CN105850416A - 一种通过轮作三叶菜和红花防治坡地水土流失的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过轮作三叶菜和红花防治坡地水土流失的方法，本发明通过大量筛选，最终选择抗逆性强、水土保持效果好、经济效益明显的三叶菜和红花进行轮作，种植过程中以生物有机肥为主，充分利用光照、雨水、节地、种植季节时差以及植物间相互依存关系，采用轮作换茬、间歇歇田等高效生态模式，提高植物的郁闭度、减少水土流失、控制和减少氮磷的流失。同时提高了三叶菜和红花的病虫草害抗性，增加了产量，实现了较好的生态与经济效益。

Description

一种通过轮作三叶菜和红花防治坡地水土流失的方法

技术领域

本发明属于水土环境保护和农作物种植技术领域，具体涉及一种通过轮作三叶菜和红花防治坡地水土流失的方法。

背景技术

水土流失导致土壤肥力下降、蓄水能力减弱，是农业面源污染和水体富营养化的“源头”。目前，国内外防治坡地水土流失的措施主要分为工程措施和生态措施。工程措施包括修建拦水沟埂、山坡截流沟、坡面蓄水工程及梯田等，此种措施能在一定程度上拦土蓄水达到水土防治的目的，但存在工程量大、费时耗力以及经济和生态效益不理想等缺点。生态措施又分为土壤措施和农业措施，土壤措施是指向土壤中施加土壤改良剂、固定剂等化学合成品，达到改善土壤结构、固定土壤、降低水土流失的目的，此种措施在一定程度上弥补了工程措施费时耗力的缺点，但也存在人工成本高、生态风险大等问题；农业措施是在遵循生态物质循环基础上实施的水土防控措施，包括深耕、等高耕作、作物残茬覆盖、垅作区田及植物篱等。该类措施具有成本低，连续性强，生态效益好等优点，在旱坡地水土流失与面源污染防治领域得到了广泛的应用与推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的防治坡地水土流失的方法，该方法采用轮作三叶菜和红花的农业措施，不仅有效地防治了坡地的水土流失和水体的富营养化，而且还产生了较大的农作物经济效益。

本发明所提供的方法包括以下步骤：

1)整地、施基肥：选择土层肥沃、深厚、疏松、排灌方便，海拔800米以下的缓坡地，耕深达27cm以上，整地，施基肥，按1000kg农家肥/亩施加，深埋入土，播种前再耙地一次，使土壤细碎疏松，做畦，三沟配套；

2)三叶菜播种、育苗、移栽定植：三叶菜于8月中上旬播种，每亩用种量为40克，播种后亩施农家肥3000公斤、复合肥25公斤，然后用营养土覆盖，再覆盖稻草或麦杆保湿，出苗后及时揭掉；幼苗至3叶时，进行间苗，当苗龄25-30天，苗高15cm，5-6片真叶时，移栽定植大田；移栽定植的行距为50cm，株距40cm，挖窝定植；

3)三叶菜田间管理：在定植后一周，进行追肥，或者在叶片长至10片叶时进行追肥，一季追肥1次，当年追肥为亩施尿素10kg，隔年追肥时，亩施尿素10k、过磷酸钙20公斤，以增进抗性；并按常规方法进行水分管理和病虫害防治；

4)三叶菜采收：11月中上旬采收，采后深翻炕土，耕深达到27cm以上，整地，施基肥，按1000kg农家肥/亩施加；

5)红花播种：11月中下旬至12月上中旬进行条播，行距60cm，株距5～7cm，播种深度3～5cm，播种量为3kg/亩；

6)红花田间管理：第1次中耕在出苗现行后进行，中耕深度为4～6cm；第2次中耕在莲座叶丛期进行，深度为12～14cm；第3次中耕在伸长期进行，深度为16～20cm；人工除草，并按常规方法进行水分管理和病虫害防治；

7)红花采收：第二年6月中旬采收花绒和种子。

本发明的有益效果是：

本发明通过大量筛选，最终选择抗逆性强、水土保持效果好、经济效益明显的三叶菜和红花进行轮作，种植过程中以生物有机肥为主，充分利用光照、雨水、节地、种植季节时差以及植物间相互依存关系，采用轮作换茬、间歇歇田等高效生态模式，提高植物的郁闭度、减少水土流失、控制和减少氮磷的流失。同时提高了菜(三叶菜)、药(红花)的病虫草害抗性，增加了产量，实现了较好的生态与经济效益。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行详细地说明。

实施例1

1)整地、施基肥：选择土层肥沃、深厚、疏松、排灌方便，海拔800米以下的缓坡地，耕深达27cm以上，整地，施基肥，按1000kg农家肥/亩施加，深埋入土，播种前再耙地一次，使土壤细碎疏松，做畦，三沟配套；

2)三叶菜播种、育苗、移栽定植：三叶菜于8月中上旬播种，每亩用种量为40克，播种后亩施农家肥3000公斤、复合肥25公斤，然后用营养土覆盖，再覆盖稻草或麦杆保湿，出苗后及时揭掉；幼苗至3叶时，进行间苗，当苗龄25-30天，苗高15cm，5-6片真叶时，移栽定植大田；移栽定植的行距为50cm，株距40cm，挖窝定植；

3)三叶菜田间管理：在定植后一周，进行追肥，或者在叶片长至10片叶时进行追肥，一季追肥1次，当年追肥为亩施尿素10kg，隔年追肥时，亩施尿素10k、过磷酸钙20公斤，以增进抗性；并按常规方法进行水分管理和病虫害防治；

4)三叶菜采收：11月中上旬采收，采后深翻炕土，耕深达到27cm以上，整地，施基肥，按1000kg农家肥/亩施加；

5)红花播种：11月中下旬至12月上中旬进行条播，行距60cm，株距5～7cm，播种深度3～5cm，播种量为3kg/亩；

6)红花田间管理：第1次中耕在出苗现行后进行，中耕深度为4～6cm；第2次中耕在莲座叶丛期进行，深度为12～14cm；第3次中耕在伸长期进行，深度为16～20cm；人工除草，并按常规方法进行水分管理和病虫害防治；

7)红花采收：第二年6月中旬采收花绒和种子。

试验例

1.数据采集

在十堰市郧县安阳镇余咀村示范基地进行三叶菜+红花轮作，间作工程于2013年启动，运行至2015年7月30日；空白玉米为对照，种植时间与三叶菜+红花轮作模式相一致。整个试验期间，采集每次自然降雨产生的地表径流，并记录降雨量、降雨时间、径流量等数据。

地表径流水样釆集方法：单次降雨结束后，取集流槽与日记式水位计之间的塑料集水盆中的清液，三次重复混合样600ml，加入4ml浓硫酸，终止微生物活动，用于测定氮素养分；每次产流过程中，在产流初期、中期及后期分3次径流样，3次混合样600mL，用于测定泥沙含量。

地表径流固相(泥沙)采集：单次降雨结束，采集水样后，用塑料管将集流池中上清夜吸至快干时，将池中的泥聚态样品收集至塑料桶，静止，待澄清后，弃去清夜，收集泥沙，45℃供干保存，用于测定氮素养分。

水样及泥沙氮养分测定：水样中的总氮(WTN)采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(GB11894-89)测定，可溶性总氮(WDN)是将水样经0.45μm滤膜过滤后,采用国标法GB11894-89测定，确氮(WAN)与按氮(WNN)是将水样经0.45μm滤膜过滤后，采用流动注射分析法测定，颗粒态氮(WPN)＝WTN-WDN。泥沙样总氮(STN)、有效氮(SEN)，稍氮(SAN)与按氮(SNN)测定釆用2MkCl浸提，流动注射分析法。

2.数据计算与分析

1)水、土流失量计算方法

单次次降雨地表径流量测定与计算：每次产流过程结束后，测定集流池中的地表径流的深度，再用此深度值乘以集流池横截面面积得到单次次降雨的地表径流量。

土壤流失量测定与计算：每次产流过程中，在产流初期、中期及后期分3次取样，采用过滤供干法测定径流中泥沙含量，由泥沙含量平均值与径流量的乘积得到单次次降雨的土壤侵烛量。

年地表径流量计算：汇总年度内单次地表径流量之和除以径流小区面积得到

$M=\underset{i=j}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}10Mj/A$

式中，M：年度内地表径流量(m3/hm2)，A：径流小区面积(m2)

年土壤流失量计算：汇总年度内单次土壤流失量之和除以径流小区面积得到，计算式如下：

$W=\underset{i=j}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}1000Wj/A$

式中，W：年度内地表径流量(t/km2)

Wj：第j次次降雨土壤流失量(kg)，j＝l，2，3…..m

A：径流小区面积(m2)

2)年总氮、总磷流失负荷计算方法

A.单次次降雨径流总氮或总磷流失量计算：

Rj＝Mj·Cj/1000

式中，Rj：单次次降雨径流小区径流总氮或总磷流失量(kg)

Ci：第j次次降雨地表径流总氮或总磷浓度(kg/L)

B.年径流总氮或总磷流失负荷计算:

$R=\underset{i=j}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}10Rj/A$

式中，R：年径流总氮或总磷失负荷(kg/hm2)

C.单次次降雨泥沙总氮或总磷流失量计算：

Gj＝Mj·θj

式中，Rj：单次次降雨径流小区泥沙总氮或总磷流失量(kg)

θj：第j次次降雨泥沙总氮及总磷浓度(g/kg)

D.年泥沙总氮或不同形态氮流失负荷计算：

$G=\underset{i=j}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}10Gj/A$

式中，G：年泥沙总氮或不同形态氮流失负荷(kg/hm2)

F.年总氮或不同形态氮流失负荷：

T＝R+G

式中，T：年总氮或不同形态氮流失负荷(kg/hm2)

3.运作过程分析

轮作工程于2013年开始动工建设，运行至2015年7月30日，自然降雨条件下郧县安阳镇余咀村示范工程试验点分别产生地表径30次，其中，2013年试验期间11次，2014年试验期间12次，2015年7次。各处理产生次降雨的日期及降雨量见表1。

表1试验期产流的降雨时间和降雨量

降雨日期	降雨量(mm)	降雨日期	降雨量(mm)
				2013-05-23	23.4	2014-06-06	25.3
2013-05-25	54.3	2014-06-23	24.0
				2013-05-26	45.6	2014-07-17	42.7
2013-06-06	25.3	2014-07-18	157.0
				2013-06-23	24.0	2014-07-19	50.2
2013-07-17	42.7	2014-07-29	28.8
				2013-07-18	157.0	2014-08-01	28.9
2013-07-19	50.2	2014-08-17	37.9
				2013-07-29	28.8	2015-04-19	30.4
2013-08-01	28.9	2015-05-26	24.3
				2013-08-17	37.9	2015-06-06	25.3
2014-04-19	30.4	2015-06-23	24.0
				2014-05-23	23.4	2015-07-18	57.6
2014-05-25	54.3	2015-07-19	50.2
				2014-05-26	45.6	2015-07-28	28.8

4.坡耕地水土流失效应分析

(1)控制地表径流的效应分析

由表2可知，由于三叶菜+红花模式于2013年11月份开始进行播种，因此，2013年没有进行检测。2014年开始进行地表径流监测。尽管三叶菜和红花均为一年生草本植物，但两种植物具有播种和生长的季节性差异，从种植结果可看出，两种植物生长状况良好，茎叶的地表覆盖度较高，有利于地表径流控制。从2014年监测数据亦可以看出，三叶菜+红花轮作处理下，其在种植第一年内，就表现出了较好的地表径流控制效应，这表明三叶菜+红花轮作模式在地表径流控制方面，不仅效果好，也见效快。

表2三叶菜+红花轮作模式对地表径流的影响

注：“-”表示比对照少，效应为正，“+”表示比对照多，效应为零，下同。

(2)控制土壤流失的效应分析

由表3可知，由于三叶菜和红花轮作下可以常年保持试验小区内有植物种植。从全年范围内可以看出，三叶菜+红花处理下，土壤流失远低于玉米对照处理。这些数据表明，三叶菜+红花轮作模式是一种快速控制土壤流失的种植模式。

表3三叶菜+红花轮作模式控制土壤流失的效应

(3)对氮磷阻控的效应分析

①对径流中总氮、总磷浓度的影响

为探讨间作工程对坡耕地氮磷的控制效应，根据降雨数据，选取2013年、2014年、2015年代表性降雨径流研究其地表径流中的总氮、总磷含量变化。由表1可以看出，轮作工程所处区域主要径流产生时间主要在每年的5-8月份，因此，重点选取每年的5-8月份地表径流中氮磷浓度加以分析。从表4可以看出，在三叶菜+红花轮作模式下，地表径流中的总氮含量不断降低。从三年地表径流中总氮浓度的平均值也可以看出，与种植常规农作物相比，三叶菜+红花轮作模式可以有效降低地表径流中的氮含量。

表4三叶菜+红花轮作模式对径流水中总氮浓度的影响

表5为三叶菜+红花轮作模式对地表径流中总磷浓度的影响。从结果可以看出，三叶菜+红花的轮作模式对径流中总磷也表现出了明显的控制力。2014年和2015年结果证实，三叶菜和红花轮作模式下径流中的总磷含量低于玉米对照处理。

表5三叶菜+红花轮作模式对径流水中总磷浓度的影响

②对氮磷流失总量的影响

表6为三叶菜+红花轮作模式对坡耕地氮、磷流失总量的影响。研究结果表明，在2014年，三叶菜+红花轮作模式总氮流失量比玉米对照处理降低18.17kg/hm2，降低幅度为55.9％。

表6表明，三叶菜+红花轮作处理下，土壤中总磷流失量远远低于玉米对照处理，尽管其均为一年生植物，但已具有较好的总磷流失量控制效果。

表6三叶菜+红花轮作模式对坡耕地氮、磷流失总量的影响

5.三叶菜+红花轮作模式下的经济效益评估

根据单位产量及中药材市场价格，可评估其经济效益。从统计结果可以看出，2013年玉米对照处理产值为3.2万/hm²，2014年为3.4万/hm²。与玉米对照处理相比，2014年三叶菜+红花轮作的经济产值远高于同期对照的玉米处理，经济产值提高约84.8％。由此可以看出，三叶菜+红花轮作模式的经济效益要远远高于普通农作物种植。

Claims (1)

1.一种通过轮作三叶菜和红花防治坡地水土流失的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)整地、施基肥：选择土层肥沃、深厚、疏松、排灌方便，海拔800米以下的缓坡地，耕深达27cm以上，整地，施基肥，按1000kg农家肥/亩施加，深埋入土，播种前再耙地一次，使土壤细碎疏松，做畦，三沟配套；

2)三叶菜播种、育苗、移栽定植：三叶菜于8月中上旬播种，每亩用种量为40克，播种后亩施农家肥3000公斤、复合肥25公斤，然后用营养土覆盖，再覆盖稻草或麦杆保湿，出苗后及时揭掉；幼苗至3叶时，进行间苗，当苗龄25-30天，苗高15cm，5-6片真叶时，移栽定植大田；移栽定植的行距为50cm，株距40cm，挖窝定植；

3)三叶菜田间管理：在定植后一周，进行追肥，或者在叶片长至10片叶时进行追肥，一季追肥1次，当年追肥为亩施尿素10kg，隔年追肥时，亩施尿素10k、过磷酸钙20公斤，以增进抗性；并按常规方法进行水分管理和病虫害防治；

4)三叶菜采收：11月中上旬采收，采后深翻炕土，耕深达到27cm以上，整地，施基肥，按1000kg农家肥/亩施加；

5)红花播种：11月中下旬至12月上中旬进行条播，行距60cm，株距5～7cm，播种深度3～5cm，播种量为3kg/亩；

6)红花田间管理：第1次中耕在出苗现行后进行，中耕深度为4～6cm；第2次中耕在莲座叶丛期进行，深度为12～14cm；第3次中耕在伸长期进行，深度为16～20cm；人工除草，并按常规方法进行水分管理和病虫害防治；

7)红花采收：第二年6月中旬采收花绒和种子。