黑龍江省黑土區(qū)水土流失治理策略分析

張 俊，侯越明

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

我國(guó)東北地區(qū)是世界三大黑土分布區(qū)之一，其中黑龍江省擁有典型黑土耕地1 040萬hm2，占東北典型黑土區(qū)耕地面積的56.1%。近年來，由于對(duì)黑土地的過度使用，黑土層逐漸變薄，出現(xiàn)了大面積的水土流失和土壤肥力退化現(xiàn)象。相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)如今，黑土區(qū)土層厚度已經(jīng)由開墾初期的70～80 cm銳減至30～40 cm，且變薄的速度還在不斷加快，而由于黑土層厚度變薄及肥力下降導(dǎo)致糧食產(chǎn)量降低了10%以上，這不僅嚴(yán)重影響了國(guó)家糧食安全，而且對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)造成了嚴(yán)重威脅。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)于黑土地保護(hù)的重視，加大對(duì)于水土流失的治理力度，實(shí)現(xiàn)對(duì)黑土地的可持續(xù)利用。

1 黑龍江省黑土區(qū)水土流失現(xiàn)狀

我國(guó)東北地區(qū)黑土區(qū)開發(fā)雖然較晚，但水土流失問題卻較為嚴(yán)重，黑土土層厚度已經(jīng)由開墾之初的70～80 cm下降至如今的30～40 cm，部分地區(qū)厚度僅剩20 cm左右，甚至出現(xiàn)了成土母質(zhì)露出現(xiàn)象。水利部水利保持司統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，黑龍江省水土流失面積約為9.55萬km2，水土流失情況最為嚴(yán)重。我國(guó)學(xué)者張興義等人針對(duì)黑土區(qū)內(nèi)的水土流失問題進(jìn)行了研究，并指出黑土區(qū)年平均流失速度為0.8～1.0 cm，而嚴(yán)重的水土流失問題導(dǎo)致了土壤出現(xiàn)板結(jié)成塊、生產(chǎn)力下降等問題。

2 水土流失的危害

2.1 土壤肥力下降，糧食減產(chǎn)

水土流失會(huì)導(dǎo)致黑土層厚度變薄，肥力衰減，繼而致使糧食產(chǎn)量下降。研究數(shù)據(jù)表明，使用期限為30年的坡耕地，其黑土層厚度由最開始的60 cm下降至30 cm，黑土地中的有機(jī)質(zhì)含量由9.0%下降至5.5%左右，氮和磷含量分別下降40%和30%左右，糧食產(chǎn)量下降10%以上[1]。

2.2 侵蝕溝壑影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

侵蝕溝壑通常是由于坡度在8°以上的坡面上徑流匯聚，長(zhǎng)期沖擊坡面所造成的，侵蝕溝會(huì)侵蝕黑土地的表層，并破壞土壤和母質(zhì)，逐漸蠶食耕地。同時(shí)，侵蝕溝的存在會(huì)使成片的耕地變得細(xì)碎，大大降低機(jī)械作業(yè)的效率，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本投入，對(duì)正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。

2.3 破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡

長(zhǎng)期的水土流失會(huì)導(dǎo)致黑土區(qū)土層變薄，相應(yīng)土壤的蓄水能力逐漸降低。水作為植物生長(zhǎng)的必需要素，土壤水分的降低會(huì)直接影響植物的生長(zhǎng)，使得生態(tài)系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害的能力下降，破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

3 水土流失的主要原因

從出現(xiàn)的位置來看，水土流失主要發(fā)生在坡面處，尤其是在坡度為5°的長(zhǎng)坡上，水土流失更為明顯。水土流失的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致溝壑?jǐn)?shù)量的增加，這種情況大都發(fā)生在夏季大范圍降雨過程中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，黑龍江省典型黑土區(qū)內(nèi)仍存在著6萬余條大型侵蝕溝壑。從形式上看，造成黑土區(qū)出現(xiàn)水土流失問題的主要原因?yàn)樗η治g、風(fēng)力侵蝕、凍融侵蝕3種，其中人為性因素對(duì)于水土流失也有著很大的影響。

3.1 氣候原因

黑龍江省是典型的中溫帶半濕潤(rùn)型季風(fēng)氣候，降水、溫度會(huì)隨著季節(jié)發(fā)生變化，而這也成為水土流失的主要誘因。黑龍江省典型黑土區(qū)的年平均降水量在500 mm左右，其中有將近90%的降水集中在夏季，此時(shí)黑龍江省大部分農(nóng)作物正處于幼苗生長(zhǎng)期，植被覆蓋率較低，而連續(xù)的強(qiáng)降雨會(huì)給土壤帶來很大的沖擊力，致使黑土區(qū)地表徑流出現(xiàn)，尤其是在坡面上，徑流的匯集產(chǎn)生溝壑，導(dǎo)致嚴(yán)重的黑土侵蝕和流失。

黑龍江省地處我國(guó)最北端，冬季平均氣溫-19 ℃，夏季平均氣溫22 ℃，溫差較大，且黑龍江省冬季時(shí)間漫長(zhǎng)，土壤凍結(jié)期較長(zhǎng)，凍結(jié)深度最高可達(dá)200 cm，致使土壤壓力增加，待到來年4—5月，表層的冰雪開始融化，但土壤深層的凍層解凍速度較慢，形成一個(gè)不透水層，而在上層冰雪融化之后，水分會(huì)連帶著土壤直接流走，造成水土流失。此外，風(fēng)力對(duì)于土壤也具有較強(qiáng)的侵蝕作用，黑龍江省春季的大風(fēng)天氣較多，且氣候干燥，外加此時(shí)土壤表面已經(jīng)解凍，容易在黑土區(qū)形成風(fēng)蝕，導(dǎo)致水土流失。

3.2 土壤原因

黑龍江省典型黑土區(qū)的土壤成土母質(zhì)大部分具有黃土狀特征，這種土壤母質(zhì)質(zhì)地黏重，土壤結(jié)構(gòu)性一般，土壤空隙較小，因此其滲水性較差，在夏季降水量較大時(shí)，土壤容易形成超滲現(xiàn)象，導(dǎo)致徑流的出現(xiàn)。同時(shí)，黑土區(qū)內(nèi)覆蓋有深厚的腐殖層，這種結(jié)構(gòu)質(zhì)地較為松軟，滲水性較強(qiáng)，但其抵抗沖擊和侵蝕的能力較弱，會(huì)輕易被徑流沖走，致使水土流失。

3.3 人為因素

黑土區(qū)肥沃的土壤較為適宜種植糧食，因此黑龍江省黑土區(qū)大部分被用作農(nóng)用耕地。1）由于黑土地土層深厚、肥力充足，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶長(zhǎng)期以來都有著不用養(yǎng)地也能夠年年大豐收的認(rèn)知，這種錯(cuò)誤思維導(dǎo)致土壤肥力不斷下降，土壤中的有機(jī)質(zhì)流失嚴(yán)重，長(zhǎng)此以往導(dǎo)致土壤出現(xiàn)板結(jié)成塊的現(xiàn)象，且隨著土壤厚度的降低，土壤侵蝕不斷加劇[2]。2）在農(nóng)戶耕種田地時(shí)，往往會(huì)沿著地形在田地中開溝作壟，以便夏季降水較為頻繁時(shí)農(nóng)田中的積水能夠快速排出。雖然這種方式能夠有效防止?fàn)€根現(xiàn)象對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)造成的影響，但這種人工修葺的田壟徑流量較大，尤其是順坡田壟，其對(duì)于土壤有著很強(qiáng)的沖刷力，致使水土流失加劇。3）在20世紀(jì)開發(fā)北大荒的過程中，主要采用開荒毀林的方式，致使林地、草地的面積大幅度減少，這就導(dǎo)致原本平衡的生態(tài)系統(tǒng)遭受到了嚴(yán)重破壞，植被所具有的防風(fēng)固沙、保持水土的能力大幅減弱。4）過度放牧問題也是導(dǎo)致黑土區(qū)水土流失的一個(gè)主要原因。相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，黑龍江省草地面積近年來不斷減少，致使沙化面積不斷增加，風(fēng)力侵蝕危害更加嚴(yán)重。

4 治理策略

4.1 工程措施

4.1.1 坡改梯技術(shù)

針對(duì)黑土地坡度的不同，結(jié)合水土流失防治相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行分類整治。1）針對(duì)坡度在5°以下的耕地，可以采取修建坡式梯田、栽植地埂植物籬笆、截取分段長(zhǎng)坡等方式治理水土流失。2）針對(duì)坡度在5°～8°的耕地，可以采取修建水平梯田、合理栽植地埂植物帶等措施有效控制水土流失[3]。3）針對(duì)坡度在8°～15°的耕地，可以采取修建臺(tái)田、栽種果樹林、積極發(fā)展寒地林果產(chǎn)業(yè)等措施有效控制水土流失。4）針對(duì)坡度在15°以上的耕地，可以采取退耕還林、發(fā)展經(jīng)濟(jì)林等措施。實(shí)際治理過程中，應(yīng)結(jié)合具體土壤情況制訂有效的水土保持方案，以便達(dá)到控制水土流失的目的。

4.1.2 微地形整治

微地形整治技術(shù)主要適用于壟作區(qū)田的水土治理。壟作區(qū)田是在壟作基礎(chǔ)上依據(jù)固定的距離在壟溝內(nèi)修筑橫坡的一種方式，它可以起到縮減坡耕長(zhǎng)度、降低耕地坡度、截?cái)鄰搅鞯哪康?。壟作區(qū)田底部近似平地，能夠起到存儲(chǔ)降雨的作用，因此可以有效避免徑流匯集，從而達(dá)到防治水土流失的目的。

4.1.3 徑流調(diào)控

徑流調(diào)控是治理坡面水土流失和溝壑侵蝕的一種關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)的關(guān)鍵在于高效地將地表徑流變?yōu)榈叵聫搅?，并?duì)其進(jìn)行合理的引流和排放。當(dāng)前階段主要采用的徑流調(diào)控技術(shù)有截流溝、地下暗排等[4]。1）截流溝一般沿著田地的邊緣進(jìn)行建設(shè)，并在不損壞田地完整性的前提下，在截流溝的田埂上種植植物帶，以起到對(duì)其進(jìn)行加固的目的。2）地下暗排系統(tǒng)主要是由老鼠洞和暗排管等構(gòu)成，其主要的工作原理是待土壤表面的水分向下滲透之后匯集到鼠洞內(nèi)，之后通過鼠洞匯入暗管中，最后經(jīng)由暗管流出后匯入溝渠。在采用暗排系統(tǒng)調(diào)節(jié)徑流時(shí)，需要結(jié)合地形地貌的特征采取科學(xué)、合理的一二級(jí)組合系統(tǒng)，其中鼠洞為一級(jí)暗排，暗管為二級(jí)暗排。

4.2 生物措施

4.2.1 自然生態(tài)恢復(fù)

在過去的幾十年，為了發(fā)展經(jīng)濟(jì)，黑龍江省的森林、草地等遭到了嚴(yán)重的破壞，其覆蓋面積直線減少，生態(tài)系統(tǒng)平衡被打破，這給水土保持工作帶來了很大的負(fù)面影響。而合理開展退耕還林、植樹種草工作能夠加快自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)速度，提升自然系統(tǒng)的水土保持能力[5]。1）在草地較多的區(qū)域，可以采取布設(shè)草筏、圍織鐵絲網(wǎng)等措施將已經(jīng)出現(xiàn)退化的草場(chǎng)圈圍起來，實(shí)行封閉式養(yǎng)育，同時(shí)對(duì)放牧區(qū)采取科學(xué)的播種、灌溉、施肥等措施改良其品種，提升牧草的產(chǎn)量和質(zhì)量。2）在山地區(qū)域或坡度較大的區(qū)域內(nèi)，可以適當(dāng)采取植樹種林、退耕還林的措施提升植被覆蓋率，同時(shí)可以大力發(fā)展果林、經(jīng)濟(jì)林等，做到在恢復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)，保證農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)來源，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。

4.2.2 人工修復(fù)植被

人工修復(fù)植被一般主要是采取地埂植物帶、植物封溝、安裝閥帶等措施，是一種常用于侵蝕溝治理的方式。1）地埂植物帶指的是在坡耕地上對(duì)土壟進(jìn)行橫向修復(fù)，并在壟上栽植灌木植物，該方式經(jīng)常與坡改梯等技術(shù)結(jié)合使用[6]。2）植物封溝指的是在侵蝕溝的溝沿和兩端栽培植物，以增加溝壑的植被覆蓋面積，進(jìn)而起到防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水土的作用。3）安裝閥帶指的是在對(duì)侵蝕溝進(jìn)行修正之后，在溝壑的底部安裝草筏子帶達(dá)到修復(fù)植被、防止水土侵蝕的目的。

4.3 農(nóng)業(yè)措施

4.3.1 橫坡作壟

順坡作壟是導(dǎo)致水土流失的一個(gè)主要原因，為避免水土流失，改做橫坡作壟是最為有效且簡(jiǎn)單的措施。因此，可以在田地間采取沿著等高線作壟的方式進(jìn)行開墾，以便最大限度地減少水土的流失，提升土壤的肥力[7]。此外，為了確保耕田在雨季能夠及時(shí)將田間存水排出，可以將順坡壟改為具有一定傾斜角度的斜坡壟，減緩地表徑流的排出速度，進(jìn)而有效降低水土流失。

4.3.2 農(nóng)牧交錯(cuò)間作

在利用該方式防止水土流失時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際的地形地貌，選擇坡度適宜的田地，采取帶狀播種農(nóng)作物和牧草的方式規(guī)劃出農(nóng)牧間作區(qū)域。其具體的做法是在農(nóng)作物種植帶之間種植生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的牧草，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)地表長(zhǎng)時(shí)間的覆蓋，起到穩(wěn)固土壤表層、保持水土的作用。在牧區(qū)之外，可以采取輪作疏生農(nóng)作物和密生農(nóng)作物的方式代替農(nóng)牧間作的方式，這樣也可以起到同樣的效果，并且能夠在一定程度上提升兩種農(nóng)作物的產(chǎn)量。

4.3.3 科學(xué)翻耕土地

翻耕能夠有效疏松土壤，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的條件，但土壤疏松會(huì)加劇水土的流失，因此對(duì)于黑土區(qū)的土地翻耕來講，進(jìn)行科學(xué)、合理的翻耕，逐漸由傳統(tǒng)的多耕向少耕、深耕轉(zhuǎn)變，是一種有效的措施。在農(nóng)田翻耕時(shí)，可以大力推廣使用大型的耕田設(shè)備，同時(shí)優(yōu)化犁的高度，翻耕至更深的深度，以破壞土壤內(nèi)部的不透水層，提升土壤的滲水能力和蓄水保肥能力，從而有效降低因表面出現(xiàn)徑流而沖刷土壤的強(qiáng)度，降低土壤表層的侵蝕程度[8]。此外，采取深耕措施還能夠加速土壤表層和深層之間的互換速度，使得大氣能夠進(jìn)入土壤內(nèi)部，提升土壤中微生物的活性，進(jìn)而改善土壤結(jié)構(gòu)，降低水土流失帶來的危害。

5 結(jié)語

黑龍江省黑土區(qū)的水土防治工作是一個(gè)長(zhǎng)期且復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，需要持續(xù)投入、長(zhǎng)期跟進(jìn)。因此，要充分了解黑土區(qū)水土流失的現(xiàn)狀，并對(duì)造成水土流失的原因進(jìn)行全面分析，通過采取科學(xué)、合理的工程措施、生物措施及農(nóng)業(yè)措施對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和完善，以便不斷提升黑土區(qū)的土壤肥力，實(shí)現(xiàn)黑土地的可持續(xù)發(fā)展。