專利名稱：雨水反滲透保根方法
技術領域：
本發明屬于一種抗旱保苗造林方法，尤其是一種人工林雨養節水保育林木成活、生長的方法。
背景技術：
森林是陸地自然生態系統平衡的重要組成部分，具有調節氣候的功能，從某種意義上森林乃是一個民族賴以生息、繁衍、得以發展的最重要的自然基礎，也是一個國家最重要的物質財富。《中國統計年鑒》(1988)表明我國森林覆蓋率為12％，遠低于世界31.3％的平均水平，在世界各國中排列第120位之后。上世紀七十年代以后，由于砍伐量遠大于生長量，我國森林覆蓋率從解放初的20％驟減至12.5％，森林資源的銳減導致水土流失，山體滑坡，泥石流等自然災害。生態環境的惡化引起社會各界的高度重視，黨中央從國家長遠發展的全局出發，加強環境保護，退耕還林，植樹種草，建設環境友好型社會，實現人與自然和諧相處。
要植樹造林，保護生態環境，必須為林木的適宜生長創造條件。樹木的根系是樹木與外界環境進行物質和能量交換的場所，其發達程度表征了樹木對環境的利用程度和適應性。在干旱半干旱的黃土高原地區，林木根系對土壤干旱的抗御能力以及在干旱條件下對土壤水分的利用能力，直接關系到造林樹種的適地性及其生產力的高低。
以風積壤土為特征的蘭州南北兩山，地處我國黃土高原、青藏高原和蒙新高原的過渡地帶，屬我國黃土高原的最西端。立地區劃為甘肅黃土高原隴中北部黃土丘陵、河谷盆地類型區。氣候類型屬于北溫帶半干旱大陸性季風氣候，年均降水量約300mm，主要集中在夏秋兩季(7-10月)，土壤水分自然蒸發量大，約為年平均降水量的5倍。要保持林木的成活和相對穩定性，關鍵在于有效減少土壤水分蒸發，為林木根系的集中分布區提供相對適宜的水分環境，促進林木根系生長，保證林木更好的成活。
發明內容
本發明結合蘭州市南北兩山人工造林近70年的生產實踐，根據蘭州市土壤條件和氣候特征，經過大量試驗研究，在總結多年生態建設經驗的基礎上，探索出一套人工林雨養節水保育林木成活、生長的技術模式，其目的是提供一種雨水反滲透保根方法，并在蘭州市南北兩山人工林區得到中試推廣與示范。
本發明的目的是這樣實現的一種雨水反滲透保根方法，其特征在于按以下步驟進行整地整地方式以水平臺為主，沿等高線將坡面修筑成臺階狀臺面，階面水平或向內傾斜，臺面寬為1.0m-1.2m；有林地翻松臺面土壤5-10cm，未造林地翻松臺面土壤30-40cm，并逐臺下修，下臺的地表土翻到上臺，加固并培高地埂，埂高不少于20cm。
集流采用刻槽填充，選兩種集水材料，分兩步進行第一步選用玉米秸桿，在水平臺之間的坡面上開挖出深為5cm、寬為150cm、長為200cm的長條形集流槽，集流槽在坡面的間距3m，在槽內填充玉米秸桿，將玉米秸桿自下而上覆瓦狀填入，下端伸出坡面30-40cm；第二步在水平臺內側坡，沿秸桿面向下鋪設塑料薄膜，寬為160cm，并將薄膜兩側嵌入坡面土內各5cm，長根據內側坡面至水平臺輸水溝的距離現場確定，將塑料薄膜鋪設至輸水溝內，與溝深一致，間距3m。
輸水輸水措施主要是增強土壤對降水的強化入滲能力，提高林地對自然水資源的利用效率，主要措施為開挖輸水溝。在水平臺內側，在林木冠輻外沿處開挖深50cm、寬30cm的淺溝，填充分三個環節，先在溝內填入20cm的麥草并踩實，然后填入10-15cm厚的表土，再填入15-20cm的麥草。
保水以地面覆蓋為主，覆蓋材料分為兩類一是砂石；二是生物材料——麥草、秸桿、枯枝落葉以及各種雜草。
地面覆蓋材料及規格1、生物材料覆蓋在修整好的水平臺內，覆蓋厚10cm的生物材料，上面少許壓土；2、砂石覆蓋主要作為道路兩側的行道樹保水措施，樹帶內覆蓋厚10cm的砂石。
本發明的優點和產生的有益效果是通過對人工林雨水反滲透保根方法和未采用本方法的林地進行土壤水分狀況試驗觀測，本發明能明顯抑制土壤蒸發，在蒸發時間上呈明顯的蒸發延后特性，可以有效存儲雨季的土壤水分，推遲土體變干的時間，縮短兩次降雨間土壤的水分虧缺期，保證林木根系吸收和更好的成活，現將單項技術措施與配套技術措施的觀測數據分析如下保水措施以覆蓋生物秸桿和砂石為主的保水措施與無覆蓋的林地進行土壤水分數據對照表明在樹木根系集中分布的土壤表層以下20-50cm之間，通過對一次10mm降雨后第3天-10天的土壤含水量損失過程分析，無覆蓋處理的林地土壤平均含水量由最初的9.43％降到3.76％，損失率達60.1％，而覆卵石的土壤含水量由最初的10.93％、覆秸桿的土壤含水量由最初的8.76％，經過10天后，分別降到8.75％和7.55％，損失率為19％和13.8％，證明蒸發變化不明顯，僅僅為無覆蓋損失率的2/10-3/10，適宜的土壤水分環境有利于樹木渡過降雨分布不均的干旱期；輸水措施將輸水溝措施與空白地進行土壤水分數據對照表明輸水溝能有效促進雨水迅速入滲至土壤深層，輸水溝內填入的生物秸桿能極大提高水分入滲速率，打破原有土壤因板結等原因造成的不利入滲環境。特別是在一次強度較大降雨過程中，輸水溝能有效起到二次攔蓄的作用，充分利用雨水并減少坡面沖刷。經多次降雨后的土樣分析，輸水溝側滲區30-50cm之間的土壤平均含水量是空白地的1.85倍；坡面集流和輸水、保水綜合技術措施坡面集流措施主要是在年降雨量不足220mm的蘭州北山區使用。實施的坡面集流和輸水、保水綜合技術措施可充分利用有限的降水，抑制蒸發過程。在春季旱情較重的3月至5月，通過對綜合技術措施區與空白地的土壤20-50cm層之間進行水分數據對照表明，綜合技術措施區土壤平均含水量是空白地的1.87倍，其中，30cm層平均為6.71％，50cm層平均為8.08％，而空白地30cm層僅為3.33％，50cm層為4.55％，顯然，綜合技術措施區的土壤含水量是能滿足樹木安全度過干旱期，進入夏秋雨季的。
本發明的有益效果是蘭州市南北兩山環境綠化工程指揮部針對人工林節水保育、低成本運行的可持續發展問題，通過采用雨水反滲透保根方法，在城郊面山啟動了2000畝雨養節水保育技術示范工程。該工程直接服務于南北兩山林地的撫育管理，有益效果包括兩個方面一是實現了兩山人工林地低成本運作。原有人工林地每年的平均上水灌溉次數6-8次，上水運行管護費用都在360元以上。采用雨水反滲透保根方法后，根據蘭州地區冬春干旱、夏秋多雨的降水特征，在每年春旱和入冬前根據當年降雨量進行補水，通過輸水溝深層輸水下滲與地面秸桿覆蓋保墑，將墑“封凍”在地下50-80cm層，保持土壤含水量在一個相對恒定指標，遏制苗木“生理干旱”，待苗木3-5月進入生長期，可利用深層土壤水分。通過示范總結，初步取得每年冬春兩次上水灌溉就能滿足林木生長需要的成效。二是林木生長量有所提高，返青時間提早半個月，工程區內林木保存率明顯提高。
圖1是本發明水平臺整地示意圖具體實施方式
如圖1所示，一種雨水反滲透保根方法，其技術措施主要分為整地、集流、輸水、保水四個環節。
整地整地主要是對原整地帶進行改造和完善的一項技術措施。整地方式以水平臺為主，沿等高線將坡面修筑成臺階狀臺面，階面水平或向內傾斜，臺面寬為1.2m，根據現有苗木的根系地下成層分布現象，翻松臺面土壤10cm，成為海綿土，特別是雨季前應作為重點工程。在未造林地結合開挖水平臺，翻松臺面土壤30cm。整地采用逐臺下修，即沿坡開始，先修上邊一臺，然后修第二臺，修第二臺時把地表土翻到第一臺，以此類推，最后一臺可就近采用表土填蓋臺面。階長無一定標準，視地形而定，拉線定位后外沿培埂，埂高20cm。整體上一定要整齊、平直、棱線分明。另外，加強林地坡面沖刷溝及破碎面的修整，利于雨水匯流至水平臺內。忌損傷樹木根系。
集流主要適用于降雨量在300mm以下的北山針、闊葉人工喬木林區。采用刻槽填充，選兩種集水材料，分兩步進行第一步選用玉米秸桿，在水平臺之間的坡面上開挖出深為5cm、寬為150cm、長為200cm的長條形集流槽，集流槽在坡面的間距3m，在槽內填充玉米秸桿，將玉米秸桿自下而上覆瓦狀填入，下端伸出坡面35cm；第二步在水平臺內側坡，沿秸桿面向下鋪設塑料薄膜，寬為160cm，并將薄膜兩側嵌入坡面土內各5cm，長根據內側坡面至水平臺輸水溝的距離現場確定，將塑料薄膜鋪設至輸水溝內，與溝深一致，間距3m；輸水輸水措施主要是增強土壤對降水的迅速入滲能力，提高林地對自然水資源的利用效率，主要措施為開挖輸水溝。在水平臺內側，林木冠輻外沿開挖深50cm、寬30cm的淺溝，填充分三個環節，先在溝內填入20cm厚的麥草并踩實，然后填入15cm厚的表土，再填入15cm厚的麥草；保水以地面覆蓋為主，覆蓋材料分為兩類一是砂石；二是生物材料——麥草、秸桿、枯枝落葉以及各種雜草。
地面覆蓋材料及規格1、秸桿覆蓋在修整好的水平臺內，覆蓋厚10cm的秸桿，上面少許壓土；2、砂石覆蓋主要作為道路兩側的行道樹保水措施，樹帶內覆蓋厚10cm的砂石。
權利要求
1.一種雨水反滲透保根方法，其特征在于按以下步驟進行a)整地整地方式以水平臺為主，沿等高線將坡面修筑成臺階狀臺面，階面水平或向內傾斜，臺面寬為1.0m-1.2m；有林地翻松臺面土壤5-10cm，未造林地翻松臺面土壤30-40cm，并逐臺下修，下臺的地表土翻到上臺，加固并培高地埂，埂高不少于20cm；b)集流采用刻槽填充，選兩種集水材料，分兩步進行第一步選用玉米秸桿，在水平臺之間的坡面上開挖出深為5cm、寬為150cm、長為200cm的長條形集流槽，集流槽在坡面的間距3m，在槽內填充玉米秸桿，將玉米秸桿自下而上覆瓦狀填入，下端伸出坡面30-40cm；第二步在水平臺內側坡，沿秸桿面向下鋪設塑料薄膜，寬為160cm，并將薄膜兩側嵌入坡面土內各5cm，長根據內側坡面至水平臺輸水溝的距離現場確定，將塑料薄膜鋪設至輸水溝內，與溝深一致，間距3m；c)輸水在水平臺內側，林木冠輻外沿開挖深50cm、寬30cm的淺溝，填充分三個環節，先在溝內填入20cm厚的麥草并踩實，然后填入10-15cm厚的表土，再填入15-20cm厚的麥草；d)保水以地面覆蓋為主，覆蓋材料分為兩類一是砂石；二是生物材料——麥草、秸桿、枯枝落葉以及各種雜草。地面覆蓋材料及規格1)、生物材料覆蓋在修整好的水平臺內，覆蓋厚10cm的生物材料，上面少許壓土；2)、砂石覆蓋主要作為道路兩側的行道樹保水措施，樹帶內覆蓋厚10cm的砂石。
全文摘要
本發明屬于一種抗旱保苗造林方法。其技術措施主要分為復整地、集流、輸水、保水四個環節。本發明通過人工林雨水反滲透保根方法，能明顯抑制土壤蒸發，在蒸發時間上呈明顯的蒸發延后特性，可以有效存儲雨季的土壤水分，推遲土體變干的時間，縮短兩次降雨間土壤的水分虧缺期，保證林木根系吸收和更好的成活。在蘭州南北兩山綠化工程中得到應用，取得了顯著的成效。
文檔編號A01G25/00GK1864469SQ20051004887
公開日2006年11月22日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者鐘芳, 肖洪浪, 段爭虎, 宋耀選, 李正平, 王紅赤 申請人:蘭州市南北兩山環境綠化工程指揮部, 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所