東北黑土區(qū)侵蝕溝的治理意義及治理措施淺析

劉錚輝，荊 元，陳 彭，王少帥，董 凡

（中國地質(zhì)調(diào)查局廊坊自然資源綜合調(diào)查中心）

東北黑土區(qū)被國家定位為糧食安全和生態(tài)安全保障區(qū)，是我國最大的商品糧基地，對國家糧食安全發(fā)揮著舉足輕重的作用，同時也是國家重要的生態(tài)安全屏障。東北黑土區(qū)大規(guī)模開發(fā)僅有百余年，但開發(fā)強度大、速度快，耕地面積已由中華人民共和國成立初期的100余萬畝擴展為4.5億畝，占全國耕地面積的24.6%、糧食總產(chǎn)量的20%、商品糧的1/3?？焖贁U張的耕地面積導(dǎo)致生態(tài)短期內(nèi)遭到了嚴重破壞，再加上降雨集中，水土流失加劇，東北黑土區(qū)是繼黃土高原之后我國水土流失嚴重的區(qū)域之一。侵蝕溝是東北黑土區(qū)水土流失類型的主要形式，黑土區(qū)溝道侵蝕強度大、范圍廣、數(shù)量多，若不及時防治，伴隨著降雨可能會持續(xù)發(fā)生溯源和下切侵蝕，引發(fā)溝岸崩塌，使得侵蝕溝快速發(fā)育，成為東北黑土區(qū)的主要產(chǎn)沙源，造成耕地損毀、土地破碎，使可利用土地資源減少，限制耕地機械化作業(yè)，嚴重影響生態(tài)環(huán)境、制約經(jīng)濟發(fā)展、威脅人身安全。

一、侵蝕溝的概況

東北黑土區(qū)侵蝕溝主要集中在漫川漫崗區(qū)和丘陵溝壑區(qū)。丘陵溝壑區(qū)的海拔變化較為明顯，為300～1 800米，主要分布在遼河與東遼河的中上游，該地區(qū)山體坡度多在5°以上，坡體長度多在100米以上，區(qū)域總面積約43萬平方千米；而漫川漫崗區(qū)則主要分布在大小興安嶺延伸的山前臺地一帶，海拔較平緩，為250～450米，坡體長度多在200米以上，總面積約11.5萬平方千米，坡體斜度為3°～8°，侵蝕溝分布密度約1.5千米/平方千米。從各省分布情況看，侵蝕溝數(shù)量最多的是黑龍江省，占區(qū)域總量的39.08%；遼寧省最少，占15.96%。侵蝕溝長度最長和面積最大的是內(nèi)蒙古自治區(qū)，分別占區(qū)域總量的56.14%和58.85%；吉林省侵蝕溝長度最短，占10.1%，遼寧省侵蝕溝面積最小，占5.44%。從流域分布情況看，松花江流域侵蝕溝占比較大，為溝道總數(shù)的75.94%，其中76.21%為不穩(wěn)定溝道；侵蝕溝總面積占區(qū)域侵蝕溝總面積的91.10%，侵蝕溝總長度占區(qū)域侵蝕溝總長度的81.93%。

二、侵蝕溝的成因

侵蝕溝的形成是多種作用力綜合作用的結(jié)果。從時間軸看，70%的侵蝕溝主要形成于20世紀60年代，具有較長的發(fā)育歷程。中華人民共和國成立后，為快速發(fā)展經(jīng)濟，伐木煉鋼，生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，侵蝕溝數(shù)目和面積急速增長，嚴重危害區(qū)域生態(tài)環(huán)境與糧食安全。從季節(jié)看，每年7—9月的暴雨集中時段和4—5月春雪消融時段是侵蝕溝高發(fā)時段。從土地利用類型看，80%以上的侵蝕溝發(fā)生在坡耕地，在道路和荒地的侵蝕溝相對較少，占6%左右，地面植被覆蓋的疏林地和平緩農(nóng)田僅零星分布。從人類活動方式看，順坡壟作是東北黑土區(qū)耕地侵蝕溝快速發(fā)育的重要原因。該壟作方式使得坡長而緩的坡面地形極易在坡面中下部匯集形成股流，不斷發(fā)育成大型侵蝕溝。

三、侵蝕溝的危害

（一）加劇水土流失

溝蝕是在水流流動力與重力復(fù)合作用下形成的，在坡面降雨匯集形成徑流流動過程中，在重力下切作用下造成水土流失，因土體受力發(fā)生變化，穩(wěn)定性差，造成溝壁崩塌、坡體滑動，在徑流作用一段時間后形成切溝，增大坡面比降，加快水流匯集速度，增強徑流下切力和侵蝕動力，伴隨溝底下切和溝壁坍塌加劇坡面水土流失。

（二）促發(fā)雨洪災(zāi)害

在侵蝕溝發(fā)生地帶，溝道坡降陡急，溝道內(nèi)由于植被稀疏，對徑流的阻力遠小于坡面，使侵蝕溝最終發(fā)育為水沙輸送通道。在夏季暴雨集中時段，坡面雨水通過溝道快速匯集，進入河流，使得河流、水庫壓力陡增，促發(fā)下游雨洪災(zāi)害。

（三）直接損毀耕地

侵蝕溝多分布于耕地，耕地土質(zhì)疏松，若不早做防治，溝蝕發(fā)育十分迅速。伴隨侵蝕溝溝頭挺進和溝底下切，加之溝岸不穩(wěn)定造成的坍塌，使得耕地損毀速度極快，嚴重威脅農(nóng)作物產(chǎn)量。且溝蝕造成坡面破碎后，阻斷交通，侵蝕溝周圍作業(yè)安全性差，使得耕地面積進一步減小。

（四）損毀道路村屯

在山坡丘陵區(qū)，道路一般修建在山體中部或下部，極易受到侵蝕溝的威脅，加之路面抬高、硬化，容易匯集水流，導(dǎo)致道路近坡面及路面常常毀壞，堵塞交通。為此，許多道路必須增加橋涵工程以預(yù)防道路溝蝕，提高建造成本。同時，在土質(zhì)較為松散的坡面上，暴雨季節(jié)極易發(fā)生泥石流和暴發(fā)山洪，損毀周圍村莊，威脅居民人身和財產(chǎn)安全。

四、侵蝕溝治理的意義

（一）保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、緩解土地資源約束的必然選擇

東北黑土區(qū)歷經(jīng)百余年的人口增長和開發(fā)墾殖，坡耕地水土流失不斷加劇，溝壑縱橫發(fā)展，水肥持續(xù)流失，土地生產(chǎn)力逐年下降。侵蝕溝已成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、破壞土地資源的重大問題，亟待解決。實施侵蝕溝綜合治理工程，可有效遏制侵蝕溝擴張態(tài)勢，改善和恢復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，維持土地完整，保護耕地安全，對提高耕地質(zhì)量、穩(wěn)定區(qū)域農(nóng)業(yè)收入及保障群眾生活質(zhì)量意義重大。

（二）防治水土流失、維護生態(tài)環(huán)境安全的客觀要求

受自然因素和特定地理條件影響，侵蝕溝往往是促發(fā)自然災(zāi)害的環(huán)境誘因與致災(zāi)要素。近年來，東北黑土區(qū)屢屢出現(xiàn)侵蝕溝泥流淤埋農(nóng)田、損毀水利及交通設(shè)施、傾覆民居的災(zāi)害案例，其發(fā)生頻率和危害后果不斷升級。侵蝕溝治理是水土保持、防災(zāi)減災(zāi)的重要舉措。開展侵蝕溝綜合治理，采取骨干工程與植物措施有機結(jié)合的方式，可有效遏制侵蝕溝擴張、溯源和下切活動，阻滯徑流泥沙出溝，穩(wěn)定溝體，降低溝蝕災(zāi)害發(fā)生的概率與強度。

（三）減少江河湖庫淤積、強化水安全保障的重要舉措

溝蝕是坡耕地水土流失的主要原因，也是生態(tài)進一步惡化的根源，大量泥沙在溝道演進過程中不斷剝離、搬運、遷移，進入江河湖庫，淤積河道，抬高河床，污染水質(zhì)，增加河流含沙量，降低江河蓄洪能力和水利工程的調(diào)蓄洪能力，增加洪澇災(zāi)害發(fā)生概率，并給交通運輸、農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電等帶來極大危害。開展侵蝕溝綜合治理，采取植被郁閉和工程控制手段，可有效減少溝蝕，減輕江河泥沙淤積壓力，控制面源污染，凈化河湖水環(huán)境，保障江河行洪安全和水質(zhì)安全。

五、侵蝕溝治理的措施

侵蝕溝要分級逐步治理，治理與開發(fā)相結(jié)合，依據(jù)系統(tǒng)性、整體性、經(jīng)濟性和生態(tài)性等原則，并且要遵循上游優(yōu)先于下游、支溝優(yōu)先于干溝的治理順序。侵蝕溝治理可采取工程措施和植物措施，工程措施如溝頭防護、溝道底部修建谷坊及填埋工程等，植物措施多指營造溝頭防護林、溝底防沖林、溝岸防蝕林和溝岸防護林。

（一）侵蝕溝治理的植物措施

東北黑土區(qū)保水保土植物種類繁多，集中種植會產(chǎn)生較好的生態(tài)、經(jīng)濟效益。利用植物治理侵蝕溝，不僅材料易取，而且經(jīng)濟適用，在施工層面和生態(tài)治理層面上都具有優(yōu)勢。侵蝕溝治理的植物措施所選擇的植物種類包括本地生喬木、灌木及草等，其中喬木多種植于溝坡、溝岸，灌木多種植于溝頭、溝底和溝坡，由于喬灌木生長周期相較于草種略長，在溝坡一般會播撒草籽兒與喬灌木共同形成防護。

溝頭防護林。溝頭防護林主要是為了防止溝頭進一步溯源侵蝕。溝頭防護林布設(shè)時應(yīng)根據(jù)侵蝕溝強度確定，一般林帶寬10～20米，對于侵蝕溝溝頭活躍、侵蝕劇烈的也可在溝頭外圍進行全面造林，一般選用根蘗性強、生長繁殖迅速且能抗擊沖刷、固土抗蝕的小灌木樹種，如沙棘、灌木柳、紫穗槐、胡枝子等灌木。

溝底防沖林。溝底防沖林是溝底主要植物防護措施，一般適用于較寬的溝道，且溝底下切嚴重。溝底防沖林可有效遏制溝底進一步下切，阻止溝壁進一步向兩邊擴張，同時也能在溝道內(nèi)攔蓄泥沙，最終達到淤平溝道、恢復(fù)耕地的目的。溝底防沖林一般選用胡枝子、灌木柳、紫穗槐等較為抗?jié)?、較抗沖、根蘗性較強的喬灌木樹種，可配合谷坊等工程措施一同施用。

溝坡防蝕林。溝坡防蝕林適用于溝坡面積較大、坡度較陡的侵蝕溝。溝坡防護可以有效地固坡保土，減緩地面水流侵蝕，阻止溝壁進一步向兩岸擴張。溝坡造林一般選擇喬灌木如落葉松、樟子松、旱柳、荊條、胡枝子、紫穗槐等，也可配合播種諸如紫花苜蓿、無芒雀麥、早熟禾等草種，共同營造溝坡防蝕喬灌林草防護體系。

溝岸防護林。溝岸防護林是為了防止溝岸塌陷、穩(wěn)定溝岸，適用于兩側(cè)坡度較陡、塌陷嚴重的侵蝕溝。溝岸防護林一般選用根蘗性強的樹種，如落葉松、樟子松、青楊等喬木。

（二）侵蝕溝治理的工程措施

侵蝕溝治理的工程措施應(yīng)用范圍廣泛，見效迅速，在東北黑土區(qū)已積累較多的治理經(jīng)驗，其中主要包括削坡整形、溝頭跌水、谷坊、填埋工程等。

削坡。削坡適用于低山丘陵區(qū)和漫川漫崗區(qū)，溝壑發(fā)育嚴重、溝底下切嚴重、溝岸向兩邊擴張的侵蝕溝。削坡可以有效穩(wěn)定溝坡，為后續(xù)采取植物措施和工程措施奠定基礎(chǔ)。削坡要與谷坊、溝頭防護相互配合，及時營造溝頭防護林、溝底防沖林和溝坡防護林等，喬灌木相結(jié)合，形成復(fù)層混交林。當(dāng)侵蝕溝邊坡大于35°時，需將侵蝕溝“V”型邊坡整理成“U”型坡，修編整形，侵蝕溝邊坡小于35°則不必削坡。削坡方式分為兩種：一種是直線型削坡，從岸邊直接沿溝壁進行削坡；另外一種是階梯式削坡，當(dāng)需要配合溝道內(nèi)工程措施時，需將溝坡進行逐級削坡，留出階臺。在諸如實施秸稈填埋工程時，削坡方式又有所不同，邊坡要削成直角，整個溝道經(jīng)削坡后變成長方形，以便秸稈捆在溝道內(nèi)碼放。削坡作為工程實施的第一步有其重要意義，削坡土方要回填到溝底，在工程措施落實后，溝坡也要跟進植物措施。

溝頭防護。跌水屬于治理侵蝕溝溝頭的典型防護措施，跌水設(shè)置在容易溯源侵蝕的侵蝕溝溝頭，當(dāng)侵蝕溝溝頭匯水面積較大、來水量較多時，跌水工程可以有效減緩水流勢能，阻止溝頭進一步擴大、溝岸進一步擴張，穩(wěn)定侵蝕溝溝床，防止溝底進一步下切侵蝕。跌水既可以作為排水通道，使水流安全流入主溝，又可以穩(wěn)定溝床，有效地遏制溝頭地繼續(xù)發(fā)展。

谷坊。谷坊是東北黑土區(qū)侵蝕溝治理重要的工程措施之一，可有效防止侵蝕溝溝底進一步下切，攔截泥沙，抬高溝床和侵蝕基點。根據(jù)材料選用的不同，谷坊可大致分為土谷坊、石谷坊和植物谷坊。谷坊宜修建在侵蝕溝溝底比降較大、下切侵蝕嚴重的部分，一般設(shè)置在溝道內(nèi)較活躍的上游。