一種區(qū)田植物籬復(fù)合耕作模式及其構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】一種區(qū)田植物籬混合耕作模式及其構(gòu)造：坡面地塊上、下緣設(shè)置永久性護坡地埂，地埂外側(cè)及坡面地塊左、右兩邊均開挖排水邊溝，相互連接構(gòu)成坡面排水溝；在坡面地塊內(nèi)部自上往下，以發(fā)生細(xì)溝侵蝕臨界坡長開挖等高水平截留溝，將坡面地塊分割成若干等長的耕作小區(qū)，耕作小區(qū)內(nèi)修筑順坡方起壟筑溝，順坡壟溝、等高截留溝及坡面排水邊溝聯(lián)通構(gòu)成坡面排水網(wǎng)絡(luò)；順坡壟溝及等高截留溝內(nèi)沿相同間隔修筑順坡壟溝區(qū)田土埂及等高截流溝區(qū)田土埂，構(gòu)建坡面壟溝區(qū)田；耕作小區(qū)中部修筑等高橫坡地埂，地埂上種植水保植物，構(gòu)建地埂植物籬。本發(fā)明所設(shè)計復(fù)合模式操作簡單，成本低廉，控制水土流失效果明顯。
【專利說明】一種區(qū)田植物籬復(fù)合耕作模式及其構(gòu)造

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及坡耕地農(nóng)業(yè)耕作和土壤侵蝕防止【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)計一種適用于長江 上游尤其是三峽庫區(qū)紫色土陡坡耕地的"區(qū)田+植物籬"復(fù)合耕作模式及其構(gòu)建方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 三峽庫區(qū)在我國，特別是長江流域的社會經(jīng)濟、生態(tài)屏障和水安全方面具有重 要的戰(zhàn)略地位。區(qū)內(nèi)地勢起伏較大，相對高差達2800m，中山區(qū)約占全區(qū)土地總面積的 32. 02%，低山占38. 25%，丘陵占25. 16%，河谷平壩占4. 57%，土地總面積55742km2。庫 區(qū)（重慶段）現(xiàn)有耕地面積389. 10萬hm2,其中69%以上為紫色土坡耕地，大于15°坡地 面積占53. 87%，是當(dāng)?shù)匾豁椫匾刭Y源。該區(qū)位于濕潤亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，年 均降水量1150mm，70%以上降水分布在夏秋季節(jié)，強暴雨天氣是誘發(fā)庫區(qū)土壤侵蝕和水土 流失的主要因素。加之三峽庫區(qū)土地農(nóng)業(yè)開墾活動歷史悠久，人口密度高，土地資源緊缺， 坡耕地坡度較陡，地塊小而破碎，墾殖率及復(fù)種指數(shù)高，土壤抗蝕性低，水土流失嚴(yán)重。
[0003] 進入"后三峽"時代，庫區(qū)水土保持研究工作面臨著新的要求和挑戰(zhàn)。三峽工程的 建設(shè)與運行和庫區(qū)移民安置對庫區(qū)及流域生態(tài)系統(tǒng)、地表過程和社會經(jīng)濟已經(jīng)產(chǎn)生了并將 要產(chǎn)生重大的影響；新時期，山區(qū)城鎮(zhèn)化進程加快，居民消費水平不斷提高，有限的耕地承 受著前所未有的壓力。由此帶來的水土流失、生態(tài)環(huán)境退化等日益嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，弓丨 起了社會廣泛關(guān)注，正成為后三峽時期重要的研究課題。
[0004] 在庫區(qū)實施坡改梯工程面臨著諸多困難，勞動力成本太高，資金投入量大，改造周 期長；且當(dāng)?shù)厣礁咂露福乇砥鸱螅匦沃щx破碎，全面的坡面梯田改造工程在庫區(qū)并不 適宜。三峽庫區(qū)年降雨集中在6-9月，土壤侵蝕主要發(fā)生在數(shù)次暴雨或大暴雨事件。當(dāng)?shù)?長期以來實施順坡挖溝、溝間起壟、上下來回往復(fù)播種的耕作模式。全坡面順坡溝壟配套耕 作造成坡面水路過長，匯水急劇，坡面及壟溝土壤侵蝕嚴(yán)重，尤以坡腳壟溝沖刷最為劇烈， 幾乎造成紫色母巖出露。因此，傳統(tǒng)的耕作方式面臨水土流失嚴(yán)重，耕地資流失破壞，農(nóng)業(yè) 增產(chǎn)壓力大等等挑戰(zhàn)；當(dāng)?shù)乩习傩沼钟刑羯尺€田的耕作習(xí)慣，以避免長期的水土流失引發(fā) 土層變薄、土壤貧瘠，甚至農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。常年往復(fù)，形成了 "侵蝕-挑沙-侵蝕"惡性循環(huán)。
[0005]當(dāng)前，庫區(qū)坡耕地格局基本固定，改善坡耕地耕作模式就成為操作簡單、周期短、 水保效益明顯的有效辦法。因此，迫切需要在充分借鑒當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣的基礎(chǔ)上，研發(fā)一種保 水減蝕的坡耕地耕作措施，以控制坡面土壤侵蝕，防治水土流失，降低庫區(qū)河流攜沙率，減 輕庫區(qū)水源污染負(fù)荷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明技術(shù)的目的是提供一種成本投入低、實施簡便、容易推廣的，以控制坡耕地 細(xì)溝侵蝕發(fā)生為核心，實現(xiàn)攔蓄坡面地表徑流，促使泥沙就地沉積，增加土壤水分，熟土培 肥為目的之"區(qū)田+植物籬"坡面復(fù)合耕作模式及其構(gòu)造。
[0007] 本發(fā)明技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0008] 一種區(qū)田植物籬復(fù)合耕作模式及其構(gòu)造，在坡面地塊的上坡頂部、下坡腳部設(shè)置 護坡地埂（坎），可為土壤、碎石或土壤和碎石混合材質(zhì)，設(shè)計為重力型永久擋土強構(gòu)造；以 地埂劃分地塊邊界，形成坡面地塊最外圍攔蓄坡面徑流構(gòu)造，且提供一種方便農(nóng)民田間耕 種行走的簡易坡面小路；地埂上側(cè)為垂直面、下側(cè)坡面為傾斜面，地埂內(nèi)外兩側(cè)均種植植物 籬。在整個坡面地塊上坡頂、坡腳及坡面左右兩側(cè)設(shè)置有一定深度的開挖排水邊溝，坡面 地塊內(nèi)部以相同間隔修筑等高水平截流夠，水平溝橫截面呈倒?fàn)钐菪危蝗舾善叫械牡雀呓?留溝分割坡面地塊，形成等坡長的坡面耕作小區(qū)，在各分割小區(qū)內(nèi)順坡起壟筑溝，形成橫坡 面的溝壟相間耕作模式。橫坡截留溝配置間隔為實際耕作坡面細(xì)溝侵蝕發(fā)生臨界坡長的2 倍。順坡壟溝、水平截流溝及排水邊溝共同構(gòu)成坡面排水網(wǎng)絡(luò)。
[0009] 壟作區(qū)田是以地壟加壟溝田埂形成的格田或坑穴攔截水土的構(gòu)造。坡面區(qū)田構(gòu) 造分為兩大部分：a順坡壟溝區(qū)田，構(gòu)造設(shè)計為在壟溝內(nèi)自上往下等間隔修筑橫向土坎（以 下稱"區(qū)田土埂"），形成一道道橫坡?lián)跬?"墻"，區(qū)田土埂間距大小與坡度成反比；b水平截 留溝區(qū)田，區(qū)田土埂設(shè)計位置在各順坡地壟下緣（圖1)。區(qū)田土埂構(gòu)造及配置原理相似， 僅尺寸上存在差異：土埂橫剖面設(shè)計均為頂寬底窄倒?fàn)钐菪危浇亓鳒蠀^(qū)田土埂構(gòu)造尺 寸大于順坡壟溝區(qū)田土埂（表1);橫坡截流溝區(qū)田開挖深度可適當(dāng)增加，大于順坡壟溝深 5-lOcm為宜，與坡面坡度成正比；順坡壟溝區(qū)田土埂的設(shè)置高度以齊平田面為宜，等高截 流溝區(qū)田土埂設(shè)置高度應(yīng)低于田面5cm。
[0010] 坡面等高植物籬配置，如圖1所示，橫坡截流溝將地塊切割成等坡長的耕作小區(qū)， 在相鄰水平截流溝間的耕作單元中部橫坡起壟，割開順坡耕作小區(qū)，形成一小型坡面橫向 攔擋地埂；地埂剖面設(shè)計寬度約為順坡耕作地壟的2 / 3,壟高設(shè)置與順坡地壟齊平，也可 適當(dāng)高出順坡地壟5cm左右，其高度與坡度大小成正比。橫坡地壟上種植水保植物籬，植物 籬配置可是多年生低矮密根系作物（如韭菜），或為當(dāng)季糧食作物以緩解當(dāng)?shù)馗刭Y源緊 缺矛盾。
[0011] 本發(fā)明中，一種"區(qū)田+植物籬"復(fù)合耕作模式及其構(gòu)造，由坡面水平截留溝、順坡 起壟耕作區(qū)以及地埂植物籬配套設(shè)計，形成"一溝一壟一籬"的坡面復(fù)合耕作模式。
[0012] 三庫區(qū)坡耕地面積廣，坡度陡，耕地資源緊缺；該區(qū)地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)， 降雨集中在每年6-9月，而當(dāng)?shù)亻L期形成的順坡壟作耕作方式，在發(fā)生暴雨時，坡耕地水土 流失嚴(yán)重；加之該區(qū)主要的耕作土壤紫色土土淺薄，水土流失嚴(yán)重，土地肥力降低，農(nóng)業(yè)增 產(chǎn)壓力大。本發(fā)明充分考慮到區(qū)域山高坡陡的現(xiàn)實條件，同時考慮到了當(dāng)?shù)乩习傩臻L期以 來養(yǎng)成的耕作習(xí)慣，以及壟作區(qū)田、地埂植物籬水保措施的成功運用經(jīng)驗，集成研發(fā)了一種 旨在控制庫區(qū)陡坡耕地水土流失的"區(qū)田+植物籬"復(fù)合耕作模式；在總結(jié)了坡面細(xì)溝侵蝕 發(fā)生及發(fā)展過程多年研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，科學(xué)的設(shè)計了順坡耕作坡面小區(qū)坡長。該耕作模 式操作簡單，實施方便，無需外部投入、成本低，農(nóng)民容易接受。對于減少土壤侵蝕，控制水 土流失，保護區(qū)域耕地資源具有重要意義。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：
[0014] 1 ?切分地塊，耕作便利。
[0015] 一種"區(qū)田+植物籬"復(fù)合耕作模式設(shè)計中，坡面排水邊溝、順坡壟溝以及等高截 留溝之間相互連通，形成完整的剖面排水網(wǎng)絡(luò)，在遭遇暴雨時可迅速排出地表徑流。其次， 在地塊邊緣設(shè)置排水溝可清除地邊雜草根系及病蟲巢穴并起到異地隔離作用。坡面等高水 平截留溝，將坡耕地切割為若干等長度的順坡耕作單元，減小了老百姓坡面耕作長度。這種 構(gòu)造充分結(jié)合了當(dāng)?shù)乩习傩臻L期以來的耕作習(xí)慣，陡坡耕地采取順坡耕作較為方便，耕作 坡長縮短，勞動強度低。
[0016] 2?攔沙聚土，保水減蝕。
[0017] 壟作區(qū)田設(shè)計防止水土流失作用顯著。本專利中所發(fā)明的"區(qū)田+植物籬"復(fù)合 耕作模式，在區(qū)田設(shè)計上有所不同，這是充分考慮到長江上游地區(qū)坡耕地面積較廣，且大于 15度的陡坡耕地面積較多。故區(qū)田土埂設(shè)計更高、更厚，土埂間距控制在50cm以內(nèi)，單位區(qū) 田縱剖面隨著坡度增加呈"平坦直線" 一"U"型一"V"型演變。這樣的設(shè)計可有效攔蓄降 水，降低雨水坡面勢能，促使泥沙發(fā)生就地沉積；順坡壟溝區(qū)田及橫坡截流溝區(qū)田地埂高度 的針對性配置，既能攔沙蓄水，又能排除過量的地表徑流，防止坡面壟溝發(fā)生漬水和沖毀， 最終實現(xiàn)"小雨蓄水、大雨攔沙"的目的，控制水土流失。
[0018] 3?蓄水保墑，熟土培肥。
[0019] 本發(fā)明專利集成研發(fā)"坡耕地壟作區(qū)田+地埂植物籬"復(fù)合耕作模式。設(shè)計深挖橫 坡截留溝，深耕翻松土壤，加速紫色母巖風(fēng)化成土。以"橫坡地埂+植物籬"截斷坡面徑流 水路，阻礙并延緩坡面匯水，降低流速，層層攔擋攜沙水流，削弱水能；也防止了傳統(tǒng)的全坡 面順坡起壟導(dǎo)致匯水路徑過長，坡面匯流強烈而引發(fā)坡腳表土遭受劇烈沖刷；同時，植物籬 具備冠層截雨、根系固土作用，也增加了橫坡地埂的抗剪性和抗沖性。研究表明"區(qū)田+植 物籬"復(fù)合耕作模式兼顧控制水土流失與蓄水保墑作用，攔蓄泥沙之時促進地表徑流入滲， 增加土壤濕度，保存水分形成土壤"水庫"，達到調(diào)水保墑之效；且進一步減輕了當(dāng)?shù)乩习傩?長期以來的"挑沙還田"勞動負(fù)擔(dān)。
[0020] 4?操作簡單，造假低廉，利于推廣。
[0021] 本發(fā)明所設(shè)計的"區(qū)田+植物籬"復(fù)合耕作模式中三個主要結(jié)構(gòu)單元為：坡面水 系、壟作區(qū)田及等高植物籬，是在大量的實地調(diào)研，充分結(jié)合當(dāng)?shù)乩习傩斩嗄旮髁?xí)慣和種 植方式基礎(chǔ)上綜合歸納而來。設(shè)計操作簡單，農(nóng)民容易掌握；且無額外追加投入，成本低廉。 針對當(dāng)前三峽庫區(qū)幾種典型的坡耕地利用方式，即面積較大的陡坡坡式梯田、面積較小的 陡坡水平梯田等均適用，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明區(qū)田植物籬耕作模式及其構(gòu)造坡面整體效果圖。
[0023] 圖2是圖1沿I-I線縱剖面示意圖（坡式梯田為例）。
[0024]圖3是本發(fā)明區(qū)田植物籬耕作模式及其構(gòu)造坡面效果之局部俯視投影圖。
[0025] 圖4是圖3沿II-II線橫剖面示意順坡壟溝及區(qū)田土埂構(gòu)造。
[0026] 圖5是圖3沿III-III線縱剖面示意區(qū)田土埂構(gòu)造。

【具體實施方式】
[0027] 參見圖1、圖2,一種"區(qū)田植物籬"復(fù)合耕作模式。
[0028]圖1、2分別為"區(qū)田+植物籬"耕作模式坡面整體效果及縱剖面效果圖。其中各 符號意義分別為：順坡地壟（A)、地埂植物籬（B)、坡地田面（C)、地塊邊緣固結(jié)地埂（D)、等 高水平截留溝（E)、水平溝區(qū)田地埂（ED、順坡壟溝（F)、順坡壟溝區(qū)田地埂（FD、坡面排水 邊溝（G)、縱剖面示意線（I)、順坡地壟坡長（LS)。
[0029] ①坡面水系布置。坡面地塊上、下緣均設(shè)置永久性護坡地埂（D)，地埂上側(cè)為堅直 面、下側(cè)為斜坡面，坡度在60-80度之間，地埂外側(cè)及坡面地塊左、右兩邊均開挖排水邊溝 (G)，相互連接構(gòu)成坡面排水溝；在坡面地塊內(nèi)部自上往下，以相同間距（2LS)開挖等高水 平截留溝（E)，并將坡面地塊分割成若干等長的耕作小區(qū)，于各耕作小區(qū)內(nèi)順坡方向開挖順 坡排水溝（F)、并修筑耕作地壟（A)，順坡壟溝與等高截留溝相連，并于坡面排水邊溝相通 構(gòu)成完整的坡面排水網(wǎng)絡(luò)。②壟作區(qū)田設(shè)計。分別于順坡壟溝及等高截留溝內(nèi)以一定間隔 修筑順坡壟溝區(qū)田土埂汜）及等高截流溝區(qū)田（EJ，形成順坡向及橫坡向壟作區(qū)田，區(qū)田 土埂需夯實。③等高地埂植物籬。沿兩相鄰等高截留溝之間的耕作小區(qū)中部修筑橫坡攔擋 地壟，并于該地壟上種植有較高水保效益的植物籬，形成橫坡等高地埂植物籬（B)。地壟長 度（LS)為相應(yīng)坡度細(xì)溝侵蝕發(fā)生的臨界坡長。
[0030] 參見圖4、圖5, 一種區(qū)田植物籬復(fù)合耕作模式構(gòu)造參數(shù)。
[0031] 圖4、5分別為圖3沿II-II、III-III線剖面示意順坡壟溝及區(qū)田土埂詳細(xì)構(gòu)造技 術(shù)參數(shù)，其中各符號所代表構(gòu)造技術(shù)參數(shù)分別為：地壟底寬（Wi)、齊田面地壟寬度（w2)、區(qū) 田地埂橫剖面頂寬（Wi)、區(qū)田地埂橫坡面底寬（w2)、田面以下地壟深度餌）、田面以上地壟 高度（H2);區(qū)田地埂縱剖面頂寬（w3)、區(qū)田地埂縱剖面底寬（w4)、區(qū)田土埂高度（h)、區(qū)田 土埂底部間距（S)。
[0032] 區(qū)田土埂總體設(shè)計為橫向呈倒置梯形、順坡縱向正梯形，于坡面壟溝內(nèi)就地挖土 修筑土埂，土埂需要夯實；順坡壟溝區(qū)田土埂設(shè)計高度與田面齊平，等高壟截流溝區(qū)田土埂 設(shè)計高度低于田面5cm為宜，且深度大于順坡壟溝5-lOcm;區(qū)田間距大小與坡度成反比，區(qū) 田土埂高度與坡度成正比，單位區(qū)田縱剖面隨著坡度增加呈"平坦直線"一"U"型一"V"型 演變。順坡耕作地壟構(gòu)造剖面成倒置"U"型，齊田面以上地壟寬度迅速收縮；等高植物籬地 埂剖面設(shè)計寬度約為順坡耕作地壟的2 / 3,高度設(shè)計大于耕作地壟高度5-lOcm，植物籬配 置可是多年生、低矮、根系密集作物（如韭菜），也可是當(dāng)季糧食作物以緩解當(dāng)?shù)馗刭Y源 緊缺。
[0033] 依托中科院三峽庫區(qū)水土保持與環(huán)境研究站，我們開展了長期的實地調(diào)研與水土 保持效益試驗研究。在集成了部分坡耕地細(xì)溝侵蝕發(fā)生控制關(guān)鍵技術(shù)，充分考慮到當(dāng)?shù)乩?百姓的坡耕地種植習(xí)慣，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了以控制陡坡耕地水土流失的"區(qū)田+植物籬"復(fù) 合耕作模式及其構(gòu)建技術(shù)。該技術(shù)通過深挖等高截流溝、淺起順坡壟溝，壟溝內(nèi)修筑"區(qū)田 土埂"，形成壟作區(qū)田格局；于順坡耕作單元中部修筑橫坡地埂、并配置植物籬，二者協(xié)同實 現(xiàn)控制水土流失的目的。并獲取了 "區(qū)田+植物籬"耕作模式構(gòu)造技術(shù)參數(shù)經(jīng)驗值（見表 1)。
[0034]表1"區(qū)田+植物籬"模式構(gòu)建技術(shù)參數(shù)

【權(quán)利要求】
1. 在坡面地塊上坡頂部、下坡腳部設(shè)置護坡地埂（D)，設(shè)計為土壤、碎石或土壤加碎石 混合材質(zhì)的重力型永久擋土強構(gòu)造；以地埂劃分地塊邊界，形成坡面地塊最外圍攔蓄坡面 徑流構(gòu)造，且提供一種方便農(nóng)民田間耕種行走的簡易坡面小路；地埂上側(cè)為垂直面、下側(cè)坡 面為傾斜面，地埂內(nèi)外兩側(cè)均種植植物籬；在護坡地埂的外側(cè)及坡面地塊左右兩側(cè)設(shè)置一 定深度的開挖排水邊溝（G);坡面地塊內(nèi)部以相同間隔修筑等高水平截流夠（E)，水平溝橫 截面呈倒?fàn)钐菪危蝗舾善叫械牡雀呓亓魷戏指钇旅娴貕K，形成等坡長的坡面耕作小區(qū)，于各 耕作小區(qū)內(nèi)順坡起順坡地壟（A)并挖筑順坡排水壟溝（F)，形成溝壟相間耕作模式；橫坡截 留溝配置間隔為實際耕作坡面細(xì)溝侵蝕發(fā)生臨界坡長（LS)的2倍；順坡壟溝、水平截流溝 及排水邊溝共同構(gòu)成坡面排水網(wǎng)絡(luò)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述區(qū)田植物籬復(fù)合耕作模式，坡面壟作區(qū)田構(gòu)建是以地壟加壟溝 田埂形成的格田或坑穴攔截水土的構(gòu)造，分為兩大部分：a順坡壟溝區(qū)田，在壟溝內(nèi)自上往 下等間隔修筑橫向順坡壟溝區(qū)田土埂（匕），形成一道道橫坡?lián)跬?"墻"，區(qū)田土埂間距大小 與坡度成反比；b水平截留溝區(qū)田，水平溝區(qū)田土埂（EJ設(shè)計位置在各順坡地壟下緣；兩種 區(qū)田土埂構(gòu)造及配置原理相似，橫剖面設(shè)計均為頂寬底窄倒?fàn)钐菪危v剖面設(shè)計均為頂窄 底寬正梯形；水平截流溝區(qū)田土埂構(gòu)造尺寸為1. 5倍于順坡壟溝區(qū)田土埂，水平截留溝開 挖深度以大于順坡壟溝深（?)的5-10(^為宜，且隨坡度增大而加深；順坡壟溝區(qū)田土埂的 設(shè)置高度以齊平田面為宜，水平截流溝區(qū)田土埂設(shè)置高度應(yīng)低于田面5cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述區(qū)田植物籬復(fù)合耕作模式，坡面等高地埂植物籬（B)配置方式 如下：以橫坡截流溝切割地塊形成等坡長（2LS)的耕作小區(qū)，在相鄰水平截流溝間的耕作 單元中部橫坡起壟，形成一小型坡面橫向攔擋地埂；地埂剖面設(shè)計寬度為順坡耕作地壟寬 度的2 / 3,壟高設(shè)置與順坡地壟齊平，也可適當(dāng)高出順坡地壟5cm左右，其高度與坡度大小 成正比；橫坡地壟上種植水保植物籬，植物籬配置可是多年生低矮密根系作物（如韭菜、黃 花菜等），或為當(dāng)季糧食作物以緩解當(dāng)?shù)馗刭Y源緊缺矛盾。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2及權(quán)利要求3所述的"一種區(qū)田植物籬復(fù)合耕作模式及 其構(gòu)造"由坡面水平截留溝（E)、順坡耕作地壟（A)以及地埂植物籬（B)配套設(shè)計，形成"一 溝一壟一籬"的坡耕地復(fù)合耕作模式。
【文檔編號】A01B79/00GK104429207SQ201310426285
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】郭進, 文安邦, 張一瀾 申請人:中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所