CN114175974A - 一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法。维稳方法如下：移栽种植的看麦娘和芒萁，将梯壁分多行，每行看麦娘和芒萁交替种植，不同种植株之间保持12‑17cm，同种植株之间间隔25‑30cm；每隔3‑4天进行一次浇水，促进植物根系生长。本发明采用看麦娘与芒萁复合种植方式，第一、所选草种具备喜湿润、根系发达、保土性强等特点；第二、提高梯壁根土复合体的抗剪能力和剩余剪切强度；第三、提高梯田梯壁稳定性；第四、提升梯田以及梯壁的景观效果。

Description

一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法

技术领域

本发明涉及土壤维稳技术领域，尤其涉及一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法。

背景技术

梯田是世界许多地区的一种重要的农业模式，承担着数千万山区人民的主要生计来源。梯田可有效控制水土流失和恢复退化山坡生态系统，保护农业生产，维持粮食安全。但是梯田垮塌现象普遍存在，尤其在水热资源丰富、生物生产潜力大的地区，梯田垮塌使得土体大规模移动，进而威胁人民的生命财产安全、粮食安全。

梯壁作为梯田的脆弱敏感区，对保持梯田的稳定性起着关键作用。当梯壁含水量在暴雨期间超过临界阈值，梯壁发生垮塌，梯田就会发生崩塌并开始形成沟壑。梯田稳定性受气候、降雨、土壤质地、植被覆盖、梯田管理等多种因素调控，以降雨、植被覆盖及梯田管理对梯田梯壁稳定影响最强。

南方红壤低山丘陵区是我国重要的水果、粮食生产基地，人口密度高，土地资源紧张，梯田分布广泛，梯田成为主要的生产用地。该区域梯田以土坎梯田为主，由于降雨年内分布不均，春季以长历时、低强度降雨为主，夏季降雨呈现短历时、高强度、骤发性特点，梯田崩塌潜在风险高。

植被作为一种高效的生态防护因子，被广泛用于保护斜坡免受侵蚀及浅层滑坡的生态护坡过程中。草本植物根系主要通过浅层分布的细根的“加筋”作用和深扎入土层的粗根的“锚固”作用来增强固持水土的作用，能够显著增强根土复合体土壤粘聚力，进而增强土壤的抗冲和抗蚀性，并且随着根系数量、根系长度、根表面积的增加，根土复合体稳定性增加，但实际生活中由于植物种类差异、根系分布随机性以及气候、土壤、水文等环境特殊性，无法定量分析植物根系与梯壁根土复合体的相互关系，无法阐明不同草本植物根系对梯壁维稳的作用，也就没办法选择最佳的植物种类来达到最佳的生态护坡作用。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法，通过叉状分支结构植物和鲱鱼骨形分支结构植物混合配置，提高梯壁稳定性，该方法能解决我国红壤地区梯田梯壁垮塌现象，从而保护农民生命财产安全，保护粮食安全。

本发明的一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法，维稳方法如下：移栽种植的看麦娘和芒萁，将梯壁分多行，每行看麦娘和芒萁交替种植，不同种植株之间保持12-17cm，同种植株之间间隔25-30cm；每隔3-4天进行一次浇水，促进植物根系生长。

进一步的，相邻两行之间的行距为8-12cm。

进一步的，看麦娘在移栽之前采用如下方法进行种植：引种栽培，3月份挖出看麦娘后，清水冲洗，去掉老根烂叶，在清水中培养，在光照通风处培养一个月；选取新芽，在培养基中加入糖分30g/L，诱导生根，在25±1℃，光照时间12小时，光照强度1000勒克斯，培养介质pH值为6.2，苗根长出2-3厘米时，用多菌灵或百菌清1000倍液清洗并浸泡幼苗根部，防治病害的发生，15天后将移栽苗置于自然条件下。

进一步的，芒萁在移栽之前采用如下方法进行种植：3月份，选择光照强度弱的地方，铺上一层10厘米厚的黄心土，将孢子囊混上细沙进行撒播，挂上一层遮阳网，经常喷水，保证土壤表层不干燥。将芒萁孢子体植株培育一年，到第二年春天，可移栽种植，此时的小植株已长成3-5厘米高的羽片，地下茎的生长也已有3-5厘米长，植株生出叶芽。

进一步的，芒萁在移栽时，需带土移栽，不得伤及地下茎，保存尽量多的不定根；不可深栽，否则地下茎不能很好伸长，地下茎叶的小叶芽也不能长出地表面。

由于南方红壤地区降雨年内分布不均，有长历时、强度高、骤发性等特点，梯田崩塌潜在风险高，因此需要种植喜湿润、保土效果好的植物，从而提高梯壁稳定性，本发明采用看麦娘与芒萁复合种植方式，第一、所选草种具备喜湿润、根系发达、保土性强等特点；第二、提高梯壁根土复合体的抗剪能力和剩余剪切强度；第三、提高梯田梯壁稳定性；第四、提升梯田以及梯壁的景观效果。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

1.实施地点：江西九江市永修县易家和村梯田示范区；

2.样地选取：梯田示范区20-30年梯田；

3.梯壁植物配置方式：看麦娘复合芒萁种植；百喜草复合芒萁种植；假俭草复合芒萁种植；看麦娘复合百喜草种植；看麦娘复合假俭草种植；

4.梯壁草本植物种植方式：

设置实验组和对照组，实验组为本发明梯壁植物种植方式，种植流程如下：

4.1草本植物培养：

(1)看麦娘：引种栽培，3月份挖出看麦娘后，清水冲洗，去掉老根烂叶，在清水中培养，在光照通风处培养一个月；选取新芽，在培养基中加入糖分30g/L，诱导生根，在25±1℃，光照时间12小时，光照强度1000勒克斯，培养介质pH值为6.2。苗根长出2-3厘米时，用多菌灵或百菌清1000倍液清洗并浸泡幼苗根部，防治病害的发生，15天后将移栽苗置于自然条件下；

(2)芒萁：3月份，选择光照强度弱的地方，铺上一层10厘米厚的黄心土，将孢子囊混上细沙进行撒播，挂上一层遮阳网，经常喷水，保证土壤表层不干燥。将芒萁孢子体植株培育一年，到第二年春天，可移栽种植，此时的小植株已长成3-5厘米高的羽片，地下茎的生长也已有3-5厘米长，植株生出叶芽。移植时要注意二点，一是需带土移栽，不得伤及地下茎，保存尽量多的不定根。二是不可深栽，否则地下茎不能很好伸长，地下茎叶的小叶芽也不能长出地表面。

4.2植物配置方式：

实验梯壁一：在4月上旬，移栽看麦娘草和芒萁，将梯壁分为六行，每行看麦娘和芒萁交替种植，不同种植株之间保持12-17cm，同种植株之间间隔25-30cm；每隔3-4天进行一次浇水，促进植物根系生长；

实验梯壁二：在4月上旬，移栽芒萁，与实验梯壁一相似，分为六行，每隔25-30cm种植一株芒萁，在芒萁植株中间种植百喜草，将种子每隔5-8cm点播到土壤中，并铺上一层泥土，每隔15-20天少量施用磷钾肥和氮肥；隔1-2天浇一次水，保证土壤湿润，促进种子发芽；

实验梯壁三：在4月上旬，移栽芒萁，与实验梯壁一相似，分为六行，每隔25-30cm种植一株芒萁，在芒萁植株中间种植假俭草，将假俭草种子均匀播撒，用种量15-18g/m²；少量追加氮肥，施肥量约为每月1g/m²；水分以保持土壤湿润为最佳效果，有利于种子发芽；

实验梯壁四：在4月上旬，移栽看麦娘，与实验梯壁一相似，分为六行，每隔25-30cm种植一株看麦娘，在看麦娘植株中间种植百喜草，将种子每隔5-8cm点播到土壤中，并铺上一层泥土，每隔15-20天少量施用磷钾肥和氮肥；隔1-2天浇一次水，保证土壤湿润，促进种子发芽；

实验梯壁五：在4月上旬，移栽看麦娘，与实验梯壁一相似，分为六行，每隔25-30cm种植一株看麦娘，在芒萁植株中间种植假俭草，将假俭草种子均匀播撒，用种量15-18g/m²；少量追加氮肥，施肥量约为每月1g/m²；水分以保持土壤湿润为最佳效果，有利于种子发芽；

实验梯壁六：在4月上旬，与实验梯壁一相似，分为六行，种植百喜草，将种子每隔5-8cm点播到土壤中，并铺上一层泥土，每隔15-20天少量施用磷钾肥和氮肥；假俭草种子均匀播撒，用种量15-18g/m²；少量追加氮肥，施肥量约为每月1g/m²；水分以保持土壤湿润为最佳效果，有利于种子发芽；

4.3建植初期管理：植物幼苗期需要对样地内杂草进行及时清除，草本植物完全覆盖地表后不再进行任何维护管理；

4.4设置对照：对照组1为相同环境背景下的裸露梯壁；

5梯壁植物配置方法效果对比

5.1抗剪强度对比

在进行生草种植两年后，利用便携式十字剪切仪对样地进行根土复合体抗剪强度检测，得到如下结果：

表1不同植被覆盖根土复合体抗剪强度对比

植被覆盖类型	抗剪切强度(KPa)
		看麦娘+芒萁覆盖梯壁	101.31
百喜草+芒萁覆盖梯壁	89.43
		假俭草+芒萁覆盖梯壁	89.65
看麦娘+百喜草覆盖梯壁	71.46
		看麦娘+假俭草覆盖梯壁	71.68
百喜草+假俭草覆盖梯壁	62.68
		裸露梯壁	15.1

与裸露梯壁相比，植物覆盖梯壁峰值抗剪强度具有显著性提高，其中看麦娘和芒萁复合种植抗剪强度最高，是裸地抗剪强度六倍以上；七种土地类型抗剪切强度排序为：看麦娘芒萁覆盖抗剪强度＞假俭草芒萁覆盖抗剪强度＞百喜草芒萁覆盖抗剪强度＞看麦娘假俭草覆盖抗剪强度＞看麦娘百喜草覆盖抗剪强度＞百喜草假俭草覆盖抗剪强度＞裸地抗剪强度。

5.2剩余剪切强度对比

在进行生草种植两年后，利用便携式十字剪切仪进行根土复合体剩余剪切强度检测，得到如下结果：

表2不同植被覆盖根土复合体剩余剪切强度对比表

植被覆盖类型	剩余剪切强度(KPa)
		看麦娘+芒萁覆盖梯壁	40.5
百喜草+芒萁覆盖梯壁	37.15
		假俭草+芒萁覆盖梯壁	36.92
看麦娘+百喜草覆盖梯壁	24.25
		看麦娘+假俭草覆盖梯壁	24.02
百喜草+假俭草覆盖梯壁	20.57
		裸露梯壁	6.5

如表2所示，根土复合体剩余剪切强度与裸露梯壁剩余剪切强度存在显著差异，整体呈现看麦娘芒萁覆盖梯壁剩余剪切强度>百喜草芒萁覆盖梯壁剩余剪切强度>假俭草芒萁覆盖梯壁剩余剪切强度>看麦娘百喜草覆盖梯壁剩余剪切强度>看麦年假俭草覆盖梯壁剩余剪切强度>百喜草假俭草覆盖梯壁剩余剪切强度>裸露梯壁剩余剪切强度。

5.3根系附加粘聚力对比

在进行生草种植两年后，选择对应植物的根系，利用ZP(Z2)-100N型艾固推拉力计对根系的附加粘聚力进行测定计算，由于裸地中不含植物根系，所以根系附加粘聚力为0，得到如下结果：

表3不同植被覆盖根系附加粘聚力对比表

如表3所示，植物根系分泌物对土壤颗粒有一定的胶结作用，会促进根系对土壤的加筋作用，二者共同作用维稳边坡；由表数据可以看出：看麦娘假俭草复合根系附加粘聚力＞看麦娘百喜草复合根系附加粘聚力＞看麦娘芒萁复合根系附加粘聚力＞百喜草假俭草复合根系附加粘聚力＞假俭草芒萁复合根系附加粘聚力＞百喜草芒萁复合根系附加粘聚力，结果表明，植物覆盖的梯壁稳定性显著高于裸地梯壁。

综上所述，结合根土复合体抗剪切强度、剩余剪切强度以及根系附加粘聚力可以看出，叉状分支结构(看麦娘)与鲱鱼骨形分支结构(芒萁)对于提高梯壁稳定性有明显的优势，因此，在后续构建高稳定的生态梯壁时，以叉状分支结构植物与鲱鱼骨形分支结构植物可合理配置，共同作用于梯壁维稳。

本发明提供的梯壁根系配置方式，一方面保护梯壁表面不受雨水等外营力的对梯壁的冲刷；另一方面草类的侧根互相缠绕形成具有一定抗张强度的根网,将根际土壤固结为一整体，加强了土体的稳定性，同时垂直根系的浅层土层锚固到深处较稳定的土层,更增加了土体的稳定性；采用本发明提供的根系配置方法，能有效提高梯田梯壁稳定性，提高粮食生产安全，保护人民生命财产。

以上未涉及之处，适用于现有技术。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法，其特征在于：维稳方法如下：移栽种植的看麦娘和芒萁，将梯壁分多行，每行看麦娘和芒萁交替种植，不同种植株之间保持12-17cm，同种植株之间间隔25-30cm；每隔3-4天进行一次浇水，促进植物根系生长。

2.如权利要求1所述的一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法，其特征在于：相邻两行之间的行距为8-12cm。

3.如权利要求1所述的一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法，其特征在于：看麦娘在移栽之前采用如下方法进行种植：引种栽培，3月份挖出看麦娘后，清水冲洗，去掉老根烂叶，在清水中培养，在光照通风处培养一个月；选取新芽，在培养基中加入糖分30g/L，诱导生根，在25±1℃，光照时间12小时，光照强度1000勒克斯，培养介质pH值为6.2，苗根长出2-3厘米时，用多菌灵或百菌清1000倍液清洗并浸泡幼苗根部，防治病害的发生，15天后将移栽苗置于自然条件下。

4.如权利要求3所述的一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法，其特征在于：芒萁在移栽之前采用如下方法进行种植：3月份，选择光照强度弱的地方，铺上一层10厘米厚的黄心土，将孢子囊混上细沙进行撒播，挂上一层遮阳网，经常喷水，保证土壤表层不干燥。将芒萁孢子体植株培育一年，到第二年春天，可移栽种植，此时的小植株已长成3-5厘米高的羽片，地下茎的生长也已有3-5厘米长，植株生出叶芽。

5.如权利要求4所述的一种基于根系结构的红壤梯田梯壁维稳方法，其特征在于：芒萁在移栽时，需带土移栽，不得伤及地下茎，保存尽量多的不定根；不可深栽，否则地下茎不能很好伸长，地下茎叶的小叶芽也不能长出地表面。