东北黑土区侵蚀沟的治理意义及治理措施浅析

刘铮辉，荆 元，陈 彭，王少帅，董 凡

（中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心）

东北黑土区被国家定位为粮食安全和生态安全保障区，是我国最大的商品粮基地，对国家粮食安全发挥着举足轻重的作用，同时也是国家重要的生态安全屏障。东北黑土区大规模开发仅有百余年，但开发强度大、速度快，耕地面积已由中华人民共和国成立初期的100余万亩扩展为4.5亿亩，占全国耕地面积的24.6%、粮食总产量的20%、商品粮的1/3。快速扩张的耕地面积导致生态短期内遭到了严重破坏，再加上降雨集中，水土流失加剧，东北黑土区是继黄土高原之后我国水土流失严重的区域之一。侵蚀沟是东北黑土区水土流失类型的主要形式，黑土区沟道侵蚀强度大、范围广、数量多，若不及时防治，伴随着降雨可能会持续发生溯源和下切侵蚀，引发沟岸崩塌，使得侵蚀沟快速发育，成为东北黑土区的主要产沙源，造成耕地损毁、土地破碎，使可利用土地资源减少，限制耕地机械化作业，严重影响生态环境、制约经济发展、威胁人身安全。

一、侵蚀沟的概况

东北黑土区侵蚀沟主要集中在漫川漫岗区和丘陵沟壑区。丘陵沟壑区的海拔变化较为明显，为300～1 800米，主要分布在辽河与东辽河的中上游，该地区山体坡度多在5°以上，坡体长度多在100米以上，区域总面积约43万平方千米；而漫川漫岗区则主要分布在大小兴安岭延伸的山前台地一带，海拔较平缓，为250～450米，坡体长度多在200米以上，总面积约11.5万平方千米，坡体斜度为3°～8°，侵蚀沟分布密度约1.5千米/平方千米。从各省分布情况看，侵蚀沟数量最多的是黑龙江省，占区域总量的39.08%；辽宁省最少，占15.96%。侵蚀沟长度最长和面积最大的是内蒙古自治区，分别占区域总量的56.14%和58.85%；吉林省侵蚀沟长度最短，占10.1%，辽宁省侵蚀沟面积最小，占5.44%。从流域分布情况看，松花江流域侵蚀沟占比较大，为沟道总数的75.94%，其中76.21%为不稳定沟道；侵蚀沟总面积占区域侵蚀沟总面积的91.10%，侵蚀沟总长度占区域侵蚀沟总长度的81.93%。

二、侵蚀沟的成因

侵蚀沟的形成是多种作用力综合作用的结果。从时间轴看，70%的侵蚀沟主要形成于20世纪60年代，具有较长的发育历程。中华人民共和国成立后，为快速发展经济，伐木炼钢，生态环境破坏严重，侵蚀沟数目和面积急速增长，严重危害区域生态环境与粮食安全。从季节看，每年7—9月的暴雨集中时段和4—5月春雪消融时段是侵蚀沟高发时段。从土地利用类型看，80%以上的侵蚀沟发生在坡耕地，在道路和荒地的侵蚀沟相对较少，占6%左右，地面植被覆盖的疏林地和平缓农田仅零星分布。从人类活动方式看，顺坡垄作是东北黑土区耕地侵蚀沟快速发育的重要原因。该垄作方式使得坡长而缓的坡面地形极易在坡面中下部汇集形成股流，不断发育成大型侵蚀沟。

三、侵蚀沟的危害

（一）加剧水土流失

沟蚀是在水流流动力与重力复合作用下形成的，在坡面降雨汇集形成径流流动过程中，在重力下切作用下造成水土流失，因土体受力发生变化，稳定性差，造成沟壁崩塌、坡体滑动，在径流作用一段时间后形成切沟，增大坡面比降，加快水流汇集速度，增强径流下切力和侵蚀动力，伴随沟底下切和沟壁坍塌加剧坡面水土流失。

（二）促发雨洪灾害

在侵蚀沟发生地带，沟道坡降陡急，沟道内由于植被稀疏，对径流的阻力远小于坡面，使侵蚀沟最终发育为水沙输送通道。在夏季暴雨集中时段，坡面雨水通过沟道快速汇集，进入河流，使得河流、水库压力陡增，促发下游雨洪灾害。

（三）直接损毁耕地

侵蚀沟多分布于耕地，耕地土质疏松，若不早做防治，沟蚀发育十分迅速。伴随侵蚀沟沟头挺进和沟底下切，加之沟岸不稳定造成的坍塌，使得耕地损毁速度极快，严重威胁农作物产量。且沟蚀造成坡面破碎后，阻断交通，侵蚀沟周围作业安全性差，使得耕地面积进一步减小。

（四）损毁道路村屯

在山坡丘陵区，道路一般修建在山体中部或下部，极易受到侵蚀沟的威胁，加之路面抬高、硬化，容易汇集水流，导致道路近坡面及路面常常毁坏，堵塞交通。为此，许多道路必须增加桥涵工程以预防道路沟蚀，提高建造成本。同时，在土质较为松散的坡面上，暴雨季节极易发生泥石流和暴发山洪，损毁周围村庄，威胁居民人身和财产安全。

四、侵蚀沟治理的意义

（一）保障农业生产、缓解土地资源约束的必然选择

东北黑土区历经百余年的人口增长和开发垦殖，坡耕地水土流失不断加剧，沟壑纵横发展，水肥持续流失，土地生产力逐年下降。侵蚀沟已成为制约农业生产、破坏土地资源的重大问题，亟待解决。实施侵蚀沟综合治理工程，可有效遏制侵蚀沟扩张态势，改善和恢复农业生态系统，维持土地完整，保护耕地安全，对提高耕地质量、稳定区域农业收入及保障群众生活质量意义重大。

（二）防治水土流失、维护生态环境安全的客观要求

受自然因素和特定地理条件影响，侵蚀沟往往是促发自然灾害的环境诱因与致灾要素。近年来，东北黑土区屡屡出现侵蚀沟泥流淤埋农田、损毁水利及交通设施、倾覆民居的灾害案例，其发生频率和危害后果不断升级。侵蚀沟治理是水土保持、防灾减灾的重要举措。开展侵蚀沟综合治理，采取骨干工程与植物措施有机结合的方式，可有效遏制侵蚀沟扩张、溯源和下切活动，阻滞径流泥沙出沟，稳定沟体，降低沟蚀灾害发生的概率与强度。

（三）减少江河湖库淤积、强化水安全保障的重要举措

沟蚀是坡耕地水土流失的主要原因，也是生态进一步恶化的根源，大量泥沙在沟道演进过程中不断剥离、搬运、迁移，进入江河湖库，淤积河道，抬高河床，污染水质，增加河流含沙量，降低江河蓄洪能力和水利工程的调蓄洪能力，增加洪涝灾害发生概率，并给交通运输、农业灌溉、水力发电等带来极大危害。开展侵蚀沟综合治理，采取植被郁闭和工程控制手段，可有效减少沟蚀，减轻江河泥沙淤积压力，控制面源污染，净化河湖水环境，保障江河行洪安全和水质安全。

五、侵蚀沟治理的措施

侵蚀沟要分级逐步治理，治理与开发相结合，依据系统性、整体性、经济性和生态性等原则，并且要遵循上游优先于下游、支沟优先于干沟的治理顺序。侵蚀沟治理可采取工程措施和植物措施，工程措施如沟头防护、沟道底部修建谷坊及填埋工程等，植物措施多指营造沟头防护林、沟底防冲林、沟岸防蚀林和沟岸防护林。

（一）侵蚀沟治理的植物措施

东北黑土区保水保土植物种类繁多，集中种植会产生较好的生态、经济效益。利用植物治理侵蚀沟，不仅材料易取，而且经济适用，在施工层面和生态治理层面上都具有优势。侵蚀沟治理的植物措施所选择的植物种类包括本地生乔木、灌木及草等，其中乔木多种植于沟坡、沟岸，灌木多种植于沟头、沟底和沟坡，由于乔灌木生长周期相较于草种略长，在沟坡一般会播撒草籽儿与乔灌木共同形成防护。

沟头防护林。沟头防护林主要是为了防止沟头进一步溯源侵蚀。沟头防护林布设时应根据侵蚀沟强度确定，一般林带宽10～20米，对于侵蚀沟沟头活跃、侵蚀剧烈的也可在沟头外围进行全面造林，一般选用根蘖性强、生长繁殖迅速且能抗击冲刷、固土抗蚀的小灌木树种，如沙棘、灌木柳、紫穗槐、胡枝子等灌木。

沟底防冲林。沟底防冲林是沟底主要植物防护措施，一般适用于较宽的沟道，且沟底下切严重。沟底防冲林可有效遏制沟底进一步下切，阻止沟壁进一步向两边扩张，同时也能在沟道内拦蓄泥沙，最终达到淤平沟道、恢复耕地的目的。沟底防冲林一般选用胡枝子、灌木柳、紫穗槐等较为抗湿、较抗冲、根蘖性较强的乔灌木树种，可配合谷坊等工程措施一同施用。

沟坡防蚀林。沟坡防蚀林适用于沟坡面积较大、坡度较陡的侵蚀沟。沟坡防护可以有效地固坡保土，减缓地面水流侵蚀，阻止沟壁进一步向两岸扩张。沟坡造林一般选择乔灌木如落叶松、樟子松、旱柳、荆条、胡枝子、紫穗槐等，也可配合播种诸如紫花苜蓿、无芒雀麦、早熟禾等草种，共同营造沟坡防蚀乔灌林草防护体系。

沟岸防护林。沟岸防护林是为了防止沟岸塌陷、稳定沟岸，适用于两侧坡度较陡、塌陷严重的侵蚀沟。沟岸防护林一般选用根蘖性强的树种，如落叶松、樟子松、青杨等乔木。

（二）侵蚀沟治理的工程措施

侵蚀沟治理的工程措施应用范围广泛，见效迅速，在东北黑土区已积累较多的治理经验，其中主要包括削坡整形、沟头跌水、谷坊、填埋工程等。

削坡。削坡适用于低山丘陵区和漫川漫岗区，沟壑发育严重、沟底下切严重、沟岸向两边扩张的侵蚀沟。削坡可以有效稳定沟坡，为后续采取植物措施和工程措施奠定基础。削坡要与谷坊、沟头防护相互配合，及时营造沟头防护林、沟底防冲林和沟坡防护林等，乔灌木相结合，形成复层混交林。当侵蚀沟边坡大于35°时，需将侵蚀沟“V”型边坡整理成“U”型坡，修编整形，侵蚀沟边坡小于35°则不必削坡。削坡方式分为两种：一种是直线型削坡，从岸边直接沿沟壁进行削坡；另外一种是阶梯式削坡，当需要配合沟道内工程措施时，需将沟坡进行逐级削坡，留出阶台。在诸如实施秸秆填埋工程时，削坡方式又有所不同，边坡要削成直角，整个沟道经削坡后变成长方形，以便秸秆捆在沟道内码放。削坡作为工程实施的第一步有其重要意义，削坡土方要回填到沟底，在工程措施落实后，沟坡也要跟进植物措施。

沟头防护。跌水属于治理侵蚀沟沟头的典型防护措施，跌水设置在容易溯源侵蚀的侵蚀沟沟头，当侵蚀沟沟头汇水面积较大、来水量较多时，跌水工程可以有效减缓水流势能，阻止沟头进一步扩大、沟岸进一步扩张，稳定侵蚀沟沟床，防止沟底进一步下切侵蚀。跌水既可以作为排水通道，使水流安全流入主沟，又可以稳定沟床，有效地遏制沟头地继续发展。

谷坊。谷坊是东北黑土区侵蚀沟治理重要的工程措施之一，可有效防止侵蚀沟沟底进一步下切，拦截泥沙，抬高沟床和侵蚀基点。根据材料选用的不同，谷坊可大致分为土谷坊、石谷坊和植物谷坊。谷坊宜修建在侵蚀沟沟底比降较大、下切侵蚀严重的部分，一般设置在沟道内较活跃的上游。