长江流域山区以土石山地为主，山高坡陡，土层薄，石料丰富，基本农田建设以修筑石坎梯田为主。对梯形断面石坎进行稳定分析，认为最大稳定坎高为２６２ｍ。从物理概念入手，建立了以坎高Ｈ为决策变量，以综合费用损失最小为目标的石坎梯田优化设计数学模型。优化设计施工实例表明，优化设计方案与农民常规修筑方法相比，具有田块大、田面平、田坎占地少且稳定、节省修筑投工等优点。
为探索新修梯田当年不减产而增产、早期高产稳产，１９８２年在宁城县官坟流域进行了梯田四步施工法及梯田效益的试验研究。试验结果证明，采用四步施工法修建的梯田，当年土壤理化性状与原坡地差别不大，并当年增产２１．１％，新修梯田后的第３～７年增产９５．６％～２９５．６％，第１０年后梯田单产始终稳定在７２００ｋｇ／ｈｍ２以上。
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