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黑龙江省侵蚀沟治理现状及防治对策

2023-01-11周月杰

水利科学与寒区工程 2022年6期
关键词:柳编石笼坡耕地

周月杰

(黑龙江农垦勘测设计研究院有限公司,黑龙江 哈尔滨 150090)

侵蚀沟是指由于沟道侵蚀所造成的一种侵蚀地貌,是东北黑土区严重水土流失问题的集中表现。侵蚀沟一方面导致了黑土层逐年变薄,质量退化影响产能;另一方面,侵蚀沟导致耕地支离破碎,大型农机具无法正常作业,降低了农业生产效率[1]。因此,为了遏制侵蚀沟危害的进一步加剧,2018年1月,水利部印发了《东北黑土区侵蚀沟治理专项规划(2016—2030年)》[2];2020年,中央一号再次将“推进侵蚀沟治理,启动实施东北黑土地保护性耕作行动计划”作为了“对标全面建成小康社会,加快补上农村基础设施和公共服务短板”的重要内容。可见,侵蚀沟治理已成为黑龙江省“十四五”期间水土保持工作的重点。为了更好地实现侵蚀沟的有效治理,本文在总结评价侵蚀沟治理现状的基础上,提出了较为可行的防治方略,为黑龙江省黑土地的有效保护提供理论依据和技术支撑。

1 侵蚀沟现状

1.1 侵蚀沟数量及分类现状

根据全国第一次水利普查侵蚀沟调查成果,黑龙江省的侵蚀沟共有约11.55万条,占地面积928.99 km2,沟壑的总长度达4.5万km,相当于绕地球赤道跑了一圈多,侵蚀沟的平均沟壑密度0.10 km/km2,平均沟道纵比5.99%;其中,农垦的侵蚀沟共有0.29万条,占地面积12.58 km2,沟壑的总长度0.15万km,平均沟壑密度0.03 km/km2,平均沟道纵比1.03%[2]。按所处地类,侵蚀沟主要分布在耕地、林地和草地上,尤其是耕地中的坡耕地上,占侵蚀沟分布的50%以上;从地形地貌来看,黑龙江省多数地区为漫川漫岗和低山丘陵地貌,坡度较缓,坡面较长,汇水面积大,在降雨量和降雨强度较大时,极易发生水土流失,造成沟道冲蚀;从发育地类来看,该省的主要土壤类型是黑土和黑钙土,这两种土壤的共同特点是土层较薄,土质比较疏松,抗蚀抗冲性能较差,加剧了侵蚀沟的形成;按照发展类型,侵蚀沟可分为发展型和稳定型侵蚀沟,其中发展型侵蚀沟占侵蚀沟总数的85%以上[3-4];可见,对于侵蚀沟的治理,应主要集中在坡耕地的发展型侵蚀沟上。

1.2 侵蚀沟危害分析

侵蚀沟带来的危害十分严重,主要表现在以下几个方面:

(1)破坏土地资源,减少耕地面积。侵蚀沟最直接的危害是破坏耕地,切割地表,蚕食土地,冲走沃土,造成土地资源的极大浪费。根据对黑龙江省克山县、拜泉县的调查,自开垦以来,每个村庄的耕地约有3%~8%的左右被侵蚀沟吞噬;

(2)影响机械耕作,阻碍农业现代化发展;

(3)影响农村生产生活,阻碍社会经济发展。沟壑切割土地,毁坏家园,威胁道路和居民住地安全,影响人们的正常生产;

(4)淤积河道水库,加剧洪涝灾害。坡面径流携带大量泥沙,通过侵蚀沟下泄,淤塞水库湖泊和下游河道,削弱了水库滞洪蓄洪和河道泄洪能力,导致流域在较大的暴雨洪量情况下发生特大的洪涝灾害[5]。

2 侵蚀沟治理探索

为了更好地保护好珍贵的黑土资源,加强黑土区侵蚀沟治理,黑龙江省结合省情现状,对侵蚀沟综合治理进行了积极探索[6]。省水利厅编制了《黑龙江省侵蚀沟治理工程实施方案(2017—2020)》,并以此方案为基础,“十三五”期间黑龙江省在全省28个县(市、区)开展了三大类的侵蚀沟治理工程,包括涉农整合资金、农业综合开发和中央水利发展资金支持下的水土保持和侵蚀沟综合治理项目[7],实现高标准治理侵蚀沟1388条,控制水土流失面积544hm2。探索提出了连续式柳编跌水、石笼-林草结合、秸秆填埋复垦等典型侵蚀沟治理模式[8],取得了良好的防治效果。

2.1 连续式柳编跌水模式

该模式适用于土层较厚、柳树资源较为丰富的侵蚀沟区域,典型代表区域是拜泉县。主要包括三个方面的技术措施:一是沟头防护方面,以集雨面积的大小来采取适宜的措施,集雨面大的,采用石笼防护措施;而集雨面小的,采取扇面式柳编跌水防护措施,防止沟头继续被雨水冲刷而导致侵蚀。二是沟底下游防护方面,采取沟底连续式柳编跌水防护措施,两侧扦插柳穗的防冲措施。三是沟坡防护方面,沟坡进行削坡,栽植灌木等,实现植物固坡的目标[9]。通过连续性柳编跌水+生物防护模式治理,能够实现有效阻截雨水,减少冲刷、降低侵蚀程度的效果。

2.2 石笼-林草结合模式

该模式适用于石料丰富、沟道比降小的侵蚀沟区域,典型代表区域是望奎县。主要技术措施包括:首先在沟头做石笼,即在上一年度的秋末,在沟底铺一层网,做成网格后,将石块填充入网格内部,构成石笼;待第二年的春季,在石笼的内部栽植落叶松、苕条等植物措施,集成石笼-林草治理模式。通过石笼防护+内部林草的组合模式治理,能够实现减少治理成本、缓冲径流冲刷、有效治理侵蚀沟的效果。

2.3 秸秆填埋复垦模式

该模式适用于秸秆较为丰富、沟深小于2 m的坡耕地中小型侵蚀沟区域,黑龙江省大部分种植玉米区域均可以采用该治理模式,其适用范围比较广。主要技术措施包括:首先进行削坡技术,整平沟底;在底部埋设两根暗管,上部打孔,收集地表入渗径流;然后采取秸秆打捆进行填沟,木桩防护技术措施,填沟至地表以下30~50cm;最后将开挖时的土壤覆盖在地表,恢复耕地,实现侵蚀沟影响耕地的复垦[10]。通过秸秆填埋+暗管排水等组合技术模式的实施,能够实现侵蚀沟占地区域的耕地恢复、有效复垦的效果。

2.4 浆砌石-林草模式

该模式适用于石料丰富,且沟道比降大的侵蚀沟区域,典型代表区域是桦南县。主要治理措施包括:对于溯源侵蚀为主且横向侵蚀的沟壑,以沟头固定为核心,对坡岸进行削坡处理后,修筑干砌石防护设施,同时采取植物措施,加以固坡;对于沟底下切较为严重的侵蚀沟,沿着侵蚀沟发展方向,每隔一段间距修筑浆砌石谷坊1座,用于拦截径流泥沙,在浆砌石谷坊间隔段,栽植水土保持林草。通过浆砌石-林草模式的治理,实现有效拦截径流泥沙、防护沟岸、治理侵蚀沟的效果。

2.5 生态袋模式

该模式适用于取土方便、沟道比降小的丘陵漫岗侵蚀沟区域,典型代表区域是克山县。主要措施包括:针对危害村屯、破坏道路的侵蚀沟,沟头采用生态袋跌水、沟底采用连续式柳条跌水、沟岸采用乔、灌结合植树的组合治理措施。通过生态袋综合治理模式,实现科学治理侵蚀沟、提升科技含量和治理质量的效果。

3 “十四五”侵蚀沟防治对策

目前,黑龙江省还有749万hm2的黑土地水土流失区和9.8万条侵蚀沟需进行治理,任务十分艰巨,需要探索和创新适宜的侵蚀沟防治策略,以便更为高效、合理的完成治理目标。

3.1 总体治理思路

根据《黑龙江省乡村振兴黑土区侵蚀沟综合治理专项建设规划》,以保护黑土耕地,保障粮食安全,改善生态、生产、生活条件为目标,以乡村振兴为引领,明确侵蚀沟治理为乡村振兴和巩固脱贫攻坚成果的工作方向,采取分区分类型治理、一沟一策的治理策略,构建侵蚀沟综合治理体系[11]。按照黑龙江省水土保持三级区划,结合侵蚀沟覆盖区域特点,将侵蚀沟分为了七个区域进行综合治理;以农艺、工程、植物措施相结合的治理思路,因地制宜、因害设防,根据区域侵蚀沟类型和发生特点,筛选适宜的治理措施,分区提出了侵蚀沟防治策略。具体如下:

3.2 小兴安岭山地丘陵生态维护保土区

该区域位于黑龙江省东北部,以汤原县和孙吴县为代表区域。该区域地形为小兴安岭的山地丘陵地带,土壤类型为暗棕壤、草甸土和沼泽土。土壤侵蚀类型以水蚀为主,区内有侵蚀沟1.13万条,占地面积83.69 km2,沟壑密度0.04 km/km2。侵蚀沟主要发生在农业向林业过渡的丘陵台地地带上,以坡耕地的发展型侵蚀沟为主。因此,该区域拟采用的防治策略是预防为主,生态自然修复和预防治理相结合,以坡耕地侵蚀沟为治理重点。推荐采用连续式柳编跌水模式,拟采用的工程措施包括机械削坡,陡坡式或多级跌水,配合柳编陡坡式或单级跌水,修筑截排水沟、谷坊等;植物措施包括在沟岸建造防护林,沟坡和沟底打造兼顾景观美化和防护为主的绿色植物防护区,在农田中建设植物篱、生物带等。

3.3 三江兴凯平原生态维护农田防护区

该区域位于黑龙江省的东部,长白山以北、小兴安岭以东、黑龙江以南区域,以桦川县、虎林市、密山市、宝清县为主。该区域的主体为三江平原、兴凯湖平原,地貌以沼泽化冲积、洪积低平原为主。土壤类型为草甸土、白浆土、沼泽土暗棕壤,侵蚀类型以水蚀为主,区内有侵蚀沟0.97万条,占地69.30 km2,沟壑密度0.05 km/km2。侵蚀沟主要以耕地中的发展沟为主。因此,该区的防治策略以预防为主,以耕地上的侵蚀沟为治理重点。推荐采用浆砌石-林草和秸秆填埋复垦治理模式,拟采用的工程措施包括机械削坡,柳编陡坡式跌水,辅以浆砌石陡坡式跌水;修筑土谷坊或生物谷坊,沟内进行秸秆填沟,修筑小型桥涵和过水路面等;采用的植物措施包括柳编护沟,沟坡和沟底采用兼顾景观美化和防护为主的绿色植物防护区建设、工程刺线围栏封禁,补植补栽等。

3.4 东南部山地水源涵养减灾区

该区域位于黑龙江省的东南部,以勃利县、穆棱市、鸡东县为代表区域。地形以中低山地为主,土壤类型为暗棕壤、草甸土、白浆土,侵蚀类型以水蚀为主,区内有侵蚀沟1.10万条,占地72.58 km2,沟壑密度0.06 km/km2。侵蚀沟主要以坡耕地中的发展沟为主。由于是山地,该区域的主要防治目标是实现水源涵养,减少或降低水土流失灾害。因此,该区域的防治策略是预防和治理相结合,以坡耕地的侵蚀沟为防治重点。推荐采用石笼-林草结合模式,拟采用的工程措施包括机械削坡,石笼、钢筋混凝土陡坡式或多级跌水,柳编陡坡式或单级跌水辅助;修筑截排水沟、小型桥涵、过水路面等;采用的植物措施包括建设沟岸防护林,在沟坡和沟底分别建造防护为主兼顾景观美化的绿色植物防护区。

3.5 中部漫川漫岗土壤保持区

该区域位于黑龙江省的中部,面积较大,涉及的县市有:海伦市、讷河市、巴彦县、青冈县、拜泉县、木兰县、克山县、富裕县、克东县、依安县、明水县、望奎县、绥棱县等。该区域地貌为漫坡漫岗为主,土壤类型为黑土、黑钙土、草甸土和暗棕壤等,侵蚀类型以水蚀为主,区内侵蚀沟有1.53万条,占地面积223.65 km2,沟壑密度0.03 km/km2。该区域的坡耕地较多,水土流失较为严重,因此,侵蚀沟主要发生在坡耕地上,以发展沟为主。该区的防治策略以治理为主,预防和治理相结合来开展工作。推荐的治理模式是连续式柳编跌水模式和生态袋模式,即在拦截、引导坡耕地上游坡面来水来沙综合治理的基础上,以坡耕地上的侵蚀沟防治重点,兼顾疏林疏草地上侵蚀沟的防治。采用的工程措施包括机械削坡、生态袋跌水、截排水沟、谷坊、桥涵、过水路面等;植物措施包括沟两岸采用柳编护沟和建造防护林的方式,在沟坡、沟底修建景观式的绿植;采取灌木、柳树密植结合围栏封禁,定期对工程内部的植物进行补植和补栽等。

3.6 东南部山地丘陵水质维护保土区

该区域位于黑龙江省东南部,包括延寿县、桦南县。地形地貌主要是山地丘陵地带,土壤类型为暗棕壤、草甸土和白浆土。土壤侵蚀类型以水蚀为主,区内有侵蚀沟1.28万条,占地面积126.35 km2,沟壑密度0.20 km/km2。该区内侵蚀沟也是以坡耕地上的发展沟为主,主要是为了维护好水质和土壤,因此本区域的防治策略以治理为主,预防和治理相结合,即在拦截、引导坡耕地上游坡面来水来沙综合治理的基础上,以坡耕地上的侵蚀沟防治重点,同时建设水源工程,发展灌溉及养殖业,提高经济效益。推荐的治理模式以连续式柳编跌水模式为主,拟采用的工程措施包括机械削坡、陡坡式或多级跌水、截排水沟、谷坊、桥涵等,应用的植物措施包括沟岸防护林,沟坡、沟底景观绿植;灌木柳密植围栏封禁,补植补栽等。

3.7 西部平原防沙农田防护区

该区域位于黑龙江省西部,松辽平原腹地,以杜蒙县为典型区域。该区域为平原区,土壤类型为风沙土、草甸土、黑钙土、栗钙土,侵蚀类型以风力侵蚀为主。该区域有侵蚀沟0.01万条,占地面积0.58 km2。由于西部地区为半干旱气候,风多风大,极易造成风蚀,进而引起水蚀和侵蚀沟的发生,因此,该区域侵蚀沟的防治策略以预防为主,并强化生态自然修复,即以封禁、自然修复为主,增加林草植被,推行舍饲圈养、耕作保育措施等,提高农业综合生产能力。推荐的治理模式是秸秆填埋复垦模式,拟采用的工程措施包括机械削坡,陡坡式或单级跌水,谷坊、桥涵、秸秆填埋等;植物措施包括在沟道内进行景观型绿植栽种;应用沙棘进行密植围栏封禁,并对侵蚀沟周边进行植物的补植补栽等。

3.8 西部低山丘陵土壤保持区

该区域位于黑龙江省西部,大兴安岭东南麓,属于大兴安岭东南山地向松嫩平原的过渡地带,以甘南县和龙江县为典型代表区域。该区地形地貌为低山丘陵,土壤类型为暗棕壤、栗钙土、草甸土和黑钙土,侵蚀类型以水蚀为主。侵蚀沟主要以坡耕地上的发展沟为主,区内有侵蚀沟1.27万条,占地面积317.67 km2,沟壑密度0.56 km/km2。采用的防治策略以治理为主,预防和治理相结合。具体是在拦截、引导坡耕地上游坡面来水来沙综合治理的基础上,以坡耕地上的侵蚀沟防治重点,兼顾疏草地上侵蚀沟的防治。推荐的治理模式是石笼-林草结合、秸秆填埋复垦模式,拟采用的工程措施包括机械削坡、陡坡式或多级跌水,截排水沟,土谷坊或植物谷坊,秸秆填沟等;植物措施包括在沟道内进行景观型绿植栽种;应用沙棘进行密植围栏封禁,并对侵蚀沟周边进行植物的补植补栽等。

4 结 语

本文分析了黑龙江省侵蚀沟的发生现状和危害,介绍了“十三五”期间侵蚀沟治理方面的积极探索,对形成的连续式柳编跌水、石笼-林草结合、秸秆填埋复垦等典型侵蚀沟治理模式进行了阐述;在此基础上,提出了“十四五”期间侵蚀沟治理的总体思路和分区防治对策。通过将侵蚀沟治理、乡村振兴和美丽乡村建设相结合,在加快侵蚀沟治理的同时,确保了黑土地的生态系统健康和可持续利用。

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