一种侵蚀沟复垦技术的制作方法
【专利摘要】一种侵蚀沟复垦技术，它涉及一种水土流失导致农田中形成侵蚀沟的修复技术。它要解决现有耕地侵蚀沟毁损农田，制约大机械的作业，降低了农机耕作效率的问题。方法：一、侵蚀沟沟底修整；二、暗管铺设；三、打桩；四、秸秆打捆；五、秸秆铺设；六、表土填埋；七、间隔筑埂。本发明充分利用秸秆资源，就地取材填埋侵蚀沟，将当前大部分被焚烧的秸秆还田，肥沃土壤，减少二氧化碳的排放，净化了环境，实现侵蚀沟复垦的同时，做到了废弃资源的利用。本发明既复垦了土地，又解决了大型农机行走的问题，提高了农机耕作效率，提高农田水土资源的利用效率，对东北黑土区综合治理，国家粮食生产能力建设，均具有重要的意义。
【专利说明】一种侵蚀沟复垦技术
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于农业生产【技术领域】。具体涉及一种水土流失导致农田中形成侵蚀沟的修复技术，用于已毁农田的整理复垦。
【背景技术】
[0002]水土流失是世界上的主要灾害之一，它破坏土地资源，造成生产力衰退和淤积；消耗有限水资源，形成干旱、洪涝等灾害，引起生态环境恶化，严重威胁着人类的生存和发展，成为各国普遍关注的问题。无论是发展中国家还是发达国家都不同程度地存在水土流失这一问题，且有向继续恶化的方向发展的趋势。据联合国粮农组织估算，全球发生水土流失的土地面积高达2500万平方公里，占陆地总面积的16.7%，每年流失土壤260亿吨。我国水土流失面积为356万平方公里，占国土面积的三分之一。水土流失已成为造成土地退化的最主要原因之一，严重威胁着宝贵的表土资源和社会的可持续发展。
[0003]东北黑土区是我国最重要的粮食广区和最大的商品粮基地，承担我国50%以上城市人口粮食需求。但该区域出现了黑土严重退化问题，尤其是水土流失，加剧了土壤退化，损毁农田，严重损害了黑土农业的可持续发展，并威胁着东北商品粮基地地位。目前东北黑土区的水土流失面积27.59万平方公里，占土地总面积的26.8%，主要发生在已开垦的坡耕地，而且水土流失仍在发展，强度增加，面积不断扩大；导致黑土层变薄；侵蚀沟的数量、深度和宽度均有增加的趋势。东北黑土区被国家列为急需治理的三个区域之一。因此，加强占农田面积60%以上的东北黑土区坡耕地水土保持建设，提升黑土坡耕地地力，是确保黑土农田的可持续发展和实 现粮食增产能力建设的根本所在。侵蚀沟的治理在黑土坡耕地粮食产区已势在必行，迫切需求修复农田侵蚀沟，保证大机械化作业。
[0004]当前世界各国都在探讨治理措施，尤其我国黑土侵蚀区，采用成本低而成效显著的治理办法已成为今后一段时期内的趋势。侵蚀沟的治理主要采用工程拦截和生态防护，技术多为修建谷坊等工程措施，辅以沟头、沟岸水保措施，其主要目标是遏止侵蚀沟土壤侵蚀，形成了以浆砌石和柳跌水、柳谷坊为主体的侵蚀沟工程，并辅以栽植水保林和封育治理模式，并纳入了 2009年水利部颁布的《黑土区水土流失综合防治技术标准》(SL446—2009)，侵蚀沟的治理目标是稳定侵蚀沟不再发展，逐步恢复植被，稳定生态系统。
[0005]黑龙江省农垦系统在全国率先实现了大机械化田间作业，农垦的农作特点是地块大，单个地块多在1000亩以上，旱作农田多处于漫川漫岗黑土坡耕地上，由于汇水区常在低洼处汇水形成侵蚀沟，造成耕地破碎化，大机械化连片作业遇到了严重的阻碍，大大降低了作业效率。同时形成的侵蚀沟平均有几米宽，几百米长，加之大型农机作业需要的转弯“抹牛地”，沟两侧各需至少5米，致使耕地中I条沟损失耕地0.1公顷以上。据调查目前，侵蚀沟的数量、深度和宽度均有增加的趋势，尤其是耕地中形成的侵蚀沟。如采取《黑土区水土流失综合防治技术标准》，虽可稳定侵蚀沟，恢复生态，但侵蚀沟肢解耕地的问题没有解决，严重地制约了大机械的作业。
【发明内容】
[0006]本发明目的是为了解决现有耕地侵蚀沟毁损农田，制约大机械的作业，降低了农机耕作效率的问题，而提供一种侵蚀沟复垦技术。
[0007]—种侵蚀沟复垦技术，按以下步骤实现:
[0008]一、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；
[0009]二、暗管铺设: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； [0010]三、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；
[0011]四、秸杆打捆: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；
[0012]五、秸杆铺设: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；
[0013]六、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；
[0014]七、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。
[0015]本发明的优点是:
[0016]一、本发明充分利用东北丰富的秸杆资源，就地取材填埋侵蚀沟，将当前大部分被焚烧的秸杆还田，肥沃土壤，减少二氧化碳的排放，净化了环境，实现侵蚀沟复垦的同时，做到了废弃资源的利用。
[0017]二、本发明将农垦系统农业机械和秸杆资源优势充分结合，开创了秸杆利用新模式，当前黑龙江省农垦系统已实现了大田全部机械收获，秸杆被粉碎后，部分通过耕作还田，另一部分被打包后用于制造生物能源，本发明利用农垦机械收获，将秸杆打捆，利用大型机械修整侵蚀沟后，将秸杆捆铺设侵蚀沟底，上层覆土，侵蚀沟被填埋后，在耕地中消失，既复垦了土地，又解决了大型农机行走的问题，提高了农机耕作效率，创造了一种新型的秸杆利用方式。
[0018]三、本发明是农村废弃生物质资源利用、暗管排放、谷坊拦水等水土保持技术的创新组合，还可与坡面水土保持技术诸如改垄、鼠洞、暗管、截水等组合成高效农田水土保持模式，提高农田水土资源的利用效率。
[0019]四、本发明的侵蚀沟复垦技术对东北黑土区综合治理，国家粮食生产能力建设，均具有重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明中侵蚀沟沟体施工的横向截面示意图，其中①表示秸杆捆，②表示挖掘出的土方，③表示排水管，④表示木桩；[0021]图2是本发明中侵蚀沟沟体复垦后的横向截面示意图，其中①表示秸杆捆，②表示挖掘出的土方，③表示排水管；
[0022]图3是本发明中侵蚀沟沟体复垦后的纵向截面示意图，其中①表示秸杆捆，②表示挖掘出的土方，③表示排水管，⑤表示土埂。
【具体实施方式】
[0023]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0024]【具体实施方式】一:本实施方式一种侵蚀沟复垦技术，按以下步骤实现:
[0025]一、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；
[0026]二、暗管铺设: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；
[0027]三、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；[0028]四、秸杆打捆: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；
[0029]五、秸杆铺设: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；
[0030]六、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；
[0031]七、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。
[0032]本实施方式步骤六中填埋时土方如不够用，可到附近耕地截流沟挖取。
[0033]本实施方式步骤一中侵蚀沟沟底修整，目的是为侵蚀沟秸杆铺设修整出方形规整空间；
[0034]步骤二中暗管铺设，目的是用于暗管排水；
[0035]步骤三中打桩，目的是用于固定秸杆捆固定；
[0036]步骤四中秸杆打捆，目的是将作物籽实收获后的秸杆打成紧实捆用于侵蚀沟填埋；
[0037]步骤五中秸杆铺设，目的是将打成捆的秸杆紧密铺设于修整好的侵蚀沟沟底；
[0038]步骤六中表土填埋，目的是将侵蚀沟沟底修整时挖出的土方覆盖于秸杆捆上；
[0039]步骤七中间隔筑埂，目的是在已完成表土填埋的侵蚀沟上间隔修筑拦水土埂。
[0040]本实施方式中的工作过程:复垦后的侵蚀沟仍处于坡面的汇水线上，坡面地表径流汇集到复垦后，当地表径流较少或较缓时，通过渗入50厘米的填埋土方进入秸杆捆层，汇入PVC排水管，然后流出田块，进入下游的排水沟；当地表径流较多或较急时，部分未来得及入渗的地表径流仍会沿着沟线向下流淌，到拦水土埂处停留下来，快速渗透到秸杆捆层，再到PVC排水管排出。随着年限的延长，侵蚀沟中处于厌氧条件的秸杆慢慢发生腐解，秸杆捆层变薄，侵蚀沟土体下陷，而地表径流汇集到侵蚀沟上表面时，会带来部分泥沙，水分入渗后泥沙沉积于表面，维持侵蚀沟上表面的高度，复垦后的侵蚀沟转变为地表谷坊拦截、地下暗管排放水保模式。
[0041]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤二中将直径为16厘米的PVC排水管铺设于侵蚀沟沟底中央位置。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0042]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是，步骤二中用50目的尼龙网覆盖。其它步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0043]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是，步骤三中木桩长120厘米，直径6厘米。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0044]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是，步骤四中秸杆捆的尺寸为长0.5米X宽0.3米X高0.3米。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0045]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是，步骤四中秸杆为麦秸、大豆秸杆、水稻秸杆或玉米秸杆。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0046]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是，步骤六中平铺厚度为45厘米。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0047]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0048]实施例:
[0049]结合图1所示，一种侵蚀沟复垦技术，按以下步骤实现:
[0050]一、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；
[0051]二、暗管铺设:将直径为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20目的尼龙网覆盖，用尼龙绳每间隔50厘米捆绑一道；
[0052]三、打桩:在侵蚀沟沟底每间隔10米插一排木桩，木桩长120厘米，直径6厘米，埋入地下50厘米左右，桩距0.5米；
[0053]四、秸杆打捆:利用秸杆打捆机将秸杆打捆，秸杆捆的尺寸为长0.6米X宽0.4米X高0.5米,打捆选用耐腐的尼龙绳；
[0054]五、秸杆铺设: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；
[0055]六、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50厘米；
[0056]七、间隔筑埂:表土填埋后，沿沟向，间隔30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。
[0057]本实施例中的工作过程:复垦后的侵蚀沟仍处于坡面的汇水线上，坡面地表径流汇集到复垦后，当地 表径流较少或较缓时，通过渗入50厘米的填埋土方进入秸杆捆层，汇Λ PVC排水管，然后流出田块，进入下游的排水沟；当地表径流较多或较急时，部分为来得及入渗的地表径流仍会沿着沟线向下流淌，到拦水土埂处停留下来，快速渗透到秸杆捆层，再到PVC排水管排出。随着年限的延长，侵蚀沟中处于厌氧条件的秸杆慢慢发生腐解，秸杆捆层变薄，侵蚀沟土体下陷，而地表径流汇集到侵蚀沟上表面时，会带来部分泥沙，水分入渗后泥沙沉积于表面，维持侵蚀沟上表面的高度，复垦后的侵蚀沟转变为地表谷坊拦截、地下暗管排放水保模式。[0058]本实施例中复垦侵蚀沟年限为8年，为麦秸填沟，秸杆腐烂不足20%，侵蚀沟表面平整，地下秸杆排水良好；秸杆选用大豆秸杆、水稻秸杆或者玉米秸杆填沟，效果依然良好，达到了设计要求，实现了侵蚀沟复垦。
【权利要求】
1.一种侵蚀沟复垦技术，其特征在于它按以下步骤实现: 一、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； 二、暗管铺设: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； 三、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； 四、秸杆打捆: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； 五、秸杆铺设: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; 六、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； 七、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.根据权利要求1所述的一种侵蚀沟复垦技术，其特征在于步骤二中将直径为16厘米的PVC排水管铺设于侵蚀沟沟`底中央位置。
3.根据权利要求1或2所述的一种侵蚀沟复垦技术，其特征在于步骤二中用50目的尼龙网覆盖。
4.根据权利要求3所述的一种侵蚀沟复垦技术，其特征在于步骤三中木桩长120厘米，直径6厘米。
5.根据权利要求4所述的一种侵蚀沟复垦技术，其特征在于步骤四中秸杆捆的尺寸为长0.5米X宽0.3米X高0.3米。
6.根据权利要求5所述的一种侵蚀沟复垦技术，其特征在于步骤四中秸杆为麦秸、大S.稻杆、水稻稻杆或玉米稻杆。
7.根据权利要求6所述的一种侵蚀沟复垦技术，其特征在于步骤六中平铺厚度为45厘米。
【文档编号】A01B79/00GK103650694SQ201310652348
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】刘立春, 窦家刚, 孙涛, 张兴义, 张光辉, 王春英 申请人:中国科学院东北地理与农业生态研究所