shè)計(jì)方法就是“大彎就勢(shì)，小彎取直”，可是這種方法只能定性，并不能量化 [3]。由于不同地方的地形存在許多具體的特點(diǎn)和差異，則需要因地制宜地在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。黨福江 [3]提出通過(guò)對(duì)代表地面走向的等高線進(jìn)行概化分析，得出能表達(dá)等高線的數(shù)學(xué)函數(shù)式，再以橫貫坡面切割等高線最少的基線作為梯田的地埂基線，最后根據(jù)其對(duì)應(yīng)的函數(shù)值，進(jìn)行實(shí)地坐標(biāo)放線。其重要意義在于提出了室內(nèi)分析的理論依據(jù)，基線放線的質(zhì)量不再由操作者的經(jīng)驗(yàn)多寡來(lái)決定，這樣既滿足了等高布設(shè)以及機(jī)械作業(yè)對(duì)曲率半徑的要求，并且也對(duì)“大彎就勢(shì)，小彎取直”進(jìn)行了定量化，同時(shí)還避免了施工時(shí)的大切大墊。蔡江碧 [4-5]等從數(shù)學(xué)角度提出了用矢量法進(jìn)行梯田設(shè)計(jì)，即利用以平面多邊形為單元拚湊成的空間面的平面圖代替地形圖，然后設(shè)置合適的坐標(biāo)系，利用矢量法進(jìn)行梯田設(shè)計(jì)和填（挖）方量的計(jì)算。裴金萍等 [6]提出在黃土高原丘陵溝壑區(qū)施行水平田面、隔坡林草、集雨灌溉為一體的隔坡集流梯田工程，也就是將部分坡耕地改造成水平梯田，而將田面之間的另一部分坡耕地退耕還草還林，這樣既減少了水土流失，又提高了雨水的利用率，解決了該地區(qū)干旱缺水的問(wèn)題，提高了作物產(chǎn)量。

1.2 梯田的水土保持效應(yīng)研究

在坡耕地上，當(dāng)降雨強(qiáng)度超過(guò)了土壤的下滲速度，將會(huì)沿坡面形成坡面徑流。坡面徑流不僅會(huì)沖刷土壤、破壞土壤結(jié)構(gòu)，還會(huì)帶走部分表土和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水土流失。而將坡耕地改成梯田后，消除了坡面，從而避免了坡面徑流的產(chǎn)生，減少了水土流失。

焦菊英等 [7-8]通過(guò)對(duì)黃土高原水平梯田的研究認(rèn)為，降雨量、降雨強(qiáng)度以及梯田質(zhì)量是影響水平梯田水土保持效益的重要因素。該研究采用降雨量（P）與最大30 min雨強(qiáng)（i30）的乘積（Pi30）作為降雨指標(biāo)，研究結(jié)果顯示：當(dāng)Pi30<4.4 mm2/min，i30<0.28 mm/min時(shí)，水平梯田不能發(fā)揮水土保持的作用；當(dāng)Pi30在4.4～50 mm2/min時(shí)，水平梯田的保水減沙效益均為100 %；當(dāng)Pi30>50 mm2/min時(shí)，水平梯田的保水減沙效益隨Pi30增大而減小。其關(guān)系為：

R（%）= -59.765 ln（Pi30）+ 331.72 r = 0.896

S（%）= -0.5848（Pi30）+ 130.07 r = 0.993

式中：R為保水效益；S為減沙效益。吳發(fā)啟等 [9]也同意以上觀點(diǎn)，認(rèn)為隨著降雨的增大，梯田蓄水保土的效益降低；梯田的修筑質(zhì)量越好，其蓄水保土的效益也越高。

胡建民等 [10]通過(guò)對(duì)紅壤丘陵區(qū)水平梯田的水土保持效應(yīng)進(jìn)行研究分析，也得出將坡耕地改成梯田后蓄水保土效益顯著提高，蓄水效益高達(dá)67.6 %，保土效益達(dá)85.0 %以上。同時(shí)還提出不同類型梯田水土保持效應(yīng)也不同，前埂后溝式水平梯田比標(biāo)準(zhǔn)水平梯田、對(duì)照水平梯田、內(nèi)斜式梯田以及外斜式梯田的蓄水保土效益都好。另外梯壁植草也能大大提高梯田的蓄水保土效益。采用前埂后溝+梯壁植草方式的水平梯田，蓄水效益能達(dá)到59.7 %，保土效益達(dá)98.2 %，適合在南方紅壤坡地推廣。

1.3 梯田的土壤質(zhì)量研究

修筑梯田需要挖掘、移動(dòng)大量土方，會(huì)造成土層紊亂，即原表土層的熟土被掩埋，原底土層的生土被翻上來(lái)成為新的表土層，這樣會(huì)導(dǎo)致耕作層的土壤性質(zhì)惡化、肥力下降，從而影響作物產(chǎn)量。莫世鰲 [11]研究得出新修梯田的土壤養(yǎng)分比起原坡耕地有所下降，其中有機(jī)質(zhì)下降37 %，全氮下降33 %，全磷下降9 %，速效氮下降72 %，速效磷下降90 %，水穩(wěn)性團(tuán)聚體下降49 %。劉緒軍等 [12]還提出修筑梯田時(shí)會(huì)在田面上形成2個(gè)部分，即填土和切土，2部分土壤的質(zhì)量也存在很大差異。前者物理性質(zhì)好，養(yǎng)分含量高，作物產(chǎn)量高，但保墑能力差；后者物理性質(zhì)較差，底土黏重，養(yǎng)分含量低。

為了改進(jìn)新修梯田的土壤質(zhì)量，學(xué)術(shù)界也進(jìn)行了大量的相關(guān)方面的研究。薛萐等 [13]通過(guò)對(duì)黃土高原丘陵區(qū)的梯田土壤質(zhì)量的研究發(fā)現(xiàn)，雖然新修梯田的土壤質(zhì)量較差，但隨著改造年限的延長(zhǎng)，土壤質(zhì)量得到顯著提高，其中土壤理化性質(zhì)得到明顯改善，抗蝕性顯著增強(qiáng)，土壤微生物屬性及活性也顯著增加，同時(shí)土壤質(zhì)量的改善程度與改造年限呈顯著的線性遞增關(guān)系。劉東海等 [14]提出梯田剛修筑好或梯田作物收后，應(yīng)立即進(jìn)行深翻，曬垡熟化土壤，蓄集更多雨水，同時(shí)大量增施農(nóng)家肥，改進(jìn)耕作制度，因地制宜地采取少耕、免耕等耕作措施，盡量選種先鋒作物或者選用良種，還可以應(yīng)用生物生化制劑以及葉面微肥等增產(chǎn)技術(shù)。王栓全等 [15]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在新修梯田里不同的種植馬鈴薯的方式對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量有很大影響，其中溝種比平作、壟作產(chǎn)量分別提高11.1 %和15.9 %，追施N肥和保水劑、噴施多效唑（Multiple-effect triazole，MET）也可使產(chǎn)量明顯提高。

1.4 梯田的土壤水分的研究

坡耕地改造成梯田后，土壤水分也發(fā)生了很大的變化。馬福武等 [16]通過(guò)對(duì)晉南黃土丘陵溝壑區(qū)不同地類的土壤水分變化規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)降雨量、氣溫、空氣濕度、蒸發(fā)量等氣象因素都跟土壤含水率存在相關(guān)性，同時(shí)還提出了計(jì)算坡耕地、梯田、荒坡地、棄坡耕地、人工草地以及溝坡林地6種不同地類的土壤水分的經(jīng)驗(yàn)公式。蔡進(jìn)軍等 [17]通過(guò)對(duì)寧南山區(qū)梯田的研究發(fā)現(xiàn)水平梯田的土壤水分受降水量的影響很大，同時(shí)不同土層之間的含水量也不同，主要隨土層深度的增加而逐漸減少，并且變化幅度趨于穩(wěn)定；就水平梯田的不同部位而言，土壤含水量從外向內(nèi)逐漸升高，而且梯田田面越寬，變化越明顯。徐英等人 [18]通過(guò)對(duì)小于2°的緩坡水平梯田土壤含水量的空間變異特征的分析，以及對(duì)傳統(tǒng)的普通克立格法的改進(jìn)，提出了一種研究土壤含水率空間分布的新方法，即趨勢(shì)輔助克立格法（簡(jiǎn)記為KTAI），這種方法不但提高了估值精度，還減輕了野外工作量。

1.5 梯田的護(hù)埂措施研究

由于受降雨強(qiáng)度大、土壤黏粒含量高和土壤遇水膨脹等自然因素以及修筑質(zhì)量不高、排水系統(tǒng)不完善等修筑與利用中不合理的人為因素的影響，梯田田坎垮塌現(xiàn)象非常嚴(yán)重。朱建強(qiáng) [19]通過(guò)對(duì)陜南地區(qū)梯坎垮塌現(xiàn)象的調(diào)查顯示，在梯地修筑好的第2年的雨季中就有30 %～40 %的土坎發(fā)生崩塌或滑塌。因此，為了保證梯田的使用壽命，對(duì)新修梯田采取護(hù)埂護(hù)坎措施十分必要。朱建強(qiáng)等人 [20]提出在梯地上部坡地種植植被，攔截阻滯坡面徑流；還應(yīng)在梯地與其上部陡坡地相接處以及沿山修建排水溝，疏導(dǎo)降雨徑流，防止梯地被沖毀；同時(shí)提高埂坎修筑質(zhì)量并進(jìn)行植物護(hù)埂，削弱風(fēng)力對(duì)埂坎的風(fēng)化作用，為了使群眾接受并便于推廣，最好種植經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的植物護(hù)埂。

由于植物根系的體積、密度以及分布方向等都會(huì)對(duì)土壤的抗剪強(qiáng)度造成很大的影響 [21]，因此不同植物的護(hù)埂效益不同。同時(shí)再考慮到植物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，唐書鋒等 [22]提出了低坎種植龍須草、中坎種植花椒、高坎種植棗樹的護(hù)埂模式；劉明義等 [23]認(rèn)為采用黃花菜與紅小豆混種的地埂土壤抗崩解與抗蝕性都很強(qiáng)，比較適合在東北低山丘陵區(qū)推廣；焦金魚等 [24]認(rèn)為紫花苜蓿不僅能保證埂坎的穩(wěn)定性，還能充當(dāng)動(dòng)物飼料，是很好的護(hù)埂植物。

李光錄等 [25]則提出利用PP 織物袋作為梯田筑坎的替代材料。由于PP織物不僅能袋透水保土，抗壓和抗紫外線性強(qiáng)，使用壽命也較長(zhǎng)；同時(shí)不僅節(jié)省石料，而且施工技術(shù)簡(jiǎn)單、修筑成本低；另外PP織物袋無(wú)毒、無(wú)害，對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)無(wú)副作用，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響也比較小。

2 坡改梯效益研究的發(fā)展趨勢(shì)

坡改梯雖然是我國(guó)水土保持的一項(xiàng)重要舉措，但為了更大程度的減少水土流失，許多山區(qū)丘陵地帶還是選擇了退耕還林還草，比如三峽庫(kù)區(qū)，因此耕地面積大大減少。為了解決廣大人民的溫飽問(wèn)題以及農(nóng)民的收入問(wèn)題，必須深入的研究梯田的多種經(jīng)營(yíng)方式以及作物產(chǎn)量產(chǎn)值的提高，以期在有限的耕種面積上創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

另外坡改梯后，土地利用方式以及小地形都發(fā)生了改變，從而會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境、氣候等產(chǎn)生影響。改善生態(tài)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展道路，是全人類共同關(guān)注的問(wèn)題。因此不僅要重視梯田的蓄水保土的功能，還應(yīng)將梯田的建設(shè)、開發(fā)、利用與生態(tài)、環(huán)境等問(wèn)題密切聯(lián)系，讓梯田在改善生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮更加重要的作用。

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