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降雨是造成土壤侵蚀的主要因素之一，但真正的问题并不在于雨水本身，而在于不可持续的土地管理和耕作方法。人们通常只想怎么尽快把雨水排走，却忽略了怎么好好地储存和利用雨水。其实通过合适的设计，土壤能够成为最庞大、最低成本的雨水储存库。而这些储存起来的水不仅不会冲走表土，还能节省灌溉成本、延长生长季节、补给地下水，甚至改善当地气候。 降落到地表的雨水总是沿着阻力最小的路径流动，而任何裸露的土壤都不太会对雨水造成多少阻力。即使在坡度非常平缓的地方，如果土壤是裸露的，降雨的冲刷也会导致土壤侵蚀、表土流失。 在自然环境中，落叶枯枝、快速生长的先锋物种会迅速覆盖裸露的地表，这是自然内在的智慧，能够有效防止土壤侵蚀的发生，并且让水流慢下来、渗入土中。与此形成鲜明对比的是，现代农业的实践方式完全违背了自然规律。人们用除草剂把野草除得干干净净，每年多次翻耕土壤、使其暴露在风吹日晒之中，而且农药也破坏了土壤生物网，这样，即使是一场强度不大的降雨也必然会导致土壤侵蚀。 另外，现代农业还必须用大量的淡水来灌溉。而在很多地方，灌溉水的来源是不可持续的。比如在美国中西部，奥加拉拉蓄水层（Ogallala Aquifer）是冰川时期形成的巨大淡水库，而在最近不到100年的时间里，由于当地的农场抽出大量的水来灌溉农作物，几乎将这个地下水库完全耗尽。 很有讽刺意味的是，人们一方面花费巨额成本，从地下深处抽出难以再生的水，另一方面，本该好好利用的、免费的雨水却白白流走了，而且同时还冲走了珍贵的表土。 正如之前的文章中提到的，我们可以使用覆盖物、种植地被植物等多种方式，提高土壤的保水能力。而一些土方工程则能进一步增加土壤的储水量，比如传统的梯田，而本文要介绍的“等高线洼沟”（Swale）比梯田更容易建造，同时也能达到储水的效果。 等高线洼沟示意图 等高线洼沟的作用 等高线洼沟，顾名思义，就是沿着等高线挖掘出来的长条形的洼沟。因为其与等高线平行，底部也是水平的，所以能够拦截地表水流，让水慢慢地扩散并渗透到地下深处，而不是很快排走。通过这种方式，能防止土壤侵蚀，也能收集雨水中的养分和有机质。建造等高线洼沟后的几年时间里，土壤的含水量将慢慢增加，这能加强抗旱能力，并且补给地下水。 等高线洼沟也能收集来自道路和其他硬化地面的降水，并将水利用起来、而不是很快地排走。所以，建造等高线洼沟既能防洪又能抗旱，是非常实用的。 下雨后，等高线洼沟中的积水在慢慢渗入土中 等高线洼沟通常也与其他集水区一起使用，尤其是水坝、池塘和灰水系统。比如，通过将等高线洼沟与水坝结合使用，我们能够增加水坝的集水区域。本来可能被直接排走的雨水，可以通过等高线洼沟和分流渠被倒入到水库中。通过适当的设计，当水库存满水时，溢流出的水也可以进入下坡处的等高线洼沟，并慢慢渗入土壤。 等高线洼沟不只和水有关。很重要的一点是，它们必须同时被用作种植树木。没有种树的等高线洼沟反而会是具有破坏性的。在湿润的气候条件下，没有种树的等高线洼沟可能会使土壤湿度太大，对农作物的生长不利。而树木会调节土壤含水量，并能使水分渗入土壤深处。树根也有固土的作用。在挖掘等高线洼沟时，挖出来的土被堆在下坡处，形成长条形的土墩，这些土墩中的土是比较疏松的，必须要通过树木的根系来固定。总之，等高线洼沟必须种上树木才有意义，否则，在湿润气候下，等高线洼沟可能会使土壤含水量过高，而在干燥气候下，等高线洼沟会很容易被冲坏，而且储存下来的水也会很快蒸发掉。
虽然等高线洼沟没有一个固定的尺寸，但建造时还须遵守一定的规则。首先，等高线洼沟必须是沿着等高线挖掘的，也就是说必须保持水平。特别是，等高线洼沟的底部也需要是水平的，以使水能够均匀地分布其中，分散开渗入到土中，而不是蓄积在低洼的地方。 等高线洼沟还必须有溢流口，以便在水量过剩的情况下自行外溢。可以使其流往低处的洼沟，也可以通过分流渠把溢出的水导到其他集水设施，比如水库中。分流渠也是在土地上挖出的水道，但是它不是沿着等高线水平挖掘，它的目的是将水从一处引到另一处，因此通常有一定的坡度。分流渠同样也适合建在比较平缓的坡地上，这样才不至于容易被大雨冲毁。 等高线洼沟的选址很重要，设计时，必须时刻牢记等高线洼沟和水流之间的关系。所以，陡峭的斜坡（坡度超过15度）不适合建造等高线洼沟，因为在大雨中容易导致滑坡。然而，就像水坝一样，我们还是要在坡度合适的前提下，把等高线洼沟的位置设计得尽可能高，因为水分渗入土中后，会因为重力而缓慢地往下坡移动；而反过来，下坡处的等高线洼沟收集的水却无法直接被上坡处的植物所利用。 还要再次强调的是，等高线洼沟的土墩上必须要种植树木。即使是使用等高线洼沟来扩大水坝集水区、或作为溢流系统的情况下，仍应种植树木。不仅土墩上要种树，在洼沟的上坡侧也最好种上树（特别是固氮树种）。 在相邻的等高线洼沟之间，也应有树木或其他植物来调节水和固定土壤。一个典型的错误是，假如在建筑物的上坡处建造了一条等高线洼沟，而在建筑物和洼沟之间没有任何植物，这就会造成不少风险。 等高线洼沟不仅能用于农田、花园，也能用于再造森林。随着树木的生长，可以任由洼沟中慢慢填满沉积物和枯枝落叶等有机物质，不必去人工清理。几年后，整个林下的土壤应该是已经有充足的含水量了，并且土壤表层也都有了大量枯枝落叶等覆盖物，这时森林的生态功能在慢慢恢复，能自然地防止土壤侵蚀并保存水分，不必重新修整等高线洼沟。 建造步骤 1、观察：对于很多地方来说，降雨时，大部分雨水降落到地表后会迅速流失、没有机会渗入土壤中，即使在平坦的或坡度很缓的土地上也是如此。在动手建造等高线洼沟之前，先花些时间做观察和记录。特别是下雨时，到户外走走看看，观察雨水流经地表的模式，比较坡度较大和较缓的地方的不同，观察道路和停车场等硬化地面的雨水会流向哪里……还有必要做些功课，比如查询当地的年降水量。当亲眼看到被白白浪费的大量雨水，你也肯定会更有动力来做些改善措施。 2、选址：如上文提到的，等高线洼沟适用于较平缓的坡地，即坡度在15度以下。洼沟中收集的水会慢慢往下坡处渗透，被下坡处的植物所利用，这点在选址时需要考虑到。另外还有一些常用的选址规则，包括：距离建筑物至少3米；距离陡坡边缘至少6米；可建造在排水不通畅的区域的上坡处；进行土壤渗透速率测试，渗透速率（infiltration rate）至少达到2.5cm/hr的地点比较适于建造等高线洼沟。两条等高线洼沟之间的距离可以是其平均宽度的3-20倍，这根据降雨量而定，降雨量越高的地方，相邻的等高线洼沟的间距越小，以吸纳更多雨水。另外，一个很适合建造等高线洼沟的地点是在动物散养区的下坡处，这样被雨水冲刷下来的养分丰富的粪肥就能被收集并利用，而不是造成水污染。 3、标记等高线：精确地标记出等高线是很重要的。有条件的话可使用专业设备，或者自制一些简单廉价的测量设备，比如本耶普水平仪（Bunyip Water Level）。所需材料很简单，两根长1米左右的细木棍，和一根6米左右长度（或更长）的透明、柔软的塑料水管。将两根木棍对齐后并排放，从上往下标出相同的刻度（从1cm-100cm）。水管中灌水后，两端分别固定于两根木棍上。这样，当两根木棍底端位于相同水平面时，水管两头的水面所处的刻度应该是相同的。 本耶普水平仪示意图，上图中两点间有7英寸的高度差，下图中两点是处于同一水平面的 本耶普水平仪使用方法 使用时，两人分别拿着木棍站在相距2-3米的两个点上，根据水管两头的水面所处刻度的差异，来进行微调，找出处于相同水平面的两点，并在地面上插旗帜作为标记，测量出多个点后连成线，就是等高线了。在后期校准时，可以将水平仪换上更长的水管（比如50米长），这样能较方便地测量相隔较远的两点是否处于同一水平面上。 4、沿着等高线挖掘洼沟：通常，等高线洼沟的深度在15-50cm左右，宽度在45-150cm左右，一般来说宽度是深度的3倍。长度根据当地需要而定，但越长越好，因为这样水分分布和渗透的区域也就越大。洼沟的规模越大，集水量就越大，当然建造也更加费时费力。注意要留出溢流处，比如用分流渠将溢流的水导入水库。溢流口的宽度最好跟等高线洼沟本身的宽度差不多，并且最好用石块或水泥来加固，防止被冲垮。 5、挖出的土壤堆在下坡处，形成长条形的土墩。土墩的斜坡不要太陡，不超过1:3的坡度。堆土墩时注意次序，将表土保留在最上层。
植被生长旺盛的等高线洼沟 等高线洼沟的设计看似简单，其实建造过程中有不少讲究，在具体实践中还需我们多多观察、根据实际情况来不断做出改进。其建造虽然费时费力，却能达成许多重要的功能，保留住珍贵的雨水和土壤养分，长远来看能够发挥的价值是巨大的，是很值得尝试的一项生态农业技术。 等高线洼沟的设计看似简单，其实建造过程中有不少讲究，在具体实践中还需我们多多观察、根据实际情况来不断做出改进。其建造虽然费时费力，却能达成许多重要的功能，保留住珍贵的雨水和土壤养分，长远来看能够发挥的价值是巨大的，是很值得尝试的一项生态农业技术。 |
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