本发明属于国土空间生态修复工程，具体说是一种红层水土流失生态修复的方法。
背景技术：
1、气候、地形、地表物质和植被是影响水土流失的四大自然条件，地质条件控制影响水土流失的地表物质、地形地貌、植被三大要素。红层是中生代以来的河湖相、河湖交替相或是山麓洪积相等陆相碎屑岩，从外表来看颜色主要为红色，岩性主要是紫红色砂岩、砂砾岩、泥页岩等。红层岩石主要为钙质、泥质胶结，风化速度快，表生作用有效面积较大，形成的流失物质较丰富，风化物的抗蚀能力弱，有机质含量较低，渗透性较差，加上南方地区水、热分布不均等不利环境因素的影响，使红层区水土流失尤为严重。为了改善南方低山丘陵红层区生态系统环境质量，我国开展了长期的水土保持和水土流失治理工作，取得了较丰富的治理经验。程晓莉等在红壤侵蚀退化立地的植被恢复的方法(cn 102379174 b)中公开了一种中国南方花岗岩红壤不同侵蚀立地植被恢复的物种和种植模式，但是对南方红层区不同地质背景水土流失区的生态修复未作评述，未形成基于地球系统科学的红层水土流失地质成因模型和生态修复模式。唐月红等公开了一种能有效防止水土流失的生态修复方法(cn 114396014 a)，郭书海等公开了一种基于生态分区的矿山生态修复方法(cn109190224a)，高吉喜等公开了一种能有效防止水土流失的生态修复系统及修复方法(cn106228610b)分别总结了一种堤坝外侧工程修复的方法，针对矿山的土壤和植被的生态修复分区方法；前人对水土流失的综合治理和生态修复，多侧重地形地貌、气候、土壤以及工程措施，对地质建造背景要素涉及较少，尤其在红层区水土流失生态修复方法中，以常规的山体单一植被修复、工程修复等为代表的修复方式在南方丘陵区受到不同地质背景条件限制，治理方式是在缺乏地球系统观的水土流失地质成因规律调查、不了解岩石风化壳类型、风化程度及其分布状况、土壤特征等的基础上开展的，治理工程部署针对性不强，存在高投入、生态修复效率低的问题，不利于南方丘陵区水土保持事业的高质量提升。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本发明公开了一种用于红层区水土流失生态修复的方法，主要用于南方低山丘陵红层土壤侵蚀区不同岩性、不同坡位水土流失的精准治理和高效生态修复。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
3、一种用于红层水土流失生态修复的方法，该方法包括如下步骤：
4、步骤1：原始数据收集与基础图件编制，对所述原始数据进行预处理，编制基础图件；
5、所述原始数据包括行政区划数据、区域地质图数据、水土流失强度分级数据、高程数据、土地质量地球化学数据；
6、步骤2：构建红层地质建造分区，所述红层是中生代以来的河湖相、河湖交替相、山麓洪积相的泥岩、砂岩、砂砾岩等交互组成的以红色为标志的陆相沉积建造；
7、步骤3：开展红层不同坡位水土流失生态修复分区；
8、步骤4：提出红层水土流失区植被恢复种类；
9、步骤5：构建红层水土流失生态修复模式。；
10、步骤1中，对所述原始数据进行预处理，编制基础图件的具体方法是：收集全国国土调查成果，获取行政区划数据，使用argis软件中筛选功能，选择乡镇名称字段，筛选出研究区所在的乡镇行政区划范围；通过地质调查部门收集区域地质图数据，使用argis软件中属性表字段筛选和字段计算功能，将不同时代地层组段、地层岩性字段属性具有相同值的要素进行合并分区，编制包括变质岩建造、沉积岩建造、火山岩建造、侵入岩建造、第四系的一级地质建造分区图；向测绘地理信息部门收集高程(dem)数据，使用acrgis软件中空间分析功能构建地形位置指数，叠加坡度信息并根据邻域像元高程的标准值来划分不同坡位类型，编制包括山脊、上坡、中坡、下坡、山谷的坡位图；通过水利部门收集年度水土流失强度分级数据，选取水土流失强度分级结果为剧烈、极强烈、强烈、中度等级分布区，使用argis软件中要素合并功能，编制红层水土流失生态修复范围图；通过地质调查部门收集土地质量地球化学数据，使用argis软件spatial analyst工具中差值分析的反距离权重法，编制氮、磷、钾养分等级图和有机质等级图。
11、步骤2中，构建红层地质建造分区的具体方法是：通过地质调查部门获取区域地质图数据，结合权利步骤1中的一级地质建造分区图数据，选取沉积岩建造地层组段和地层岩性组合，按照不同地层时代岩性建造进行三级建造分区，具体作法是：先将沉积岩建造分为红层地质建造和其他沉积建造的二级建造，再将中生代以来的侏罗纪-白垩纪-新近纪沉积建造划分为红层地质建造，按照地层组段、地层岩性组合、地层年代划分成新近纪砂砾岩建造、白垩纪泥岩建造、白垩纪砂砾岩建造、白垩纪砂岩建造、侏罗纪砂岩建造、侏罗纪泥岩建造、侏罗纪砂砾岩建造的三级建造，然后使用argis软件属性表字段筛选和字段计算功能提取红层地质建造区，将新近纪砂砾岩建造、白垩纪砂砾岩建造、侏罗纪砂砾岩建造合并为砂砾岩建造，将白垩纪砂岩建造、侏罗纪砂岩合并为砂岩建造，将白垩纪泥岩建造、侏罗纪泥岩建造合并为泥岩建造，并生成包括砂砾岩建造、泥岩建造、砂岩建造的红层地质建造分区图。
12、表1所示的即是按照不同地层时代地层组段和地层岩性组合进行红层地质建造三级分区结果。
13、表1红层地质建造三级分区表
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16、步骤3中，开展红层水土流失生态修复分区方法为：根据红层的沉积建造特征、不同地质建造水土流失发育强度、风化壳-土壤分布特征及理化性质差异性，合理划分不同地质建造区的生态修复区，红层山脊部位通常是裸露的砂砾岩，母质层-基岩裸露，有少量土壤分布，多为残留的长英质砂砾，植被覆盖率极低，侵蚀速度相对较慢、侵蚀强度相对较弱，以面状侵蚀为主；上坡为泥页岩与砂岩互层地带，土壤、母质层和基岩相间分布，地表极易产生冲沟，土壤层较薄，以强烈-剧烈面状侵蚀为主；中下坡砂岩类透水性较好，中等抗风化，土壤层、母质层发育，地下水水位埋藏较浅，有利岩石风化，土层、母质层发育，地表极易产生冲沟，有机质、氮磷钾等养分流失；下坡-山谷处有较厚的土壤分布，土壤结构相对完整，植被覆盖率较高；利用argis软件将红层水土流失生态修复范围图的空间范围依次与红层地质建造分区图、坡位图进行空间叠加(overlay)合并归类，形成如下11种南方红层水土流失的生态修复分区：(1)山脊砂砾岩基岩裸露区；(2)上坡砂砾岩面蚀水土流失区；(3)中坡砂砾岩沟蚀水土流失区；(4)下坡-山谷砾质土壤覆盖区；(5)山脊泥岩面蚀水土流失区；(6)上坡泥岩面蚀水土流失区；(7)中坡泥岩沟蚀水土流失区；(8)山脊砂岩面蚀水土流失区；(9)上坡砂岩面蚀水土流失区；(10)中坡砂岩沟蚀水土流失区；(11)下坡-山谷土壤覆盖区。
17、步骤4中，提出红层水土流失区植被恢复种类的筛选方法是根据红层水土流失区风化壳-土壤特性、土壤地球化学元素含量特征、水土流失强度分级，筛选合适红层不同地质建造背景区水土流失生态修复植物种类，具体是：山脊砂砾岩基岩裸露区、上坡砂砾岩面蚀水土流失区、山脊泥岩面蚀水土流失区、山脊砂岩面蚀水土流失区，其母质层-基岩裸露，有效土壤层缺失，多为残留的长英质砂砾，缺少水份、有机质和氮磷钾养分，其立地条件差，乔木、果树类种植适宜性差，选择的生态修复植物必须满足根系发达，耐旱耐贫瘠，生长迅速等特性，因此生态修复植被选择不定根草本和藤本植物，根系发达的植被能够很好的固土保水，吸收基岩裂隙内深层水分，形成植被修复层和岩层根系交织的稳定结构；上坡泥岩面蚀水土流失区、山脊砂岩面蚀水土流失区、上坡砂岩面蚀水土流失区，其土壤、母质层和基岩相间分布，地表极易产生冲沟，土壤层较薄，有机质、氮磷钾养分部分流失，因此生态修复植被选择耐旱耐贫瘠的针叶、灌草类；中坡砂砾岩沟蚀水土流失区、中坡泥岩沟蚀水土流失区、中坡砂岩沟蚀水土流失区，其土壤层、母质层发育一般，地下水水位埋藏较浅，有利岩石风化，地表极易产生冲沟，有机质、氮磷钾等部分养分流失，因此生态修复植被选择阔叶乔木、灌草类；下坡-山谷砾质土壤覆盖区、下坡-山谷土壤覆盖区，其有较厚的土壤层分布，土壤结构相对完整，水份、有机质、氮磷钾养分较丰富，适合种植生态修复植被选择果树类和中草药，可有效将生态效益转化为经济效益优选本地水土保持植物品种。
18、红层水土流失区植被恢复种类的选择标准是：优选本地水土保持植物品种：主要选择适合本地气候、立地条件的先锋植被种类，能够在缺乏土壤养分和水分的水土流失地区生长的植物，其特点是喜酸性土壤、耐贫瘠，旱生性、根系能深入岩层裂隙。从相似的地理气候地带引进优质高效、性能稳定的适生树种和草灌品种，并与乡土树种一起营造人工混交林，提高生物多样性和植被系统的生态功能。筛选出了28个适合红层不同建造类型、不同坡位水土流失区植被修复的本地和异地优势品种。包括：
19、(1)生态乔木类7种，包括马尾松、木荷、枫香、无患子、栾树、丝栗栲、云山青冈；
20、(2)经济树种4种，包括脐橙、杨梅、葡萄柚、长果桑葚；
21、(3)水土保持灌木5种，包括石海椒、胡枝子、猪屎豆、野鸦椿、黄栀子；
22、(4)生态经济草本类9种，包括板蓝根、宽叶雀稗、吉祥草、广西腹水草、黄花远志、淡竹叶、黄花菜、花生、大豆；
23、(5)藤本类3种，包括铺地榕、薜荔、乌蔹莓。
24、步骤5中，构建红层水土流失生态修复模式包括：
25、(1)适用于山脊砂砾岩基岩裸露区的封禁+滕草植物篱修复模式；
26、(2)适用于山脊-上坡面蚀水土流失区的等高草灌带+鱼鳞坑藤灌草覆盖修复模式；
27、(3)适用于中坡沟蚀水土流失区的乔灌草混交修复模式；
28、(4)适用于下坡-山谷土壤覆盖区的反向梯田+果农立体修复模式；
29、(5)适用于下坡-山谷砾质土覆盖区的林药种植修复模式。
30、所述适用于山脊砂砾岩基岩裸露区的封禁+滕草植物篱修复模式是：除了采取严格封禁措施，沿着层理面、构造裂隙线、侵蚀沟选择耐旱、耐贫瘠且固土能力强的滕草修复，2-3m间距种植藤本苗，中间撒播中间播撒混合草籽的营养土；所述草本植物如选自宽叶雀稗、吉祥草、淡竹叶；所述藤本苗选自如薜荔、铺地榕。
31、所述适用于山脊-上坡面蚀水土流失区的“等高草灌带+鱼鳞坑藤灌草覆盖模式是：
32、等高草灌带：从上坡至山脊沿等高线水平布置拦截泥沙等高草灌带，坡面上两条等高草灌之间的间隔为20-30m，种植固土能力强、耐旱耐贫瘠的乡土低矮草本和灌木，灌木苗间隔2-3m，中间播撒混合草籽的营养土；所述乡土低矮草本选自如宽叶雀稗、吉祥草、淡竹叶、千里光；所述灌木选自包括石海椒、胡枝子、猪屎豆。
33、鱼鳞坑藤灌草：在两条等高草灌带之间，沿等高线自上而下的挖半月型坑，沿山坡呈“品”字形排列，行间距4m，坑距2m，坑体弧长0.2-0.5m，将周边表土回填，坑内回填土层不少于0.2m厚度；灌木苗和藤本苗栽入坑中距下沿0.2-0.3m处，苗下均播撒混合草籽的营养土；所述草本植物选自如宽叶雀稗、吉祥草、淡竹叶；所述灌木苗选自如石海椒、胡枝子、猪屎豆、黄栀子；所述藤本苗如铺地榕、薜荔、乌蔹莓。
34、所述适用于中坡沟蚀水土流失区的乔灌草混交修复模式是：
35、马尾松与枫香、栾树、胡枝子混交，混交比为4：2：2：2；或马尾松与无患子、木荷、野鸦椿混交，比例4∶2∶2∶2；苗下穴中播撒混合草籽的营养土；植被组合：乔木品种用马尾松、枫香、木荷、无患子、栾树，灌木品种用胡枝子、猪屎豆、野鸦椿。；乔木穴内撒播宽叶雀稗、吉祥草、淡竹叶。
36、所述适用于下坡-山谷土壤覆盖区的反向梯田+果农立体修复模式是：
37、土壤覆盖区发生在下坡山谷，地表径流携带流失物质汇入山谷或陡坎下部，土石层厚度大，生境条件好，采取反向梯田+果农立体修复模式。
38、反向梯田：沿等高线布设，大弯就势，小弯取直。梯田面宽3m，内斜3°-5°，田面外侧修筑田埂，内侧修筑坎下沟，坎下沟内每隔10 -15m留设挡土；在田面中心稍外侧挖栽植穴；在梯埂和梯壁可播种板蓝根、广西腹水草、淡竹叶、黄花菜以增加保水保土性，兼具经济效益和生态效益；
39、果农立体修复：立体种植分两层进行布局，在反向梯田内第一层种植果树，选自脐橙、杨梅、葡萄柚、长果桑。第二层种植当年可收益的经济作物，选自黄花菜、花生、大豆。
40、适用于下坡-山谷砾质土覆盖区林药种植修复模式：
41、林药种植修复：林药种植分两层进行布局，第一层种植生态类乔木丝栗栲和/或云山青冈；第二层种植喜湿耐阴的中药材板蓝根、黄花远志、广西腹水草中的一种以上。
42、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
43、1、传统水土流失生态修复，主要以常规的山体单一植被修复、工程修复等为代表的修复方式为主，在南方丘陵区受到不同地质建造背景条件限制，水土流失治理部署针对性不强，存在高投入、生态修复效率低的问题。本发明通过南方丘陵区红层不同地质建造土壤-风化壳的分布规律及理化性质研究，结合水土流失强度分级和坡位划分，精准、科学的进行了生态修复分区。
44、2、结合红层不同地质建造立地条件，优选适合不同地质建造背景的植被修复品种，构建合理的修复模式来提升南方红层区水土流失的生态修复效率和成效。
45、3.传统水土流失生态修复高投入低产出，本发明提出了果农立体修复和林药种植修复增加经济效益，注重生态效益和经济效益并举，以达到红层不同地质建造背景条件水土流失的精准治理和高效生态修复。
1.一种红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：步骤1中，对所述原始数据进行预处理，编制基础图件的具体方法是：收集全国国土调查成果，获取行政区划数据，使用argis软件中筛选功能，选择乡镇名称字段，筛选出研究区所在的乡镇行政区划范围；通过地质调查部门收集区域地质图数据，使用argis软件中属性表字段筛选和字段计算功能，将不同时代地层组段、地层岩性字段属性具有相同值的要素进行合并分区，编制包括变质岩建造、沉积岩建造、火山岩建造、侵入岩建造、第四系的一级地质建造分区图；向测绘地理信息部门收集高程(dem)数据，使用acrgis软件中空间分析功能构建地形位置指数，叠加坡度信息并根据邻域像元高程的标准值来划分不同坡位类型，编制包括山脊、上坡、中坡、下坡、山谷的坡位图；通过水利部门收集年度水土流失强度分级数据，选取水土流失强度分级结果为剧烈、极强烈、强烈、中度等级分布区，使用argis软件中要素合并功能，编制红层水土流失生态修复范围图；通过地质调查部门收集土地质量地球化学数据，使用argis软件spatialanalyst工具中差值分析的反距离权重法，编制氮、磷、钾养分等级图和有机质等级图。
3.根据权利要求2所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：步骤2中，构建红层地质建造分区的具体方法是：通过地质调查部门获取区域地质图数据，结合步骤1中的一级地质建造分区图数据，选取沉积岩建造地层组段和地层岩性组合，按照不同地层时代岩性建造进行三级建造分区，具体作法是：先将沉积岩建造分为红层地质建造和其他沉积建造的二级建造，再将中生代以来的侏罗纪-白垩纪-新近纪沉积建造划分为红层地质建造，按照地层组段、地层岩性组合、地层年代划分成新近纪砂砾岩建造、白垩纪泥岩建造、白垩纪砂砾岩建造、白垩纪砂岩建造、侏罗纪砂岩建造、侏罗纪泥岩建造、侏罗纪砂砾岩建造的三级建造，然后使用argis软件属性表字段筛选和字段计算功能提取红层地质建造区，将新近纪砂砾岩建造、白垩纪砂砾岩建造、侏罗纪砂砾岩建造合并为砂砾岩建造，将白垩纪砂岩建造、侏罗纪砂岩合并为砂岩建造，将白垩纪泥岩建造、侏罗纪泥岩建造合并为泥岩建造，并生成包括砂砾岩建造、泥岩建造、砂岩建造的红层地质建造分区图。
4.根据权利要求1所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：步骤3中，开展红层不同坡位水土流失生态修复分区方法为：根据红层的沉积建造特征、不同地质建造水土流失发育强度、风化壳-土壤分布特征及理化性质差异性，合理划分不同地质建造区的生态修复区，红层山脊部位通常是裸露的砂砾岩，母质层-基岩裸露，有少量土壤分布，多为残留的长英质砂砾，植被覆盖率极低，侵蚀速度相对较慢、侵蚀强度相对较弱，以面状侵蚀为主；上坡为泥页岩与砂岩互层地带，土壤、母质层和基岩相间分布，地表极易产生冲沟，土壤层较薄，以强烈-剧烈面状侵蚀为主；中下坡砂岩类透水性较好，中等抗风化，土壤层、母质层发育，地下水水位埋藏较浅，有利岩石风化，土层、母质层发育，地表极易产生冲沟，有机质、氮磷钾等养分流失；下坡-山谷处有较厚的土壤分布，土壤结构相对完整，植被覆盖率较高；利用argis软件将红层水土流失生态修复范围图的空间范围依次与红层地质建造分区图、坡位图进行空间叠加(overlay)合并归类，形成如下11种南方红层水土流失的生态修复分区：(1)山脊砂砾岩基岩裸露区；(2)上坡砂砾岩面蚀水土流失区；(3)中坡砂砾岩沟蚀水土流失区；(4)下坡-山谷砾质土壤覆盖区；(5)山脊泥岩面蚀水土流失区；(6)上坡泥岩面蚀水土流失区；(7)中坡泥岩沟蚀水土流失区；(8)山脊砂岩面蚀水土流失区；(9)上坡砂岩面蚀水土流失区；(10)中坡砂岩沟蚀水土流失区；(11)下坡-山谷土壤覆盖区。
5.根据权利要求1所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：步骤4中，提出红层水土流失区植被恢复种类的筛选方法是根据红层水土流失区风化壳-土壤特性、土壤地球化学元素含量特征、水土流失强度分级，筛选合适红层不同地质建造背景区水土流失生态修复植物种类，具体是：山脊砂砾岩基岩裸露区、上坡砂砾岩面蚀水土流失区、山脊泥岩面蚀水土流失区、山脊砂岩面蚀水土流失区，生态修复植被选择不定根草本和藤本植物；上坡泥岩面蚀水土流失区、山脊砂岩面蚀水土流失区、上坡砂岩面蚀水土流失区，生态修复植被选择阔叶乔木、灌草类；下坡-山谷砾质土壤覆盖区、下坡-山谷土壤覆盖区，生态修复植被选择果树类和中草药，优选本地水土保持植物品种。
6.根据权利要求1所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：步骤5中，构建红层水土流失生态修复模式包括：
7.根据权利要求6所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：步骤5所述的五种修复模式，可根据实际生态修复分区组合使用：
8.根据权利要求6所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：
9.根据权利要求6所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：
10.根据权利要求6所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：
11.根据权利要求6所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：
12.根据权利要求6所述的红层水土流失生态修复的方法，其特征在于：
