專利名稱：一種紫色土坡耕地橫溝順壟熟土防蝕耕作方法
技術領域：
本發明屬于紫色土坡耕地水土流失治理技術領域，具體涉及一種分割坡耕地坡長、分散地表徑流、減少水土和養分流失的橫溝順壟、熟土防蝕型水土保持耕作方法。
背景技術：
紫色土是我國特有的土壤資源，分布面積達到2198. 8萬hm2，其中旱地1889. 1萬 hm2，水田309. 7萬hm2，主要分布在我國西南地區，華南地區也有部分分布。紫色土質地松軟，結構穩定性差，有機質含量低，抗蝕能力較差，是一種侵蝕型的高生產力巖性土。我國紫色土區水土流失強烈、土地退化嚴重，是我國水力侵蝕的主要區域之一。紫色土坡耕地已成為長江上游及其主要支流泥沙的主要來源，劇烈的土壤侵蝕嚴重影響三峽庫區的生態環境安全和水庫的可持續利用。此外，紫色土區土層薄，土壤結構發育差，蓄水量少，滲透性差， 徑流系數較高，容易發生季節性干旱和洪澇。坡耕地改造一直是紫色土區主要的水土保持措施之一，其中又以水平梯田實施最廣。但梯田修建和維護費用較高，推廣適用性較差，亟需研發低成本、高效益的坡面水土流失防治替代方法。本發明針對我國紫色土坡地土層薄、抗旱性能差、土壤和養分流失嚴重的特點，設計一種沿坡地等高線橫坡建溝、順坡起壟的坡耕地水土保持耕作技術，改變坡面微地形，增加地表粗糙度，攔蓄和排導徑流，增大降水入滲，減少徑流侵蝕，同時加速土壤熟化，最終達到維持坡耕地農業產量、實現水土資源可持續利用的目的。
發明內容
本發明的目的是提供一種紫色土坡耕地以橫溝、順壟方式為主的坡面微地形改造方法，旨在減少坡耕地的土壤和養分的流失，增加紫色土抗旱能力，加速紫色土坡地土壤熟化，增加坡耕地農業生產量，實現坡耕地水土資源的可持續利用。本發明的目的是這樣實現的一種紫色土坡耕地橫溝順壟熟土防蝕耕作方法，在紫色土坡地上間隔一定距離沿等高線開挖橫溝，橫溝兩端與坡耕地塊排水溝相連接，在被橫溝隔開的坡面橫向耕作小單元中采用順坡建壟的耕作方式。即在紫色土坡耕地上沿等高線以小于被改造坡面的細溝侵蝕發生臨界長度的坡長間距開挖橫溝1，橫溝1斷面為弧形， 形成的橫溝1將整個坡耕地地塊分隔成若干橫坡方向耕作小單元，橫溝1的兩端連接坡耕地地塊兩端的已有的排水溝4，通過在耕作小單元內采取輪流順坡向和逆坡向耕作建壟，形成溝壟相間的整體耕作條件。所述采取輪流順坡向和逆坡向耕作建壟是指橫溝1修建后，地塊被橫溝1分割成若干耕作小單元，每條耕作小單元內輪流采用順坡和逆坡耕種，即反復沿下坡和上坡方向耕作；下坡耕作時，地塊上部的土壤逐漸往下移動，上部土層變薄，土壤母質出露地表，逆坡即向上坡方向耕作時，下坡的土壤又逐漸被返回上坡，形成順坡地壟2和順坡地溝3，溝壟相間的坡面微地形條件增加微地形的粗糙度，增加降雨徑流的下滲量。根據順坡溝壟的特點分別選擇不同的作物搭配；溝間距較寬，溝內適宜種植植株較高，且根系賴沖的農作物；壟因地勢較高，且土層較厚，適宜種植根系發達，收獲根或莖的農作物。橫溝順壟是本方法涉及的改變坡地微地形的主要手段。研究表明，細溝侵蝕是坡面土壤侵蝕的主要形式，細溝一旦形成，坡面薄層水流轉變為股流，侵蝕動力增強，侵蝕量劇增。而侵蝕細溝的發育是建立在一定坡度和坡長條件上。當坡耕地坡度一定時，坡面侵蝕細溝只有在坡面長度達到一定時才能發育生成。根據上述坡面細溝侵蝕發生機理，以理論計算和野外試驗獲取當地細溝侵蝕發生臨界坡長值作為構建橫溝的坡長間距，即在紫色土坡耕地上沿等高線以小于被改造坡面的細溝侵蝕發生臨界長度的坡長間距開挖橫溝，形成的橫溝將整個坡耕地地塊分隔成若干橫坡方向耕作小單元。傳統水土保持耕作方法認為順坡耕作不利于保水保土，而本方法涉及的順坡耕作與橫溝的結合能起到防澇保土，抗旱增收的目的。坡地農業生產活動在經過橫溝改造后形成的每個耕作小單元內進行，耕作方式采取輪流順坡向和逆坡向耕作建壟，形成順坡地壟和順坡地溝，溝壟相間的坡面微地形條件加大了地形的粗糙度，增加降雨徑流的下滲量，當降雨超過了坡地下滲量時，地表積聚的徑流又能有效排除系統外。本發明的有益效果是
1、本發明提出的按照紫色土坡耕地坡面侵蝕細溝發生臨界坡長理論設計修建的橫溝分割地塊形成了若干耕作小單元，其效益是減少坡耕地水土流失截短坡長，縮短坡面匯水路徑，防治坡面侵蝕細溝的發生；減少坡面徑流累積量，避免了長路徑疊加形成大股徑流對地表的強烈沖刷；橫溝改變有限匯集徑流的方向，降低徑流流速，對水流消能，降低徑流沖刷強度。2、橫溝攔蓄并排導徑流，延長水流在地塊內的停留時間，增加徑流下滲量，不僅起到減少坡面水土流失的作用，而且有利于增加橫溝下坡方向耕作地塊的土壤含水量，提高農作物的抗旱能力。3、紫色土坡耕地土層較薄，本發明提出的順坡耕作將坡面上部土壤逐漸搬運到坡面下部，坡上部位出露的土壤母質在人為耕作擾動和氣候環境作用下加速熟化，形成可耕作土層；而周期性的逆坡向上耕作又將下坡面累計的土壤返回坡地上部。由于不斷有新發育的土壤進入坡地系統，長期順耕和逆耕的結合能增加坡地耕層厚度。4、根據坡耕地擬種植農作物的習性在坡面小耕作單元內實施順坡建壟，壟-溝_ 壟的坡地微地形模式有助于順利排導坡面徑流，防止土壤侵蝕。5、攜帶有泥沙的坡面徑流到達橫溝后，徑流流向改變，水流動能得到消耗，流速下降，其結果是徑流攜帶的部分泥沙因水流流速降低在橫溝中發生沉積。在農業生產活動中采取定期將沉積在橫溝中的泥沙返還到坡地中，有效維持坡耕地土壤和養分的數量，達到坡耕地保土保費的功效，為坡地農業生產提供一個良好的物質基礎，有利于坡耕地的可持續利用。
圖1是本發明構建的橫溝順壟平面示意圖。圖2是本發明以圖1中P-P線為基礎的縱剖面示意圖。圖中數字表示1橫溝、2順坡地壟、3順坡地溝、4排水溝。
具體實施例方式以西南地區三峽庫區紫色土坡耕地為實施例進一步說明橫溝順壟、熟土防蝕耕作方法的
具體實施例方式
三峽庫區紫色土坡耕地占耕地資源78. 4%，是農業生產的主要載體。紫色土類型主要為侏羅系沙溪廟組，PH呈中性或堿性。紫色土分布區地貌類型主要為中低山、丘陵和河谷。 氣候屬于亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，雨量充沛，年降水量為1000-1800mm，雨量主要集中在夏季。此區重要的社會特點是經濟水平落后和人地矛盾突出。強烈的人為耕作活動加上三峽庫區降雨集中的特點使得紫色土坡耕地土壤侵蝕強烈，水土流失嚴重，成為長江泥沙的主要策源地，威脅到三峽水庫的可持續利用。針對三峽庫區紫色土坡耕地水土流失問題構建橫溝順壟、防蝕耕作方法。本實施例分別選擇坡度為10度和15度的兩塊坡耕地，坡長均為20m，寬25m，坡向朝南。1、橫溝的構建
根據我們在三峽庫區進行的紫色土坡耕地人工降雨土壤細溝侵蝕規律研究在控制降雨強度130mm/h，土壤初始含水量在25%左右時，坡度為10°、15°，規格為2. 0X8. Om的徑流小區細溝發生的臨界坡長隨坡度的增大而縮短，細溝溝頭出現的順坡坡長平均值分別為 6. 13m、4. 12m，如表 1 所示。 表1紫色土坡耕地細溝發生臨界坡長統計表
權利要求
1.一種紫色土坡耕地橫溝順壟熟土防蝕耕作方法，包括沿坡地等高線橫坡起溝、順坡建壟的坡地微地形改造方法，其特征在于，在紫色土坡耕地上沿等高線以小于被改造坡面的細溝侵蝕發生臨界長度的坡長間距開挖橫溝(1)，橫溝(1)斷面為梯形，形成的橫溝(1) 將整個坡耕地地塊分隔成若干橫坡方向小耕作單元，橫溝(1)的兩端連接土坡耕地地塊兩端的排水溝(4)，采取輪流順坡向和逆坡向耕作建壟，形成溝壟相間的整體耕作條件。
2.根據權利要求1所述的一種紫色土坡耕地橫溝順壟熟土防蝕耕作方法，其特征在于，所述輪流順坡向和逆坡向耕作建壟，是指橫溝(1)修建后，地塊被橫溝(1)分割成若干小耕作單元，每個小耕作單元內輪流采用順坡和逆坡耕種，即反復沿下坡和上坡方向耕作； 下坡耕作時，地塊上部的土壤逐漸往下移動，上部土層變薄，未風化基巖出露地表，逆坡即向上坡方向耕作時，下坡的土壤又逐漸返回上坡，形成順坡地壟(2)和順坡地溝(3)，溝壟相間的坡面微地形條件加大了地形的粗糙度，增加降雨徑流的下滲量。
3.根據權利要求1所述的一種紫色土坡耕地橫溝順壟熟土防蝕耕作方法，其特征在于，根據順坡溝壟的特點分別選擇不同的作物搭配；溝間距較寬，溝內適宜種植植株較高， 且根系賴沖的農作物；壟因地勢較高，且土層較厚，適宜種植根系發達，收獲根或莖的農作物。
全文摘要
本發明公開一種紫色土坡耕地橫溝順壟熟土防蝕耕作方法，涉及紫色土坡耕地水土流失治理技術領域。在紫色土坡耕地上沿等高線以小于被改造坡面的細溝侵蝕發生臨界長度的坡長間距開挖橫溝，橫溝斷面為弧形，形成的橫溝將整個坡耕地地塊分隔成若干橫坡方向耕作小單元，橫溝的兩端連接坡耕地地塊兩端的原有排水溝；采取順坡建壟耕作方式，即輪流順坡向和逆坡向耕作建壟，形成溝壟相間的整體耕作地形條件。本方法能減少坡耕地水土流失防治土壤侵蝕，有利于增加橫溝下坡方向耕作地塊的土壤含水量，提高農作物的抗旱能力，維系坡地農業生產力，實現坡地水土資源的可持續利用。
文檔編號A01B79/00GK102239760SQ20111010131
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者唐強, 賀秀斌, 鮑玉海 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所