我国东北平原黑土区总面积1.09×106 km2，是世界仅有的四大黑土区之一[1]。东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地，耕地面积3.6×107 hm2；粮食产量占全国的1/4，粮食调出量占全国的1/3[2]。虽然黑土比较肥沃，但由于不合理的耕作及长期秸秆离田等用养失调和土壤侵蚀导致黑土自然肥力逐年下降，黑土发生退化，影响了东北黑土区农业可持续发展，威胁了国家粮食安全[3]。
1.坡耕地水土流失现状
东北黑土区典型的地形地貌为漫川漫岗，坡缓坡长，汇水区面积大，农耕的区域特点是采用垄作，且多为顺坡/斜坡垄作，夏季集中降雨，降雨汇集到垄沟后，径流沿垄向冲刷表土，易发生水土流失，严重损伤黑土坡耕地粮食生产能力，已成为当前区域粮食生产的最主要危害。东北黑土区旱作耕地占总耕地面积的80%，其中86%的坡度>0.5°，存在不同程度的水土流失。通过对坡耕地长期监测结果显示，黑土层因水力侵蚀年变薄速率为2～3 mm，黑土层厚度已由垦前的50～60 cm变薄为30 cm，已有10%的耕地黑土层侵蚀殆尽。且漫川漫岗黑土区侵蚀严重的坡耕地耕层土壤有机质含量下降速率高达13.5‰，远高于区域平均5‰的下降速率，因此，坡耕地水土流失已成为黑土退化的最主要驱动因素。黑土质量的快速下降，加之坡耕地平均10%的地表径流损失所导致的水分胁迫作用，导致粮食产能丧失10%以上。另外，长期高强度耕作和掠夺式的农田经营模式，导致了耕地地力下降、土壤耕作能力退化现象。传统落后的土壤耕作方式和耕作制度，进一步加剧了农田的土壤侵蚀、流失和退化。
2.坡耕地水土流失的治理技术发展
坡耕地自然黑土层较薄（<30cm），垦殖后在土壤侵蚀和过度垦殖的双重影响下土壤肥力迅速降低。为了恢复坡耕地土壤肥力，早在20世纪50和60年代大量学者们就关注了坡耕地治理。1965年提出了在坡耕地修土梯田用以控制水土流失，梯田是东北地区首先实施的一项坡耕地治理技术。基于水土保持的耕作方法的研究一直是水土流失治理技术研发的热点方向。在6°以下的坡耕地，学者们提出了等高耕作、横坡作垄、带状间作、粮草轮作、垄向区田、深松蓄水和保护性耕作等控蚀、保水、固土技术。采用横坡作垄和植物篱技术措施地表径流量分别减少了50%～80%和90%，深松耕法可以减小94%的水蚀，营造农田防护林风速可以降低25%，有效控制风蚀。在东北黑土区中部海伦的研究发现，免耕和横坡垄作年径流量分别较传统耕作减少97.7%和96.8%，侵蚀模数分别减少98.9%和99.2%。覆膜+垄向区田、免耕秸秆覆盖和垄向区田也能够有效控制黑土坡耕地水土流失。坡面治理主要采取从上至下挖截流沟、建荒山荒坡灌木梗、栽种水保林、疏林草地生态修复、修水平梯田、地埂植物带、改垄等技术措施；沟道治理主要采取了修建谷坊和塘坝以及侵蚀沟秸秆填埋等工程措施。黑土侵蚀地区的坡耕地治理技术发展相对缓慢，20世纪50和60年代研发的技术模式一直沿用至今。具有原始创新的能大面积推广应用的新技术较少，风蚀区和水蚀区相比，创新性技术就更少，在未来的研究中有待加强。
3.坡耕地水土流失治理耕作措施
3.1保护性耕作
保护性耕作在东北黑土区主要适用于5°以下的坡耕地。观测分析表明，免耕土壤与翻耕后的土壤相比，表层好氧和兼性厌氧微生物数量明显增多，而当全部作物残茬留在地表的免耕方式，则可减少90%以上的土壤侵蚀量。由于保护性耕作良好的土壤保育功能，被认为是东北黑土区旱作农业发展的必由之路。
3.2鼠道耕法
鼠道耕法可使土体更为膨松，土壤容重降低，提高了土壤的入渗能力，增加了土壤抗侵蚀力。也有研究表明，缓坡农田应用鼠道耕法，除可防治水土流失减轻早涝灾害外，还能通过改良土壤大幅度提高农作物的产量，经测产可较应用前的传统耕作增产13%以上。
3.3秸秆还田
秸秆还田是指将农作物秸秆返还到农田，用以补充和平衡土壤养分，改善土壤的理化性状、培肥地力、改良土壤、防止土壤侵蚀，是秸秆利用的一种重要方式。目前，秸秆还田主要包括秸秆覆盖还田、牲畜粪便还田、利用催腐剂快速腐熟秸秆还田等具体方式。研究表明，秸秆还田技术在东北黑土区兼有黑土地保护与可持续生产的综合作用。研究发现秸秆还田的效果优于猪粪，猪粪的效果又优于堆肥，沟头秸秆覆盖可分别减少沟蚀量和坡面总侵蚀量70%和60%以上。
4.黑土区坡耕地水土流失治理存在的问题及对策
关于东北黑土区水土流失防治的基础研究已开展多年，相关成果为指导黑土区水土流失治理提供了有效的科技支撑，但尚未完全满足黑土地保护的战略要求。如限于气候地形和土地利用情势独特，现有技术多存在坡面措施难落地、沟道措施不精细、沟坡治理不协同等问题，满足长缓垄作地形和现代农业生产的水土保持技术、持续有效的成套地力提升技术仍然不足，也没有完全形成坡面、沟道、流域的水土流失全过程调控。除此以外，治理措施中的新技术、新材料和新产品仍有较大开发空间，水土保持监测与信息化监管配套技术也仍需进一步加强。
4.1深入研究黑土区水土保持基础理论
东北黑土区受水力、风力、冻融等外营力作用，侵蚀力相互叠加、影响。为持续提升该区水土流失防治水平，需深入揭示复合营力下的侵蚀过程、互馈机制及其影响贡献。为更科学有效的优选、集成水土保持措施与模式，并针对性开展推广应用，需加强不同措施共同作用下的生态服务功能与综合效益定量评价研究，尤其是更多的关注水土保持措施对土壤碳、氮、微生物及水文过程的影响和调控机理。除此以外，关于长缓起伏地形下，土壤侵蚀、搬运、沉积过程，以及水土流失与河湖水沙关系等研究也应持续加强。
4.2大力提升黑土区水土保持监测技术
水土保持监测需要结合传统的多尺度水土保持野外观测，以及区域水土流失动态监测、重点工程工程图斑精细化管理、生产建设项目水土保持天地一体化监管等新业务开展，进一步研发水土保持自动化监测技术与设备，广泛引进遥感、无人机、互联网、大数据、云技术等信息化手段，构建区域数据库和信息化监管平台，为更加科学高效的开展水土流失防治布局、成效评估、预警预报等提供有力支撑。
4.3全面加强黑土区农田保护
东北黑土区耕地约5亿亩，占全国耕地20%以上，是我国最大商品粮基地和粮食安全“压舱石”，肩负保障国家粮食和生态安全的双重重任。目前，黑土地侵蚀退化问题依然是国家粮食和生态安全的重要威胁，但相关治理仍存在多头分散的问题，未能全面从侵蚀－退化互馈机理角度实现协调同治理，未从山水林田湖草生命共同体角度解决系统配置。
5.结语
黑土坡耕地水土流失治理对保证我国粮食安全至关重要，通过对黑土区坡耕地水土流失现状和已有治理技术进行剖析，提出可靠的坡耕地水土流失治理耕作措施。进一步分析水土流失治理过程中可能存在的问题，提出可行的解决对策。
参考文献
[1]敖曼,张旭东,关义新.东北黑土保护性耕作技术的研究与实践[J].中国科学院院刊,2021,36(10):1203-1215.
[2]张兴义,刘晓冰.中国黑土研究的热点问题及水土流失防治对策[J].水土保持通报,2020,40(4):340-344.
[3]张兴义,刘晓冰.东北黑土区沟道侵蚀现状及其防治对策[J].农业工程学报,2021,37(3):320-326.
作者简介：张作合(1988-)，男，黑龙江通河人，副教授，博士，主要从事农业节水理论与技术研究。
