一種通過輪作三葉菜和紅花防治坡地水土流失的方法
【專利摘要】本發明公開了一種通過輪作三葉菜和紅花防治坡地水土流失的方法，本發明通過大量篩選，最終選擇抗逆性強、水土保持效果好、經濟效益明顯的三葉菜和紅花進行輪作，種植過程中以生物有機肥為主，充分利用光照、雨水、節地、種植季節時差以及植物間相互依存關系，采用輪作換茬、間歇歇田等高效生態模式，提高植物的郁閉度、減少水土流失、控制和減少氮磷的流失。同時提高了三葉菜和紅花的病蟲草害抗性，增加了產量，實現了較好的生態與經濟效益。
【專利說明】
一種通過輪作三葉菜和紅花防治坡地水土流失的方法
技術領域
[0001] 本發明屬于水土環境保護和農作物種植技術領域，具體涉及一種通過輪作三葉菜 和紅花防治坡地水土流失的方法。
【背景技術】
[0002] 水土流失導致土壤肥力下降、蓄水能力減弱，是農業面源污染和水體富營養化的 "源頭"。目前，國內外防治坡地水土流失的措施主要分為工程措施和生態措施。工程措施包 括修建攔水溝埂、山坡截流溝、坡面蓄水工程及梯田等，此種措施能在一定程度上攔土蓄水 達到水土防治的目的，但存在工程量大、費時耗力以及經濟和生態效益不理想等缺點。生態 措施又分為土壤措施和農業措施，土壤措施是指向土壤中施加土壤改良劑、固定劑等化學 合成品，達到改善土壤結構、固定土壤、降低水土流失的目的，此種措施在一定程度上彌補 了工程措施費時耗力的缺點，但也存在人工成本高、生態風險大等問題;農業措施是在遵循 生態物質循環基礎上實施的水土防控措施，包括深耕、等高耕作、作物殘茬覆蓋、垅作區田 及植物蘺等。該類措施具有成本低，連續性強，生態效益好等優點，在旱坡地水土流失與面 源污染防治領域得到了廣泛的應用與推廣。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種新的防治坡地水土流失的方法，該方法采用輪作三葉菜 和紅花的農業措施，不僅有效地防治了坡地的水土流失和水體的富營養化，而且還產生了 較大的農作物經濟效益。
[0004] 本發明所提供的方法包括以下步驟：
[0005] 1)整地、施基肥:選擇土層肥沃、深厚、疏松、排灌方便，海拔800米以下的緩坡地， 耕深達27cm以上，整地，施基肥，按1000kg農家肥/畝施加，深埋入土，播種前再耙地一次，使 土壤細碎疏松，做畦，三溝配套；
[0006] 2)三葉菜播種、育苗、移栽定植:三葉菜于8月中上旬播種，每畝用種量為40克，播 種后畝施農家肥3000公斤、復合肥25公斤，然后用營養土覆蓋，再覆蓋稻草或麥桿保濕，出 苗后及時揭掉;幼苗至3葉時，進行間苗，當苗齡25-30天，苗高15cm，5-6片真葉時，移栽定植 大田；移栽定植的行距為50cm，株距40cm，挖窩定植；
[0007] 3)三葉菜田間管理：在定植后一周，進行追肥，或者在葉片長至10片葉時進行追 肥，一季追肥1次，當年追肥為畝施尿素 l〇kg，隔年追肥時，畝施尿素10k、過磷酸鈣20公斤， 以增進抗性;并按常規方法進行水分管理和病蟲害防治；
[0008] 4)三葉菜采收：11月中上旬采收，采后深翻炕土，耕深達到27cm以上，整地，施基 肥，按1000kg農家肥/畝施加；
[0009] 5)紅花播種：11月中下旬至12月上中旬進行條播，行距60cm，株距5~7cm，播種深 度3~5cm，播種量為3kg/畝；
[0010] 6)紅花田間管理:第1次中耕在出苗現行后進行，中耕深度為4~6 cm;第2次中耕在 蓮座葉叢期進行，深度為12~14cm;第3次中耕在伸長期進行，深度為16~20cm;人工除草， 并按常規方法進行水分管理和病蟲害防治；
[0011] 7)紅花采收:第二年6月中旬采收花絨和種子。
[0012]本發明的有益效果是：
[0013] 本發明通過大量篩選，最終選擇抗逆性強、水土保持效果好、經濟效益明顯的三葉 菜和紅花進行輪作，種植過程中以生物有機肥為主，充分利用光照、雨水、節地、種植季節時 差以及植物間相互依存關系，采用輪作換茬、間歇歇田等高效生態模式，提高植物的郁閉 度、減少水土流失、控制和減少氮磷的流失。同時提高了菜(三葉菜）、藥(紅花）的病蟲草害 抗性，增加了產量，實現了較好的生態與經濟效益。
【具體實施方式】
[0014] 以下通過實施例對本發明進行詳細地說明。
[0015] 實施例1
[0016] 1)整地、施基肥:選擇土層肥沃、深厚、疏松、排灌方便，海拔800米以下的緩坡地， 耕深達27cm以上，整地，施基肥，按1000kg農家肥/畝施加，深埋入土，播種前再耙地一次，使 土壤細碎疏松，做畦，三溝配套；
[0017] 2)三葉菜播種、育苗、移栽定植:三葉菜于8月中上旬播種，每畝用種量為40克，播 種后畝施農家肥3000公斤、復合肥25公斤，然后用營養土覆蓋，再覆蓋稻草或麥桿保濕，出 苗后及時揭掉;幼苗至3葉時，進行間苗，當苗齡25-30天，苗高15cm，5-6片真葉時，移栽定植 大田；移栽定植的行距為50cm，株距40cm，挖窩定植；
[0018] 3)三葉菜田間管理：在定植后一周，進行追肥，或者在葉片長至10片葉時進行追 肥，一季追肥1次，當年追肥為畝施尿素 l〇kg，隔年追肥時，畝施尿素10k、過磷酸鈣20公斤， 以增進抗性;并按常規方法進行水分管理和病蟲害防治；
[0019] 4)三葉菜采收：11月中上旬采收，采后深翻炕土，耕深達到27cm以上，整地，施基 肥，按1000kg農家肥/畝施加；
[0020] 5)紅花播種：11月中下旬至12月上中旬進行條播，行距60cm，株距5~7cm，播種深 度3~5cm，播種量為3kg/畝；
[0021] 6)紅花田間管理:第1次中耕在出苗現行后進行，中耕深度為4~6cm;第2次中耕在 蓮座葉叢期進行，深度為12~14cm;第3次中耕在伸長期進行，深度為16~20cm;人工除草， 并按常規方法進行水分管理和病蟲害防治；
[0022] 7)紅花采收:第二年6月中旬采收花絨和種子。
[0023] 試驗例 [0024] 1.數據采集
[0025]在十堰市鄖縣安陽鎮余咀村示范基地進行三葉菜+紅花輪作，間作工程于2013年 啟動，運行至2015年7月30日；空白玉米為對照，種植時間與三葉菜+紅花輪作模式相一致。 整個試驗期間，采集每次自然降雨產生的地表徑流，并記錄降雨量、降雨時間、徑流量等數 據。
[0026]地表徑流水樣釆集方法:單次降雨結束后，取集流槽與日記式水位計之間的塑料 集水盆中的清液，三次重復混合樣600ml，加入4ml濃硫酸，終止微生物活動，用于測定氮素 養分;每次產流過程中，在產流初期、中期及后期分3次徑流樣，3次混合樣600mL，用于測定 泥沙含量。
[0027] 地表徑流固相(泥沙)采集:單次降雨結束，采集水樣后，用塑料管將集流池中上清 夜吸至快干時，將池中的泥聚態樣品收集至塑料桶，靜止，待澄清后，棄去清夜，收集泥沙， 45 °C供干保存，用于測定氮素養分。
[0028] 水樣及泥沙氮養分測定:水樣中的總氮(WTN)采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光 度法(GB11894-89)測定，可溶性總氮(WDN)是將水樣經0.45mi濾膜過濾后，采用國標法 GB11894-89測定，確氮(WAN)與按氮(WNN)是將水樣經0.45wii濾膜過濾后，采用流動注射分 析法測定，顆粒態氮(WPN) = WTN-WDN。泥沙樣總氮（STN)、有效氮(SEN)，稍氮(SAN)與按氮 (SNN)測定釆用2MkCl浸提，流動注射分析法。
[0029] 2.數據計算與分析
[0030] 1)水、土流失量計算方法
[0031 ]單次次降雨地表徑流量測定與計算:每次產流過程結束后，測定集流池中的地表 徑流的深度，再用此深度值乘以集流池橫截面面積得到單次次降雨的地表徑流量。
[0032] 土壤流失量測定與計算:每次產流過程中，在產流初期、中期及后期分3次取樣，采 用過濾供干法測定徑流中泥沙含量，由泥沙含量平均值與徑流量的乘積得到單次次降雨的 土壤侵燭量。
[0033]年地表徑流量計算:匯總年度內單次地表徑流量之和除以徑流小區面積得到 m
[0034] M - ^\ OMj IA i=j
[0035] 式中，M:年度內地表徑流量(m3/hm2)，A:徑流小區面積(m2)
[0036]年土壤流失量計算:匯總年度內單次土壤流失量之和除以徑流小區面積得到，計 算式如下： m 12345678910111213 W=-Y}mWJ!A M 2
[0038] 式中，W:年度內地表徑流量(t/km2) 3 Wj:第j次次降雨土壤流失量(kg)，j = l，2,3"_. .m 4 A:徑流小區面積(m2) 5
[0041 ] 2)年總氮、總磷流失負荷計算方法 6 A.單次次降雨徑流總氮或總磷流失量計算： 7 Rj=Mj ? Cj/1000 8 式中，Rj:單次次降雨徑流小區徑流總氮或總磷流失量(kg) 9 Ci :第j次次降雨地表徑流總氮或總磷濃度(kg/L) 10 B.年徑流總氮或總磷流失負荷計算： m 11 穴=[啊"乂 i=j 12 式中，R:年徑流總氮或總磷失負荷(kg/hm2) 13 C.單次次降雨泥沙總氮或總磷流失量計算：
[0050] Gj =Mj ? 9 j
[0051] 式中，Rj:單次次降雨徑流小區泥沙總氮或總磷流失量(kg)
[0052] 0j:第j次次降雨泥沙總氮及總磷濃度(g/kg)
[0053] D.年泥沙總氮或不同形態氮流失負荷計算： m
[0054] G = H
[0055] 式中，G:年泥沙總氮或不同形態氮流失負荷(kg/hm2)
[0056] F.年總氮或不同形態氮流失負荷：
[0057] T = R+G
[0058] 式中，T:年總氮或不同形態氮流失負荷(kg/hm2)
[0059] 3.運作過程分析
[0060]輪作工程于2013年開始動工建設，運行至2015年7月30日，自然降雨條件下鄖縣安 陽鎮余咀村示范工程試驗點分別產生地表徑30次，其中，2013年試驗期間11次，2014年試驗 期間12次，2015年7次。各處理產生次降雨的日期及降雨量見表1。
[0061 ]表1試驗期產流的降雨時間和降雨量
[0063] 4.坡耕地水土流失效應分析
[0064] (1)控制地表徑流的效應分析
[0065]由表2可知，由于三葉菜+紅花模式于2013年11月份開始進行播種，因此，2013年沒 有進行檢測。2014年開始進行地表徑流監測。盡管三葉菜和紅花均為一年生草本植物，但兩 種植物具有播種和生長的季節性差異，從種植結果可看出，兩種植物生長狀況良好，莖葉的 地表覆蓋度較高，有利于地表徑流控制。從2014年監測數據亦可以看出，三葉菜+紅花輪作 處理下，其在種植第一年內，就表現出了較好的地表徑流控制效應，這表明三葉菜+紅花輪 作模式在地表徑流控制方面，不僅效果好，也見效快。
[0066]表2三葉菜+紅花輪作模式對地表徑流的影響
[0068] 注：表示比對照少，效應為正，"+"表示比對照多，效應為零，下同。
[0069] (2)控制土壤流失的效應分析
[0070] 由表3可知，由于三葉菜和紅花輪作下可以常年保持試驗小區內有植物種植。從全 年范圍內可以看出，三葉菜+紅花處理下，土壤流失遠低于玉米對照處理。這些數據表明，三 葉菜+紅花輪作模式是一種快速控制土壤流失的種植模式。
[0071] 表3三葉菜+紅花輪作模式控制土壤流失的效應
[0073] (3)對氮磷阻控的效應分析
[0074]①對徑流中總氮、總磷濃度的影響
[0075]為探討間作工程對坡耕地氮磷的控制效應，根據降雨數據，選取2013年、2014年、 2015年代表性降雨徑流研究其地表徑流中的總氮、總磷含量變化。由表1可以看出，輪作工 程所處區域主要徑流產生時間主要在每年的5-8月份，因此，重點選取每年的5-8月份地表 徑流中氮磷濃度加以分析。從表4可以看出，在三葉菜+紅花輪作模式下，地表徑流中的總氮 含量不斷降低。從三年地表徑流中總氮濃度的平均值也可以看出，與種植常規農作物相比， 三葉菜+紅花輪作模式可以有效降低地表徑流中的氮含量。
[0076]表4三葉菜+紅花輪作模式對徑流水中總氮濃度的影響
[0078]表5為三葉菜+紅花輪作模式對地表徑流中總磷濃度的影響。從結果可以看出，三 葉菜+紅花的輪作模式對徑流中總磷也表現出了明顯的控制力。2014年和2015年結果證實， 三葉菜和紅花輪作模式下徑流中的總磷含量低于玉米對照處理。
[0079]表5三葉菜+紅花輪作模式對徑流水中總磷濃度的影響
[0081]②對氮磷流失總量的影響
[0082]表6為三葉菜+紅花輪作模式對坡耕地氮、磷流失總量的影響。研究結果表明，在 2014年，三葉菜+紅花輪作模式總氮流失量比玉米對照處理降低18.17kg/hm2，降低幅度為 55.9%〇
[0083] 表6表明，三葉菜+紅花輪作處理下，土壤中總磷流失量遠遠低于玉米對照處理，盡 管其均為一年生植物，但已具有較好的總磷流失量控制效果。
[0084]表6三葉菜+紅花輪作模式對坡耕地氮、磷流失總量的影響
[0085]
[0086] 5.三葉菜+紅花輪作模式下的經濟效益評估
[0087]根據單位產量及中藥材市場價格，可評估其經濟效益。從統計結果可以看出，2013 年玉米對照處理產值為3.2萬/hm2，2014年為3.4萬/hm2。與玉米對照處理相比，2014年三葉 菜+紅花輪作的經濟產值遠高于同期對照的玉米處理，經濟產值提高約84.8%。由此可以看 出，三葉菜+紅花輪作模式的經濟效益要遠遠高于普通農作物種植。
【主權項】
1. 一種通過輪作三葉菜和紅花防治坡地水土流失的方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 整地、施基肥:選擇土層肥沃、深厚、疏松、排灌方便，海拔800米以下的緩坡地，耕深 達27cm以上，整地，施基肥，按1000kg農家肥/畝施加，深埋入土，播種前再耙地一次，使土壤 細碎疏松，做畦，三溝配套； 2) 三葉菜播種、育苗、移栽定植:三葉菜于8月中上旬播種，每畝用種量為40克，播種后 畝施農家肥3000公斤、復合肥25公斤，然后用營養土覆蓋，再覆蓋稻草或麥桿保濕，出苗后 及時揭掉；幼苗至3葉時，進行間苗，當苗齡25-30天，苗高15cm，5-6片真葉時，移栽定植大 田；移栽定植的行距為50cm，株距40cm，挖窩定植； 3) 三葉菜田間管理:在定植后一周，進行追肥，或者在葉片長至10片葉時進行追肥，一 季追肥1次，當年追肥為畝施尿素l〇kg，隔年追肥時，畝施尿素10k、過磷酸鈣20公斤，以增進 抗性;并按常規方法進行水分管理和病蟲害防治； 4) 三葉菜采收：11月中上旬采收，采后深翻炕土，耕深達到27cm以上，整地，施基肥，按 1000kg農家肥/畝施加； 5) 紅花播種：11月中下旬至12月上中旬進行條播，行距60cm，株距5~7cm，播種深度3~ 5cm，播種量為3kg/畝； 6) 紅花田間管理:第1次中耕在出苗現行后進行，中耕深度為4~6cm;第2次中耕在蓮座 葉叢期進行，深度為12~14cm;第3次中耕在伸長期進行，深度為16~20cm;人工除草，并按 常規方法進行水分管理和病蟲害防治； 7) 紅花采收:第二年6月中旬采收花絨和種子。
【文檔編號】A01G1/00GK105850416SQ201610208953
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】李濤, 戢正華, 閆仁凱, 周彩珍, 汪建敏, 高明, 王華玲, 黃曉珊, 蔣艷
【申請人】十堰市農業生態環境保護站