專利名稱：一種消落帶草地免耕栽植方法
技術領域：
本發明涉及一種消落帶草地免耕栽植方法。
背景技術：
我國草地建設中，一般習慣采用傳統的農業耕作法，講求全耕、多耕、平整、鎮壓、清除殘茬，建植人工草地。然而，面對北方沙地，干旱、半干 旱草原，南方草山草坡山高坡陡，都存在著嚴重的水土流失，其應用受到局限，成就不甚大。在北方干旱的風沙區，風的剝蝕厲害，傳統的翻耕鎮壓耕作法，難以固著表土，保護原有植被和土層十分重要。在南方草山草坡山高坡陡，降水量多，在地質夷平原理下，水的沖蝕作用強烈，而且有機質分解迅速，草地自然土表土肥沃，下層土貧瘠而板結，翻耕或開挖費工，反而難以保苗。我國是個多山國家，山地面積占國土面積的2/3。同時，我國又是世界上黃土分布最廣的國家，山地丘陵和黃土地區地形起伏，黃土或松散的風化殼在缺乏植被保護情況下極易發生侵蝕。我國大部分地區屬于季風氣候，降水量集中，雨季降水量常達年降水量的60% 80%，且多暴雨，這種地質地貌條件和氣候條件是造成我國發生水土流失的主要原因。另外，我國人口多，糧食、民用燃料需求等壓力大，在生產力水平不高的情況下，對土地實行掠奪性開墾，片面強調糧食產量，大量開墾陡坡，以至陡坡越開越貧，越貧越墾，生態系統惡性循環，這些都加重了水土流失。為防止水土流失，改善生態環境，從1999年開始，我國進行了大規模的退耕還林還草工程。據統計，我國西部就有數億畝退耕地還林還草，這些退耕地大部分地處黃土高原區、荒漠和半荒漠地區。干旱少雨、土層薄和土質差是這些地區的典型特征。在這些地區如仍采用傳統的鏵式犁耕翻播種，極易引起沙化和土壤侵蝕(徐萬寶，2002，草地免耕播種技術及其免耕播種機具的研究，農村牧區機械化，2002 (4),42 -44)。此外，現代農業在化學品投入及灌水量不斷增加的情況下，頻繁的耕作除了增加生產成本外，更為重要的是造成土壤結構的破壞和地力的下降及由于水土流失而帶來的嚴重的環境污染問題，破壞了農業生產可持續發展的基礎(王法宏，馮波，王旭清，國內外免耕技術應用概況，山東農業科學，2003，6 (11)，49 - 53)。而以免耕為代表的保護性耕作技術的推出為解決上述傳統農業帶來的問題提供了一條可行的途徑。免耕(no-tillage) —詞的原意是保護性耕作制度，主要目的是防止土壤侵蝕。1977年美國農業部土壤保護局將最小耕作更名為免耕，并將其定義為一種不翻動表土，并全年在土壤表面留下足以保護土壤的作物殘茬的耕作方式。免耕種植技術具有節省能源、增加土壤有機質含量、增加土壤含水量和水分有效性、減少土壤風蝕和水蝕、減緩土壤退化的過程等優點(林蔚剛等，阿根廷作物免耕體系的研究現狀，作物雜志，2007 (4),83 -85)。廣義的免耕包括少耕法，是介于常規耕作和免耕之間的一種耕作方式。免耕農業可追溯至18世紀初，當時，歐洲移民經歷了嚴重的水土流失，使他們認識到可以用作物及其殘留物來減少土壤侵蝕。美國作為保護性耕作的起源地，自20世紀20年代，開始進行田間試驗以評價水的片蝕和溝蝕及風蝕對土壤生產力的影響。隨著1935年土壤保護局的建立，對免耕的評價更有組織和系統化。二戰后，美國農業部對耕作方法做了改進，這些方法對土壤保護的貢獻在于粗糙表面控制了徑流。其他形式的免耕也在六七十年代出現，包括玉米帶冷濕土壤的壟作，東南部瘠薄老成土的條耕，西部各州的殘茬休閑等。70多年來，從技術到機具及除草劑，尤其在降低耕作強度和增加地表作物殘留物覆蓋方面做了大量研究試驗，保護性耕作得到了迅速發展。2002年采用保護性耕作的面積達到了 6769. 0萬hm2，占總耕地面積的60. 0% (劉芳等，我國免耕技術的發展及應用，湖北農業科學，2010，49 (10)，2557 — 2562)。此外，巴西、阿根廷、澳大利亞等國家的免耕栽培技術應用面積也較大。中國保護性耕作起步較晚，從20世紀60年代開始試驗研究單項技術，2002年農業部在山西北部、河北中北部、內蒙古中南部、遼寧西部、陜西北部、甘肅東部以及北京、天津等地區建立了 38個項目縣進行保護性耕作技術示范和推廣(常春麗等，保護性耕作的發展研究現狀及評述，中國農學通報，2008，24 (2),167 一 168)。2005年的中央一號文件將“改革傳統耕作方法，發展保護性耕作”列為提高農業綜合生產能力的一項重要措施。2007年，農業部在《關于大力發展保護性耕作的意見》中指出，力爭在“十一五”期末，全國保護性耕 作實施面積超過400. 0萬hm2。免耕栽培技術可以實現節能、節水、節肥的統一(高煥文.保護性耕作概念、機理與關鍵技術，四川農機，2005 (4),22 - 23);可以減少土壤侵蝕(李新舉等，免耕對土壤生態環境的影響，山東農業大學學報(自然科學版)，1998,29 (4),520 一 524 ;孫玉珍，淺談保護性耕作技術的社會效益和生態效益，農業經濟，2007，14 (5),30),試驗表明，免耕法比翻耕法減少土壤流失92% 96%，土壤持水能力增加50%以上(郭新盛，談保護性耕作技術，農業科技與信息，2000 (7)，35)。采用免耕或少耕栽植是免耕栽培中的一項關鍵技術。盡管翻耕可以降低雜草的競爭力，創造一個能促進作物生長的苗床，刺激有機質礦化和養分釋放等優點，但是翻耕同樣存在破壞聚合體降低土壤結構，破壞土壤大孔隙，加快土壤干燥并降低水分利用率，降低土壤中有機養分的儲備量，擾亂有益生物如蚯蚓的生命周期等缺陷。相反，采用免耕栽植則能夠增加水穩性土壤團粒結構的數量，增強土壤蓄水保墑能力，促進土壤的水、肥、氣、熱協調供給，干旱時土壤不易裂縫，雨后不易積水。免耕栽植，可以保持土壤良好的理化性質，有利于作物根系的生長，更好地吸收土壤中的養分，從而提高作物產量。消落帶是一種比較特殊的土地資源，是指由于季節性水位漲落而使水庫周邊被淹沒土地反復出露水面的一段特殊區域，是水位周期性變化的干濕交替區(刁承泰，黃京鴻，三峽庫區水位漲落帶土地資源的初步研究，長江流域資源與環境，1999，8(1)，75 - 79)。相對其它土地資源而言，消落帶土地周期性的出露和浸泡以及水體沖刷和泥沙淤積，使消落帶的地形、土壤和水分狀況會發生一系列的變化(Battaglia L L, CollinsBS, Linkinghydroperiod and vegetation response in Carolina bay wetlands， Plant Ecology,2006，184(1)，173 一 185)，許多巖體經常處于干濕交替狀態，巖體的整體穩定性降低，加速了滑坡、崩塌和泥石流等自然災害的發生。據研究表明，每年僅三峽庫區水土流失的泥沙量就有I. 4億噸(宮平，萬建蓉，水庫上游小流域消落帶生態環境改善措施初探，第六屆全國泥沙基本理論研究學術討論會論文集，2005，862 - 869)。因此，在消落帶采用免耕法建植多年生草地，提高消落帶植被覆蓋度，可利用草地固土，減小消落帶水土流失，保證消落帶土地資源長期可持續性利用。由于多年生草本自繁擴展能力很強，不必密植，更有利于免耕法栽植的實施，這就是在消落帶采用免耕法栽植草地的優勢所在。
發明內容
本發明的目的是提供一種消落帶草地免耕栽植方法。該方法省時省力，易于操作。本發明所提供的消落帶草地免耕栽植方法中采用井字壓莖法栽植能夠用匍匐莖繁殖的草本植物；所述井字壓莖法為將每4根離體的匍匐莖的基端和頂端兩兩相互交叉形成四個交叉點，使所述4根離體的匍匐莖在消落帶中呈井字型排列，所述四個交叉點均埋入土中，每個所述交叉點處的兩根匍匐莖均至少有一個莖節部被埋入土中，以利于生根。在實際應用中，為了使種苗更加均勻的排列，所述井字型排列內部形成的封閉四 邊形通常為正方形。在消落帶適用井字壓莖法進行栽植的草本植物是具有較強耐淹能力、能夠利用匍匐莖或走莖繁殖的多年生草本植物，如狗牙根、雙穗雀稗、扁穗牛鞭草等。適用的消落帶土地類型為坡度在30°以下的土質消落帶。在實際應用中，所述4根離體的匍匐莖的長均為60_80cm。在上述方法中，呈井字型排列的所述4根離體的匍匐莖中每根所述匍匐莖上兩個交叉點之間的距離均為30cm-40cm。每個所述井字型排列為I窩，所述方法中包括栽植多個所述窩的步驟，每相鄰兩窩之間的距離為80-100cm，所述距離為所述每相鄰兩窩井字型對稱中心之間的距離。所述匍匐莖的基端全部埋入土中。以減少水分蒸發，保證存活率。所述匍匐莖的頂端則需保留10-30cm在土外(甩頭埋尾)。本發明所提供的消落帶草地免耕栽植方法具體包括如下步驟Ca)根據不同消落帶的特點選擇適宜的草種；(b)根據消落帶土地出露季節和草種的生物學特性制定栽植時間；(C)采用井字壓莖法進行免耕栽植；(d)栽植以后的免耕栽培管理方法。所述步驟(a)中的不同消落帶特點主要是指不同消落帶出露時間的長短和水熱條件的差異。消落帶出露時間長，可以選擇一些生長期較長的草種；如果消落帶出露時間較短，則必須選擇生長期短的速生草種。消落帶靠近上緣的地帶通常比較干旱，應選擇較耐旱的草種；反之，消落帶下緣地段比較濕潤，則可選擇喜濕的草種。在本發明中，在三峽水庫消落帶165-175m海拔段選擇扁穗牛鞭草作為草種，在三峽水庫消落帶155-165m海拔段選擇雙穗雀稗作為草種。所述步驟(b)中的消落帶土地出露季節是指不同的消落帶地段出露水面的季節存在差異。由于消落帶有較長時間淹沒在水中，因此當消落帶出露后應盡快進行栽植，保證栽植的草種有足夠的時間生長。另外消落帶剛出露時，地表很少有活體的植被覆蓋，各種雜草還沒有生長，因此，在消落帶出露后盡快栽植，還可以大大減少雜草對栽培草種的影響，更有利于免耕栽植的實施。在本發明中，在三峽水庫消落帶165-175m海拔段栽植扁穗牛鞭草的時間為3月中上旬，在三峽水庫消落帶155-165m海拔段栽植雙穗雀稗的時間為4月上旬。所述步驟(c)中的井字壓莖法的具體包括如下步驟(I)挖若干定植穴，位于井字型交叉點的每4個定植穴中任意相鄰的兩個穴之間的距離為30cm-40cm，所述任意相鄰的兩個穴之間的距離為所述任意相鄰的兩個穴的對稱中心之間的距離；所述每4個定植穴屬于同一窩(圖1)，每相鄰兩窩之間的距離為SO-IOOcm(圖2)，所述每相鄰兩窩之間的距離為所述每相鄰兩窩井字型對稱中心之間的距離；(2)將4根離體匍匐莖的基端和頂端兩兩互相交叉，呈井字型排列，每個井字型排列為I窩，每一窩所述4根離體匍匐莖所形成的4個交叉點位于所述4個定植穴內(如定植穴的對稱中心)；(3)在定植穴上壓土踏緊，使每個定植穴中的兩根匍匐莖均至少有一個莖節部埋入穴中，以利于生根；所述匍匐莖的基端全部埋入土中。以減少水分蒸發，保證存活率；所述匍匐莖的頂端則需保留10-30cm在土外(甩頭埋尾)。所述定植穴的長、寬、深具體可均為10cm，所述長和所述寬均可為圓形的直徑。所述步驟(d)中栽植以后的免耕栽培管理方法是指在消落帶草地免耕栽培管理中，為了減少對土壤和水體的污染，栽培管理中不應含有施肥、打藥等化學管理措施。栽植 頭一年，在5-8月雜草生長旺季，可適量進行人工除草，但不能使用除草劑。消落帶淹水前一個月，不宜再除草，以免加劇消落帶淹水時的水土流失。其它栽培管理措施，按照相關免耕栽培技術要求進行。 本發明具有如下優點(1)定植時只需要挖少量的定植穴，土壤翻耕面積只占總面積的4%左右，與常規穴植方法相比，大量減少了定植穴密度，不僅省時省力，提高工效，而且大大減少了水土流失。(2)由于每根種苗至少有2個莖節部埋入土中，提高了種苗生根和存活能力，加快了草地建坪速度，一般定植后4個月就能達到80%的覆蓋率。(3)用長匍匐莖作種苗，節省了種苗用量，提高了種苗利用效率。(4)種苗沿4個方向均勻排列，不僅提高了草地成坪的均勻性，而且能加強其固土護坡效果，因此特別適用于消落帶固土護坡草地的建坪。
圖I為每窩4根種苗的井字形排列方式。圖2為窩與窩之間的排列方式及窩距。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。實施例中所用的扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)種苗匍匍莖是通過下述方法得到的挑選健壯的扁穗牛鞭草種莖(湖南常德山羊種苗繁育基地，電話0736-7595236)，切成30 — 40cm長，每段帶3 — 4節，春季3月在重慶忠縣紫色土農田中扦插，常規栽培管理，翌年即可收割匍匐莖做種苗用。實施例中所用的雙穗雀稗(Paspalum distichum)種苗匍匍莖是通過下述方法得到的挑選飽滿的雙穗雀稗種子(沭陽縣新河鎮隆發園林苗圃場，無產品目錄號，電話0527-83396137)，春季3月在重慶忠縣紫色土農田中播種，常規栽培管理，翌年即可收割匍匐莖做種苗用。下述實施例均按照包括如下步驟的方法進行消落帶草地免耕栽植Ca)根據不同消落帶的特點選擇適宜的草種；(b)根據消落帶土地出露季節和草種的生物學特性制定栽植時間；(C)采用井字壓莖法進行免耕栽植；(d)栽植以后的免耕栽培管理方法。所述步驟(a)中的不同消落帶特點主要是指不同消落帶出露時間的長短和水熱條件的差異。消落帶出露時間長，可以選擇一些生長期較長的草種；如果消落帶出露時間較短，則必須選擇生長期短的速生草種。消落帶靠近上緣的地帶通常比較干旱，應選擇較耐旱的草種；反之，消落帶下緣地段比較濕潤，則可選擇喜濕的草種。所述步驟(b)中的消落帶土地出露季節是指不同的消落帶地段出露水面的季節存在差異。由于消落帶有較長時間淹沒在水中，因此當消落帶出露后應盡快進行栽植，保證栽植的草種有足夠的時間生長。另外消落帶剛出露時，地表很少有活體的植被覆蓋，各種雜草還沒有生長，因此，在消落帶出露后盡快栽植，還可以大大減少雜草對栽培草種的影響，更有利于免耕栽植的實施。所述步驟(c)中的井字壓莖法的具體包括如下步驟(I)挖若干定植穴，位于井字型交叉點的每4個定植穴中任意相鄰的兩個穴之間的距離為30cm-40cm，所述任意相鄰的兩個穴之間的距離為所述任意相鄰的兩個穴的對稱中心之間的距離；所述每4個定植穴屬 于同一窩(圖1)，每相鄰兩窩之間的距離為SO-IOOcm(圖2)，所述每相鄰兩窩之間的距離為所述每相鄰兩窩井字型對稱中心之間的距離；(2)將4根離體匍匐莖的基端和頂端兩兩互相交叉，呈井字型排列，每個井字型排列為I窩，每一窩所述4根離體匍匐莖所形成的4個交叉點位于所述4個定植穴內(如定植穴的對稱中心)；(3)在定植穴上壓土踏緊，使每個定植穴中的兩根匍匐莖均至少有一個莖節部埋入穴中，以利于生根；所述匍匐莖的基端全部埋入土中。以減少水分蒸發，保證存活率；所述匍匐莖的頂端則需保留10-30cm在土外(甩頭埋尾)。所述定植穴的長、寬、深具體可均為10cm，所述長和所述寬均可為圓形的直徑。所述步驟(d)中栽植以后的免耕栽培管理方法是指在消落帶草地免耕栽培管理中，為了減少對土壤和水體的污染，栽培管理中不應含有施肥、打藥等化學管理措施。栽植頭一年，在5-8月雜草生長旺季，可適量進行人工除草，但不能使用除草劑。消落帶淹水前一個月，不宜再除草，以免加劇消落帶淹水時的水土流失。其它栽培管理措施，按照相關免耕栽培技術要求進行。實施例I、三峽水庫消落帶165-175m海拔段扁穗牛鞭草免耕栽植三峽水庫自2008年底全面蓄水至175m高程后，在庫區兩岸海拔145m至175m的漲落區內，形成了與天然河流漲落季節相反、漲落幅度達30m、面積達數千平方公里的消落帶。其中165-175m海拔段通常要到10月底至11月初淹沒，次年2月底以前全部出露，出露時間達到了8個月。扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)為禾本科多年生草本,其植株高大，葉量豐富，適口性好，是牛、羊、兔的優質飼料。扁穗牛鞭草再生性好，每年可多次刈割，除冬季外，其它季節用壓莖繁殖栽培均能取得較高的成活率。試驗表明，扁穗牛鞭草耐水淹強，可忍耐25m左右的長時間水淹。因此扁穗牛鞭草特別適宜在三峽水庫消落帶165-175m海拔段栽植。栽植時間在3月上中旬進行為宜，此時該區段消落帶已全部出露，地表尚無其它雜草生長，基本呈全部裸露狀態，栽植前稍微清理一下地表枯死物即可。由于扁穗牛鞭草植株高大，在較貧瘠的土地上也能長到IOOcm高，肥力較好的情況下能長到150cm，因此可剪取長度80cm左右的粗壯莖做種苗，用上述井字壓莖法栽植15畝，每畝種苗用量3000-4000株，重約40-50公斤(常規扦插栽植每畝需4_5萬株扦插苗，種苗用量需150-200公斤)。栽植時，定植穴不用提前挖好，可隨種隨挖，通常兩人一組，一人挖穴壓土，一人布苗踏實，這樣能提高工效。栽植后如天氣干旱，需澆一次定根水，如雨天土壤潮濕則可不澆。消落帶是地表徑流和各種沖刷物進入水庫的最后一道屏障，為減少水庫水體的污染，種苗定植后不能進行施肥、打藥等化學措施。栽植當年，在5-8月雜草生長旺季，每月進行人工除草一次，除草時不宜大面積翻動地表，只需出去對種苗生長影響較大的高大雜草即可，以利于草地盡快成坪。6月開始，每隔40天左右刈割一次，劉割時留茬高度為20cm。在10月上旬，統計種植區扁穗牛鞭草的覆蓋度，以及鮮草產量。其中，扁穗牛鞭草的覆蓋度的計算方法如下在實驗地隨機選取20塊2X2m的田塊統計種植區扁穗牛鞭草的覆蓋度，以及鮮草產量，求取平均值。
結果表明，在上述栽植及管理條件下，栽植當年，在10月上旬，扁穗牛鞭草覆蓋度達到85. 3%，鮮草產量1508公斤/畝。從次年開始，基本不用再進行除草等管理措施，每年可刈割4 一 5次，畝產鮮草可達5000 - 6000公斤。實施例2、三峽水庫消落帶155-165m海拔段雙穗雀稗免耕栽植三峽水庫155-165m海拔段通常要到10月初開始淹沒，次年3月底出露，出露時間達大約6個月，比165-175m海拔段少2個月。由于離水庫水面很近，其水分條件要比165-175m海拔段更充足。雙穗雀稗(Paspalum distichum)屬禾本科多年生草本。性喜濕潤,在水分充足條件下生長良好，可高達lm。但在干旱條件下生長不良，其耐旱性比扁穗牛鞭草低。繁殖方式主要以根莖和匍匐莖繁殖，種子也能作遠途傳播。匍匐莖實心，有時長可達5-6米，直徑2-4 毫米，常具30-40節，水肥充足的土壤中可達70-80節，每節有1-3個芽，節節都能生根，每個芽都可以長成新枝，繁殖競爭力極強，蔓延迅速。在自然條件下，雙穗雀稗冬季進入休眠狀態，地上部分大步枯死。次年4月初匍匐莖芽開始萌發，6-8月生長最快，年生長周期較短。根據雙穗雀稗這種生物學特性和繁殖特點，在三峽水庫消落帶特別適合在155-165m海拔段內作為濕地植被恢復草種栽植。栽植時間在4月上旬進行為宜，此時三峽水庫消落帶水位已降低至155m左右，該區段消落帶已全部出露，地表其它雜草尚未生長，基本呈全部裸露狀態，栽植前稍微清理一下地表枯死物即可。栽植時可剪取長度60-80cm左右的粗壯匍匐莖莖做種苗，用上述井字壓莖法栽植15畝。由于生長期短，為增加成活率，加快草地成坪，可適當密植。每畝種苗匍匐莖用量7000 - 8000株，重約90 - 100公斤。栽植后的管理方法參照實施例I。在9月下旬，統計種植區雙穗雀稗的覆蓋度，具體方法如下在實驗地隨機選取20塊2X2m的田塊統計種植區雙穗雀稗的覆蓋度，求取平均值。結果表明，在上述栽植及管理條件下，栽植當年，至9月下旬三峽水庫蓄水時，雙穗雀稗覆蓋度達到了 80.9%。翌年，基本不用再進行人工管理。
權利要求
1.一種消落帶草地免耕栽植方法，其特征在于所述方法中采用井字壓莖法栽植能夠用匍匐莖繁殖的草本植物；所述井字壓莖法為將每4根離體的匍匐莖的基端和頂端兩兩相互交叉形成四個交叉點，使所述4根離體的匍匐莖在消落帶中呈井字型排列，所述四個交叉點均埋入土中，每個所述交叉點處的兩根匍匐莖均至少有一個莖節部被埋入土中。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述4根離體的匍匐莖的長均為60_80cmo
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于呈井字型排列的所述4根離體的匍匐莖中每根所述匍匐莖上兩個交叉點之間的距離均為30cm-40cm。
4.根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于每個所述井字型排列為I窩，所述方法中包括栽植多個所述窩的步驟，每相鄰兩窩之間的距離為80-100cm，所述距離為所述每相鄰兩窩井字型對稱中心之間的距離。
5.根據權利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述匍匐莖的基端全部埋入土中。
6.根據權利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述匍匐莖的頂端保留10-30cm在土外。
全文摘要
本發明公開了一種消落帶草地免耕栽植方法。該方法中采用井字壓莖法栽植可用匍匐莖繁殖的草本植物；所述井字壓莖法為將每4根離體的匍匐莖的基端和頂端兩兩相互交叉，呈井字型排列，形成四個交叉點，所述四個交叉點均埋入土中，每個所述交叉點處的兩根匍匐莖均至少有一個莖節部埋入土中。與常規穴植法相比，本發明省時省力，提高了工效，減少了水土流失；每根種苗至少有2個莖節部埋入土中，提高了種苗生根存活能力，加快了草地建坪速度，一般定植后4個月可達80％的覆蓋率；用長匍匐莖作種苗，節省了種苗用量，提高了種苗利用率；種苗沿4個方向均勻排列，提高了草地成坪的均勻性，加強了固土護坡效果，因此本發明適用消落帶固土護坡草地的建坪。
文檔編號A01G1/00GK102742432SQ20121019488
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者熊高明, 謝宗強 申請人:中國科學院植物研究所