黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法技术

黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，它涉及农业领域，本发明专利技术为了解决黑土坡耕地在春季融雪造成水土流失严重，导致农业非点源污染的问题，本发明专利技术通过黑土坡耕地生态系统、土壤冻融循环、降雪及融雪过程、作物生长循环，减少黑土坡耕地冻融融雪侵蚀、将氮磷等农业非点源消解去除。本发明专利技术增加黑土坡耕地的冬春季节植被覆盖率，稳固土壤表层结构，减少农业非点源污染物输入，并且增加黑土坡耕地的地力，是预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的关键。通过本发明专利技术研究将原来农作的黑土坡耕地改为牧作或经济林作、牧作混合套种或农作物与牧草轮作，为预防黑土坡耕地冻融融雪侵蚀、防止农业非点源污染、保护黑土资源可持续利用提供理论依据。

Methods of preventing freezing thawing erosion and agricultural non-point source pollution in black soil slope farmland

【技术实现步骤摘要】
黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法
本专利技术涉及农业领域，具体涉及黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法。
技术介绍
黑土区处于中国东北中-深季节冻土区的区位，是国家的东北大粮仓，其黑土流失倍受国内外广泛关注。黑土区坡耕地占耕地面积的60％，而坡度较大的耕地产粮少且冬季无植被覆盖，黑土融雪侵蚀时有发生，但关于黑土融雪侵蚀的防治研究仍十分薄弱。亟需解决冻融融雪侵蚀及农业非点源污染等影响可持续发展重要科学问题，又需保证黑土坡耕地区域农民增收，这与防止水土流失属矛盾问题。预防冻融融雪侵蚀是上述问题的关键，冻融融雪侵蚀黑土研究具有鲜明的区域特色。黑龙江省因其生态环境系统脆弱性(冰封期长，冬季无植被生长，冬季黑土耕作区地表裸漏)和地理位置特殊性(黑土冻深2m左右、黑土区、国家粮食战略基地)，致使其冻融融雪对黑土土壤侵蚀(全概率事件)及附带的农业非点源污染的影响成为当前研究的前沿和实践探索的热点。东北黑土区，在不足百年农业耕垦指数高的自然人文环境背景条件下，从“北大荒”到“北大仓”，现为国家重要商品粮生产基地，在占黑土区耕地面积为60％的坡耕地上，都在种植粮食作物，可是，坡度大的黑土坡耕地上粮食产量并不高，且冬季无植被覆盖，黑土坡耕地融雪侵蚀时有发生，伴随着侵蚀沟不断增多或扩大、黑土层变薄、珍贵的黑土资源流失，直接威胁着黑土地资源的保护与可持续发展战略的实施。坡度小的多年重茬种植产量土壤板结、地力持续下降，化肥施用量逐年增加，增加农业非点源污染风险。怎样确保黑土地不减少、不退化，怎样把黑土地保护好、利用好成为黑土保护科研工作的目标。然而，现在黑土地利用存在一系列严重问题：第一次全国水利普查结果显示，东北黑土区共有规模以上(长度大于100m)侵蚀沟295663条，其中发展沟26万多条，且多发在黑土坡耕地上，蚕蚀土地面积达36×104ha；从开垦初期的60cm～80cm厚的黑土层,经80多年耕作，有的黑土层厚度已不足20cm；黑土坡耕地占黑土区耕地面积60％，特别是坡度在6°-15°坡耕地粮食产量并不高(15°以上黑土坡耕地已经规划退耕还林)，还伴随着侵蚀沟不断增多或扩大、黑土层变薄、黑土流失。2°-6°黑土坡耕地多年重茬种玉米等粮食作物，土地板结，有机质下降，化学肥料施加量逐年增加。在自然气候适宜的条件下，每生成1cm黑土需要300～500年。尤其东北黑土区地处中高纬度地带，多年平均冻土深-2±1m，属中-深季节性冻土区。在季节冻土黑土区，农作物一年一季，耕地是春种、夏季有植被覆盖、秋收、冬裸漏积雪，夏季暴雨发生是小概率事件，而冬季初春发生冻融融雪则是全概率事件，融雪加剧了黑土流失并增加了农业非点源污染的风险。综上，减少黑土坡耕地冻融侵蚀并增加当地农民收入为治理黑土流失及预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的关键问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决黑土坡耕地在春季融雪造成水土流失严重，导致农业非点源污染的问题，提出黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染、防止水土流失的方法(该方法尤其适用于中国东北黑土区商品粮基地的东北黑土耕地中的坡耕地，尤其是季节性冻土区的黑土坡耕地比如2°到15°之间的坡耕地)。本专利技术在对黑土坡耕地种植制度深入调研及相关原位试验基础上，从优化种植结构、种植模式、作物品种选择、耕作方式及种植打理的种植方法，通过黑土坡耕地生态系统、土壤冻融循环、降雪及融雪过程、作物生长循环，将减少黑土坡耕地冻融融雪侵蚀、将氮磷等农业非点源消解去除。本专利技术增加黑土坡耕地的冬春季节植被覆盖率，稳固土壤表层结构，减少农业非点源污染物输入，并且增加黑土坡耕地的地力，是预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的关键。本专利技术的黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，所述的方法按照以下方式进行：在不同坡度黑土坡耕地上种植植被，具体如下：坡度≥15°的黑土坡耕地退耕还林；10°≤黑土坡耕地坡度＜15°，采用经济灌木林与多品种牧草套种的方式种植，或种植根系相对发达的牧草；6°≤黑土坡耕地坡度＜10°，种植蛋白质含量相对高的牧草；2°≤黑土坡耕地坡度＜6°，采用农作物牧草轮作的方式种植；＜2°的黑土坡耕地继续种植农作物。进一步地，所述的经济灌木林品种为大果榛子、刺五加或沙棘果；所述的根系相对发达的牧草为草木犀和紫花苜蓿；所述的蛋白质含量相对高的牧草为紫花苜蓿。进一步地，所述的在10°≤黑土坡耕地坡度＜15°的坡度区，经济灌木林采用“品”字形点位种植，最终形成横坡排种形式，其中，点位之间按大于3m的方式种植；横坡排种，株间距离3±1m，行间距为5±2m；在相邻的经济灌木林之间同时套种种植根系相对发达牧草和蛋白质含量相对高的牧草。行间距为5±2m利于经济灌木林次生及果或药的采摘。进一步地，所述的牧草种植方式分为三种：其中第一种为：与经济灌木林套种的牧草，在10°≤黑土坡耕地坡度＜15°的坡度区，牧草为草木犀与紫花苜蓿，与经济灌木林套种，以7～10年为一个牧草种植周期，种植周期内在野草超过牧草的植被盖度后重新翻耕播种；第二种为：单独种植的牧草，在6°≤黑土坡耕地坡度＜10°的坡度区，以3～7年为一个种植周期种植牧草，种植周期内在野草超过牧草的植被盖度后重新翻耕播种；如果牧草打理的好，可以挺到10年一个周期；第三种为：与粮食作物轮作的牧草，在2°≤黑土坡耕地坡度＜6°的坡度区，将牧草与粮食作物轮作，采用n年一个种植周期将牧草与一年一作的粮食作物轮作，粮食作物连续种植m年；其中n＝1，2，3，4，5；m＝3，4，5。优选第三种为：与粮食作物轮作的牧草，在2°≤黑土坡耕地坡度＜6°的坡度区，将牧草与粮食作物轮作，采用1.5年、2.5年或3.5年一个种植周期将牧草与一年一作的粮食作物轮作，粮食作物连续种植3年至5年。从原垄作种植农作物(主要玉米、大豆)的黑土坡耕地改为坡面种植牧草，改变微地貌，由坡垄作改为平面坡，减少由垄作耕作疏松带来的水土流失，特别是春季融雪时，垄沟相当于微地貌的河谷，融雪水携带冻融多次细碎的土壤颗粒沿着垄沟流失；由冬季无植被覆盖到有牧草或灌木覆盖，黑土冻融融雪侵蚀量会减少，因为黑土坡耕地有牧草植被覆盖，融雪水随牧草径入渗多余产流(融雪水在牧草茎处形成涡流，融雪水入渗大于产流)，种牧草会起到保水保土并且保肥(即减少农业非点源污染)的作用。进一步地，所述的牧草与粮食作物轮作从农作物种植秋收后开始,n＝1时，当年4月下旬或融化期后种小麦，在8月中下旬收割小麦，在当年8月20日±5日翻地，同时面播种牧草紫花苜蓿，待紫花苜蓿长出并根系稳定后过冬，上冻，11月至次年(n＝2)4月过冬，次年(n＝2)一整年打理牧草，至第3年、第4年或第5年的5月中旬收割一遍牧草后，剩余短茬牧草打碎，翻播，打碎的牧草混入黑土中做为肥料，继续播种农作物。由于春小麦生育期短(90～100天)，在在8月中下旬收割小麦。所述的至n的第3年、第4年或第5年的5月中旬收割一遍牧草，具体牧草种几年依据坡度大小决定。如若当年5月种玉米或大豆或马铃薯或高粱，到9月末1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，其特征在于所述的方法按照以下方式进行：/n在不同坡度黑土坡耕地上种植植被，具体如下：/n坡度≥15°的黑土坡耕地退耕还林；10°≤黑土坡耕地坡度＜15°，采用经济灌木林与多品种牧草套种的方式种植，或种植根系相对发达的牧草；6°≤黑土坡耕地坡度＜10°，种植蛋白质含量相对高的牧草；2°≤黑土坡耕地坡度＜6°，采用农作物牧草轮作的方式种植；＜2°的黑土坡耕地继续种植农作物。/n

【技术特征摘要】
1.黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，其特征在于所述的方法按照以下方式进行：
在不同坡度黑土坡耕地上种植植被，具体如下：
坡度≥15°的黑土坡耕地退耕还林；10°≤黑土坡耕地坡度＜15°，采用经济灌木林与多品种牧草套种的方式种植，或种植根系相对发达的牧草；6°≤黑土坡耕地坡度＜10°，种植蛋白质含量相对高的牧草；2°≤黑土坡耕地坡度＜6°，采用农作物牧草轮作的方式种植；＜2°的黑土坡耕地继续种植农作物。


2.根据权利要求1所述的黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，其特征在于所述的经济灌木林品种为大果榛子、刺五加或沙棘果；所述的根系相对发达的牧草为草木犀和紫花苜蓿；所述的蛋白质含量相对高的牧草为紫花苜蓿。


3.根据权利要求2所述的黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，其特征在于所述的经济灌木林采用“品”字点位方式种植，最终形成横坡排种种植，其中，点位种植按大于3m株距一颗树的方式种植，横坡排种株间距离3±1m，行间距为5±2m；在相邻的经济灌木林之间种植根系相对发达牧草或蛋白质含量相对高的牧草。


4.根据权利要求1所述的黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，其特征在于所述的牧草种植方式分为三种：
其中一种为：与经济灌木林套种的牧草，在10°≤黑土坡耕地坡度＜15°的坡度区，牧草为草木犀与紫花苜蓿，与经济灌木林套种，以7～10年为一个牧草种植周期，种植周期内在野草超过牧草的植被盖度后重新翻耕播种；
第二种为：单独种植的牧草，在6°≤黑土坡耕地坡度＜10°的坡度区，以3～7年为一个种植周期种植牧草，种植周期内在野草超过牧草的植被盖度后重新翻耕播种；
第三种为：与粮食作物轮作的牧草，在2°≤黑土坡耕地坡度＜6°的坡度区，将牧草与粮食作物轮作，采用n年一个种植周期将牧草与一年一作的粮食作物轮作，粮食作物连续种植m年；其中n＝1，2，3，4，5；m＝3，4，5。


5.根据权利要求4所述的黑土坡耕地预防冻融侵蚀防止农业非点源污染的方法，其特征在于所述的牧草与粮食作物轮作从农作物种植秋收后开始,n＝1时，当年4月下旬或融化期后种小麦...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵显波，刘振平，王宏伟，李美娟，徐莹，邱朋朋，刘淑艳，黄彦，王平，王玉玺，景国臣，徐金忠，高德武，许靖华，刘绪军，魏琳，李志飞，孙雪文，杨庆楠，吴昱，
申请(专利权)人：黑龙江省水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23