侵蚀沟修复技术

侵蚀沟修复技术是东北黑土区农垦独具特色的创新技术。此技术主要针对东北黑土区沟蚀严重,侵蚀沟大量冲毁农田等问题,以技术创新为手段,借助农发东北黑土区水土保持工程项目实施之契机,利用农垦大机械化优势,建立侵蚀沟复垦和道路修复技术实施规范,并在示范推广的过程中开展效益评价,最终建立适于东北黑土区的侵蚀沟复垦技术。


1 技术环节

(1) 侵蚀沟沟底修整

使用挖掘机,对侵蚀沟沟底修整,进行削坡和沟底平整,削坡角度为直角,自沟头处挖掘方形沟至末端排水沟处,挖掘出的土方临时堆放于沟边。

(2) 安管铺设

将直径为12~20厘米的PVC排水管铺设于侵蚀沟沟底中央位置,从侵蚀沟沟头处一直铺设到沟尾,在PVC排水管上半部钻出直径为3毫米,间距为5厘米的导水孔,并用16~100目的尼龙网覆盖,用尼龙绳每间隔50厘米捆绑一道。

(3) 打桩

在侵蚀沟沟底每间隔10米插一排木桩,木桩长100~150厘米,直径5~7厘米,埋入地下50厘米左右,桩距0.5米。

(4) 秸秆打捆

利用秸杆打捆机将秸杆打捆,秸杆捆的尺寸为长0.4~0.6米X宽0.2~0.4米X高0.25~0.5米,打捆选用耐腐的尼龙绳。

(5) 秸秆铺设

将秸杆捆分层紧密排列铺设于侵蚀沟沟底,铺设的高度低于沟边50厘米。

(6) 表土填埋

秸杆铺设后,将堆放于沟边的挖掘出的土方平铺在秸杆捆上面,平铺厚度为40~50厘米。

(7) 间隔筑埂

表土填埋后,沿沟向,间隔20~40米在沟体位横向修筑拦水土埂,埂宽> 2米,埂高> 0.5米,土埂沟头向前2米处秸杆捆埋设高度距地面20厘米,上覆土 20厘米,作为表层汇水下渗口。


2 取得成果(以引龙河农场为例)

侵蚀沟复垦技术是适于东北黑土区的水土保持创新技术,在修复侵蚀沟的同时,将多余的秸秆加以利用,同时对土地进行整理,达到了粮食产能建设和水土保持农业建设的作用,非常适用于现代农业。

下图是在Google Earth上截取的侵蚀沟修复前的遥感影像图:

复垦效果如下:

引龙河农场采用这种技术后,土壤径流系数大约为2%,平均每年每平方千米土壤侵蚀模数小于100t

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埂带植物栽培技术

1 常见埂带植物

常见埂带植物包括浆果类、食用类、牧草类。详见实物资源


2 水土保持效益

为了更好的评价以上多种植物的水保效益,我们于黑土区水土流失综合防治技术标准示范区栽种各种植物,并对其水保效益进行监测。

通过一年的观测,结果如下:

面积(m2) 坡度(°) 径流次数(次) 输沙次数(次) 径流系数(%) 侵蚀模数(t/(km2·a))
草莓 1.89 48 14 12 5.4 462.4
灯笼果 2.17 32 13 12 4.8 422.8
树莓+苜蓿 2.04 33 8 6 3.3 329.3
枸杞+苜蓿 2.20 38 11 9 3.2 267.1
苜蓿+苜蓿 2.34 38 11 10 2.3 204.5
大榛子+苜蓿 1.94 36 11 10 2.7 240.8
食用大黄+苜蓿 1.96 38 12 11 3.0 49
黄花菜+苜蓿 1.53 28 14 12 5.4 413.5
蕨菜 0.95 30 13 12 5.2 563.4
杂草 2.13 28 12 9 3.4 295.4

从表中可以看出,食用大黄+苜蓿的水保效果最佳,平均每年每平方千米侵蚀模数为49 t/(km2·a),枸杞+苜蓿、苜蓿+苜蓿、大榛子+苜蓿水保效果次之,均高于杂草护埂效果。但草莓、灯笼果和蕨菜这三种埂带植物土壤侵蚀较为严重,可能与坡度差异有关。

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侵蚀沟治理技术应用

分布于我国东北三省和内蒙古自治区东四盟的黑土区,为我国重要的粮食和生态安全保障基地,是当前我国最大的商品粮基地,对保障国家安全起到举足轻重的作用。

然而,高垦殖率加之近百年的高强度开发利用与掠夺式经营,黑土发生了严重退化。占耕地总面积60%以上的坡耕地发生不同程度的水土流失,表土剥蚀,黑土层变薄;同时发生了作为土地退化最严重表现的沟道侵蚀。据全国第一次水利普查东北黑土区侵蚀专项普查(2013年),东北黑土区现有长100 m以上的侵蚀沟29万余条。

东北黑土区水土流失综合防治已有近60年的历史,在长期的侵蚀沟治理实践中,已经形成了较为成熟的、治理效果显著的多个侵蚀沟治理技术。其中,土柳谷坊、柳跌水、混凝土跌水,石谷坊、秸秆打捆填埋侵蚀沟等是典型的代表。这些治理技术是广大水土保持工作者和当地百姓在长期治理和防治侵蚀沟的实践中摸索出来的,行之有效,凝结着他们的智慧。然而,不同的侵蚀沟治理技术都有其各自应用条件。比如地形地貌、土壤特性、土地管理体制(农民种植和农场种植模式)、降雨量、径流量以及当地可以利用资源(秸秆、柳条、石头)等,这些技术并未得到系统全面的凝练,影响了其今后的推广和应用。

2018年4月中旬至6月中旬,由松辽水利委员会牵头,我中心在张兴义研究员的带领下,组成5人小组,走访了黑龙江、吉林、辽宁以及内蒙近20个县市,利用无人机、激光测距仪、RTK等先进设备对这几十年来的多种侵蚀沟治理技术进行了实地考察和测量,后期以真实数据为基础利用3DMAX、ArcGIS、Pix4D、Skecthup、Photoshop等软件进行三维建模,制作了一套精确的各种防治技术的三维数据,并编写应用指南方便用户使用。


东北黑土区侵蚀沟治理技术应用指南
培训会议PPT-张兴义
侵蚀沟治理技术-红光农场PPT-张兴义
相关图集
注:"相关图集"中是与此次实地考察测量的一些真实照片和后期处理的三维模型缩略图,由于图片过大均已压缩,如需要原版或三维模型数据,可联系我中心获取。E-mail:northeast.data@iga.ac.cn;联系方式:0451-86602023。
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