CN104389302A - 一种控制砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法，首次通过采用共生的灌草搭配模式并以特定形式的种植方式解决了一般植物谷坊无法拦截细沙且使用年限较短的缺陷，提高了固土固沙蓄水能力；本发明方法施工方便，成本低廉，且能极大提高植被的存活率，且不会对当地已形成的脆弱生态环境造成威胁，适宜大面积推广应用；本方法可以显著减少沟道内的水土流失和泥沙向下游的进一步输移，同时减缓了水流冲刷，储存了水分，改善了土壤，对沟道内防止泥沙输移、提高植物覆盖率具有重要意义。

Description

一种控制砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法

技术领域：

本方法涉及一种防止砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法，属于干旱沙化地区生态修复技术领域。

技术背景：

砒砂岩属于黄土高原地区一种特殊的地貌结构，红白相间，主要分布在晋陕蒙接壤区为中心的区域。由于地表裸露，加上水蚀、风蚀及重力侵蚀相互作用，造成了当地极为严重的水土流失，成为黄河中游粗砂的主要来源。砒砂岩无水时坚硬如同岩石，遇水则极短时间内松软成泥，同时风蚀严重。因为该地区地形破碎，气候干燥，年降雨量小于400mm，地表土壤保水性差，植被稀少，生态系统极为脆弱。加上当地暴雨集中，砒砂岩不耐水蚀，往往在雨季造成砒砂岩水土的大面积流失。

目前，砒砂岩区的水土治理措施主要是封山自然修复和人工种植林地，多集中在梁卯坡和塬上，针对沟坡、沟道内的治理方法较少。然而，砒砂岩整个梁卯顶—沟坡—沟道系统中，地表径流、溯源侵蚀、泥沙输移造成的侵蚀密不可分。目前，梁卯坡及塬上人工林种植覆盖面积较小，且尚未成林，生态系统脆弱，依然存在大面积的水土流失；坡面上裸露严重，受风蚀、水蚀、重力侵蚀等，往往存在大面积的砒砂岩坍落，尚无很好的高效低价的治理办法；而沟道内为雨水汇集处，水流往往携带大量泥沙流走，而无法形成有效拦截，造成水土流失。所以，当梁卯顶尚未成林、坡面治理困难的情况下，沟道的治理尤为重要。

经过几十年的治理，砒砂岩地区通过引种和自我修复，植被覆盖率已经大幅度提高，同时形成了一些对环境适应性强的植物群落。虽然对这些植被的研究、开发、选育和利用较为缺乏，但是可以选择一些适生植被进行配置，形成具有高效率拦沙蓄水的植物柔性坝。

针对沟道内的泥沙输移，目前采取的工程措施主要有淤地坝建设，采用的植物措施主要植物柔性坝以及植物谷坊。但是，淤地坝建设无法改善沟道侧蚀行为，甚至有可能加深淤地坝上游沟道的侧蚀，进而加剧坡面坍塌；毕慈芬研究的沙棘柔性坝取得了良好效果，但在如今砒砂岩当地生态情况发生改变的情况下，一味大力发展先锋物种沙棘的种植显然不合时宜，物种单一，且亦造成大面积病虫害。另外，沙棘作为柔性坝，栽种面积广，施工麻烦，若下雨时汇集的水流过大，需要补种。更重要的是，沙棘柔性坝针对粗颗粒，无法对小颗粒泥沙进行有效拦截。

综上所述，目前砒砂岩河流沟道存在的主要问题是：

1)泥沙向下游的输移。泥沙进行大面积的输移，同时小颗粒混合水流进入河水，增加了河水含泥量。黄河就是典型的例子。2)水流侵蚀(侧蚀)不断发生。3)沟道内寸草不生，水土流失严重。

发明内容

本发明人针对当前砒砂岩区的沟道地理特征，凭多年实践经验，开发了一种新类型的植物柔性坝种植技术。本方法可加速自然条件下砒砂岩小流域沟道内生态系统的恢复，所形成柔性坝可以有效的拦截泥沙、蓄留水分，大幅增加沟道内含水量，为植被恢复提供有利条件，提高植被的成活率，促进植被的恢复及生长，从而防止水流横向冲刷造成沟道进一步拓宽；所形成的柔性坝还可以分散汇流，减少水流侵蚀进一步发生，减少泥沙向下游的输移和流失。

本发明的目的是提供一种控制砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法。

本发明目的通过以下技术方案实现，包括步骤：

1)在沟道两侧岸呈V型栽种枝条丛生且耐沙埋的灌木；在灌木行间栽种耐沙埋且为根茎型的草本植物，形成灌草植物配置模式。

2)该V字型的开口朝向沟道上游，其两端点处于同一水平线上；V字型底部是角θ，θ角所在位置随着两侧岸水流侵蚀程度差别的增大而逐渐向无侧蚀或者侧蚀较弱的一侧偏移，同时V字型无侧蚀或侧蚀较弱一侧的长度相应缩短，侧蚀相对严重一侧的长度相应增加。θ角的大小及V字型两侧边的长度，根据沟道两侧水流侵蚀情况按以下比例调整：

a.当沟道两侧岸基本一样无旁蚀、河道居于沟壑中部时，V字型的两侧边相等，θ角为180°，即垂直于水流方向。

b.当沟道两侧岸侵蚀程度不一样，有旁蚀时，即沟道一侧水流侵蚀较重时，V字型底部的θ角将小于180°，并且随着侵蚀加重θ角逐渐减小，理论上可接近0°；其所在位置也随之由两岸中点向无侧蚀或侧蚀较弱的一侧岸偏移，从而诱导水流朝向并引起水流中携带的泥沙在另一侧堆积；θ角位置偏移的同时，V字型水流侵蚀严重一侧的侧边植被种植长度同时延长。θ角调整与V字型两侧边变化关系如表1。

表1：V字型两侧边长度与θ角关系

(其中：l₁为无侧蚀或者侧蚀较弱的一侧，l₂为有侧蚀或侧蚀较严重的一侧)

3)沟道内灌木栽种密度为：株距0.5m，行距2m。沟道两侧灌木栽种密度为1m。沟道内灌木呈品字型栽种，整体上看类似梅花桩。

4)沟道内草本植物间种于灌木林中，平行于V字播种，密度5～8颗/cm，行距50cm。

5)以沟道内有效距离20m为一个单元，栽种3行灌木。单元间只进行草本植物的播种。

所述灌木为根蘖繁殖力强、枝条多、丛生且耐沙埋的植物，具有适应当地地理、气候、生态环境、能够有效促进生态系统的恢复的特点；包括沙棘、柠条、沙柳等。

所述草本植物为多年生根茎型草本植物，具有能长期稳定生长、且不惧沙埋、缺水条件下成活率高的特点；包括羊草、冰草等根茎型植物。

与现有的砒砂岩小流域沟道固沙促生措施相比，本发明有以下优点：

1.本发明是一种高效的固沙促生砒砂岩小流域生态恢复方法，首次通过采用共生的灌草搭配模式并以特定形式的种植方式解决了一般植物谷坊无法拦截细沙且使用年限较短的缺陷，提高了固土固沙蓄水能力。

2.本发明有针对性的选择适宜砒砂岩小流域沟道生长且易于大面积推广的灌草植被配置和种植，极大提高了植被的存活率，且不会对当地已形成的脆弱生态环境造成威胁。

3.本发明施工方便，成本低廉，只需要在适宜的时间进行栽种，无需管理即可较快的大面积成活。

4.本方法适宜大面积推广应用。

附图说明

图1为本方法的植物种植模式俯视图：其中：1:灌木；2:单元内灌木行距2m；3:单元间距20m；4:无侧蚀面；5:草本植物行距0.5m；6:灌木株距0.5m；7:灌木间株距1m；8:侧蚀面；9:草本植物；θ:植物种植夹角

图2.实施例1条播种子、扦插沙柳后的现场

图3、图4、图5、图6：为实施例1播种一个月后的现场情况；其中，图3为播种一个月后的现场整体情况；图4、图5、图6：分别为为播种一个月后现场植物生长的具体情况。

图7：为汛期暴雨后，大量汇集的水流过之后的试验现场，显示草本植物和沙柳嫩芽基本被全部覆盖。

图8：显示经过一段时间被覆盖的部分草本植物已经破土而出。

具体实施方式

为了更好的说明本发明内容，下面结合实施例详细描述本发明，但并不限制本发明。凡不脱离本发明的目的和要旨，任何在权利要求范围内组合和变化所形成的同类其他的实施形态都属于本发明所涉及的范围。

实施例1：

1)选择砒砂岩区小流域内一处河道，两侧岸边的直线距离在4.1～5.6m之间。河道一侧岸淤积沙地较多，另一侧岸靠近坡面，存在侧蚀。丈量河道宽度和长度，并计算植物的种植地点。

2)选择适宜当地生长，且在砒砂岩区能够大面积种植的灌木沙柳和草本植物羊草。按V字型以单元内灌木行距2m、株距0.5m、灌木间株距1m、单元间距20m、草本植物行距0.5m进行挖坑种植。θ角控制在120°～150°之间，偏向水流侵蚀较弱的一侧；V字型两侧的长度比为1.2。

3)沙柳选择50cm～80cm的扦插条，浸泡24～48小时，挖1米深的坑，浇足底水，沙柳苗全部埋死或者稍微露出部分枝头，枝条过长可以在栽种前后进行剪枝处理。栽种时间为初春。羊草采用播种繁殖，种子预先经过24～48小时的浸泡，取沉在容器底部的种子。挖浅壕5cm，浇足底水，播撒种子，轻洒薄薄一层保水剂，覆土2cm保墒。

4)在种植第三天浇一次水，之后不再进行维护管理，任其自然生长。

试验例1：

设置与实施例1类似地貌的环境作为对照组，对照组不做人为处理；在试验区和对照区分别插入带有刻度尺的不锈钢尺，记录其初始刻度，并记录雨后刻度变化情况。

试验结果如下：

1)植物生长情况

表1：植物存活率及生长情况

实验数据表明，虽然缺水影响植被的生长，使其成长缓慢，甚至停止生长，但羊草整体上仍然能够达到80％的存活率，沙柳经过深埋种植、羊草被掩埋后，经过雨季能很快出现破土和返青现象。

2)拦沙蓄水效果

从种植区和对照区分别取样分析，结果见表2、表3。

表2；泥沙厚度变化(拦沙效果)

	实验区	对照组
			泥沙厚度变化(mm)	36.2mm	15.1mm

表3：含水率

通过以上结果可以看出：本方法能够很好的起到拦沙蓄水的效果，改善了沟道内植被的生长环境。

Claims (3)

1.一种控制砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法，其特征在于包括步骤：

1)在沟道两侧岸呈V型栽种枝条丛生且耐沙埋的灌木；在灌木行间栽种耐沙埋且为根茎型的草本植物，形成灌草植物配置模式；

2)该V字型的开口朝向沟道上游，其两端点处于同一水平线上；V字型底部是角θ，θ角所在位置随着两侧岸水流侵蚀程度差别的增大而逐渐向无侧蚀或者侧蚀较弱的一侧偏移，同时V字型无侧蚀或侧蚀较弱一侧的长度相应缩短，侧蚀相对严重一侧的长度相应增加；θ角的大小及V字型两侧边的长度，根据两侧水流侵蚀情况按以下比例调整：

a.当沟道两侧岸基本一样，无旁蚀时，V字型的两侧边相等，θ角为180°；即垂直于水流方向；

b.当沟道两侧岸侵蚀程度不一样，有旁蚀时，V字型底部的θ角将小于180°，并且随着侵蚀加重θ角逐渐减小，理论上可接近0°；其所在位置也随之由两岸中点向无侧蚀或侧蚀较弱的一侧岸偏移，θ角位置偏移的同时，V字型上水流侵蚀严重一侧的侧边植被种植长度同时延长；θ角调整与V字型两侧边变化关系如下：

剧烈侵蚀：θ：0°～30°，l₂/l₁：1～1.15

极强烈侵蚀：θ：30°～60°，l₂/l：1.15～2

强度侵蚀：θ：60°～90°，l₂/l₁：>2

中度侵蚀：θ：90°～120°，l₂/l₁：1～2

轻度侵蚀：θ：120°～150°，l₂/l₁：>1

微度侵蚀：θ：150°～180°，l₂/l₁：>1

l₁为无侧蚀或者侧蚀较弱的一侧，l₂为有侧蚀或侧蚀较严重的一侧；

3)沟道内灌木栽种密度为：株距0.5m，行距2m。沟道的两个侧边灌木栽种密度为1m；沟道内灌木呈品字型栽种；

4)沟道内草本植物间种于灌木林中，平行于V字播种，密度5～8颗/cm，行距50cm；

5)以沟道内有效距离20m为一个单元，栽种3行灌木；单元间只进行草本植物的播种；

所述灌木为根蘖繁殖力强、枝条多、丛生且耐沙埋的植物，具有适应当地地理、气候、生态环境、能够有效促进生态系统的恢复的特点；

草本植物为多年生根茎型草本植物，具有能长期稳定生长、且不惧沙埋、缺水条件下成活率高的特点。

2.根据权利要求1所述的一种控制砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法，其特征在于所述灌木为沙棘、柠条、沙柳。

3.根据权利要求1所述的一种控制砒砂岩小流域沟道泥沙输移的植物治理方法，其特征在于所述草本植物为羊草、冰草。