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溝道侵蝕是土地退化的最嚴(yán)重的表現(xiàn)，其危害表現(xiàn)在損毀土地，造成土地支離破碎，阻礙機械行走，降低機械作業(yè)效率，致使區(qū)域生態(tài)惡化，人們生產(chǎn)、生活甚至生命受到傷害。據(jù)全國第1次水利普查侵蝕溝專項調(diào)查，東北黑土區(qū)是我國除黃土高原外溝道侵蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域，現(xiàn)有＞100m侵蝕溝數(shù)量為29.6萬條。另據(jù)調(diào)查，尚有相近數(shù)量＜100m的侵蝕溝，侵蝕溝總數(shù)量高達(dá)60萬條，僅侵蝕溝道自身就損毀土地5000km2以上。東北黑土區(qū)溝道侵蝕的顯著特征是多為近代新成溝、發(fā)展溝、耕地中溝，呈發(fā)展危害加劇的態(tài)勢，嚴(yán)重削減了作為我國最大商品糧生產(chǎn)基地的東北黑土區(qū)糧食可持續(xù)生產(chǎn)和生態(tài)安全能力。東北黑土區(qū)侵蝕溝的治理得到了國家的充分重視，2017年國家啟動了東北黑土區(qū)侵蝕溝治理專項工程，使侵蝕溝得以規(guī)?；卫怼?/span>

溝道侵蝕最佳途徑是預(yù)防，其次是生態(tài)防治，均需將部分耕地轉(zhuǎn)換為林草地；然而，我國由于人口眾多，不能單純走生態(tài)治理的道路，需利用與保護、糧食生產(chǎn)與生態(tài)保護等協(xié)調(diào)發(fā)展。形成于耕地中的侵蝕溝，如采取傳統(tǒng)的修筑溝頭跌水、溝底谷坊、栽植水保林的生態(tài)修復(fù)模式，雖實現(xiàn)了溝道穩(wěn)固、植被恢復(fù)、功能提升的生態(tài)治理目標(biāo)，但溝道侵蝕造成田塊破碎、機械不能通過、損毀耕地等弊端未能解決，對東北黑土侵蝕區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、維持糧食產(chǎn)能、保障糧食安全未能發(fā)揮應(yīng)有的作用。鑒于多發(fā)育于耕地中的侵蝕溝形成時間短、小，易于治理，充分利用作物秸稈資源豐富和機械化的優(yōu)勢，在國家重點研發(fā)計劃項目的支持下，探索建立通過秸稈填埋實現(xiàn)溝毀耕地再造，恢復(fù)墾殖，變溝道地表匯流為地下暗管導(dǎo)排，填埋后不再重新成溝，創(chuàng)新研發(fā)的獨具東北特色的侵蝕溝復(fù)墾新技術(shù)，已獲得了國家授權(quán)發(fā)明專利，編制了地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，正在東北黑土區(qū)水土保持生態(tài)治理工程中應(yīng)用，深受農(nóng)民歡迎，是實現(xiàn)秸稈資源利用、黑土地保護、國土整治、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)保障措施，還可被我國其他生態(tài)類型區(qū)侵蝕溝治理所借鑒。

工程原理

東北農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有地塊大、大機械作業(yè)、集約化種植等特點。為了滿足大機械化作業(yè)，以往對形成于耕地中的侵蝕溝多就地取土填埋，但溝線仍為匯水線，夏季暴雨新成的股流沖刷，單純用土填埋的再次成溝，周而反復(fù)，耕地中侵蝕溝治理成為困擾當(dāng)?shù)赝恋毓芾碚叩闹饕y題，也是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展必須破解的問題。通過填埋消除耕地的侵蝕溝，恢復(fù)墾殖，保障機械行走，必須解決2個問題：一是填埋材料，二是填埋后穩(wěn)固不再成溝。

東北黑土區(qū)是我國最大的玉米產(chǎn)區(qū)，在禁燒的形勢下秸稈如何利用成為當(dāng)前的熱點。嘗試著將秸稈直接填入侵蝕溝，再利用機械上層覆土，但發(fā)現(xiàn)填埋后的侵蝕溝表土極易塌陷，再次成溝。發(fā)現(xiàn)問題主要源于秸稈過于疏松，在上層覆土的重力作用下壓塌，加之降雨時泥水極易進入秸稈空隙，穩(wěn)定性差。隨著秸稈打捆機的出現(xiàn)和普及，利用打捆機將秸稈擠壓成緊實的方塊，擺放到侵蝕溝后，實施的效果顯著改善，滿足了填埋后機械通行的功能。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)填埋后的侵蝕溝位在第2年雨季多打出淺溝，原溝道處種植的作物沖毀，需秋耕時填土恢復(fù)；秸稈只在溝道區(qū)填埋，未與下游排水溝連通，秸稈層水過飽和，在下游溢出地表；對于大中型侵蝕溝，再次成溝，復(fù)墾效果較差。分析得出，原溝道之所以發(fā)育形成侵蝕溝，是由于超出了侵蝕溝發(fā)生臨界條件，匯水形成股流在填埋處只有很少部分滲入秸稈層，仍是侵蝕溝形成的外營力。削減地表徑流，減小地表沖刷，阻止溝道形成，是侵蝕溝復(fù)墾成功與否的關(guān)鍵。借鑒東北黑土區(qū)“魚眼泡”滲井和暗管排水的原理，增設(shè)暗管導(dǎo)排水系統(tǒng)，多點試驗示范結(jié)果顯示，除極少數(shù)比降較大的區(qū)段有少許淺溝出現(xiàn)外，復(fù)墾后的溝道位土體穩(wěn)定，作物能夠很好地生長，達(dá)到復(fù)墾目標(biāo)。

本侵蝕溝復(fù)墾工程原理為利用侵蝕溝道附近作物收獲后的秸稈，打包后填充到溝道內(nèi)，上層覆土，覆土厚度要兼顧有利于徑流垂直入滲和作物種植的需求；將原溝道位匯集的地表徑流通過表土入滲和滲井垂直導(dǎo)入地下暗管，由暗管將匯流導(dǎo)出到下游排水溝中，消除或削減地表徑流沖刷，復(fù)墾后不再形成新的侵蝕溝，以此實現(xiàn)溝毀耕地再造，恢復(fù)墾殖。核心關(guān)鍵技術(shù)為變地表徑流為地下暗管排水，地表徑流匯集和沖刷是侵蝕溝形成的主要外營力，在填埋的同時構(gòu)建地下導(dǎo)排水系，削減沖刷，阻止再次形成侵蝕溝。

工程組成與施工要點

組成

侵蝕溝填埋復(fù)墾工程主要包含溝道整形、暗管布設(shè)、秸稈打捆、秸稈鋪設(shè)、表層覆土、截流埂修筑、滲井修筑和出口防護8項工程措施組成。

溝道整形：將侵蝕溝形狀修整成規(guī)整的長方體，其作用一是為秸稈捆緊實鋪設(shè)創(chuàng)造條件，二是為表層覆土準(zhǔn)備土壤。

暗管布設(shè)：在整形后的溝底鋪設(shè)暗管，溝底需有一定的比降，以利于排水。

秸稈打捆；利用秸稈打捆機，將收獲后的作物秸稈打成緊實的方形捆。

秸稈鋪設(shè)：將秸稈作為主要填埋物鋪設(shè)于整形后的侵蝕溝中。

表層覆土：將溝道整形堆放在溝道兩側(cè)的土覆于秸稈捆上方，消除侵蝕溝。

截流埂修筑：在溝線中部，間隔橫向修筑的緩弧形土埂，起到攔截匯流的作用，機械可行走并耕種。

滲井修筑：在截流埂迎水面修筑方形井，下部與暗管相連，內(nèi)部用碎石填充，表層用粗砂填充。

出口防護：暗管末端延伸到排水溝，秸稈鋪設(shè)到出口近處，溝道出口處修建寬度不少于2 m的土擋墻或進行漿砌石壩體護坡。

施工要點

1) 暗管鋪設(shè)于整形后溝底中部，秸稈層下，暗管直徑應(yīng)依據(jù)洪峰流量確定。

2) 秸稈填埋后上層留出覆土空間。

3) 表層覆土來自于溝道整形從溝道中開挖的土。

4) 溝道整形寬度依據(jù)侵蝕溝的自然寬度可分成若干寬度區(qū)段。

5) 整形后的溝道深度和寬度應(yīng)滿足覆土量需求。

6) 截流埂和滲井的布設(shè)應(yīng)依據(jù)復(fù)墾溝洪峰流量和復(fù)墾后溝道區(qū)域入滲能力設(shè)計。

案例分析

為了驗證完善后的工程效果，在典型黑土帶的中部，漫川漫崗黑土區(qū)核心地帶，松嫩平原糧食核心產(chǎn)區(qū)，也是溝道侵蝕嚴(yán)重區(qū)域的黑龍江省海倫市前進鄉(xiāng)光榮村，建設(shè)一條秸稈填埋復(fù)墾試驗示范溝。侵蝕溝為發(fā)育于耕地中的小型溝，溝下端與橫向交叉的一條大型溝連接，切溝長280m，寬約3m，深1.5m，上端與2條分叉的淺溝相連，淺溝長各約100m，達(dá)分水嶺處。土壤屬典型黑土，黑土層厚度約30cm，過渡層40cm，下為母質(zhì)層，深約8m。橫坡壟作，種植作物為玉米和大豆。

秸稈打捆：秸稈來源于溝周圍2 km內(nèi)的玉米地，聯(lián)合收割機收獲后，玉米秸稈被粉碎后均勻拋撒于地表，利用秸稈打捆機收集打捆，打捆繩采用耐腐爛的塑料繩，盡量打成最為緊實，秸稈捆規(guī)格隨打捆機定，設(shè)為40cm×50cm×60cm，緊實度控制在不＜230kg/m3。

溝道整形：依據(jù)溝道自然形狀，將整形后的溝寬設(shè)定為3.5m和2m兩個寬度，采用日立120挖掘機，將前者挖成長120m深2.0m和后者長160m深1.5m 2個矩形斷面溝段。

暗管布設(shè)：暗管選取塑料排水盲管，管壁是由塑料絲編織而成，透水性極佳，外部土工布包裹，單管長2m，管間用帶皮金屬線連接，直至溝底出水口，溝底比降3%~5%。

秸稈填埋：下端寬體段秸稈捆鋪設(shè)3層，上端窄體段秸稈捆鋪設(shè)2層。

攔截埂和豎井：共布設(shè)2道，分別位于距溝尾120m和200m處，單井規(guī)格2m×1m，內(nèi)填直徑2cm左右的碎毛石，上覆約20cm厚的粗沙。

出口防護：以暗管出口為中心，修筑磚混擋墻。

修復(fù)溝毀耕地再造面積740m2，工程投資2.53萬元，每再造1m2耕地35元。

示范溝復(fù)墾工程量