東北黑土地侵蝕溝綜合治理研究

滕萬軍

(哈爾濱市磨盤山水庫管護中心,哈爾濱 150001)

1 概 述

黑土地是大自然給予人類得天獨厚的寶藏,是一種性狀好、肥力高、適合植物生長的土壤。近年來,侵蝕溝的產生和發展加劇了黑土地的水土流失,損毀耕地,阻斷交通,阻礙機械耕作[1]。其產生的原因主要有自然因素和人為因素。前者是導致土壤侵蝕的基礎和先決條件,后者對土壤侵蝕起到促進和加速作用。因此,為確保黑土地不減少不退化,改善農業生態環境,侵蝕溝的治理勢在必行。實施東北黑土區侵蝕溝治理工程也是貫徹落實黨中央、國務院關于加強黑土地保護的重要舉措,對保障國家糧食安全和生態安全具有重要意義和作用。

2 東北黑土區侵蝕溝現狀及加快治理的必要性

2.1 侵蝕溝現狀

全國第一次水利普查東北黑土區侵蝕溝的結果顯示,黑土區100～5 000m侵蝕溝數量已達295 663條,溝蝕土壤流失量占區域水土流失的65%。其中,作為糧食主產區的漫川漫崗典型黑土區,侵蝕溝數量已達61 818條。

東北黑土區多數為漫川漫崗和低山丘陵地貌,坡度較緩,坡面較長[2]。氣候屬于寒溫帶大陸性半濕潤氣候,平均氣溫較低,無霜期短。匯水面積大,在降雨量和降雨強度較大時,極易發生水土流失,造成溝道沖蝕[2]。因而,侵蝕溝在已有溝蝕切割土地形成的溝道,很難達到穩定狀態,易形成規模較大的侵蝕溝。

2.2 加快治理的必要性

東北黑土區水土流失綜合防治已有近60年的歷史,從1980年的小流域治理、2003年的試點工程、2008年的農發工程,一直到近年來的一體化治理。目前,僅2022年水土流失治理面積達950km2,已治理侵蝕溝1 675條,治理項目區土壤侵蝕強度平均下降90%,表明對侵蝕溝的治理已取得顯著成效。

但由于不斷開墾和自然地理環境的影響,侵蝕溝的發展趨勢并未被遏制,不斷增加的侵蝕溝依舊在不斷消耗著黑土地。目前,已侵蝕耕地154 000km2,地力下降20%,年均減收100×104t。尤其是在漫川漫崗區,由于其特殊的地理位置,每逢大雨或暴雨,極易發生水土流失,不僅對黑土坡耕地的糧食產量構成巨大威脅,而且對現代農業的發展造成較大制約。不論是從未來農業現代化的發展來看,還是從目前糧食安全保障方面來說,如何有效遏制侵蝕溝發展都是當前急需解決的重大生態問題。

3 侵蝕溝防治原則及防治模式

3.1 防治原則

在治理過程中,要堅持分區施策,分類治理。堅持系統治理,生態優先。堅持攔排結合,以排為主。堅持建管并重,注重實效。落實主體,壓實責任,加強措施和維護,保障工程安全運行。

3.2 防治模式

選擇治理模式前,應對項目及周邊環境進行調查和勘察,根據侵蝕溝的面積、長度特點和發育特點以及區域的地理條件和危害防治需求,選用適宜的治理模式。

3.2.1 石籠防治模式

該模式主要為石籠構筑物,結合植物防護的侵蝕溝綜合防治體系。由石籠跌水、石籠谷坊、削坡整形或溝坡防護、防護林等組成,適用于立地條件較差、溝道比降較大、發展快、危害大的大中小型侵蝕溝的綜合防治。

措施布置:在溝頭防護采取石籠跌水,為了防止溝底下切和側向侵蝕,在溝道中自上而下修建石籠谷坊。條件允許時,對不穩定的溝坡,采取削坡整形,營造溝坡防蝕林;條件不允許時,在溝坡不穩定、沖刷嚴重、溝道轉折或毗鄰重要設施的溝段設置石籠擋墻,溝底營造防沖林,以防凍脹破壞。見圖1。

3.2.2 連續式柳編跌水防治模式

該模式是以連續式柳編跌水措施為主的綜合防治體系。由溝道整形、溝邊梗、連續式柳編跌水、造林植草等組成,主要適用于土質條件良好、溝緣外側有一定延展空間且正在發育的中小型侵蝕溝綜合防治。

措施布置:對溝頭、溝底、溝坡進行系統整形,溝頭落差較大時,對溝頭削坡。溝岸修建溝邊梗,在溝槽內修筑連續式柳編跌水,對溝內徑流進行消能排導[3]。在支溝溝頭和溝邊低洼處,鋪設跌水通道,分散疏導匯水區來水;在溝坡造林植草。見圖2。

圖2 連續式柳編跌水防治模式布局

3.2.3 柳谷坊防治模式

該模式是以柳谷坊措施為主的侵蝕溝綜合防治體系。由溝頭防護、柳谷坊、削坡整形或溝坡防護、造林植草等組成,主要適用于坡面較平緩、立地條件較好的中小型侵蝕溝綜合防治。

措施布置:采用柳跌水進行溝頭防護,溝道中自上而下修筑柳谷坊,谷坊來水方向1m內密植插柳,對不穩定的溝坡采取削坡整形或溝坡防護措施,溝坡和溝底造林植草,見圖3。為保證植物成活率,采取植物撫育措施,及時補植。溝底比降大于10%的侵蝕溝不適用于本防治模式。

3.2.4 生態袋防治模式

該模式是以生態袋跌水和生態袋谷坊為主的侵蝕溝綜合治理體系。由生態袋跌水、生態袋谷坊、削坡整形或溝坡防護、造林植草等組成,適用于坡面較平緩、溝底比降較小、處于發展階段的中小型侵蝕溝綜合防治。

措施布置:溝頭防護采取生態袋跌水,溝頭沖刷嚴重時,采取抗沖性材料修建溝頭防護工程。溝道中自上而下修筑谷坊,高度不宜超過1m,對不穩定溝坡采取削坡整形或溝坡防護,溝坡和溝底造林植草,見圖4。溝底比降大于10%的侵蝕溝不適用本防治模式。

圖4 生態袋防治模式布局

3.2.5 林草防治模式

該模式是以造林植草措施為主,結合封育保護措施的侵蝕溝綜合防治體系。由溝頭防護、溝坡溝底造林植草及封育圍欄組成,主要適用于土層厚度大于30cm、溝坡較緩的大中型半穩定侵蝕溝綜合防治。

措施布置:溝頭不穩定時,溝頭采取柳跌水、石籠跌水等防護工程,達到控制溝頭前進[4]的目的。在溝坡和溝底采取工程整地,造林植草固溝。水分較差時,采用灌木造林;水分土壤條件較好時,采用喬灌混交造林,造林植草完成后,封育管護,見圖5、圖6、圖7。

圖5 林草(灌木封溝)防治模式布局

圖6 林草(削坡整地喬灌混交)防治模式布局

圖7 林草(水平階整地林草結合)防治模式布局

3.2.6 秸稈填埋復墾防治模式[5]

該模式是采用秸稈等材料填埋溝道并恢復耕種,促進資源利用與侵蝕溝治理相結合的綜合防治體系。由溝道整形、秸稈打捆、暗管和滲井、秸稈填埋、覆土、截流梗等組成,主要適用于坡耕地中溝深不超過2m、土層厚度不小于1m的中小型侵蝕溝綜合防治。

措施布置:侵蝕溝修整為矩形斷面,修整前實施表土剝離,寬度遵循小彎取直、大彎就勢的原則。暗管鋪設根據洪峰流量調整暗管直徑,注意排水暗管出口徑流疏導,以免造成水土流失。滲井間隔布設根據溝道設計防御標準洪峰流量和復墾后溝道區域入滲能力測算,必要時可在滲井位置布設小型截流梗。秸稈填埋時,應遵循同層秸稈捆橫豎兼顧、不同層的秸稈捆錯位布設、碼放緊湊的設計要求,覆土時土層不應小于50cm,見圖8。

圖8 秸稈填埋復墾防治模式布局

3.2.7 秸稈填埋復綠防治模式

該模式是主要采用秸稈等材料填埋溝道并造林植草,促進資源利用與恢復侵蝕溝植被相結合的綜合防治體系。由溝道整形、秸稈打捆、秸稈填埋、覆土、谷坊、造林植草等組成,主要適用于溝深大于2m、土層厚度不小于1m的侵蝕溝綜合防治。

措施布設:溝道整形前先實施表土剝離,將溝底深度1.5m范圍內修整為矩形斷面渠道,溝底沿縱坡布設谷坊群,谷坊宜采用石籠谷坊或生態袋谷坊,進行秸稈填埋、覆土,后進行造林植草,溝底造林宜選擇耐濕、抗沖、根蘗性強的灌木樹種,見圖9。

圖9 秸稈填埋復綠防治模式布局

以上7種侵蝕溝綜合治理模式通過不同的措施布置,達到了鎖住溝頭、穩定溝坡、穩固溝底、實現固土封溝、控制水土流失、恢復生態、保護黑土地和糧食安全的目的,為后續不同侵蝕溝的治理提供了經驗。

4 結 論

為全面貫徹習近平總書記對黑土地保護重要指示精神,進一步落實省委省政府對黑土地保護的決策部署,對黑土區侵蝕溝進行綜合治理。在總結東北黑土區現有侵蝕溝治理措施、成效以及技術研究成果的基礎上,根據不同的侵蝕溝類型以及區域周邊地理條件,提出了7種侵蝕溝綜合防治模式,研究結果可為東北黑土區侵蝕溝的治理提供參考與借鑒。