水土保持主要有工程措施和生物措施。
(一)工程措施
工程措施包括谷坊、挡土墙、排水沟、梯田梯地等。①谷坊是在沟谷中构筑多道土石坝以拦截水分和泥沙。②挡土墙建在切坡或沟壁的下方,防止上方土石下移。③排水沟或称天沟,是在沟头和沟谷两坡的上方开挖水沟并硬化,拦截坡面水流,使沟头与沟坡免受流水直接冲刷后退。④在坡地上修建梯田梯地,避免顺坡耕种是十分有效的工程措施。由于梯田梯地的田地坡度很小,水流侵蚀作用也十分微弱,而陡坎经人为加固后具有很好的抗侵蚀能力,因此,水土保持功能最为显著。有关研究证明梯田梯地保水保土效率一般都在90%以上,耕地含水量一般可增加6%~12%,与顺坡耕地相比增产1倍以上。可见修建梯田梯地既有有效的生态效益也有良好的经济效益(图3-1)。
图3-1 云南元阳梯田
(作者摄于2013年5月)
(二)生物措施
植树种草能有效地拦截降水又能保护地表土壤免受降水及坡面水流的冲刷,是最好的水土保持生物措施。生物措施还包括退耕还林还草、封山育林等。在推行生物措施过程中必须注重与经济效益相结合以保护群众参与的积极性,关键是国家要提供退耕生态补偿,技术部门应注重引导群众筛选有经济效益的适种林果树木。①应树立起天然林生态效益远大于人工林的观念。天然林从乔木—灌木—草本—菌类—枯木—微生物—动物一应俱全,具有一个完整的生态系统,而人工林仅有单一种类的乔木,生态系统十分脆弱,其生态效益与水土保持功能远不能代替天然林。如近20多年来广西大量种植速丰桉,总面积已超过2000万亩。由于桉树容易使土壤肥力迅速下降,失水板结,大面积桉林区水质变差等,2014年广西有关部门已通知各地停止种植速丰桉。实践还证明,从生态效益来讲,封山育林的植物恢复速度快于人工种植。因此,退耕还林势在必行。②筛选适种植物。根据当地气候、土壤特性选择适种植物,还要选择有经济价值的植物,更要防止外来植物入侵。如在石灰岩区不能种松树,应广种各种竹类、桑树等;开垦地选择豆科树种,既能提高地力又能为养殖大型牲畜提供木本饲料等。
(三)综合措施
坡地是一个完整的系统,水和重力因素为坡面物质下移的动力,因此,坡地开发利用有一系列的特点,如由于物质下移趋势,造成坡地表土容易流失,生态环境比较脆弱等,不能用平原的方法来开发山地,必须采取工程和生物相结合的综合措施,大力推广小流域综合治理、立体农业、推广沼气技术和坡地农林复合系统等技术。
1.小流域综合治理
以河流上游各小流域为治理的单元,首先在源头坡地种树种草以涵养水分与固土;在沟头上方开排水沟,让坡面水流向沟谷两侧,避免直接冲刷沟头;在沟谷中多建谷坊以拦截泥沙;在沟壁下建挡土墙;在谷坡修建梯田梯地,有选择地种草种树等。
2.立体农业
原理是利用山地不同海拔的气候、土壤、植被等自然因素条件的差异及管理上的需要,在相应的海拔高度合理选种不同的农业生物,使之经济与生态效益达到最佳。如广西马山县弄拉屯做法是:山坡上部保留原生植物,中部发展经济林竹,下部种植耐钙果树,洼地种植玉米等粮食作物。弄拉模式既能以良好的植被覆盖率涵养水分,又能取得一定的经济效益,成为喀斯特地区发展立体农业,保持良好生态环境的榜样。
3.推广沼气技术
沼气技术保障农业系统内部按照生态系统内在的有机联系进行物质良性循环,充分利用养殖业的排泄物和下脚青料发酵,提供生活能源和农田肥料,提高作物产量,有效地防止滥伐森林,达到保持水土目的;保持良好的生态环境和村屯文明卫生环境。
4.坡地农林复合系统
原理是充分利用坡地原有林草植被,减少水土流失;选择用途广并有固氮能力的树种,逐步改良土壤,并提供部分林产品;间种农作物,提高土地利用的经济效益和持续生产力。具体做法是:坡地上每隔4~6m坡长沿等高线保留原生植物或种植一行树木作为篱笆带,带间种植农作物、经济作物或果树。当树木长至1m时进行剪枝,枝叶还地作为绿肥。树木的作用是把深层养分带到地表,固土、挡土自然形成梯地,篱笆带形成田埂。篱笆带间作为农地或果园,获取经济效益。尼日利亚试验证明,玉米与银合欢复合产量可增产 178%,玉米和豆科植物复合产量可增产51%。
坡地农林复合系统发展过程中也在不断改进。大致可分为4个阶段:
第一阶段:形成了土地、植物和动物之间相互关联的有机结合系统。以一个坡面为单元,从坡顶到坡脚,每带篱笆由两行不同品种的植物组成(或留下原有植物),这样即使一个品种受病虫害侵袭,亦不至于使整个篱笆带遭受破坏。每隔两个种植带种一带多年生经济作物(油茶、肉桂、八角、板栗、核桃、桑树等),另两个带种植季节性农作物。
第二阶段:引入饲养业,如林下养鸡或养羊。在篱笆形成后可采篱笆带的叶子作饲料,根据饲料量限定家畜头数,家畜粪便直接作为肥料还田,形成循环利用的生态农业。
第三阶段:在上述技术基础上,在约占60%坡地的上坡引种速生林造林,农田在下坡占40%,林下流失的养分汇集到农田,林下可以饲养家禽或家畜,同时提供农林牧产品。
第四阶段:引进了旅游业、林下种植业(如兰花、海芋等阴生植物)和养殖业,发展观光农业和狩猎场等,同时提供了农林牧产品和旅游产品。以旅游收入支持山地农林复合系统,实现全面可持续利用。
我国推广坡地农林复合技术具有十分重要的意义,关键是要根据当地自然条件筛选合适的篱笆树种和经济林种。