（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司 陜西，西安 710065）

面對資源約束、環(huán)境問題、生態(tài)退化的嚴峻形勢，黨的十八大明確了生態(tài)文明理念，把可持續(xù)發(fā)展提升到綠色發(fā)展高度。近年習近平總書記提出“山水林田湖草是一個生命共同體”的理念[1]，將尊重自然、順應自然、保護自然的理念進行延伸，明確了整體保護、系統(tǒng)修復、綜合治理[2]的總體路徑。汾河是山西的母親河，也是京津冀的重要水源，屬于黃河水系，是黃河第二大支流。寧武地處汾河源頭，生態(tài)區(qū)位尤為重要，是國家山水林田湖草生態(tài)保護修復工程試點區(qū)域。寧武的山水林田湖草建設對于黃河流域生態(tài)保護及高質量發(fā)展具有重要意義。

“山水林田湖草生命共同體”系統(tǒng)修復理論強調生態(tài)系統(tǒng)各生態(tài)要素之間的整體性，打破山、水、林、田、湖、草各生態(tài)要素各自為政，分而治之的思路，從國土、林業(yè)、農業(yè)等多方面、多維度、多層次入手，實現(xiàn)系統(tǒng)治理一盤棋?！吧剿痔锖萆餐w”理論的提出給農業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，通過系統(tǒng)治理，實現(xiàn)農業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護的共贏，實現(xiàn)農業(yè)綜合服務功能的提升，修復整體生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 生態(tài)環(huán)境特征分析

汾河流域是山西經(jīng)濟最發(fā)達、人口密度最高、城鎮(zhèn)最集中的區(qū)域。寧武縣位于汾河源頭，汾河干流在寧武縣境內總長64 km，由北向南流經(jīng)東寨鎮(zhèn)、化北屯鄉(xiāng)、石家莊鎮(zhèn)三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，流域面積1395 km2，涉及東寨鎮(zhèn)、石家莊鎮(zhèn)、涔山鄉(xiāng)、余莊鄉(xiāng)、迭臺寺鄉(xiāng)、圪廖鄉(xiāng)、東馬坊鄉(xiāng)、懷道鄉(xiāng)、化北屯鄉(xiāng)、西馬坊鄉(xiāng)、新堡鄉(xiāng)11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，290個行政村，流域人口約8 萬人，其中城鎮(zhèn)人口2.21 萬人，農村人口5.78 萬人，城鎮(zhèn)化率27.69%。該區(qū)域共計18755 戶，勞動力31728 個，人口密度57.24 人/km2，人均土地1.75 hm2/人。寧武縣2018年全縣生產總值為62.36億元，三次產業(yè)結構為4：62：34，農業(yè)發(fā)展處于低效發(fā)展階段，耕作效率低下，農產品產量低。寧武汾河流域國民生產總值18.56萬元，耕地面積30621 hm2，人均耕地面積5.7畝。汾河沿線村鎮(zhèn)主要以農牧業(yè)為主，結合煤礦分布零星工業(yè)，臨近蘆芽山區(qū)域發(fā)展旅游業(yè)。區(qū)域第一產業(yè)以種植業(yè)為基礎，牧業(yè)發(fā)展為特色。主要糧食作物有莜麥、豌豆、山藥、谷子、蠶豆、玉米、黑豆、黍子、糜子、蕎麥、小麥等，主要經(jīng)濟作物有胡麻、油菜、黃芥，2015 年農村人均純收入4544 元/人。寧武縣汾河流域農業(yè)發(fā)展較弱，土壤貧瘠、干旱缺水、無霜期短是農業(yè)發(fā)展的制約性因素，耕作主要依靠人力畜力，技術落后，是典型的靠天吃飯的旱地農業(yè)。由于種植類型限制，生產效率低下，農業(yè)種植入不敷出，導致大片農田處于撂荒狀態(tài)。

1.1 干旱少雨，降水供需錯位

寧武縣處于西北黃土高原范圍內，寧武汾河流域主要為河流切割形成的溝壑縱橫的黃土山區(qū)地貌。寧武汾河流域屬暖溫帶大陸性季風氣候區(qū)，平均降水量是517.6 mm，多年平均蒸發(fā)量1902.3 mm，寧武汾河流域海拔1500～3000 m，具有山區(qū)氣候特點，降水夏秋多、冬春少季節(jié)性分布不均。由于汛期降雨多以暴雨形式出現(xiàn)，加之山高坡陡的地形特征，降水大部分形成地表徑流，沿河床和河谷流入汾河，區(qū)域土壤水資源含蓄比例低。該區(qū)域60%的降水集中在7、8、9 月，與春季主體作物的需水期錯位，“十年九春旱”是寧武農業(yè)生產可持續(xù)發(fā)展的主要障礙。寧武縣汾河流域旱災頻發(fā)，春旱主要發(fā)生于3月中旬至5月中旬，幾乎每年都有不同程度發(fā)生。秋旱主要影響晚秋作物的成熟及延誤秋作物的適時播種，平均3～4 年一遇，春夏連旱平均3～5 年一遇，春夏秋連旱10～20 年一遇。寧武縣汾河流域的降水時間、降水量與作物的需水期、需水量不同步，氣候暖干化等自然因素使地表徑流量有不同程度的減少，地下水資源日趨貧乏，加上水利灌溉設施的缺乏，是造成該區(qū)農作物產量低的主要原因。

1.2 洪災頻繁，影響農業(yè)生產

寧武汾河流域暴雨的地區(qū)分布不均，大面積暴雨發(fā)生次數(shù)較少，常以局部洪水為主。暴雨持續(xù)時間一般小于24 h，超過3 d的比較罕見。暴雨的地區(qū)分布基本上是由流域周圍的山地向河谷遞減。流域上游段洪水基本由暴雨形成，與暴雨時程分布較為一致，最早漲洪時間為5月上旬，最晚為10月下旬，大洪水多發(fā)生在7～8月。受暴雨特性和地形條件影響，洪水來源空間分布不均，多局部洪水，且洪水過程暴漲暴落，泥沙含量大，一般歷時1～3 d。流域內洪水年際變化較大，根據(jù)靜樂站65年實測最大洪峰流量資料統(tǒng)計分析，實測最大年份1967 年為2230 m3/s，實測最小年份2014 年為28 m3/s，極值比80；蘭村站45 年實測最大洪峰流量資料統(tǒng)計分析，實測最大年份1971 年為1480 m3/s，實測最小年份2007 年為14 m3/s，極值比106。寧武汾河流域的優(yōu)質耕地均分布在汾河及其主要支流兩側，耕地質量高，土地平整，交通條件良好。由于汾河沿線堤防等水利設施修建年代久遠，系統(tǒng)性不強，汾河沿線的防洪體系并不完整，面對洪水的侵擾，兩岸的農業(yè)生產頻繁減產甚至絕收。

1.3 山高坡陡，暴雨沖刷，水土流失嚴重

汾河流域地處黃土高原東部，屬多山丘陵地區(qū)，是全國水土流失重點區(qū)域之一，山區(qū)、丘陵面積多，地形支離破碎，溝壑縱橫，土壤疏松，降水集中，極易流失，汾河干流入黃河段在1958年實測的年輸沙量達到1.37億噸。寧武汾河流域兩側山體黃土溝壑縱橫、地表質地疏松、山高坡陡砂頁巖風化在6～9 月集中降雨雨洪沖刷下，極易形成溝蝕。寧武耕地資源緊缺，多數(shù)耕地分布于汾河兩岸坡地，坡地耕作、順坡開荒、陡坡放牧等活動，破壞了兩側山體植被和穩(wěn)定地形，造成了汾河流域嚴重的水土流失。該區(qū)域屬永定河上游國家級水土流失重點治理區(qū)，平均侵蝕模數(shù)為6400 t/（km2·a），屬于強烈侵蝕，據(jù)水土保持試驗站資料，坡耕地每年每公頃流失土壤達120～150 t，由于汾河沿線對水資源和土地資源的不合理利用模式，致使該區(qū)域水土流失日益加劇。寧武汾河流域國土總面積1395 km2，水土流失面積1186 km2，占總面積85.02%。其中丘陵溝壑區(qū)的水土流失面積為46.8%，主要沙源區(qū)，土石山區(qū)50.6%，是流域粗砂的主要來源地，河川階地區(qū)2.6%，是土壤侵蝕較輕微地區(qū)。寧武汾河流域多年平均輸沙量為276.5 萬噸，侵蝕模數(shù)年平均為4167 t/km2，以水力侵蝕為主，其中面蝕、溝蝕廣泛，局部有瀉溜、滑坡等重力侵蝕，侵蝕的形態(tài)多為魚磷狀、斑網(wǎng)線形、溝頭岸坡滑塌、溝道下切等。其中寧武汾河流域水土流失輕度侵蝕340 km2，占總流失面積28.64%，中度侵蝕392 km2，占總流失面積33.04%，強度侵蝕261 km2，占總流失面積21.98 %，極強度侵蝕138 km2，占總流失面積11.65%，劇烈侵蝕56 km2，占總流失面積4.69%。水土流失問題使得土壤生產能力下降，泥沙源源不斷地進入汾河，水源涵養(yǎng)保持能力下降，土壤有機質流失，對流域生態(tài)環(huán)境造成不利影響，嚴重影響了農業(yè)生產效率。

1.4 農業(yè)基礎設施差，發(fā)展局限性強

汾河流域寧武境內國土總面積1395 km2，全境按自然條件及水文區(qū)域劃分，屬“云蘆山間河谷區(qū)”，區(qū)域土地類型分為黃土丘陵區(qū)占9.53%，土石山區(qū)占89.02%，沖積平原區(qū)占1.45%。從耕作肥力看，耕作層土壤表層含量大部分在20%～30%之間，除砂壤和輕壤之外，更多的屬中壤質地。寧武汾河流域經(jīng)濟結構以農業(yè)為主，煤炭工業(yè)發(fā)展相對突出，人均耕地在晉西北各縣中最少，在農業(yè)土地使用中，土地資源的不充分利用，經(jīng)營的掠奪性，導致土地質量日益下降。寧武汾河流域的農業(yè)發(fā)展依托的耕地資源僅在汾河兩岸有少部分集中連片的，其余耕地均呈散點狀分布在丘陵溝壑區(qū)域。由于地區(qū)農業(yè)生產效率低下，大規(guī)模的農業(yè)基礎設施匱乏，主要依靠農民投工投勞，自力更生發(fā)展，政府投入不足，嚴重影響了區(qū)域的農業(yè)發(fā)展。區(qū)域城鄉(xiāng)的二元結構明顯，勞動力向城市轉移，農業(yè)生產者數(shù)量減少，老齡化趨勢更加明顯，導致大面積耕地處于撂荒狀態(tài)，加之農業(yè)用地與非農業(yè)用地矛盾突出的影響，耕地資源的流失和土地日趨貧瘠現(xiàn)象日漸凸顯。河流流經(jīng)的區(qū)域，海拔較低、坡度較平且耕地較為集中，道路、灌溉等農業(yè)設施配套度高，農業(yè)發(fā)展相對較好。西馬坊鄉(xiāng)和涔山鄉(xiāng)，位于蘆芽山林地開發(fā)保護區(qū)，海拔較高，自然環(huán)境惡劣，加之交通不暢、基礎配套設施落后等因素，村莊人口分布少，丘陵地區(qū)的地貌對發(fā)展機械農業(yè)和集約化生產有一定的阻礙，農業(yè)生產的勞動強度更大，經(jīng)濟效益更低，農業(yè)發(fā)展嚴重滯后。流域現(xiàn)狀配套的農業(yè)基礎設施建設資金來源的部門眾多，實施項目的目標不同，側重點有所差異導致農田基礎設施建設為農業(yè)生產服務這個最根本目的沒有得到充分體現(xiàn)，田、水、路、林、村等農業(yè)基礎設施建設內容之間的聯(lián)系被大大弱化，各單項工程的效用無法充分發(fā)揮，投入與產生的效果不成正比。

2 綜合治理思路

基于寧武汾河流域的生態(tài)環(huán)境特征，針對水資源缺乏、水土流失嚴重、農業(yè)生產能力低下的發(fā)展瓶頸，為實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，應以“山水林田湖草生命共同體”理念為指引。從維護流域生態(tài)格局完整性入手，從汾河流域綜合、系統(tǒng)治理角度切入，以打造山水林田湖草生命共同體為目標，協(xié)調各類生態(tài)要素，調配資源，實施農田整理，采用水源涵養(yǎng)林、水土保持林、封禁、谷坊等措施涵養(yǎng)水源保持水土，結合大量連片坡耕地實施坡改梯工程，在河灘連片農田進行農田治理提升生產能力，建立和發(fā)展水土保持型生態(tài)農業(yè)，推進農業(yè)基礎設施建設，從而探索高效農業(yè)綜合治理模式，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。

3 農田綜合治理措施

3.1 實施農田整理

寧武汾河流域的農田分布呈現(xiàn)出不均衡特點，集中連片、土地平整的優(yōu)質耕地均分布在汾河及其主要支流兩側，大量農田呈散點狀分布于多山丘陵地區(qū)。農田是農業(yè)生產的基礎，良好的農田基礎有利于農業(yè)的高效發(fā)展，實施農田整理是提高農業(yè)發(fā)展水平的基礎。寧武汾河流域農田整理的總體思路是恢復粗放耕作損毀的生態(tài)用地，平整優(yōu)化汾河兩岸的平整高質量農田，丘陵地區(qū)散點狀分布的農田地形錯綜復雜，地勢起伏，田塊零星分散，采用因地制宜的整理策略，分區(qū)域實行不同的方式，提高生產效益。

由于地勢平坦，灌溉方便，寧武汾河河灘區(qū)域被村民覆蓋薄土進行耕作，破壞了原生的河灘生態(tài)系統(tǒng)。由于該區(qū)域土層稀薄，底部為河灘卵石，土壤保水性差，肥力流失，農業(yè)生產效率低下，農藥肥料等施用造成農業(yè)面源污染問題，嚴重影響了河流生態(tài)系統(tǒng)。針對該類型農用地，應采用生態(tài)化改造手段，恢復區(qū)域原生生態(tài)環(huán)境，建立適應河流生態(tài)體系的植被生境。

汾河河谷寧武段分布有平整的集中連片的農田，目前由于分屬于各個農戶進行耕作，農田分割嚴重，現(xiàn)狀農田存在局部起伏較大，田塊不規(guī)整的問題，灌溉系統(tǒng)配套不足，基本是靠天吃飯，農業(yè)生產效率低下，大量農田處于撂荒狀態(tài)。基于現(xiàn)狀問題，針對此類型可采用農場化集中經(jīng)營模式將現(xiàn)有農田產權加以整合，將連片的集中農田修整平坦，形成規(guī)模，劃分符合機械化農業(yè)需求的方正有序格田，形成田面寬70～80 m，田面長120～160 m的規(guī)則形態(tài)，并在相鄰田塊間修筑高度為50 cm 的土埂，使田塊縱坡處于1/500～1/1000 之間，配套耕作道路和排灌系統(tǒng)，推進全程機械化操作和集約化生產，提高生產效率。

分布于汾河兩岸丘陵溝壑區(qū)的散點型農田，可根據(jù)其坡度、坡向、坡面大小等條件進行因地制宜的改造。坡度較小、連片區(qū)較高的區(qū)域可沿垂直于等高線方向建設成方形的格田，便于中、小型機械操作。坡度較大且較為連片的區(qū)域，可通過砌筑田埂等措施建成較為規(guī)整的長條形水平梯田，以利于小型機械和便攜式機械的操作。針對過于零散且坡度較高的區(qū)域，可選擇種植對平整度要求不高的作物，盡量打破田寬界線，以起隆和溝壑等方式分割，建設成規(guī)模的坡耕地，同樣可以適宜各種小型機械的作業(yè)要求。對于確實改造難度較大的坡面農田，可通過綜合評估建設生態(tài)林，優(yōu)化區(qū)域生態(tài)環(huán)境，緩解水土流失。

3.2 涵養(yǎng)水源保持水土

重點針對寧武汾河干流沿線及其兩側的重要支流進行水土保持林建設。根據(jù)區(qū)域高海拔、高寒的氣候特征，選擇當?shù)剡m生的落葉松、云杉、新疆楊、油松、沙棘、檸條、丁香等優(yōu)勢品種營造水土保持林，涵養(yǎng)水源。結合山高坡陡的地貌特征，坡面采用魚鱗坑整地，較平坦區(qū)域采用穴狀整地，品字形配置模式。為實現(xiàn)更好的生態(tài)修復效果，植被采用喬灌混交，塊狀混交、行間混交模式，實現(xiàn)水土保持功能的同時提升生物多樣性。

以地處偏僻的荒山、荒草地為主劃定封禁小斑，同時融入部分疏林地，實施封山育林工程，采用全年封禁的形式。通過喬木補植、灌木豐富、局部播撒草籽等措施，增加林分植被種類，加快綠化速度，強化片區(qū)水源涵養(yǎng)能力，保持水土，從而整體上改善農業(yè)生產條件，改善區(qū)域環(huán)境基底。

為抬高侵蝕基準，防止溝底下切，減緩溝道縱坡，減小山洪流速，針對溝道侵蝕明顯、溝道比降大、溝底侵蝕劇烈的支溝，建設漿砌石谷坊工程。谷坊設計防洪標準為10 年一遇，3～6 h 最大降雨。通過谷坊工程的建設將有利于形成溝底臺階化形態(tài)，從而增加平面優(yōu)良耕地，為利用溝道土地發(fā)展農業(yè)生產創(chuàng)造條件。

3.3 坡耕地改造

寧武縣山地地貌面積1737.37 km2，占全縣總面積的89.34%，坡耕地占全縣耕地面積的87.6%。在地質和降雨的雙重影響下，坡耕地水土流失和土地侵蝕現(xiàn)象加劇，土壤濕潤層較薄，坡耕地有機質含量降低。寧武汾河流域的丘陵區(qū)和半山區(qū)1800～2000 m的山體中部及中下部土壤類型主要為褐土，在水土流失作用下，土壤平均有機質含量為13.1 g/kg。為有效降低地形坡度，減小地面徑流速率，增加土壤水分含蓄能力，加強耕地保水保墑能力，增加土地生產能力，建議結合坡度不大于20°的連片坡耕地進行坡改梯改造[4]。

寧武坡耕地土質多為砂質土，據(jù)此確定田坎外坡邊坡系數(shù)為0.7，計算得田坎高度為3.7 m，硬坎高度為4.0 m，田面毛寬為12.8 m。為便利交通，提高耕作效率，可布局寬度為3 m 的田間路，表面采用15cm 厚泥結碎石層。可根據(jù)地形布設砼板梯形斷面排水溝，攔截坡面徑流，并通過連接竹節(jié)溝，有效排除地表水防止沖刷，達到防止水土流失的效果。

寧武汾河流域丘陵地區(qū)的灌溉方式受地形影響很大，遠離河流，地勢較高，可以依托地形修建的小型水庫、囤水田、山坪塘等微型水源工程，劃分灌區(qū)，利用地貌高差設計自流灌溉系統(tǒng)，均衡水資源的時空分布不均問題，解決高臺位農田用水問題。丘陵地區(qū)地形對渠道修建的限制較大，除了常用的明渠外，還可采用渡槽、倒虹管、暗涵等多種形式應對各種不同的地形。排水系統(tǒng)建設也是坡耕地水利設施建設的重要一環(huán)，可以布設沿等高線方向的截水溝和垂直于等高線方向的排水溝，有序的排出多余旱地水分，減輕水土流失。

3.4 連片農田提升

寧武汾河流域多數(shù)耕地分布于山坡，僅有少部分優(yōu)良耕地分布于主河道灘地河谷。河谷耕地總體地勢整體平坦，農田集中且連片，目前缺乏灌排配套設施，土地生產力低下，大片農田荒耕，且面臨洪水威脅。

寧武最為優(yōu)良連片平坦的耕地多分布于汾河干流兩岸，且兩岸防洪體系不完善，防洪安全問題尤為突出。新中國的成立以來，汾河全流域展開了大規(guī)模的人民治汾活動，形成了汾河干流沿線的基本防洪體系。規(guī)劃在汾河干流兩岸現(xiàn)有防洪設施的基礎上，利用現(xiàn)有堤防進行完善、改造、提升，針對堤防缺失、20 世紀50～60 年代建設的老舊堤防段落進行新建貼坡式堤防提升工程，結合干流與支溝結合處的堤防薄弱區(qū)域新建漿砌石堤防，形成汾河干流沿線完善的防洪體系，抵御洪水侵襲，并結合上下游河道淤積情況開展河道疏浚工作，疏解洪水壓力保證農田防洪安全。

區(qū)域現(xiàn)狀農田灌溉設施老化、破損、導致灌溉水利用率低，耕地潛力難以開發(fā)，影響農作物產量的提高。通過技術、經(jīng)濟綜合比選，為避免輸水損失和蒸發(fā)損失，提高輸水效率，可采用低壓管灌作為灌排系統(tǒng)。根據(jù)《農田低壓管道輸水灌溉工程技術規(guī)范》，灌溉設計保證率應大于75%，灌水周期以10 d為佳，設計灌水定額為75 mm。因地制宜，選擇岸坡穩(wěn)定，取水方便的地方設置泵站。泵站從汾河取水，取水方式可選擇側向引水，取水口應設置攔污柵及閘門，采用干室型泵房，輸水管道采用單管布置，管道中水流以滿管、有壓方式運行。

為滿足農業(yè)生產交通需求，提升耕作效率，應進行田間道路修整，斷面結構可選用寬2 m 泥結碎石路面，修成魚脊式，橫向坡比2%。選擇胸徑3～5 cm 的楊樹、柳樹等鄉(xiāng)土樹種，沿田間路種植，形成農田防護林，起到防風防沖的作用。

4 結語

寧武縣汾河流域的農田綜合治理，應以山水林田湖草系統(tǒng)治理角度切入，針對農田破碎、水土流失嚴峻、水源涵養(yǎng)能力不足、農田生態(tài)系統(tǒng)脆弱、農業(yè)生產效率低下等問題，堅持綜合治理、系統(tǒng)治理，從山水林田湖草多要素入手，以打造生命共同體為目標，建立和發(fā)展水土保持型生態(tài)農業(yè)，采用造林、護田、修路、治水等一系列措施，綜合治理，走持續(xù)發(fā)展的路子。