CN110959328A

CN110959328A - 一种崩岗区丘陵谷地的植物蓄固沙系统

Info

Publication number: CN110959328A
Application number: CN201911366117.0A
Authority: CN
Inventors: 廖义善; 袁再健; 郑明国; 黄斌; 谢真越; 吴新亮
Original assignee: Guangdong Institute of Eco Environment and Soil Sciences
Current assignee: Institute of Eco Environmental and Soil Sciences of Guangdong Academy of Sciens
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: CN110959328B

Abstract

本发明公开了一种通过改变崩岗丘陵谷地地表糙度及径流流态，进而拦蓄、固定崩岗泥沙的植被系统的构建及运行。其通过筛选利用当地抗埋压、耐贫瘠的乡土植物，增加下垫面糙度，将集中地表径流(股流)消散为地表漫流，从而降低地表径流的挟沙能力，进而实现对崩岗群泥沙的有效拦截、稳固。该系统相较于工程措施，投入成本低，运行期人为干预少，简单易行，易于被当地百姓所接受和推广。特别适用于交通不便，大型机械难以到达的偏远崩岗区治理。

Description

一种崩岗区丘陵谷地的植物蓄固沙系统

技术领域

本发明属于水土流失治理领域，具体涉及一种通过改变崩岗丘陵谷地地表糙度及径流流态，进而拦蓄、固定崩岗泥沙的丘陵谷地植被系统的构建及运行。

背景技术

“崩岗”一词源于广东省梅州地区对“丘陵山地冲沟源头汇水区围椅状崩塌崖壁地貌”称谓。我国南方7省(自治区)分布的崩岗总面积约1220km²，总数为23.91万个，崩岗的直接危害和影响面积达1.95万km²。加之崩岗分布一般较为集中，使得崩岗侵蚀成为我国南方热带及亚热带地区侵蚀强度最大，危害最为严重的一种侵蚀类型，被喻为“生态溃疡”。据2005年统计，建国以来崩岗侵蚀造成沙压田38.04万hm²，损毁房屋55.43万间，损坏道路3.68万km，桥梁1.09万座，淤积水库9035座，受灾人口达1159.07万人，直接经济损失达216.45亿元。2009年《南方崩岗防治规划》的正式批复及2011年新版《水土保持法》的颁布，体现了国家对崩岗研究、治理的迫切需求，“加快南方崩岗治理”已成为国家生态文明建设的重要要求。

鉴于崩岗侵蚀的危害性，我国学者自20世纪中期即相继开展了崩岗治理措施相关研究。崩岗侵蚀治理措施依据其作用分为减蚀、拦沙两类。其中减蚀措施包括坡面防护措施(植被措施、鱼鳞坑、水平沟)，沟头防护措施(截水沟、跌水等)，崩壁稳定措施(削坡开梯、崩壁小台阶、崩壁绿化)；拦沙措施包括沟道防护措施(谷坊等)，洪积锥防护措施(生物固沙、拦砂坝等)。此外，崩岗防治措施亦可按类型分为植物措施和工程措施两类。植物措施可减少坡面水蚀强度，进而降低坡面沟蚀乃至崩岗侵蚀发生的几率。削坡开级等工程措施可改善坡面状况并消减坡面径流的能量。截水沟等工程措施能减少上方径流、泥沙的汇入，可有效减少崩岗的进一步发育及新的崩岗崩塌面的产生。谷坊、拦沙坝等工程措施能在建设之初的一段时间内，有效拦蓄泥沙，提高崩岗侵蚀基准面，有利于崩壁的稳固。

但在不同时空条件下，应辩证地评价当前各防治措施的防治效果。譬如崩壁上方的植被措施，植物根系可加大地表径流入渗，促进崩壁裂隙的发育并增加崩壁土体的自重。削坡开级、截水沟及排水沟的修建，均会对地表有所扰动，当崩岗红土层被破坏后，其下层土体的入渗、崩解性能将会加强，可能诱发新的崩岗侵蚀。地下水是崩岗处于亚稳定状态的影响因素之一，而谷坊内拦蓄的降雨径流加大了对地下水的补给，亦在一定程度上影响了崩岗的稳定性。且谷坊随着泥沙的淤高，年久失修损毁后，其淤积的泥沙将再次流失，这种情况在崩岗区十分普遍。此外，虽然拦沙坝拦蓄泥沙的库容大，对崩岗群泥沙具有较好的拦截效果，但其工程量大、造价较高。且对于交通不便的崩岗侵蚀区域，大型机械难以到达，拦沙坝的修建仅能靠人工，实施困难。

在崩岗治理过程中，植物措施是一种简单、经济的常见措施。但当前崩岗植物措施多实施于崩岗体的汇水区域、沟道及洪积锥等部位，由于植物实施区面积有限，其拦沙效果亦有限。崩岗区域丘陵谷地，具有较大的泥沙拦蓄空间。相较于拦沙坝，植物蓄固沙系统，可有效增加地表糙度，并实现崩岗沙地的快速覆绿，且简单、经济，后期维护少，特别适用于在交通不便，大型机械难以到达的区域。

发明内容

本发明的目的在于筛选利用当地抗埋压、耐贫瘠的乡土植物，通过增加下垫面糙度，将集中地表径流(股流)消散为地表漫流，从而降低地表径流的挟沙能力，进而实现对崩岗群泥沙的有效拦截、稳固。

本发明提出了一种通过改变丘陵沟谷地糙度及径流流态，从而拦截和稳固崩岗群泥沙的方法，其具有泥沙蓄固区面积大，无需大型机械辅助，地表扰动小，植被恢复快，性价比高等优点。

本发明所采取的技术方案包括3部分：

(1)场地选址及地表径流形态干预。根据崩岗群年侵蚀量，及崩岗群下方丘陵谷地的长、宽情况，确定植物带的构建区域及面积。并对丘陵谷地进行平整，特别是消除谷地中已有的侵蚀沟。相较于常规崩岗治理措施，如在崩岗汇水区修建截水沟、排水沟减少汇入崩岗的水体数量而言。本发明主要通过扩大地表糙度及径流宽，进而改变地表径流的流态，降低地表径流的侵蚀、携沙能力，并减少丘陵沟谷地集中地表径流及侵蚀沟的产生。

(2)地表径流消能、散流区构建。在崩岗沟口洪积锥上，铺设一定宽度的秸秆带。秸秆带可以在植物种植初期抗冲能力差的时段，启到一定地表径流消能以及减小集中态地表径流形成的作用。

(3)筛选先锋植物，分区构建植物带。通过野外实地调研及查阅分析研究区崩岗先锋植物的相关特性。筛选出叶苦竹和岗松两个崩岗区沟谷地先锋植物，其耐贫瘠，且具备一定抗埋压能力。依据植物的抗压埋能力的强弱，丘陵沟谷自崩岗而下分别布设长叶苦竹和岗松两个植物带。

其中，(1)部分所述场地选址及地表径流形态干预。其实施区域必须具备一定长度及面积，能拦蓄相当数量的泥沙，同时不至于泥沙淤深增高太快，影响植物生长。通过丘陵谷地上方崩岗群的来沙数量，结合年新增泥沙淤深不大于0.2m的前提，确定丘陵沟地植物带的长度及面积。并对丘陵谷地进行微地形改造，增加地表糙度，扩大径流宽，进而改变地表径流原有的集中流形态，随之降低集中地表径流及侵蚀沟的产生，有助于沟谷地泥沙的有效拦截。

其中，(2)部分所述分区植物带构建。丘陵沟谷自崩岗而下分别布设长叶苦竹和岗松两个植物带。考虑沟谷两侧的径流汇入，植物带横向呈现弧形布局，凸面朝向下游，更利于地表径流的分散。

1)长叶苦竹的种植。种植时间应避开每年3-5月的出笋期，种植时间以12月至次年1月之间为宜。采用坑穴种植，坑穴长、宽、高规格分别为0.5、0.4、0.3m，其横向棵间距为1.0m，纵向棵间距为2.0m。母竹应采自含沙量较少的区域，以便于移栽母竹时，根部具有一定泥土。母竹移栽时，应用塑料薄膜自根部缠绕竹竿0.6m高。

2)岗松的种植。因岗松是强阳性树种，种植时间以7月至9月之间为宜。岗松的种植采用扦插法，其横向棵间距为1.0m，纵向棵间距为2.0m。所用扦插枝条取自2-3年生粗壮成熟枝条，去掉枝条尾部，扦插枝条长度以0.18～0.25m为宜，扦插前蘸取500mg/L的吲哚丁酸，便于生根。其插入深度以4～5cm为宜。

其中，(3)部分所述地表径流消能、散流区构建。在汇水面积较大崩岗的洪积锥上，铺设一定宽度的消能、散流带，增加地表糙度，改变地表径流流态及挟沙能力。构建消能、散流带的材料，可就地取材采用作物秸秆或碎石块等，铺设于洪积锥之上。消能、散流带特别在植物种植初期时段，起到一定地表径流消能以及减小集中地表径流形成的作用。

相较于常规崩岗治理措施，如在崩岗汇水区修建截水沟、排水沟减少汇入崩岗水体的数量，修建谷坊、拦沙坝拦蓄泥沙而言。本发明通过构建植物带、地表径流消能散流区等，提高地表糙度、扩大地表径流的流路宽，通过改变地表径流的流态，降低地表径流的侵蚀、携沙能力，进而减少丘陵沟谷地集中地表径流及侵蚀沟的产生，进而达到蓄固泥沙、并快速植被恢复的目的。本发明的有益效果是：本发明所述崩岗植物蓄固沙系统，可有效拦蓄崩岗泥沙，并快速增加淤积泥沙的表层植被盖度，具有较好的生态效益。

本发明所述崩岗植物拦沙系统，相较于工程措施，无需大型机械辅助，投入成本低，运行期人为干预少，简单易行，易于被当地百姓所接受和推广。

本发明所述崩岗植物拦沙系统，长叶苦竹与岗松繁殖速度快，苦竹笋具有一定食用价值，而岗松具有较好的药用价值，具有一定的经济效应。

本发明所述治理思路相较于传统崩岗治理，不局限于崩岗“崩不崩”、“侵蚀不侵蚀”，而是采用末端拦截、营造较大面积的拦蓄空间。相较于传统的谷坊、拦沙坝、治坡、降坡和稳坡等崩岗治理措施，其工程量小，地表扰动强度低，投入成本低，后期维护少等优点，特别适用于交通不便的华南丘陵谷地区域的崩岗群治理。

附图说明

图1为本发明所提供的崩岗植物蓄固沙系统的示意图。

图2为本发明所提供的崩岗植物蓄固沙系统照片。

图3为本发明所提供的崩岗植物蓄固沙系统的植物照片。

图4为本发明所提供的崩岗植物蓄固沙系统沿程地力及土粒变化。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。

实施例崩岗群植物蓄固沙系统

本发明提供了一种通过提高地表糙度及改变地表径流流态的崩岗群植物拦蓄、固沙系统的构建方法。实施地广东省五华县华城镇，具体步骤如下：

1)丘陵沟地选址。选择现为非农用地的裸露崩岗沙地，依据崩岗群面积及平均侵蚀模数(50000t·km^-2·a^-1)，确定植物拦沙系统的区域为110m×25m的崩岗群区丘陵谷地。

2)沟地微地形改造。该区由于泥沙淤积作用，地势较为平整，只有少量地表径流引发的侵蚀沟发育，且沟深多较浅(<5.0cm)。因而土地微地形改造仅通过人工即可完成。

3)地表径流消能、散流区构建。在汇水面积较大的崩岗沟道下方，距沟口6m处的洪积锥上，铺设一条长15m、宽1.0m，高0.08～0.12m左右的秸秆带。秸秆就地取材，以稻草为宜。将稻草平铺于地表，方向与水流方向垂直，并将头尾5cm埋入沙土中，中间部位暴露于地表。

4)长叶苦竹植物带构建。种植时间为1月份，避开每年3-5月的出笋期。母竹移栽时，应用塑料薄膜自根部缠绕竹竿0.6m高。长叶苦竹植物带长50m，宽25m，采用坑穴种植，坑穴规格为0.5*0.4*0.3m。横向呈弧形分布，弧形角为60°(单排植物带弧长26m)，由于两侧丘陵亦有地表径流及泥沙汇入，故凸面朝向下游。其横向棵间距为1.0m，纵向棵间距为2.0m，共种植602株。

5)岗松植物带构建。长叶苦竹植物带长60m，宽25m，种植时间为8月份，因岗松是强阳性树种，扦插枝条在高温条件下易于生根。其向呈弧形分布，弧形角为60°(单排植物带弧长26m)，由于两侧丘陵亦有地表径流及泥沙汇入，故凸面朝向下游。其横、纵向棵间距均为1.0m，共扦插1586枝。所用扦插枝条取自2-3年生粗壮成熟枝条，根据枝条长度，去掉枝条尾部，扦插枝条长度以0.18～0.25m左右为宜。剪口尽量齐整，扦插前蘸取500mg/L的吲哚丁酸(IBA)，便于生根。其插入深度以4～5cm为宜。

6)培植及后期管护。对刚种植好的长叶苦竹和岗松进行浇灌，然后用稻草覆盖于植物根部，起到保持水分，减少地表径流冲蚀的作用。在植物带构建的第一年雨季(4～9月)每月进行巡视一次，及时消除次暴雨间可能产生的侵蚀沟。植种植物带经过6年的生长、繁殖，长叶苦竹、岗松的植被覆盖度可以分别达到70～90％、60～85％(见图3)，可较好的蓄固崩岗泥沙，并有效提高土地地力条件(见图4)。

Claims

1.一种崩岗区丘陵谷地的植物蓄固沙系统的构建方法，其特征在于：构建方法包括如下步骤：

(1)对原丘陵沟地进行微地形改造，消除地表沟状地形，减少谷地集中地表径流的形成及其侵蚀、挟沙能力；

(2)在崩岗沟口洪积锥上铺设秸秆带，构建散流区、地表径流消能区；

(3)筛选先锋植物，于丘陵沟谷自崩岗而下栽培植物带，增加地表糙度，干预地表径流形态，降低地表径流径流深，避免形成谷地集中地表径流；

所述植物带选自长叶苦竹、岗松中至少一种。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述植物带为长叶苦竹。

3.根据权利要求1～2所述的构建方法，其特征在于：选址时选择现为非农用地的裸露崩岗沙地。

4.根据权利要求1～2所述的构建方法，崩岗群区丘陵谷地中植物拦沙系统的区域面积计算方式为：植物蓄固沙系统面积＝崩岗面积×50000/淤积厚度；

其中，所述淤积厚度≤0.2m·a^-1。

5.根据权利要求1～2所述的构建方法，其特征在于：秸秆带长在12-18m之间、宽在0.8-1.2m之间。

6.根据权利要求1～2所述的构建方法，其特征在于：将秸秆平铺于地表，方向与水流方向垂直，并将头、尾各5～8cm埋入沙土中，中间部位暴露于地表。

7.根据权利要求1～2所述的构建方法，其特征在于：长叶苦竹采用坑穴种植，坑穴长、宽、高规格分别为0.5、0.4、0.3m。

8.根据权利要求1～2所述的构建方法，其特征在于：长叶苦竹横向棵间距在0.8-1.2m之间，纵向棵间距为1.6-2.2m之间。

9.根据权利要求1～2所述的构建方法，其特征在于：岗松的种植采用扦插法，其横向棵间1m，纵向棵间距2m，扦插枝条取自2-3年生粗壮成熟枝条，去掉枝条尾部，扦插枝条长度在0.18-0.25m之间，扦插前蘸取500mg/L的吲哚丁酸，插入深度以在4-5cm之间。

10.根据权利要求1～2所述的构建方法，其特征在于：长叶苦竹和/或岗松植物带横向呈弧形分布，弧形角θ为55～60°，单排植物带弧长计算方式为：

单排植物带弧长＝3.14×(L/2)/sin(θ/2)×θ/180；

其中，L为沟谷地宽度。