CN113079958A - 一种喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法 - Google Patents

一种喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法。喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，包括在喀斯特地区岩土接触面土壤种植植物，其中植物措施布局如下：以喀斯特地区的裸岩为中心，将裸岩的周围分为上坡位、下坡位、左坡位和右坡位4个植物措施实施和布局区域；在紧邻所述裸岩区域，围绕裸岩一周，栽植草本植物；在裸岩的上坡位紧邻所述草本植物的外侧种植匍匐类藤本植物；在裸岩的下坡位、左坡位和右坡位紧邻所述草本植物的外侧，以及在裸岩的上坡位紧邻所述藤本植物的外侧，种植速生植物篱。本发明方法适用于喀斯特地区裸石周围岩土接触面的土壤漏失阻控，可对促进西南岩喀斯特地区的石漠化治理和水土保持。

Description

一种喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法
技术领域
本发明涉及水土保持技术，具体涉及一种喀斯特地区裸露岩石和土壤接触面土壤漏失阻控方法，适用于喀斯特地区的岩土接触面水土流失防治和岩溶石漠化地区植被恢复。
背景技术
岩溶区石漠化非常严重，其水土流失具有特殊性、复杂性和隐蔽性，喀斯特地区具有地表地下双层水文地质结构，水土流失除坡面地表流失外，还通过岩土接触面或落水洞向地下空间流失，土壤漏失是在水力、重力等外营力作用下，土壤结构发生破碎和松散并随水流迁移进入地下裂隙、管道或地下暗河而导致土壤流失的现象。水土的地下漏失是喀斯特地区水土流失的一种特殊形式，有研究结果表明，喀斯特区土壤侵蚀以地下漏失为主，地下漏失模数占年均总土壤侵蚀模数的70-80％，目前，大部分石漠化治理技术主要是针对地表水土流失的防治，难以有效控制水土的地下漏失。
喀斯特地区土壤漏失治理是一个***工程，需要多学科技术共同解决。目前，喀斯特地区常用的土壤漏失治理技术包括植物措施和工程措施，植物措施包括坡面实施水保林、地埂植物篱技术等，水保林能够提高坡面植被覆盖度，涵养水源；地埂植物篱技术是沿坡面向下，每个一定距离选择相对狭窄的地块，沿等高线方向种植攀援或匍匐灌木植物，形成条带状植物篱笆，能够有效拦截地表径流和泥沙，但水保林和植物篱技术只能一定程度上减少地表的水土流失，对地下漏失作用有限。工程措施包括在裸露基岩与土壤结合部，用小块石浆砌成小截水沟以截留岩面产流，封堵岩土接触面水流通道，阻控土壤漏失，但该方法施工扰动大、成本高、占用土地，并且技术生态功能差。
发明内容
本发明提供一种喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，适用于喀斯特地区裸石周围岩土接触面的土壤漏失阻控，可对促进西南岩喀斯特地区的石漠化治理和水土保持。
一种喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，包括在喀斯特地区岩土接触面土壤种植植物，其中植物措施布局如下：
以喀斯特地区的裸岩为中心，将所述裸岩的周围分为上坡位、下坡位、左坡位和右坡位4个植物措施实施和布局区域；
在紧邻所述裸岩区域，围绕裸岩一周，栽植草本植物；
在所述裸岩的上坡位紧邻所述草本植物的外侧种植匍匐类藤本植物；
在所述裸岩的下坡位、左坡位和右坡位紧邻所述草本植物的外侧，以及在所述裸岩的上坡位紧邻所述藤本植物的外侧，种植速生植物篱。
根据本发明实施例，所述草本植物选自乡土杂草、香根草、狗牙根、象草和狼尾草中的一种或者多种。
根据本发明实施例，所述藤本植物选自金银花、赤苍藤、薜荔、木豆中的一种或者多种。
根据本发明实施例，所述速生植物篱选自刺梨、火棘、钙果、银合欢中的一种或者多种。
根据本发明实施例，以喀斯特地区的裸岩为中心，所述裸岩的上坡位10cm以内宽度种植所述草本植物，10-30cm(例如20cm)以内宽度种植所述藤本植物，30-130cm(例如100cm)以内宽度种植所述速生植物篱；具体地，所述速生植物篱为栽植2行灌木，株距15cm，行距50cm。
根据本发明实施例，以喀斯特地区的裸岩为中心，所述裸岩的左坡位和右坡位20cm以内宽度种植所述草本植物，20-140cm(例如120cm)以内宽度种植所述速生植物篱；具体地，所述速生植物篱为栽植2行灌木，株距20cm，行距60cm。
根据本发明实施例，以喀斯特地区的裸岩为中心，所述裸岩的下坡位20cm以内宽度种植所述草本植物，20-160cm(例如140cm)以内宽度种植所述速生植物篱；具体地，所述速生植物篱为栽植2行灌木，株距25cm，行距70cm。
根据本发明实施例，上述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，还包括获得喀斯特地区岩土接触面土壤的水分分布情况，根据所述水分分布情况和植物需水特征，确定植物种类和植物措施分布布局的步骤。
根据本发明实施例，还包括向栽植植物的扰动土壤区域添加土壤保水剂的步骤。其中，所述保水剂可选为聚丙烯酰胺(PAM)，所述保水剂施用量为30-40kg/hm2。
本发明喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，该方法克服了传统工程措施生态效果差、植物措施控制土石接触面土壤漏失效果有限等问题，根据喀斯特地区裸岩周围不同方位土壤水分分布及含量特性，按照作物生长需水特点，精准确定裸岩周围植物措施布局，植物措施兼具经济效益和水土保持效益，攀援或匍匐类藤本植物布满裸岩，增加坡面植被盖度。通过裸岩周围植物种植结构的改进，通过立体种植、灌草搭配，采用多年生根系发达植物，减少对土壤的扰动，改善裸岩周围小气候环境，同时，在种植土中添加适量土壤保水剂进行土壤改良，达到改良土壤，涵养水分，最终解决喀斯特地区岩土接触面的土壤漏失问题。
附图说明
图1为喀斯特地区岩土接触面土壤漏失示意图。
图2为本发明实施例裸岩周围植物措施分布及布局示意图。
图3为本发明实施例裸岩周围植物措施分布及布局剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供一种阻控喀斯特地区裸石岩土接触面土壤漏失的方法，具体的解决方案包括土壤水分确定、植物措施布局、种植土壤改良。
喀斯特地区岩土接触面土壤漏失示意图参见图1。
(1)土壤水分确定
喀斯特地区坡面土壤被裸岩间隔，导致土壤不连续分布，整个坡面被裸岩分割成了许多不规则的土壤斑块+裸岩组合的微地貌单元，裸岩改变周围环境和小气候，并且与地下岩溶带介质空间形成一个相对独立的微型水文地质单元，从而导致裸岩周围的水分具有空间异质性。试验研究表明，喀斯特地区裸岩周围土壤表层水分受裸岩影像很大，在旱季，以阳坡为例，紧邻裸岩北侧土壤水分含量明显高于其他方向，同时紧邻裸岩东西两侧的土壤水分含量略高于南侧，因此，根据裸岩周围不同方向土壤水分含量分布特征，在裸岩周围布设植物防治措施前，首先选取典型裸岩，获取裸岩周围土壤一个作物生长季内土壤水分变化情况，水分监测范围包括距离裸岩120cm范围内，深度30cm。依据裸岩周围监测的土壤水分分布情况，同时根据植物需水特征，确定植物种类和植物措施分布布局。
(2)植物措施布局
以阳坡坡面为例，依据裸岩周围土壤水分分布特征，以裸岩为中心，将裸岩周围分为上坡位(北，N)、下坡位(南，S)、左坡位(西，W)和右坡位(东，E)4个植物措施实施和布局区域，分别栽植乔木、灌木和草本植物。
在紧邻裸岩区域，围绕裸岩一周，栽植草本植物，草本植物选择乡土杂草、香根草、狗牙根、象草和狼尾草中的一种或者多种，利用草本植物发达的根系拦水固土，减少岩面径流及上坡径流对裸岩根部土壤的直接冲刷，同时促进裸岩底部地衣、藻类、苔藓、蕨类等植物群落的发育。
裸岩上坡位为阴面，相对与其他方向，土壤含水量高，因此，在上坡位紧邻草本植物外侧，种植匍匐类藤本植物，匍匐藤覆盖沿裸岩表面生长，布满整个裸岩，改善裸岩表面小气候环境，起到较好的遮阴覆盖和截留降雨，降低岩面径流流速的作用，减少岩面径流对土壤的直接冲刷，藤本植物选择金银花、赤苍藤、薜荔、木豆等中的一种或者多种，兼具经济效益和水保效益。
下坡位(南)、左坡位(西)和右坡位(东)紧邻草本植物外侧，以及上坡位(北)紧邻藤本植物外侧，根据土壤水分分布特征，栽植水分利用效率高、调蓄功能强的速生植物篱，植物篱的抗逆性强、根系发达，且具有经济价值和水土保持功能，优选多年生植物，减少种植后因土壤翻耕扰动产生的水土流失。速生植物篱优先选用刺梨、火棘、钙果、银合欢等中的一种或者多种，具有一定的经济价值。
裸岩上坡位(北)0-10cm种草，10-30cm种藤，30-130cm栽植2行灌木，株距15cm，行距50cm；裸岩左坡位(西)和右坡位(东)0-20m种草，20-140cm种植2行灌木，株距20cm，行距60cm；裸岩下坡位0-20cm种草，20-160cm种植2行灌木，株距25cm，行距70cm。
植物措施布设完成后，形成植物+土壤+裸岩组合的微小生态环境，平面布置采用从外侧到内侧，形成植物篱+藤本植物+草本植物的植物措施种植布局模式，减缓坡面径流对裸岩底部的直接冲刷，有效阻控岩土接触面土壤漏失；纵向布置采用从上到下，形成藤本植物+裸岩+植物篱+草本植物+土壤的立体化种植单元，藤本植物截留降雨和裸岩径流，减缓降雨引发的石面径流对裸岩底部岩土接触面的直接冲刷，有效阻控土壤漏失。本发明以裸岩为中心，以土壤水分为依据，形成岩土接触面土壤漏失阻控体系。
本实施例裸岩周围植物措施分布及布局示意图参见图2。为本实施例裸岩周围植物措施分布及布局剖面示意图参见图3。
(3)种植土壤改良
喀斯特地区年降水分布极不均匀，春雨不足，夏季多暴雨，地表、地下双层空间，导致干旱频发，土壤瘠薄。同时，受降雨和地形地貌特点影响，当地农业灌溉条件落后，成本高，因此，裸岩周围实施植物措施后，向栽植植物的扰动土壤区域添加土壤保水剂聚丙烯酰胺(PAM)，保水剂施用量为30kg/hm2，从而提高种植土壤保水特性和抗侵蚀能力，减少土壤因种植扰动产生的水土流失。
实施例1
本实施例以云南省蒙自市西北勒镇喀斯特边坡岩土接触面土壤漏失阻控实施为例进行详细描述。
本实施例具体方法包括：确定裸岩周围土壤水分分布特征，植物物种确定及布局，添加土壤保水剂。
(1)裸岩周围土壤水分分布特征
裸岩周围土壤水分分布特征是本发明实施植物措施布局的关键基础，以裸岩为中心，分别在裸岩的东、西、南、北四个方向布设土壤水分监测点，获取裸岩周围土壤一个作物生长季内土壤水分变化情况，每个方向，自裸岩底部向外侧，每间隔20cm布设一个监测点，共布设5个监测点，每个监测点监测深度为30cm，共监测3个深度土壤水分值(0-10cm、10-20cm、20-30cm)，土壤水分的监测范围包括以裸岩为中心，半径为1m的区域。
(2)植物物种确定及布局
云南省蒙自市西北勒镇试验基地内，植物物种及布局方式如下：裸岩上坡位(北)0-10cm种香根草，10-30cm种金银花，30-130cm栽植2行钙果，株距15cm，行距50cm；裸岩左坡位(西)和右坡位(东)0-20m种香根草，20-140cm种植2行钙果，株距20cm，行距60cm；裸岩下坡位0-20m种香根草，20-160cm种植2行钙果，株距25cm，行距70cm。形成香根草+金银花+钙果的种植模式，既有经济效益，也有水保效益。
(3)添加土壤保水剂
土壤保水剂在土壤中能将雨水或浇灌水迅速吸收并保住，不渗失，进而保证根际范围水分充足、缓慢释放供植物利用。它特有的吸水、贮水、保水性能，在栽植植物初期，能够有效提高植物的成活率，同时促进土壤微生物发育，提高土壤有机物的周转利用效率。保水剂施入土壤中，随着吸水膨胀和失水收缩的规律性变化，可使周围土壤由紧实变为疏松，孔隙增大，从而在一定程度上改善土壤的通透状况。
土壤保水剂选用聚丙烯酰胺(PAM)，粉末状，阴离子型，平均分子量不小于1000万。保水剂采用混施，即将保水剂与适量干细土搅拌均匀，均匀撒施于栽植植物周围，然后覆盖种植土，促使保水剂均匀混施于种植土壤中，保水剂施用量为30kg/hm2。
(4)土壤漏失防治效果
2018年以来，试验区通过实施上述岩土接触面土壤漏失阻控方法(试验区面积0.2km2)，经过3年多的治理和示范，试验区域生态环境显著改善，植被覆盖率由原来的不足30％提高到60％以上，土壤侵蚀模数下降了47％，土地单位面积产值提高了将近30％，取得了较好的生态、经济和社会效益。技术实施前后效果对比见下表1。
注：土壤侵蚀模数的检测方法通过现场布设径流小区实测数据获取。
表1
Figure BDA0002986843040000061
本发明与现有技术相比，主要优点是针对喀斯特地区土壤漏失特点和途径，研发针对于喀斯特地区岩土接触面的土壤漏失阻控技术。根据裸岩周围土壤水分分布特征，确定植物措施品种和布局，同时，在种植土中添加适量土壤保水剂改良土壤，利用植物发达的根系和土壤改良剂，涵养水分，固结土壤，有效阻控岩土接触面土壤地下漏失，保护水土资源。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，包括在喀斯特地区岩土接触面土壤种植植物，其中植物措施布局如下：
以喀斯特地区的裸岩为中心，将所述裸岩的周围分为上坡位、下坡位、左坡位和右坡位4个植物措施实施和布局区域；
在紧邻所述裸岩区域，围绕裸岩一周，栽植草本植物；
在所述裸岩的上坡位紧邻所述草本植物的外侧种植匍匐类藤本植物；
在所述裸岩的下坡位、左坡位和右坡位紧邻所述草本植物的外侧，以及在所述裸岩的上坡位紧邻所述藤本植物的外侧，种植速生植物篱。
2.根据权利要求1所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，其中，所述草本植物选自乡土杂草、香根草、狗牙根、象草和狼尾草中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，其中，所述藤本植物选自金银花、赤苍藤、薜荔、木豆中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，其中，所述速生植物篱选自刺梨、火棘、钙果、银合欢中的一种或者多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，其中，
以喀斯特地区的裸岩为中心，所述裸岩的上坡位10cm以内宽度种植所述草本植物，10-30cm以内宽度种植所述藤本植物，30-130cm以内宽度种植所述速生植物篱；
以喀斯特地区的裸岩为中心，所述裸岩的左坡位和右坡位20cm以内宽度种植所述草本植物，20-140cm以内宽度种植所述速生植物篱；
以喀斯特地区的裸岩为中心，所述裸岩的下坡位20cm以内宽度种植所述草本植物，20-160cm以内宽度种植所述速生植物篱。
6.根据权利要求5所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，其中，所述裸岩的上坡位中所述速生植物篱为栽植2行灌木，株距15cm，行距50cm；和/或，
所述裸岩的左坡位和右坡位中所述速生植物篱为栽植2行灌木，株距20cm，行距60cm；和/或，
所述裸岩的下坡位中所述速生植物篱为栽植2行灌木，株距25cm，行距70cm。
7.根据权利要求1-6任一项所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，还包括获得喀斯特地区岩土接触面土壤的水分分布情况，根据所述水分分布情况和植物需水特征，确定植物种类和植物措施分布布局的步骤。
8.根据权利要求1-7任一项所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，还包括向栽植植物的扰动土壤区域添加土壤保水剂的步骤。
9.根据权利要求8所述喀斯特地区岩土接触面土壤漏失阻控方法，其中，所述保水剂为聚丙烯酰胺，所述保水剂施用量为30-40kg/hm2。
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