一种黄土丘陵地貌区陡坡条件下淤地梯田经济林建设方法与流程
本发明涉及生态环境工程领域、工程建设领域，尤其涉及一种黄土丘陵地貌区陡坡条件下淤地梯田经济林建设方法。
背景技术：
黄土高原是世界上最大的黄土堆积区，总面积64万平方千米，横跨中国青、甘、宁、内蒙古、陕、晋、豫7省区，是中华民族古代文明的发祥地之一。
陕西黄土高原面积约8.9万平方公里，占陕西省总面积的43.2％。陕西北部黄土高原地貌形态主体为黄土高原丘陵沟壑区，该区内广覆厚层黄土，厚度在50～80米之间，最厚达150～180米。陕北黄土高原主体处于半干旱气候区，冬冷夏热，夏秋多雨，地区降水季节分布不均，主要的降水集中在6-9月份，约占全年降水量的70-80％，并以暴雨的形式出现。陕北黄土高原丘陵沟壑区的厚积黄土在河流、暴雨的侵蚀下形成了高低起伏、沟壑纵横的独特地貌特征，沟壑面积占区域总面积的50％。
陕北黄土高原丘陵沟壑区地势起伏、地形破碎、沟壑纵横，坡陡谷深、土质疏松、暴雨频至，加之经过数千年的砍伐耕作，地表植被破坏严重，该区域已经成为世界上水土流失最严重的地区之一。陕北黄土高原丘陵沟壑区每年水土流失输入黄河的泥沙，占黄河年输沙量的48％。该区每年平均被剥蚀表面肥沃土壤约10mm，损失有机质约一亿吨，造成了该区土壤贫瘠，干旱加剧，生态环境脆弱，农业生产受限制。
陕北黄土高原丘陵沟壑区地貌起伏，丘陵山地分布广泛，坡地在总面积中占很大比例。根据地形坡度标准等级，划分为7级：0°～5°为平坡，6°～15°为缓坡，16°～25°为斜坡，26°～35°为陡坡，36°～40°为急陡坡，41°～45°为急坡，46°以上为险坡。其中15°以下的坡地多已经被开发为城镇建设区及耕地，而16°～25°的斜坡地多已经被改造为梯田形态用于农业生产或作为生态林建设区。然而，26°～35°的陡坡和36°～40°的急陡坡两类陡坡地作为陕北黄土高原丘陵沟壑区坡地地貌的重要组成部分占比约为55％，现状的生态环境堪忧。
陕北黄土高原丘陵沟壑区黄土地貌中坡度为26°～40°的陡坡区，由于土壤疏松、坡面陡峭、暴雨冲刷，加之改造利用难度大等因素，已经成为水土流失的重要区域。因此，对于陕北黄土高原丘陵沟壑区黄土地貌中的坡度为26°～40°的陡坡区进行水土流失防治和土地利用优化成为改善黄土高原区域生态环境的紧迫任务。同时，干旱缺水也已经成为制约黄土高原生态环境改善和农业生产的重要制约因素，也在很大程度上制约了陡坡区的生态环境改善。
目前，陕北黄土高原黄土坡地进行水土流失治理，改良发展农业的主要方式有修建梯田、植树种草、固化坡面等。现状梯田可分为土坎梯田、石坎梯田和土石混合梯田。主要采用机械推平，人工筑埂的形式，施工资金投入大，费工费力，且适应度低。现状植树种草的生态改良方式存在植被存活率低，维护成本高的缺点。在梯田种植农作物也存在种植难度大，灌溉困难，劳动强度大的问题。利用混凝土、砖结构构建固化坡面，存在破坏生态环境的问题。
因此，针对陕北黄土高原丘陵沟壑区黄土地貌中坡度为26°～40°的陡坡区，需要一种施工简便、成本低、植被应性强的新型改造技术，实现水土流失防治和土地优化利用的目标，实现水土流失型陡坡“土壤水库”的增容调节，恢复生态环境，提高农业生产效率。
技术实现要素：
为了解决陕北黄土高原丘陵沟壑区黄土地貌中坡度为26°～40°的陡坡区的水土流失，实现土地优化及水土流失型陡坡“土壤水库”的增容调节，恢复生态环境，提高农业生产效率的问题，本发明提供了一种黄土丘陵地貌区陡坡条件下淤地梯田经济林建设方法。
本发明的技术方案是：
一种黄土丘陵地貌区陡坡条件下淤地梯田经济林建设方法，包括如下步骤：
步骤一：预制构件一，构件一为定桩用的钢筋混凝土桩；
步骤二：预制构件二，构件二是在模具箱中放入配方黄土承载物，配方黄土承载物中盛装配方黄土、夯实后将配方黄土承载物封口而成；
步骤三：将构件一与构件二装配安置；
将步骤一预制的构件一夯入在原坡地上，将预制构件二置入预制构件一的间隙；
步骤四：梯田淤积土层成型；
由步骤三装配安置好的装置，拦截雨水所携带的土壤、泥沙、有机质，通过沉淀作用，使梯田淤积土层成型；
步骤五：铺设配方种植土层；
在步骤四中成型的梯田淤积土层上，铺设配方种植土层，形成淤地梯田；
步骤六：经济林种植；
在淤地梯田下挖树坑，下树苗，填土；
步骤七：铺设覆盖物；
步骤六完成后，在淤地梯田表面铺盖秸秆覆盖层，铺盖的厚度为3-10cm。
所述的预制构件一的上端为长方体、下端为锥体，在长方体的一侧固定设置有挂接装置，预制构件一的内部设置有支撑骨架。
所述的模具箱内尺寸长宽高分别为75cm、30cm、90cm，模具箱上端开口。
所述的模具箱以2cm厚木板订制木质
所述的步骤五中铺设的配方种植土层的具体配方为秸秆粉末、腐殖泥、高分子材料与淤积土的重量比为15:10:0.2:74.8,其中的高分子材料为土壤保水改良剂。
所述的高分子材料为聚丙烯酸钠。
所述的配方黄土具体配方为黄土、水泥、粒径为5mm-10mm的页岩碎渣、水玻璃的重量比为200:16:16:5。
所述的步骤七中铺设覆盖物的铺盖厚度为3cm-10cm。
所述的模具箱中放置的配方黄土承载物为75cm*105cm国标麻袋。
所述的预制构件一由细石混凝土制成，预制构件一中的挂接装置为钢筋预制钩，预制构件一内部设置的支撑骨架为螺纹钢筋。
本发明的有益效果是：针对陕北黄土高原丘陵沟壑区黄土地貌中坡度为26°～40°的陡坡区，本发明提供了一种施工简便、成本低、植被应性强的新型改造技术，实现水土流失防治和土地优化利用的目标，实现水土流失型陡坡“土壤水库”的增容调节，恢复生态环境，提高农业生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明建成效果示意图；
图2是本发明预制构件一立面示意图；
图3是本发明预制构件一截面示意图；
图4是本发明模具箱示意图；
图5是本发明预制构件一、预制构件二装配安置平面示意图；
图6是本发明预制构件一、预制构件二装配安置立面示意图；
图7是本发明预制构件一、预制构件二装配安置效果示意图；
图8是本发明第一年9月淤积土层成型示意图；
图9是本发明第一年10月配方种植土层混合成型示意图；
图10是本发明第二年6-7月第二层淤积土层成型示意图；
图11是本发明第二年7月底、8月初第二配方种植土层混合成型示意图；
图12是本发明第二年8-9月第三层淤积土层成型示意图；
图13是本发明第三年4月完成经济林种植图。
图中，1-钢筋预制钩；2-细石混凝土；3-螺纹钢筋；4-模具箱；5-钢筋混凝土桩；6-配方黄土承载物；7-配方黄土；8-淤积土；9-原坡地；10-配方种植土层；11-秸秆覆盖层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1：
如图1-13所示的一种黄土丘陵地貌区陡坡条件下淤地梯田经济林建设方法，包括如下步骤：
步骤一：预制构件一，构件一为定桩用的钢筋混凝土桩5；
步骤二：预制构件二，构件二是在模具箱4中放入配方黄土承载物6，配方黄土承载物6中盛装配方黄土、夯实后将配方黄土承载物6封口而成。
步骤三：将构件一与构件二装配安置；
将步骤一预制的构件一夯入在原坡地9上，将预制构件二置入预制构件一的间隙；
步骤四：梯田淤积土层8成型；
由步骤三装配安置好的装置，拦截雨水所携带的土壤、泥沙、有机质，通过沉淀作用，使梯田淤积土层8成型；
步骤五：铺设配方种植土层10；
在步骤四中成型的梯田淤积土层8上，铺设配方种植土层10，形成淤地梯田；
步骤六：经济林种植；
在淤地梯田下挖树坑，下树苗，填土；
步骤七：铺设覆盖物；
步骤六完成后，在淤地梯田表面铺盖秸秆覆盖层11。
优选的所述的步骤七中铺设覆盖物的铺盖厚度为3cm-10cm。
在实施本发明时，首先预制构件一即预制定桩的钢筋混凝土构件；预制构件一是以
构件一钢筋混凝土桩的总长度为250cm，下端为锥形长度为150cm，上端为长方体，上端长度100cm，长方体截面边长为20cm。
由于陕北黄土高原降水多集中在每年6—9月，因此，构件一、构件二的装配应在每年4月—5月之间。
将步骤一中预制的构件一钢筋混凝土桩5交错垂直夯入黄土坡地，将步骤二中的预制构件二木质模具箱4置入交错垂直夯入原坡地9的构件一钢筋混凝土桩5之间，填充配方黄土7的配方黄土承载物6纵向叠放两个，固定在混凝土柱一侧的挂钩上，前后两排预制构件一间距260cm。
在每年4—5月将构件一、构件二的预制构件在黄土坡地上安置完备后，待6—9月雨季来临构件一、构件二将拦截雨水所携带的土壤、泥沙、有机质等，通过沉淀作用，淤积成型。
经实验模型测算，经过一年6—9月的降水季节，构件将拦截淤积30cm—50cm淤积土。
在10月秋收过后，将农作物秸秆粉碎，与淤积土、腐殖泥成比例混合，加入适量聚丙烯酸钠形成10cm配方土。
第二年6—7月经过2个月降水拦截淤积后形成10—20cm的淤积土层后，再铺设10cm的配方土层。
在8—9月降水拦截淤积后形成10—15cm的淤积土。
第三年4月进行经济林种植。在淤地梯田中部下挖成长宽分别为50cm*50cm的树坑，下树苗，填土。完成经济林种植后，在淤地梯田表面用农作物秸秆铺盖，厚度约为3-10cm，优选的厚度为5cm。在种植完成后的经济林地面上再加铺3-10cm厚的秸秆覆盖层11，秸秆覆盖层既对土壤有一定的保湿作用，经过一段时间的风吹雨淋后的秸秆还可以作为养料，满足植物的生长营养需求。
经过一年的生长，经济林根系愈加发达，将淤地坡地与原黄土坡地紧密的联系在一起，形成了完成坚实的一体化形态。
针对丘陵沟壑区黄土地貌中坡度为26°～40°的陡坡区，采取改变地形下垫面的方法，构建拦蓄水土流失构筑物，拦渗自然降水，截短坡长和经流线，降低坡面径流速度，提高降水的截留效率；为避免环境污染，放弃地膜等工业化不可降解产品，利用高分子材料大量吸收水分，减少陕北黄土高原地表层黄土湿陷性，采用农作物秸秆覆盖土壤表面，防止风蚀和水蚀的作用，减少水分蒸发，有效保持水土，增强蓄水保墒的效果，提高水分的利用率；坡地适应性强，施工难度低，对生态环境扰动小黄土坡地地貌千差万别，坡度类型多，地形复杂，因此，对其改造应以广泛适用为原则，突出预制装配技术特征，对技术工人依赖度低，降低施工难度。为实现生态环境的改善要求，坡面改造的技术措施应以环境友好，对自然扰动小为主要原则，利用自然水流淤积作用形成梯状地形，实现“雨水的就地拦蓄利用”，增容“土壤水库”的储蓄调节功能。
实施例2：
如图1-3及图5-13所示，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的预制构件一的上段为长方体、下段为锥体，在上段长方体的一侧固定设置有挂接装置，预制构件一的内部设置有支撑骨架。
优选的是所述的预制构件一由细石混凝土2制成，预制构件一中的挂接装置为钢筋预制钩1，预制构件一内部设置的支撑骨架为螺纹钢筋3。
在实际应用时，预制构件一下段为锥体便于夯入黄土坡地，上段为长方体便于整体安装设置，挂接装置的设置使方黄土承载物6的安置更加稳固，预制构件一的内部设置有支撑骨架使得预制构件一的强度得到了增强。
实施例3：
如图1、图4-7所示，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的模具箱4内尺寸长宽高分别为75cm、30cm、90cm，模具箱4上端开口。
优选的是所述的模具箱4以2cm厚木板订制木质
优选的是所述的木质模具中放置的配方黄土承载物为75cm*105cm国标麻袋。
具体实施时，将木质模具4内放置75cm*105cm国标麻袋，国标麻袋作为承载物将配方黄土放置其中夯实，并用线缝合，最好用粗麻线缝合。
本发明采用此方案，很好的实现了本发明的功能，在用材上既经济又实惠。
实施例4：
如图9-13所示，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：所述的配方黄土7具体配方为黄土、水泥、粒径为5mm-10mm的页岩碎渣、水玻璃的重量比为200:16:16:5。
优选的是所述的步骤五中铺设的配方种植土层10的具体配方为秸秆粉末、腐殖泥、高分子材料与淤积土的重量比为15:10:0.2:74.8,其中的高分子材料为土壤保水改良剂。
用此方案，通过加入高分子土壤保水改良剂，将大大增加土壤保水能力，在枯水期可以释放水分以供植物生长需要，减少黄土湿陷性。
在实际应用时，配方种植土层10的厚度为10cm。
通过土质改良，以肥调水，水肥耦合通过在土壤中增加农作物秸秆纤维、有机质等，实现土质改善，将疏松贫瘠黄土与有机质结合，形成土壤细小颗粒的聚集，缔结成为土壤微团聚体和团聚体，改良土壤结构和孔性状况，以紧结方式复合有机质有利于团聚体的形成和稳定，既促进了土壤养分供给，又充分发挥了以肥调水的作用，有效提高了雨水的深入和贮存能力，产生水肥耦合的增产效应。
实施例5：
如图9-13所示，与实施例3相比，本实施例的不同之处在于：所述的高分子材料为聚丙烯酸钠。
因为陕北黄土高原降水季节性不均，属于干旱地区，聚丙烯酸钠吸水性能强，可以大幅度提高土壤保水性能，在旱季供给植物生长需要，另外，陕北黄土高原地表层黄土湿陷性较强，聚丙烯酸钠高分子材料可以大量吸收水分，减少黄土湿陷性。
实施例6：
如图1及图13所示，与实施例3相比，本实施例的不同之处在于：所述的预制构件一由细石混凝土2制成，预制构件一中的挂接装置为钢筋预制钩1，预制构件一内部设置的支撑骨架为螺纹钢筋3。
在实际应用时，预制构件一采用此结构,使得建造的预制构件一结实耐用,满足当地气候条件对辅助设施的要求。
使用本发明，在黄土陡坡淤地梯田建成后，将有效的截短坡长和径流线，大大降低了水土流失对黄土坡面的影响，对土壤、砂石、有机质进行了拦截利用，改良了坡面种植条件，减少了河流泥沙堆积压力。淤地梯田多层结构增加了土壤贮水能力，在半干旱黄土高原地区具有重要意义。淤地梯田通过有机质复合土层、高分子保水材料、表层秸秆覆盖等多种措施，增强了土壤的保水性能，扩容“土壤水库”，在枯水季节能持续为植物供水，满足了植物生长水分需求，大幅度增加植物的成活率。淤地梯田经济林建成后，将大幅度改善黄土丘陵坡面的生态环境，经测算，土壤泥沙拦截率在84％以上，有效降低了水土流失的影响，对水土保持具有重要作用。
陕北黄土高原丘陵沟壑区26°～40°的陡坡区现状多以荒山形式存在，建设淤地梯田经济林后，将有助于实现土地的高效利用，增加农民收入，提高地区农业生产效率，具有显著的经济效益。
淤地梯田经济林建成后将有效的改善生态环境，尤其是选择花椒、山杏、红枣等具有陕北黄土高原特色的经济林种植后，将有效的提升景观风貌，有利于打造具有地域特色的旅游产品，将可有效的带动就业，提升地区活力，带来可观的经济效益和社会效益。
本发明不仅适用于陕北黄土高原丘陵沟壑区，对于黄土高原地区该类型地貌亦可推广使用。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
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