【科學網】撫去黑土地的“傷痕”
秸稈填埋復墾技術應用現場
侵蝕溝修復效果圖
■本報記者 秦志偉
在東北黑土區，有一個由約60萬條侵蝕溝形成的巨大鴻溝。那是水土流失留下的傷痕，直接帶來耕地破碎化以及糧食產量下降。
“東北黑土區旱作農田86%為坡耕地，其中60%的坡耕地存在侵蝕溝，損毀耕地達到500萬畝以上。”中國科學院東北地理與農業生態研究所（以下簡稱東北地理所）研究員張興義在接受《中國科學報》采訪時說。在他看來，研究溝道侵蝕機理及復墾填埋技術，進行相關生態修復技術、生態產品的研發與集成示范已迫在眉睫。
2017年7月，由東北地理所承擔的國家重點研發計劃項目“東北黑土區侵蝕溝生態修復關鍵技術與集成示范”啟動，張興義擔任首席科學家，來自10家單位的140余名科研人員協同攻關。一場保護黑土地、恢復侵蝕溝的行動拉開帷幕。
可怕的“溝壑”
簡單地說，水土流失是侵蝕溝形成的“罪魁禍首”。
張興義介紹，水土流失雖然在全國區域都有發生，但東北黑土區的情況更為嚴峻。由于自然地理條件、氣候因素及采取的耕作方式等，這里成為了全國唯一面積增加、侵蝕溝強度加劇的區域，被列為國家急需治理的三大區域之一。
例如，東北農作的顯著特征是壟作。壟作多順坡或斜坡，且夏季雨水相對集中，只要坡度大于0.5度就存在水土流失。其總體表現為坡面侵蝕和溝道侵蝕，而后者尤為嚴重。
東北黑土區侵蝕溝專項普查（2013）結果顯示，東北黑土區侵蝕溝長度超過100米的有29.6萬條，僅溝道本身就損毀土地4000平方公里。
最令張興義擔憂的是，溝道侵蝕整體仍處于加劇發展的態勢。
課題負責人之一、東北地理所研究員劉曉冰表示，侵蝕溝不僅帶來耕地碎片化，嚴重阻礙大機械作業，還加劇了黑土層流失。
項目組長期定位監測數據表明，黑土層變薄速率為2~3毫米/年，黑土層厚度已由開墾前的50~60厘米變為現在的30厘米左右，約10%的坡耕地黑土層流失殆盡，變為“破皮黃”。同時，項目組田間試驗結果顯示，黑土層消失導致玉米、大豆分別減產60%和30%，坡耕地糧食生產能力嚴重下降。
“作為人類最寶貴的自然資源，黑土形成要經過一萬年，而東北黑土區開發利用只有百余年歷史啊！”張興義對此非常著急。
中央一再強調，要把飯碗牢牢端在自己手里，而且要裝自己的糧食。作為我國糧食主產區和重要商品糧基地的東北黑土區，保護黑土層、加快侵蝕溝修復工作刻不容緩。
治理效益可觀
此前，各地相繼探索出各具特色的侵蝕溝治理技術和模式，但其效果如何、哪些成功、哪些需要完善尚無系統調查總結。對此，項目組第一次對東北近50年侵蝕溝治理經驗進行了全面梳理，對實施效果進行了評價。
張興義介紹，項目總結提出當前在東北黑土區實施的侵蝕溝治理模式總體可劃分為工程措施為主、植物為輔，植物為主、工程為輔，植物和復墾四大類，并編制了治理技術應用指南，作為工程指導文件下發到東北黑、吉、遼和內蒙古東四盟市及工程項目縣市（旗）。
如今，水土流失治理的需求和途徑均發生了改變，科技進步已成為實現侵蝕溝治理成效的重要保證。
侵蝕溝的修復和治理看似簡單，其實不然。最關鍵的問題是，填埋后如何保證不再重新生成？“增設滲井實現水流垂直入滲，布設暗管實現地下導排水系統，是消減地表匯流沖刷力、阻止再次成溝的關鍵技術。”張興義說。
以秸稈填埋為主體的侵蝕溝復墾技術為例，張興義介紹，基于溝道整形和溝底鋪設暗管后，秸稈壓實打捆填埋，上層覆蓋半米土，再沿溝線橫向修筑攔水土埂，埂前鋪設滲井至地面。當暴雨來臨時，水流會被土埂截住，并沿滲井垂直入滲，以此變侵蝕溝道地表徑流為地下暗流，削減水流沖力。
那么，填埋后的秸稈是否會因腐爛導致溝道塌陷？項目組系統調查測定，初步發現填埋10年以上的秸稈仍在土底部保存完好，未出現明顯塌陷。上述問題解決后，一套包括溝底整形、暗管鋪設、秸稈（煤矸石）填埋、表層覆土、滲井鋪設等在內的技術體系就此形成。
2017年9月起，張興義團隊分別在黑龍江海倫市、寧安市、賓縣，吉林長春市雙陽區建立了秸稈填埋核心示范區，在黑龍江新華農場建立了煤矸石填埋核心示范區。兩年的觀測結果顯示，初步達到了預期設計要求。
用這項效果好、深受歡迎的技術治理后的侵蝕溝到底啥樣？用張興義的話說，遠看一片帶或一片林，近看林草全覆蓋。最關鍵的是看不到溝了。
據統計，2017年至2018年項目共推廣治理侵蝕溝3165條，可產生直接經濟效益990.45萬元。張興義計算，東北黑土區長度小于100米的侵蝕溝有30萬條左右，其中約有一半可采用復墾技術治理。以20萬條侵蝕溝為、每條復墾面積10畝計算，可復墾再造耕地200萬畝。按畝產600斤糧食計算，每年可增收糧食12億斤。
生態和經濟協調發展
在黑龍江拜泉縣、海倫市及吉林長春市雙陽區的侵蝕溝修復地區，養鵝示范基地、林草（藥）間作示范區、大榛子示范基地等成了農民又一增收渠道，也喚起了當地人的極大熱情。
張興義表示，項目首次嘗試實現生態治理與經濟收益的協調發展，構建了侵蝕溝種—養生態產品綜合開發模式。
以高效養鵝核心示范基地為例，該基地建在拜泉縣新生鄉自建村。課題負責人之一、吉林農業大學資源環境學院教授竇森介紹，他們通過選取谷稗、苦麥菜、菊苣、黑麥草4種牧草和普通玉米進行飼喂研究，探索出一種非常高效的飼喂模式。目前兩個核心示范基地鵝存欄量過萬，預計戶均年收益達10萬元以上。
有了科技的保駕護航，無論是侵蝕溝修復還是生態產品開發，目前都有了不錯的成績。
然而，相對于東北黑土區近60萬條侵蝕溝來說，這些還只是冰山一角。而項目研發的技術和構建的模式不僅適用于東北黑土區全區域，對于我國其他區域也有借鑒意義。
張興義堅信，雖然項目在實施過程中還存在諸多挑戰和困難，但這項研究對保障糧食安全和促進農民增收的作用非常明顯，未來必將有更廣闊的應用空間。
《中國科學報》 (2019-12-26 第1版 要聞)
附件下載：
吉公網安備22017302000214號
