降雨是造成土壤侵蝕的主要因素之一，但真正的問題並不在於雨水本身，而在於不可持續的土地管理和耕作方法。人們通常只想怎麼儘快把雨水排走，卻忽略了怎麼好好地儲存和利用雨水。其實通過合適的設計，土壤能夠成為最龐大、最低成本的雨水儲存庫。而這些儲存起來的水不僅不會沖走表土，還能節省灌溉成本、延長生長季節、補給地下水，甚至改善當地氣候。
降落到地表的雨水總是沿著阻力最小的路徑流動，而任何裸露的土壤都不太會對雨水造成多少阻力。即使在坡度非常平緩的地方，如果土壤是裸露的，降雨的沖刷也會導致土壤侵蝕、表土流失。
在自然環境中，落葉枯枝、快速生長的先鋒物種會迅速覆蓋裸露的地表，這是自然內在的智慧，能夠有效防止土壤侵蝕的發生，並且讓水流慢下來、滲入土中。與此形成鮮明對比的是，現代農業的實踐方式完全違背了自然規律。人們用除草劑把野草除得乾乾淨淨，每年多次翻耕土壤、使其暴露在風吹日曬之中，而且農藥也破壞了土壤生物網，這樣，即使是一場強度不大的降雨也必然會導致土壤侵蝕。
另外，現代農業還必須用大量的淡水來灌溉。而在很多地方，灌溉水的來源是不可持續的。比如在美國中西部，奧加拉拉蓄水層（Ogallala Aquifer）是冰川時期形成的巨大淡水庫，而在最近不到100年的時間裡，由於當地的農場抽出大量的水來灌溉農作物，幾乎將這個地下水庫完全耗盡。
很有諷刺意味的是，人們一方面花費鉅額成本，從地下深處抽出難以再生的水，另一方面，本該好好利用的、免費的雨水卻白白流走了，而且同時還衝走了珍貴的表土。
正如之前的文章中提到的，我們可以使用覆蓋物、種植地被植物等多種方式，提高土壤的保水能力。而一些土方工程則能進一步增加土壤的儲水量，比如傳統的梯田，而本文要介紹的“等高線窪溝”（Swale）比梯田更容易建造，同時也能達到儲水的效果。
等高線窪溝示意圖
等高線窪溝的作用
等高線窪溝，顧名思義，就是沿著等高線挖掘出來的長條形的窪溝。因為其與等高線平行，底部也是水平的，所以能夠攔截地表水流，讓水慢慢地擴散並滲透到地下深處，而不是很快排走。通過這種方式，能防止土壤侵蝕，也能收集雨水中的養分和有機質。建造等高線窪溝後的幾年時間裡，土壤的含水量將慢慢增加，這能加強抗旱能力，並且補給地下水。
等高線窪溝也能收集來自道路和其他硬化地面的降水，並將水利用起來、而不是很快地排走。所以，建造等高線窪溝既能防洪又能抗旱，是非常實用的。
下雨後，等高線窪溝中的積水在慢慢滲入土中
等高線窪溝通常也與其他集水區一起使用，尤其是水壩、池塘和灰水系統。比如，通過將等高線窪溝與水壩結合使用，我們能夠增加水壩的集水區域。本來可能被直接排走的雨水，可以通過等高線窪溝和分流渠被倒入到水庫中。通過適當的設計，當水庫存滿水時，溢流出的水也可以進入下坡處的等高線窪溝，並慢慢滲入土壤。
等高線窪溝不只和水有關。很重要的一點是，它們必須同時被用作種植樹木。沒有種樹的等高線窪溝反而會是具有破壞性的。在溼潤的氣候條件下，沒有種樹的等高線窪溝可能會使土壤溼度太大，對農作物的生長不利。而樹木會調節土壤含水量，並能使水分滲入土壤深處。樹根也有固土的作用。在挖掘等高線窪溝時，挖出來的土被堆在下坡處，形成長條形的土墩，這些土墩中的土是比較疏鬆的，必須要通過樹木的根系來固定。總之，等高線窪溝必須種上樹木才有意義，否則，在溼潤氣候下，等高線窪溝可能會使土壤含水量過高，而在乾燥氣候下，等高線窪溝會很容易被沖壞，而且儲存下來的水也會很快蒸發掉。
使用方法
雖然等高線窪溝沒有一個固定的尺寸，但建造時還須遵守一定的規則。首先，等高線窪溝必須是沿著等高線挖掘的，也就是說必須保持水平。特別是，等高線窪溝的底部也需要是水平的，以使水能夠均勻地分佈其中，分散開滲入到土中，而不是蓄積在低窪的地方。
等高線窪溝還必須有溢流口，以便在水量過剩的情況下自行外溢。可以使其流往低處的窪溝，也可以通過分流渠把溢出的水導到其他集水設施，比如水庫中。分流渠也是在土地上挖出的水道，但是它不是沿著等高線水平挖掘，它的目的是將水從一處引到另一處，因此通常有一定的坡度。分流渠同樣也適合建在比較平緩的坡地上，這樣才不至於容易被大雨沖毀。
等高線窪溝的選址很重要，設計時，必須時刻牢記等高線窪溝和水流之間的關係。所以，陡峭的斜坡（坡度超過15度）不適合建造等高線窪溝，因為在大雨中容易導致滑坡。然而，就像水壩一樣，我們還是要在坡度合適的前提下，把等高線窪溝的位置設計得儘可能高，因為水分滲入土中後，會因為重力而緩慢地往下坡移動；而反過來，下坡處的等高線窪溝收集的水卻無法直接被上坡處的植物所利用。
還要再次強調的是，等高線窪溝的土墩上必須要種植樹木。即使是使用等高線窪溝來擴大水壩集水區、或作為溢流系統的情況下，仍應種植樹木。不僅土墩上要種樹，在窪溝的上坡側也最好種上樹（特別是固氮樹種）。
在相鄰的等高線窪溝之間，也應有樹木或其他植物來調節水和固定土壤。一個典型的錯誤是，假如在建築物的上坡處建造了一條等高線窪溝，而在建築物和窪溝之間沒有任何植物，這就會造成不少風險。
等高線窪溝不僅能用於農田、花園，也能用於再造森林。隨著樹木的生長，可以任由窪溝中慢慢填滿沉積物和枯枝落葉等有機物質，不必去人工清理。幾年後，整個林下的土壤應該是已經有充足的含水量了，並且土壤表層也都有了大量枯枝落葉等覆蓋物，這時森林的生態功能在慢慢恢復，能自然地防止土壤侵蝕並保存水分，不必重新修整等高線窪溝。
建造步驟
1、觀察：對於很多地方來說，降雨時，大部分雨水降落到地表後會迅速流失、沒有機會滲入土壤中，即使在平坦的或坡度很緩的土地上也是如此。在動手建造等高線窪溝之前，先花些時間做觀察和記錄。特別是下雨時，到戶外走走看看，觀察雨水流經地表的模式，比較坡度較大和較緩的地方的不同，觀察道路和停車場等硬化地面的雨水會流向哪裡……還有必要做些功課，比如查詢當地的年降水量。當親眼看到被白白浪費的大量雨水，你也肯定會更有動力來做些改善措施。
2、選址：如上文提到的，等高線窪溝適用於較平緩的坡地，即坡度在15度以下。窪溝中收集的水會慢慢往下坡處滲透，被下坡處的植物所利用，這點在選址時需要考慮到。另外還有一些常用的選址規則，包括：距離建築物至少3米；距離陡坡邊緣至少6米；可建造在排水不通暢的區域的上坡處；進行土壤滲透速率測試，滲透速率（infiltration rate）至少達到2.5cm/hr的地點比較適於建造等高線窪溝。兩條等高線窪溝之間的距離可以是其平均寬度的3-20倍，這根據降雨量而定，降雨量越高的地方，相鄰的等高線窪溝的間距越小，以吸納更多雨水。另外，一個很適合建造等高線窪溝的地點是在動物散養區的下坡處，這樣被雨水沖刷下來的養分豐富的糞肥就能被收集並利用，而不是造成水汙染。
3、標記等高線：精確地標記出等高線是很重要的。有條件的話可使用專業設備，或者自制一些簡單廉價的測量設備，比如本耶普水平儀（Bunyip Water Level）。所需材料很簡單，兩根長1米左右的細木棍，和一根6米左右長度（或更長）的透明、柔軟的塑料水管。將兩根木棍對齊後並排放，從上往下標出相同的刻度（從1cm-100cm）。水管中灌水後，兩端分別固定於兩根木棍上。這樣，當兩根木棍底端位於相同水平面時，水管兩頭的水面所處的刻度應該是相同的。
本耶普水平儀示意圖，上圖中兩點間有7英寸的高度差，下圖中兩點是處於同一水平面的
本耶普水平儀使用方法
使用時，兩人分別拿著木棍站在相距2-3米的兩個點上，根據水管兩頭的水面所處刻度的差異，來進行微調，找出處於相同水平面的兩點，並在地面上插旗幟作為標記，測量出多個點後連成線，就是等高線了。在後期校準時，可以將水平儀換上更長的水管（比如50米長），這樣能較方便地測量相隔較遠的兩點是否處於同一水平面上。
4、沿著等高線挖掘窪溝：通常，等高線窪溝的深度在15-50cm左右，寬度在45-150cm左右，一般來說寬度是深度的3倍。長度根據當地需要而定，但越長越好，因為這樣水分分佈和滲透的區域也就越大。窪溝的規模越大，集水量就越大，當然建造也更加費時費力。注意要留出溢流處，比如用分流渠將溢流的水導入水庫。溢流口的寬度最好跟等高線窪溝本身的寬度差不多，並且最好用石塊或水泥來加固，防止被沖垮。
5、挖出的土壤堆在下坡處，形成長條形的土墩。土墩的斜坡不要太陡，不超過1:3的坡度。堆土墩時注意次序，將表土保留在最上層。
6、測試並進行調整：挖掘後，再次用本耶普水平儀測量，特別是確保等高線窪溝底部是處於水平面上的。測量後再進一步調整。挖掘完成後，等到下雨天時留意觀察，看看新建造的等高線窪溝的效果如何。如果發現很容易溢流的話，就需要將窪溝加寬加深。
7、種植：等下過幾場雨後，再開始在等高線窪溝種植植物。在窪溝兩側，包括土墩上，很適合種植果樹和漿果灌木。豆科固氮草本和其他根系發達的多年生草本可以作為地被植物。而在溼潤氣候下，在窪溝底部也可種植一些耐澇植物，比如芋頭。等高線窪溝既能收集雨水也能攔截上坡處被沖刷下來的養分，因而能成為一個產出豐富的食物系統。別忘了種植後在土壤表面加上天然覆蓋物，以減少水分蒸發和土壤侵蝕。
植被生長旺盛的等高線窪溝
等高線窪溝的設計看似簡單，其實建造過程中有不少講究，在具體實踐中還需我們多多觀察、根據實際情況來不斷做出改進。其建造雖然費時費力，卻能達成許多重要的功能，保留住珍貴的雨水和土壤養分，長遠來看能夠發揮的價值是巨大的，是很值得嘗試的一項生態農業技術。
參考信息來源：Tenth Acre Farm, Permaculture Research Institute
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