结合牧草种植的护坡方法及护坡结构与流程

本发明涉及水土保持技术领域，且特别涉及一种结合牧草种植的护坡方法及护坡结构。

背景技术：

我国水土流失形势较为严峻。据统计，至2011年末，全国共有土壤侵蚀面积294.91万km²，约占国土总面积的30.72％。江苏省地处中国东部沿海地区中部，从水土流失分区看，位于北方土石山区向南方红壤区过渡地带，水土流失问题不可小视。加之江苏省拥有广袤的海洋滩涂，这部分沿海滩涂湿地有着共有的特性：生态链脆弱，极易受到外界人为的破坏，且难以修复。此外，受长江、黄河水中夹带的泥沙在海水的共同作用下，江苏省的沿海滩涂每年以2-3万hm²的速度向东淤涨。新增的滩涂面积形成了大规模的土地后备资源，这部分土地后备资源，在近些年的围垦开发下，陆续形成了具有典型滨海盐渍土特征的垦区农田。

由于成陆时曾受海水长期浸泡，部分农田土壤存在着不同程度的盐渍化、次生盐渍化现象，其土壤中的Cl^-与SO4^2-的浓度比值CSR普遍介于4.26-8.69之间，属氯化物盐土，具有沙性重、有机质含量低、团粒结构松散、一定坡度下遇雨水易流失等共性。江苏省的垦区农田表现主要为水土流失严重、河道淤塞、供排不畅，并伴随着土壤的次生盐渍化现象发生，当地的自然生态环境遭受破坏。为解决上述一系列的环境问题，做好当地水土流失预防治理工作显得尤为重要。

传统意义上的水土保持技术，主要是通过工程措施手段，针对当地裸露的沟河坡地等水土流失高发地段，利用新建配套建筑物或硬质化护坡手段，以达到减少土壤流失的目的。从现有工程的运行状况看，采用单一的水泥硬质化护坡工程，人为地割断河道生态系统与陆上生态系统间的关系，不利于生态环境的自我修复，与发展生态社会的初衷相悖；同时存在工程投入巨大、后续维护保养困难、工程效益发挥受限等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结合牧草种植的护坡方法，此护坡方法能有效减少水土流失，成本低，后续维护保养容易，对自然环境的影响小，易推广。

本发明的另一目的在于提供一种护坡结构，能有效减少水土流失，成本低，后续维护保养容易，对自然环境的影响小，易推广。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种结合牧草种植的护坡方法，其包括以下步骤：

清理土坡的坡面，对坡面中坡度大于25°的区域进行整土，使坡面的坡度不大于25°，得到平整坡面；

对平整坡面中坡度为5°-15°的第一区域喷洒聚丙烯酰胺；

在平整坡面中坡度为16°-25°的第二区域中，对土壤含盐量＞1％的高盐区先喷洒聚丙烯酰胺，再进行结合牧草种植的生态护坡处理；对土壤含盐量＝0.3％-1％的中盐区进行结合牧草种植的生态护坡处理；对土壤含盐量＜0.3％的低盐区直接种植牧草。

进一步地，在本发明较佳实施例中，牧草为狗牙根、高羊茅和黑麦草中的一种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，生态护坡处理是采用生态混凝土护坡、生态袋植生护坡、椰纤维植生护坡、灌注型植生卷材护坡中的一种。

进一步地，在本发明较佳实施例中，对第一区域喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为2-4g·m^-2。

进一步地，在本发明较佳实施例中，对高盐区喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为4-6g·m^-2。

进一步地，在本发明较佳实施例中，对种植牧草后的第二区域喷洒至少两次聚丙烯酰胺。

进一步地，在本发明较佳实施例中，每次喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为0.5-1.5g·m^-2。

进一步地，在本发明较佳实施例中，在坡面的两侧埋设高度为0.4-0.6m的混凝土隔板，埋设后的隔板上沿高出地表0.1-0.3m。

进一步地，在本发明较佳实施例中，对坡面中坡度大于25°的区域进行整土时，将整出的土堆至坡面的坡脚。

一种护坡结构，其采用上述的结合牧草种植的护坡方法处理得到。

本发明实施例的有益效果是：本发明实施例的护坡方法首先清理土坡的坡面，对坡面中坡度大于25°的区域进行整土，使坡面的坡度不大于25°，得到平整坡面；对平整坡面中坡度为5°-15°的第一区域喷洒聚丙烯酰胺；在平整坡面中坡度为16°-25°的第二区域中，对土壤含盐量＞1％的高盐区先喷洒聚丙烯酰胺，再进行结合牧草种植的生态护坡处理；对土壤含盐量＝0.3％-1％的中盐区进行结合牧草种植的生态护坡处理；对土壤含盐量＜0.3％的低盐区直接种植牧草，最后得到护坡结构。本发明实施例根据土坡的坡度和含盐量，采取不同的水土保持措施，能有效减少水土流失，成本低，后续维护保养容易，对自然环境的影响小，易推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中护坡结构的结构示意图；

图2为本发明实施例2中护坡结构的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明实施例3中护坡结构的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明实施例4中护坡结构的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为本发明实施例5中护坡结构的结构示意图；

图9为图8的俯视图。

附图标记如下：

100、200、300、400、500-护坡结构，110、210、310、410、510-土坡，120-隔板，220-生态袋，230-黑麦草，320-植生卷材，330-高羊茅，340-土堆，420-椰纤维毯，430-狗牙根。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的结合牧草种植的护坡方法及护坡结构进行具体说明。

一种结合牧草种植的护坡方法，其包括以下步骤：

S1、清理土坡的坡面，在坡面的两侧埋设高度为0.4-0.6m的混凝土隔板，埋设后的隔板上沿高出地表0.1-0.3m，隔板可减小坡面边沿的水土流失。对坡面中坡度大于25°的区域进行整土，使坡面的坡度不大于25°，将整出的土堆至坡面的坡脚，坡脚为坡面长度的2/3处至坡底，得到平整坡面。

这是因为坡面的坡度为0°时，雨水不易形成地表径流，当坡面的坡度在2°36′-5°之间时，扰动后的坡面与原状土层相比较，受雨水击溅作用影响，使得土壤侵蚀量较原状土层显著增大。因此，需要做好坡面中坡度小于5°时的抗扰动处理，主要对其采用压实处理。

当坡面坡度在5°-15°时，土壤侵蚀强度为强度侵蚀向极强度侵蚀过度区间；当坡度为25°-45°之间时，该区域的土层结构受到破坏，受地表降雨下渗作用影响，易发生重力作用导致的坍塌现象发生，土壤侵蚀模数达到极大值，处于剧烈侵蚀区间。

因此，要做好水土保持的关键是避免25°以上裸露坡地的出现，同时要做好5°-15°之间裸露坡地的水土保持工作，因此，对坡面中坡度大于25°的区域进行整土，然后再进行后续的水土保持工作。同时，对于坡面较长的区域，其水保工作的重点是要做好坡脚处的水保措施，因此将整出的土堆至坡面的坡脚。

S2、对平整坡面中坡度为5°-15°的第一区域喷洒土壤固化剂聚丙烯酰胺(Polyacrylamide，PAM)，聚丙烯酰胺的喷洒量为2-4g·m^-2。

这是因为对于扰动土层情况下，施用PAM可减少土壤侵蚀情况的发生。当坡面的坡度在5°-15°时，施用PAM可显著减少土壤侵蚀量；当坡面的坡度＞15°时，仅施用PAM对该坡面的土壤侵蚀量的减少效果不显著，因此，对坡面中坡度为5°-15°的第一区域仅喷洒PAM，就能达到较佳的保水效果。

S3、在平整坡面中坡度为16°-25°的第二区域中，对土壤含盐量＞1％的高盐区先喷洒聚丙烯酰胺，再进行结合牧草种植的生态护坡处理，对高盐区喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为4-6g·m^-2，这是因为高盐区的盐分含量较高，普通植物难以生长的重盐土区域，需喷施水土保持剂PAM进行坡面土壤处理，并结合后续的生物脱盐技术加以治理；对土壤含盐量＝0.3％-1％的中盐区进行结合牧草种植的生态护坡处理，以减少水土流失；对土壤含盐量＜0.3％的低盐区直接种植牧草。在防治坡面种植牧草可有效增加土壤中有机质含量，种植牧草后，土壤中的有机质含量的提高率为39.2％-97.3％。

其中，生态护坡处理是采用生态混凝土护坡、生态袋植生护坡、椰纤维植生护坡、灌注型植生卷材护坡中的一种，优选采用椰纤维植生护坡。

生态混凝土护坡：俗称植生型生态混凝土护坡，护坡结构是在现场将生态混凝土搅拌浇筑成型并养护而成，表面摊铺一定量的覆土，土中植物(牧草种子)生长穿透混凝土结构，根植于内部土壤，形成植生型生态混凝土护坡体系。

生态袋植生护坡：生态袋是使用特定工艺，将牧草种子、长效肥、有机基质和保水剂等，按照一定的密度和比例定植在可自然降解的无纺布或其他材料上，并经过机器的滚压和刺针的复合定位工序形成一定规模的产品。

椰纤维植生护坡：椰纤维护坡技术是指栽种固坡植物并结合椰纤维等工程材料，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过固坡植物(牧草)的生长对边坡进行加固或美化的一门新技术。

灌注型植生卷材护坡：通过在坡面上铺设并锚固植生卷材，把牧草种子通过专用机械压注到卷材内，从而在各类边坡表面形成长期稳定的植物生长基础层，实现生态修复、景观绿化、水土保持以及边坡防护的和谐统一。

综合考虑护坡建设成本、施工难易程度、工程使用寿命及其保土效果等因素影响，再结合江苏沿海地区土壤实际状况，在江苏沿海沙土区水土保持应用中，优先推广使用结合牧草种植的椰纤维植生护坡，具体是播撒牧草种子，然后铺设椰纤维毯。使用椰纤维植生护坡方式，可显著降低其坡面土壤受外界影响的侵蚀强度。

另外，牧草为狗牙根、高羊茅和黑麦草中的一种，优选种植狗牙根。株型高大的牧草品种(高羊茅、黑麦草)腾发总量整体大于株型矮小品种(狗牙根)，这是因为腾发量由棵间蒸发与叶面蒸腾两部分组成，尽管高大株型品种生长中后期对地表的覆盖能力得到增强，一定程度上可降低土壤的棵间蒸发量，但由于此阶段经叶面蒸腾所消耗的水量增加值远远大于对地面遮盖所减少的棵间蒸发量，进而导致土壤腾发量不断增大且叶面蒸腾量所占比例进一步上升，最终使得牧草株型对土壤腾发总量起决定作用。因此优选种植狗牙根，狗牙根对水土保持效果较好，它是一种矮生牧草且紧贴地面，对土壤有极强的锁定抓牢作用，降雨时不易形成雨水滴溅导致的土壤流失发生。

本实施例还对种植牧草后的第二区域喷洒至少两次聚丙烯酰胺，每次喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为0.5-1.5g·m^-2。牧草种植后，再施用的PAM与牧草产生协同作用，在牧草生长的前期，土壤的水土保持能力较弱，利用PAM的保水固土优势；至牧草生长中后期，随着植株的长大和PAM的消耗，牧草株型逐步转化为影响水土保持效果的主导因素。而且喷洒PAM的喷洒量不能过大，当PAM投加量为1g·m^-2时，其固土保水效益最高，而且随着PAM投加量的增加，过量溶解于土壤溶液中的PAM，以水合状态的形式出现，形成粘稠胶体，可能会堵塞土壤毛细管，抑制土壤水分散失；加之土壤中未参与PAM聚合的黏粒、团聚体和小颗粒数量的减少，使得单位质量的PAM的水土保持效果随PAM投加量的增大不断下降。同一牧草品种下，椰纤维护坡方式较常规方式培肥土壤的效果好，有机质含量增幅为13.5％-37.3％。

一种护坡结构，其采用上述结合牧草种植的护坡方法处理得到。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

实施例1提供一种结合牧草种植的护坡方法，参见图1所示，该方法是针对坡度为10°的土坡110进行的，具体护坡方法为：

清理坡面，在坡面的两侧埋设高度为0.5m的混凝土的隔板120，埋设后的隔板120上沿高出地表0.2m。

对清理后的坡面喷洒PAM，PAM的喷洒量为4g·m^-2，得到本实施例的护坡结构100。

实施例2

实施例2提供一种结合牧草种植的护坡方法，参见图2和图3所示，该方法是针对坡度为20°，土壤含盐量为1.5％的土坡210进行的，具体护坡方法为：

清理坡面，先对清理后的坡面喷洒聚丙烯酰胺，喷洒量为4g·m^-2，再进行结合黑麦草230种植的生态袋220植生护坡处理，具体方式是：将黑麦草种子、长效肥、有机基质和保水剂等，按照一定的密度和比例定植在可自然降解的无纺布，形成生态袋220，将生态袋220平铺于坡面上。

对种植牧草后的坡面喷洒两次聚丙烯酰胺，每次喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为0.5g·m^-2，黑麦草230长出，得到本实施例的护坡结构200。

实施例3

实施例3提供一种结合牧草种植的护坡方法，参见图4和图5所示，该方法是针对坡度为30°，土壤含盐量为0.5％的土坡310进行的，具体护坡方法为：

清理坡面，对坡面进行整土，使坡面的坡度等于25°，将整出的土堆340至坡面的坡脚，形成土堆340。

对坡面进行结合高羊茅330种植的灌注型植生卷材320护坡处理，具体方法是，在坡面上铺设并锚固植生卷材320，把高羊茅种子通过专用机械压注到植生卷材320内。

对种植牧草后的坡面喷洒两次聚丙烯酰胺，每次喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为1.5g·m^-2，高羊茅330长出，得到本实施例的护坡结构300。

实施例4

实施例4提供一种结合牧草种植的护坡方法，参见图6和图7所示，该方法是针对坡度为30°，临近坡顶的土壤含盐量为0.2％，其余部分的土壤含盐量为0.5％的土坡410进行的，具体护坡方法为：

清理坡面，对坡面进行整土，使坡面的坡度等于25°，将整出的土堆340至坡面的坡脚，形成土堆340。

对土壤含盐量＝0.5％的区域进行结合狗牙根430种植的椰纤维植生护坡处理，具体方法是：在该区域土壤上播撒狗牙根种子，然后铺设椰纤维毯420，对土壤含盐量＝0.2％的区域直接种植狗牙根430。

对种植牧草后的坡面喷洒两次聚丙烯酰胺，每次喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为1g·m^-2，狗牙根430长出，得到本实施例的护坡结构400。

实施例5

实施例5提供一种结合牧草种植的护坡方法，参见图8和图9所示，该方法是针对坡度为临近坡顶的坡面坡度为10°，其余部分的坡面坡度为20°，土壤含盐量为1.5％的土坡510进行的，具体护坡方法为：

清理坡面，对坡度为10°的坡面喷洒聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的喷洒量为3g·m^-2。

对坡度为20°的坡面先喷洒聚丙烯酰胺，喷洒量为5g·m^-2，再进行结合狗牙根430种植的椰纤维植生护坡处理，具体方法是：在该区域土壤上播撒狗牙根种子，然后铺设椰纤维毯420。

对种植牧草后的坡面喷洒至少两次聚丙烯酰胺，每次喷洒聚丙烯酰胺的喷洒量为1g·m^-2，狗牙根430长出，得到本实施例的护坡结构500。

护坡结构的性能检测：

一、分别对实施例1-实施例5中的初始坡结构中的土壤，以及护坡结构中的土壤的有机质含量进行检测，结果如下：

每个实施例中的护坡结构土壤中的有机质含量明显高于该实施例中的初始坡结构土壤中的有机质含量，说明经过本发明实施例的护坡方法处理后的坡结构的盐分含量会减少，土壤质量得到优化，适于牧草的种植，牧草的生长质量会影响坡结构的水土流失现象。尤其是经过椰纤维植生护坡后的护坡结构土壤中有机质含量的提高率为39.2％-97.3％，增加效果普遍优于采用其他生态护坡方式处理后的护坡结构中的有机质含量增加效果。

二、分别对实施例1-实施例5中的初始坡结构中的土壤，以及护坡结构中的土壤的土壤侵蚀模数进行检测，土壤侵蚀模数是单位面积土壤及土壤母质在单位时间内侵蚀量的大小，是表征土壤侵蚀强度的指标，用以反映某区域单位时间内侵蚀强度的大小。

检测方法是“钉子法”，在初始坡结构内均匀打入10cm长铁钉，钉帽与地面平行，完成护坡结构后，测量露出地表铁钉的高度，进而推算出该区域内土壤的侵蚀量。

检测结果如下：每个实施例中经过护坡处理后，护坡结构处的土壤侵蚀模数＝1356.9-2917.2t·km^-2·a^-1，属于轻度侵蚀区，尤其是实施例4和实施例5中的护坡结构处的土壤侵蚀模数均小于1500km^-2·a^-1，说明采用本发明实施例的护坡方法能有效减少水土流失，尤其对江苏省的盐渍土地的改善效果明显。

综上所述，本发明实施例的结合牧草种植的护坡方法根据土坡的坡度和含盐量，采取不同的水土保持措施，得到护坡结构，能有效减少水土流失，成本低，后续维护保养容易，对自然环境的影响小，易推广。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。