溝道侵蝕是土地退化的最嚴重的表現，其危害表現在損毀土地，造成土地支離破碎，阻礙機械行走，降低機械作業(yè)效率，致使區域生態(tài)惡化，人們生產(chǎn)、生活甚至生命受到傷害。據全國第1次水利普查侵蝕溝專(zhuān)項調查，東北黑土區是我國除黃土高原外溝道侵蝕最為嚴重的區域，現有＞100m侵蝕溝數量為29.6萬(wàn)條。另?yè){查，尚有相近數量＜100m的侵蝕溝，侵蝕溝總數量高達60萬(wàn)條，僅侵蝕溝道自身就損毀土地5000km2以上。東北黑土區溝道侵蝕的顯著(zhù)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，嚴重削減了作為我國最大商品糧生產(chǎn)基地的東北黑土區糧食可持續生產(chǎn)和生態(tài)安全能力。東北黑土區侵蝕溝的治理得到了國家的充分重視，2017年國家啟動(dòng)了東北黑土區侵蝕溝治理專(zhuān)項工程，使侵蝕溝得以規?；卫?。

溝道侵蝕最佳途徑是預防，其次是生態(tài)防治，均需將部分耕地轉換為林草地；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)調發(fā)展。形成于耕地中的侵蝕溝，如采取傳統的修筑溝頭跌水、溝底谷坊、栽植水保林的生態(tài)修復模式，雖實(shí)現了溝道穩固、植被恢復、功能提升的生態(tài)治理目標，但溝道侵蝕造成田塊破碎、機械不能通過(guò)、損毀耕地等弊端未能解決，對東北黑土侵蝕區農業(yè)可持續發(fā)展、維持糧食產(chǎn)能、保障糧食安全未能發(fā)揮應有的作用。鑒于多發(fā)育于耕地中的侵蝕溝形成時(shí)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(diǎn)研發(fā)計劃項目的支持下，探索建立通過(guò)秸稈填埋實(shí)現溝毀耕地再造，恢復墾殖，變溝道地表匯流為地下暗管導排，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墾新技術(shù)，已獲得了國家授權發(fā)明專(zhuān)利，編制了地方技術(shù)標準，正在東北黑土區水土保持生態(tài)治理工程中應用，深受農民歡迎，是實(shí)現秸稈資源利用、黑土地保護、國土整治、現代農業(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(lèi)型區侵蝕溝治理所借鑒。

工程原理

東北農業(yè)生產(chǎn)具有地塊大、大機械作業(yè)、集約化種植等特點(diǎn)。為了滿(mǎn)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(xiàn)仍為匯水線(xiàn)，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，耕地中侵蝕溝治理成為困擾當地土地管理者的主要難題，也是現代農業(yè)發(fā)展必須破解的問(wèn)題。通過(guò)填埋消除耕地的侵蝕溝，恢復墾殖，保障機械行走，必須解決2個(gè)問(wèn)題：一是填埋材料，二是填埋后穩固不再成溝。

東北黑土區是我國最大的玉米產(chǎn)區，在禁燒的形勢下秸稈如何利用成為當前的熱點(diǎn)。嘗試著(zhù)將秸稈直接填入侵蝕溝，再利用機械上層覆土，但發(fā)現填埋后的侵蝕溝表土極易塌陷，再次成溝。發(fā)現問(wèn)題主要源于秸稈過(guò)于疏松，在上層覆土的重力作用下壓塌，加之降雨時(shí)泥水極易進(jìn)入秸稈空隙，穩定性差。隨著(zhù)秸稈打捆機的出現和普及，利用打捆機將秸稈擠壓成緊實(shí)的方塊，擺放到侵蝕溝后，實(shí)施的效果顯著(zhù)改善，滿(mǎn)足了填埋后機械通行的功能。監測發(fā)現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(shí)填土恢復；秸稈只在溝道區填埋，未與下游排水溝連通，秸稈層水過(guò)飽和，在下游溢出地表；對于大中型侵蝕溝，再次成溝，復墾效果較差。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(yíng)力。削減地表徑流，減小地表沖刷，阻止溝道形成，是侵蝕溝復墾成功與否的關(guān)鍵。借鑒東北黑土區“魚(yú)眼泡”滲井和暗管排水的原理，增設暗管導排水系統，多點(diǎn)試驗示范結果顯示，除極少數比降較大的區段有少許淺溝出現外，復墾后的溝道位土體穩定，作物能夠很好地生長(cháng)，達到復墾目標。

本侵蝕溝復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，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(guò)表土入滲和滲井垂直導入地下暗管，由暗管將匯流導出到下游排水溝中，消除或削減地表徑流沖刷，復墾后不再形成新的侵蝕溝，以此實(shí)現溝毀耕地再造，恢復墾殖。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(yíng)力，在填埋的同時(shí)構建地下導排水系，削減沖刷，阻止再次形成侵蝕溝。

工程組成與施工要點(diǎn)

組成

侵蝕溝填埋復墾工程主要包含溝道整形、暗管布設、秸稈打捆、秸稈鋪設、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整的長(cháng)方體，其作用一是為秸稈捆緊實(shí)鋪設創(chuàng )造條件，二是為表層覆土準備土壤。

暗管布設：在整形后的溝底鋪設暗管，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(shí)的方形捆。

秸稈鋪設：將秸稈作為主要填埋物鋪設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的土覆于秸稈捆上方，消除侵蝕溝。

截流埂修筑：在溝線(xiàn)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(jìn)行漿砌石壩體護坡。

施工要點(diǎn)

1) 暗管鋪設于整形后溝底中部，秸稈層下，暗管直徑應依據洪峰流量確定。

2) 秸稈填埋后上層留出覆土空間。

3) 表層覆土來(lái)自于溝道整形從溝道中開(kāi)挖的土。

4) 溝道整形寬度依據侵蝕溝的自然寬度可分成若干寬度區段。

5) 整形后的溝道深度和寬度應滿(mǎn)足覆土量需求。

6) 截流埂和滲井的布設應依據復墾溝洪峰流量和復墾后溝道區域入滲能力設計。

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，漫川漫崗黑土區核心地帶，松嫩平原糧食核心產(chǎn)區，也是溝道侵蝕嚴重區域的黑龍江省海倫市前進(jìn)鄉光榮村，建設一條秸稈填埋復墾試驗示范溝。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(cháng)280m，寬約3m，深1.5m，上端與2條分叉的淺溝相連，淺溝長(cháng)各約100m，達分水嶺處。土壤屬典型黑土，黑土層厚度約30cm，過(guò)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(lái)源于溝周?chē)? km內的玉米地，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(shí)，秸稈捆規格隨打捆機定，設為40cm×50cm×60cm，緊實(shí)度控制在不＜230kg/m3。

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

暗管布設：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(cháng)2m，管間用帶皮金屬線(xiàn)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3層，上端窄體段秸稈捆鋪設2層。

攔截埂和豎井：共布設2道，分別位于距溝尾120m和200m處，單井規格2m×1m，內填直徑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。

修復溝毀耕地再造面積740m2，工程投資2.53萬(wàn)元，每再造1m2耕地35元。

示范溝復墾工程量