專利名稱：：一種用于人工林營造和撫育的抗旱方法
技術領域：
：本發明涉及一種抗單方法，具體的涉及一種用于人工林營造和撫育的抗單方法。
背景技術：
：在中國北方干單、半干旱地區，自然降水是林木賴以生存的唯一水資源。而在干單的氣候條件下，由于較少的降水量，較強的太陽輻射和較大的風速致使潛在蒸散非常高，當土壤的供水強度不能滿足林木正常的蒸騰要求時，林木便發生水分虧缺，抑制葉光合作用的進行，從而使造林成活率較低，"小老樹"現象普遍。只有釆取適當的人工集流技術對極有限的降雨在空間和時間上進行再分配，使降水得到高效的利用，同時通過一系列的蓄水保墑措施，盡可能減少地表水的無效蒸發損失，延長土壤水分的使用時間，從而最終提高造林成活率，保證樹木的正常生理活動。目前，在中國北方許多地區造林技術雖然有所改進，但仍然存在以下缺點(1)沒有配套的引水、貯水設施，使苗木生長后期的供水嚴重不足。(2)不注重改變微地形，沒有形成較大的集流面，從而使有限的降水不能匯聚到樹木根系周圍，造成地表水分無效蒸發。(3)造林密度過高，致使土壤水分嚴重虧缺。因此，在人工林營造過程中仍延用上述傳統的常規造林技術，必然會使造林成活率低下，樹木生長發育不良，生長量較低。
發明內容本發明的目的是提供一種用于中國北方干單地區人工林營造和撫育的高效集流抗單方法。為了實現本發明的目的，本發明的一種用于人工林營造和撫育的抗單方法，其包括如下步驟(1)建集流面將荒坡地表面修平整并夯實，成為集流面；(2)建集流坑與集流面相連，修建集流坑。本發明的抗單方法，其步驟還包括建收集水系統修建或利用道路集流面，并修建引水、jfc水系統，將降水通過引水系統收集到貯水系統，然后將水引到集流坑，主要是通過人工取水或者臨時布設水管的方式將貯存的水澆灌到集流坑中。所述的修建引水系統為在道路集流面的旁邊布設引水渠，修建貯水系統為在引水渠旁邊修建水窖，水窖和引水渠之間修水渠，為了將水能完全引到水窖中。水窖間隔距離根據道路來水量和適宜建窖的地形地質確定。所述的修建貯水系統還包括在所述的水窖和引水渠之間修建沉沙池，在沉沙池側壁修建與水窖相通的進水管，水窖的底部低于沉沙池，然后在引水渠和沉沙池之間修水渠，將水引到沉沙池中，然后進一步引到水窖中，還可在進水管的入口處設有攔截水中懸浮物的裝置，如攔污網、鐵絲柵。所述的步驟(1)中夯實的集流面的干容重不小于1.5t/m3。夯實后，可在集流面上鋪厚度為0.15~0.2mm塑膜。所用的塑膜可以是聚乙烯或聚氯乙烯膜，以增加雨水匯集，使在降雨很小的情況下就可以產生徑流。所述的沉沙池的體積可以根據需要修建，一般可為長1.52m、寬1.5m、深l.Om。所述的水窖的設計可參照《水土保持綜合治理技術規范小型蓄排引水工程(GB/T16453.4-1996)》進行。所述的引水渠、沉沙池、水窖、進水管都可用混凝土、砌磚或砌塊石建造，水窖和沉沙池最好釆用混凝土修建，目的是防止水的滲漏。本發明所述的步驟(l)中修建集流面，以利于地表徑流的匯集，為了使降水迅速成為徑流灌入栽植坑內，如果不修建集流面，降水會就地入滲，然后蒸發損失掉，因此沒有集流面，降水就不能被充分利用，樹木成活率和生長量就難以得到保證。集流面最好是光滑的，使集流面不易形成積水，以減少無效蒸發。修建集流面最好是根據地形，順坡修建。一般來說，集流面應當修成一定的坡度，使地表較結實、平整、不易產生土壤流失，最終使集流面上的水直接流入與其相聯的集流坑中。集流面的邊界可根據實際需要修建的具有一定高度的垂直于等高線的土埂，一般土埂高可為1520cm，目的是防止因小地形變化引起坡面徑流過分集中，把徑流均勾地分散導入每一株林木，根據荒坡地的地形條件將集流面修成側坡式。所述的側坡式是指在坡度較大的情況下將集流面修成具有一定傾斜度的集流面，從側面看是具有坡度的集流面。所述的集流坑為燕尾狀或竹節狀。二者均以可容納雨量為其設計依據。所述的集流坑是和集流面相連并且間隔修建。所述的燕尾狀集流坑，適宜在溝坡和大于25。的陡坡上修建，布設呈品字狀，一般用于種植灌木。這種整地工程，既少動土，減少水土流失，又改變了以往那種滿坡是鱗次櫛比且集流少的魚鱗坑布設的弊端。根據觀測，在集流面的面積為161112時，每年平均集水量為1.4m3,可滿足花椒、側柏、云杉、油松等樹種對水分的要求，種植密度為625株/hn^左右。所述的竹節狀集流坑，適宜于25。以下的山坡地，沿等高線自上而下修筑。根據觀測，在集流面的面積為16r^時，每年平均集水量為2.3m3,可滿足山杏、山毛桃、楊樹等樹種對水分的要求，種植密度為1050株/hn^左右。在所述的集流坑中修建蓄水保墑系統，具體的方法為在燕尾狀集流坑中栽植樹或在竹節狀集流坑中挖穴載植樹，然后在坑底或穴底回填草類和/或肥料，最后在集流坑表面覆膜，并固定，以保持水分。所用的膜可用聚乙烯或聚氯乙烯膜。如果在集流坑內栽植果樹一般需要在樹穴中施加肥料。本發明涉及的各種設施的修建順序可以根據需要而定。本發明的用于人工林營造和撫育的抗單方法具有以下優點(1)利用現有路面或修建道路蓄水灌溉系統，從而改變了以往苗木后期管護供水難的問題；(2)利用天然土坡形成大的集流面，并通過工程整地進行聚水,可以合理、高效的利用干旱、半單地區極為寶貴的降水資源，可以充分發揮土地的生產潛力，充分滿足苗木生長初期對水分的需求；(3)高效抗單集流造林、撫育技術突破了傳統方法造林成活率低的瓶頸，通過一系列土壤保墑措施，保證了苗木的成活率，最大限度的提高林木的成活率和生長量。圖l:荒坡地造林系統整體布局設計示意圖；圖2:井式水窖斷面示意圖；圖3A:窯式水窖斷面示意圖；圖3B:窯式水窖橫斷面圖；圖4A:燕尾式集流坑剖面圖；圖4B:燕尾式集流坑詳圖；圖4C:燕尾式集流坑立面布置圖；圖5A:竹節式集流坑平面布置圖；圖5B:竹節式集流坑剖面圖；其中1、荒坡地集流面；2、道路集流面；3、引水渠；4、水窖;5、沉沙池；6、栽植穴；7、燕尾狀集流坑；8、竹節狀集流坑；9、窖簡；10、單窖；11、窖身；12、進水管；13、散盤14、窖口；15、窖底；16取水管；17、窯門；18、窯頂；19、水窯；20、小土檔。具體實施方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例1在甘肅干單地方實施人工林營造和撫育的抗旱方法，具體實施方法步驟如下(1)、建水的收集系統(如圖1)利用現有的道路，或沿著荒坡上的梁向匯流方向傾斜，修建道路集流面。利用現有的道路作為道路集流面時，道路集流面橫向比為1/301/50，縱向比為1/501/函。緊靠道路集流面，依據道路集流面的周長，修建有砌石構造的引水渠，引水渠寬為0.5m、深為0.6m。貯水設施的修建間隔400500m，距離引水渠510m，建造一個水窖，如圖2，窖身直徑為3.0m，水窖深5.2m，窖壁厚3cm,窖口直徑0.60.7m,用磚砌成并高出地面0.30.5m，窖簡直徑0.6~0.7m、深1.52m,單窖上部與窖簡相連，深23m,直徑向下逐步放大，到散盤處直徑34m;水窖頂蓋和窖底為現澆混凝土構件，窖簡為圓柱形預制混凝土構件，窖壁用水泥砂漿涂抹，以防止水的滲漏；在距引水渠23m處，在水窖和引水渠的中間，釆用混凝土，修建長1.5~2m、寬1.5m、深l.Om沉沙池。在沉沙池和水窖中間用混凝土修建直徑為0.1~0.2m的進水管，其中伸入水窖內的進水管直徑為0.2m,進水管出水口處高出沉沙池底部0.6m，進水口處設鐵絲柵，目的是為了過濾水中的懸浮物。然后在引水渠和沉沙池之間修寬為lm、深為lm的水渠，將引水渠中的水引到沉沙池中，進一步通過進水管將水引到水窖中。(2)、修建集流面(如圖1):根據地形，間隔修建集流面，集流面修成側坡式，具體的方法為清除荒坡地面上的雜草后，將荒坡面表層土壤壓實拍光并夯實，夯實的激流面的干容重不小于1.5t/m3,集流面的形狀為長方形，其寬度為58m，長度根據具體情況確定，集流面邊界由高15~20cm的垂直于等高線的土埂組成，可在夯實的集流面上鋪厚度為0.15的聚乙烯膜,以增加雨水匯集。(3)、修建集流坑在步驟(2)的集流面下方修建栽植區，栽植區根據坡度分別修建燕尾狀集流坑(25。以上坡面)和長方形竹節狀集流坑(25。以下坡面)，具體修建方法如下燕尾狀集流坑(如圖4A、圖4B、圖4C),布設成品字狀，坑底直徑0.81.0m,坑深0.6m,內坡比1:0.3,埂寬0.2m,外坡為自然溜土形成坡面，坑橫向間距45m，縱向間距為相鄰集流面的寬度，兩邊延伸的聚流埂長22.5m、高0.3m,形似燕尾，能接納較多的坡面徑流。長方形竹節狀集流坑(如圖5A、圖5B),沿等高線自上而下修筑，長方形竹節狀集流成坑組成的栽植區縱向間距為5~8m,長以地塊為限，栽植區兩邊土埂組成的寬1.4m的溝，溝內匯流區每5m設一小土檔，狀似竹節，小土檔之間形成長方形竹節狀集流坑，中間挖0.5x0.5m2、深0.6m的栽植穴，栽植大謇、柿子和側柏。(4)、建蓄水保墑系統在步驟(3)的栽植大棗、柿子和側柏后，首先在燕尾狀集流坑的坑底或在竹節狀集流坑中栽植穴底鋪刈草10cm,再施農家肥15cm,再在栽有大謇和柿子的坑底或穴底鋪上拌有1.5kg過磷酸鈣的土15cm，其次覆表土10cm,澆水50kg。然后，回填土，回填土時留深10~15cm的儲水坑，最后在集流坑表面覆蓋聚乙烯膜。當降雨時，雨水順著道路集流面流向引水渠，通過水渠經過沉沙池和進水管流入水窖；同時降落在坡地集流面上的雨水會匯集到與其相鄰的燕尾狀或竹節狀集流坑中。降雨停止后集流坑中的水分會繼續滲入地下，并為林木根系吸收，或儲存于土壤中增加土壤的水分含量。一段時間后，隨著林木的不斷吸收，土壤中的水分含量將會下降，當下降到該植物的凋萎含水量時，通過引水管將蓄積在水窖中的水引到集流坑內，以補充土壤水分，保證林木的正常生長。實施例2在北方的干單地區，實施于人工林營造和撫育的抗旱方法，步驟如下(1)、建水的收集系統荒坡上有梁的地方，沿著梁向匯流方向傾斜修建道路集流面，要求必須夯實，夯實的集流面的干容重不小于1.5t/m3。其余同實施例1;貯水設施的修建同實施例l。(2)、修筑荒坡地集流面(如圖1)。在夯實的集流面上鋪設塑膜，集流面上鋪厚度為0.2mm聚氯乙烯膜，四周用石塊壓實；其余同實施例1。(3)、集流坑的修建同實施例1(4)、蓄水保墑措施同實施例1。對鋪塑膜后的集流面和自然表土夯實的集流面進行了比較，自然表土夯實集流面在雨量25mm時即可產流，而鋪有塑膜集流面在雨量S2mm時就可產流。實施例3貯水系統的修建(1)、在雨量不大(24小時內雨量達10毫米或一小時內雨量在2.5毫米以下的雨)的道路集流面的引水渠旁，修井式水窖(見圖2),單窖容量為3050m3。窖體由窖簡、單窖和水窖三部分組成，各部尺寸如下窖簡(上接地面窖口，供取水用)直徑0.60.7m，深1.5~2m;單窖(不蓄水部分)上部與窖簡相連，深23m。直徑向下逐步放大，到散盤處直徑34m;窖身(蓄水部分)深35m,從散盤處向下直徑逐步縮小，到底部直徑23m;窖口直徑0.60,7m,用磚或石頭砌成，高出地面0.3~0.5m。然后位于來水方向路旁，距窖口4~6m，修建沉沙池，池體成長2~3m、寬l~2m、深1.0~1.5m的矩形，池體四周坡比1:1。在沉沙池從地表向下深約2/3處，修建直徑0.2~0.3m的圓形進水管，以l:l坡度向下與單窖相連。(2)、在路旁有土質堅實的崖坎，且雨量較大的地方，修窯式水窖(見圖3A、圖3B),單窖容量100m3以上。窖體由水窯、窯頂和窯門三部分組成，各部分尺寸如下水窯(蓄水部分)深34m，長810m，斷面為上寬下窄的梯形，上部寬34m，兩側坡比為8:1;窯頂(不蓄水部分)長度與水窯一致，斷面呈半圓拱形，直徑3~4m,與水窯上部寬度一致，有的窯式水窖還可以在窯頂中部留圓形取水井簡，直徑0.60.7m,深度隨崖坎高度而異，從窯頂上通地面取水口；窯門下部斷面呈梯形，尺寸與水窯部分一致，由漿砌料石制成，厚0.60.8m，密封不漏水。在離地面約0.5m處埋一取水管，外裝龍頭，可自由放水。上部半圓形斷面，尺寸與窯頂部分一致，由木板(或其他材料)做成。木板中部有可以開關的1.0mxl.5m的小門。窖口、沉沙池、進水管三部份可參照井式水窯的設計，沉沙池的尺寸可以根據來水量適當放大。試驗例1實施例l的抗單集流技術與釆用一般自然情況下的林地環境栽培樹種進行了比較，結果見表l、表2、表3。根據試驗區的實際情況，選擇集流面積為58m2,坡面處理為壓實拍光、坡度為25。30。的側柏林地，行距58m,株距45m。表1側柏林地內0~100cm土層的土壤月平均含水量單位mm<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表1和表2均可以看出，采用本發明的抗單造林方法與一般自然條件相比，側柏林地帶內0100cm土層的土壤月平均含水量比對照提高1.25倍以上。表3側柏林地生長季內水分盈余或虧缺表單位mm<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注Q為植樹帶內計算時段所獲得的總水量；Et為植樹帶內計算時段內水分的蒸散量；AW為植樹帶內計算時段內土層水分的盈余或虧缺量。由表3可以看出，本發明的抗單造林方法，與傳統的造林技術相比，在生長季內可以比傳統造林技術多集水316.59mm,可以充分滿足樹木在生長季內對水分的需求。試驗例2根據甘肅省定西巿的實際情況，選擇集流面積58m2,坡面處理壓實拍光，建成坡度為25°~30°的油松和側柏林地，行距58m，株距4~5m。同時以相同的方式利用傳統造林技術種植油松和側柏，在春季，由于降水較少，所以利用上一年雨季在水窖中所蓄的水灌溉樹木；在雨季，充分利用荒坡地集流面匯聚的徑流對樹木灌溉。實施集流技術和傳統造林技術樹木成活率比較結果見表4。表4實施集流技術和傳統造林技術樹木成活率比較<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實踐表明，通過應用本發明的抗旱方法，可以充分滿足各樹種生長初期對水分的需求，減少水分蒸發損失，增加土壤含水量，顯著提高地溫，林木成活率可以達到95%，為黃土高原干單半干旱區保持水土、抗單造林提供了一條切實可行之路。試驗例3采用實施例1的方法，在溝坡和大于25。的陡坡上修建燕尾狀集流坑，布設呈品字狀，在集流面的面積為161112時，每年平均集水量為1.4m3,可滿足花椒、側柏、云杉、油松等樹種對水分的要求，種植密度為625株/hm2。在25。以下的山坡地，沿等高線自上而下修筑竹節狀集流坑，根據觀測，在集流面的面積為161112時，每年平均集水量為2.3m3，可滿足山杏、山毛桃、楊樹等樹種對水分的要求，種植密度為1050株/hm2。權利要求1、一種用于人工林營造和撫育的抗旱方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)建集流面將荒坡地表面修平整并夯實，成為集流面；(2)建集流坑與集流面相連，修建集流坑。2、如權利要求1所述的抗單方法，其特征在于，其還包括建收集水系統修建或利用道路集流面，修建引水、貯水系統，將降水通過引水系統收集到貯水系統，然后將水引到集流坑。3、如權利要求1或2所述的抗旱方法，其特征在于，還包括在所述的集流坑中修建蓄水保墑系統。4、如權利要求3所述的抗旱方法，其特征在于，所述的修建引水系統的方法為在道路集流面的旁邊布設引水渠，修建貯水系統的方法為在引水渠旁邊修建水窖，水窖和引水渠修水渠。5、如權利要求4所述的抗旱方法，其特征在于，所述的修建貯水系統還包括在所述的水窖和引水渠之間修建沉沙池，在沉沙池側壁修建與水窖相通的進水管，然后在引水渠和沉沙池之間修水渠。6、如權利要求5所述的抗旱方法，其特征在于，所述的進水管的入口處設有攔截水中懸浮物的裝置。7、如權利要求6所述的抗旱方法，其特征在于，所述的夯實的集流面的干容重不小于1.5t/m3。8、如權利要求7所述的抗單方法，其特征在于，所述的步驟(l)中夯實后，在集流面上鋪厚度為0.150.2mm塑膜。9、如權利要求1-8任一所述的抗單方法，其特征在于，所述的集流坑為燕尾狀或竹節狀。10、如權利要求9所述的抗單方法，其特征在于，所述的修建蓄水保墑系統的方法為在燕尾狀集流坑中或在竹節狀集流坑中挖穴栽植樹，然后在坑底或穴底填草類和/或肥料，最后在集流坑表面覆膜。全文摘要本發明提供了一種用于人工林營造和撫育的抗旱方法，其步驟包括(1)建集流面；(2)建集流坑，還可包括建收集水系統的步驟。采用本發明用于人工林營造和撫育的抗旱方法，可以合理利用干旱、半干旱地區極為寶貴的降水資源，充分發揮土地的生產潛力，最大限度的提高林木的生長量，為中國北方干旱、半干旱地區保持水土、抗旱造林及人工林撫育提供一條切實可行之路。文檔編號A01G23/00GK101213925SQ200810056510公開日2008年7月9日申請日期2008年1月21日優先權日2008年1月21日發明者余新曉,富張,景亞安,洋肖,趙克榮,陳麗華,嶙高申請人:北京林業大學