通过蓄积雨水植树的方法及装置与流程

本发明涉及植树技术领域，特别涉及一种适用于气候干旱和土壤严重缺水地区的生态修复以及城市绿化工程的通过蓄积雨水植树的方法及装置。

背景技术：

干旱区生态环境脆弱，严重的水土流失、土地荒漠化、水资源短缺是其面临的主要环境问题。以水土保持为核心的植被建设在干旱区保持生态平衡、改善生态环境中起着重要作用。因此，为保护和改善生态环境，扩大森林面积,增加植被覆盖率，植树造林势在必行。但由于传统的植树造林工程，都需要大量的水源来维持树木的成活率和景观景色，使得在水资源匮乏，土壤缺水严重的干旱地区荒漠化治理和林业建设工程面临着巨大挑战。雨水作为一种天然且宝贵的水源，在水资源匮乏的今天如能充分的收集并利用在干旱区植树造林工程上，可以有效解决干旱缺水地区绿化植树供水难的问题，同时对雨水再资源化利用及生态环境建设有重要意义。

长期以来关于蓄水植树方法有很多，常用的方法是在土壤中添加保水剂，如专利cn201310071997.5就提供了一种在树坑底部放入吸水剂+有机养分+沙子，并在表面覆盖一层石膏固沙剂的方法。但由于保水剂只有在具备一定的降水、灌溉等条件下，才能发挥其吸水、保水作用,因此，在干旱少雨地区添加保水剂之后还要定期补水来维持其作用。此外，还有在树坑中埋入蓄水器的方法，如专利03105075.1提供了一种节水植树方法，即在树坑中埋入装有水的密封容器，并在容器顶端开一小口，将树苗至少一根侧根插入到装水容器中，从而达到供水目的，该方法操作简单在一定程度能提高树苗成活率，但由于树坑下埋入的容器里的水量有限，且一直处于消耗状态，植被养护后期主要还是靠人工浇水养护，达不到长效供水目的。目前未有一个植树后不需再浇水，也能保证树苗的成活植树方法。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题,提供一种通过蓄积雨水植树的方法，该方法使用具有保水效果的栽培基质，能有效完成自动收集雨水、自动蓄水、自动释水过程，为树苗提供所需水分，保证树苗的成活，不仅有效利用了水资源而且节约了大量的人工成本，且由于本发明的方法能起到截流蓄积雨水的作用，故能有效缓解城市内涝及排水压力；此外,本发明还提供一种用于上述方法的装置。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种通过蓄积雨水植树的方法，其包括：

开挖树坑，并在树坑底部铺设用于为树苗提供营养的栽培基质；

将树苗安置在栽培基质上方，并将蓄水单元安置在树坑内；

在蓄水单元与树苗根系之间安置释水单元，以便通过释水单元将蓄水单元蓄积的雨水供给树苗根系；

在树坑底部注水，用土将树苗固定；

在蓄水单元上方安置用于收集外部雨水的雨水收集单元，连接雨水收集单元与蓄水单元，以便雨水收集单元收集的雨水储存至蓄水单元，并通过释水单元供给树苗根系。

其中，将蓄水单元安置在树坑内包括：

将蓄水器安置在树坑内，使其下部的出水口朝向树苗；

将进水导管安装在蓄水器上部的进水口处，且使进水导管开口朝上。

其中，在蓄水单元与树苗根系之间安置释水单元、以便通过释水单元将蓄水单元蓄积的雨水供给树苗根系包括：

将引水导管安装在所述蓄水器进水口一侧的引水口处，且使引水导管的开口朝向树苗；

将微渗管的一端与所述蓄水器的出水口连接，将微渗管的另一端与所述树苗根系相接触；

将吸水物的一端通过所述蓄水器的引水导管放置在蓄水器内，将吸水物的另一端与所述树苗根系相接触；

其中，通过所述微渗管和所述吸水物，将所述蓄水器内蓄积的雨水供给所述树苗根系。

其中，用土将树苗固定包括将树苗种植埋好后，将树坑上表面修成中部低、坑边高的抛物面形。

优选的，在将树苗固定时，所述进水导管与所述树苗并行露出树坑上表面。

其中，在蓄水单元上方安置用于收集外部雨水的雨水收集单元、连接雨水收集单元与蓄水单元包括：

将三通管的第一出水口与蓄水器的进水导管连接；

将三通管的第二出水口与泥沙沉淀管连接；

将三通管的入水口与集水管连接。

进一步的，在蓄水单元上方安置用于收集外部雨水的雨水收集单元还包括：

在树坑上表面铺设用于收集雨水的收集器，且使集水管穿过收集器。

进一步的，在蓄水单元上方安置用于收集外部雨水的雨水收集单元还包括：

在所述集水管的顶端安置防沙罩。

进一步的，在蓄水单元上方安置用于收集外部雨水的雨水收集单元还包括：

在所述集水管的内壁设置用于过滤沙土的滤网层。

优选的，所述收集器为具有防渗功能的薄膜。

此外，本发明还提供用于上述方法的装置，包括：铺设在树坑底部的用于为树苗提供营养的栽培基质；安置在树坑内的蓄水单元；安置在蓄水单元与树苗根系之间的释水单元，通过释水单元将蓄水单元蓄积的雨水供给树苗根系；安置在蓄水单元上方的用于收集外部雨水的雨水收集单元，与蓄水单元连接，以便雨水收集单元收集的雨水储存至蓄水单元，并通过释水单元供给树苗根系。

与现有技术相比，本发明的通过蓄积雨水植树的方法及装置的有益效果体现在以下方面：

1、本发明所述的蓄积雨水植树方法及装置，能有效完成自动收集雨水、自动蓄积雨水、自动释水供过程，把降水收集在蓄水器里并缓慢供给树木根系，在树木栽培及成长的较长时期里，有效的利用自然降水，均衡地供给水分，解决了干旱缺水地区植树供水难问题，为林业建设发展提供了更加科学、有效、易操作和实施的方法，且通过此方法种种植的苗木成活率高，既节省了绿化工程建设的用水量，达到节约水资源目的，又使植树造林效率大大提高，扩大了可绿化面积,因此，本发明对林业发展和生态环境修复如荒漠化治理有重要的实际意义。

2、本发明所述的方法及装置，具有多重防止泥沙沉淀堵塞的功能：

(1)在集水管顶端安装防沙罩，并紧贴集水管内侧壁设置滤网层；

(2)在三通管下方安装泥沙沉淀管，并在泥沙沉淀管末端安装活动塞口，如有泥沙进入可沉淀在泥沙沉淀管底部，打开活动塞口可以方便清除泥沙；

(3)微渗管安装在高于蓄水器底部5-10cm处，防止蓄水器底部泥沙沉淀，影响微渗管的渗水效果；

(4)吸水导管为弯导管，防止泥沙进入。

3、本发明的方法及装置，适用面广泛，乔木、灌木等绿化种植都可应用，可根据水文条件和植物形态特性(如胸径，蓬径)，调节蓄水装置的大小及放置深浅，利用根系趋水特性适当增加装置放置深度，也可起到诱导根系向下力，引导根系向下生长的目的。

4、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置中，通过对树苗在水平和垂直方向设置若干个供水点，并对装置中的吸水物、微渗管进行多种组合，增加树木根系吸水面，再依据毛细管作用和微渗原理通过吸水物和微渗管把收集的雨水缓慢供给树木根系，使树木在栽培及成长的较长时期里，能均衡地获取水分，达到全方位供水目的，进而维持树木正常生理机能，为干旱缺水地区植树造林供了更加科学、可行的方法。

5、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置中，利用建筑垃圾、保水剂和有机或无机肥的混合物作栽培基质，既能保水又能增加肥料，且因建筑垃圾资源化利用又能达到很好的环保效果。

6、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置中，各单元原材料易得，成本低，有效期长，后期管理费用低，充分体现了可持续调节水分的生态系统发展的要求，且利于改善树根部生长的土壤水分生态环境。

7、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置，可广泛应用在气候干旱，缺水地区植树造林及荒漠化治理等生态修复工程上，并将产生巨大的环境效益、社会效益和经济效益，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明实施例的通过蓄积雨水植树的装置的使用效果图(单位/mm)；

图2是本发明实施例的通过蓄积雨水植树的装置的俯视图(单位/mm)；

图3是本发明实施例的通过蓄积雨水植树的装置的部分示意图(单位/mm，未示出吸水物)；

图4是本发明通过蓄积雨水植树方法的流程图。

具体实施方式

如图4所示，为本发明提供的通过蓄积雨水植树的方法的流程图，由图4可知，本发明的方法包括：

开挖树坑，并在树坑底部铺设用于为树苗提供营养的栽培基质；

将树苗安置在栽培基质上方，并将蓄水单元安置在树坑内；

在蓄水单元与树苗根系之间安置释水单元，以便通过释水单元将蓄水单元蓄积的雨水供给树苗根系；

在树坑底部注水，用土将树苗固定；

在蓄水单元上方安置用于收集外部雨水的雨水收集单元，连接雨水收集单元与蓄水单元，以便雨水收集单元收集的雨水储存至蓄水单元，并通过释水单元供给树苗根系。

具体的，本发明通过蓄积雨水植树的方法包括如下步骤：

s01、开挖树坑，并在树坑底部铺设用于为树苗提供营养的栽培基质

开挖用于植树的树坑，开挖的树坑直径和深度应比要栽植树木土球(即树木的根系带有的泥土)的直径和深度分别多出30cm左右。

挖完树坑后，在树坑底部铺设一定厚度的栽培基质15。其中，栽培基质是由不同类型、不同粒径的建筑垃圾、保水剂和有机或无机肥的混合物组成。

本发明的方法，通过利用建筑垃圾、保水剂和有机或无机肥的混合物作为栽培基质，既能保水又能增加肥料，且因建筑垃圾资源化利用又能达到很好的环保效果。

s02、将树苗安置在栽培基质上方，并将蓄水单元安置在树坑内

将树苗安置在栽培基质上方后，在树苗的树根底部安放用于储水的蓄水器7，使蓄水器7下部的出水口朝向树苗根部，并将进水导管5安装在蓄水器7上部的进水口处，且使进水导管5开口朝上。优选的，进水导管5可以采用弯导管，即，具有与蓄水器7的进水口连接的竖直管和与竖直管垂直连接的水平管，且水平管的开口朝向树苗。

蓄水器7可以采用任意形状的蓄水器7，其具有耐腐蚀性能，可由塑料或防腐蚀金属制成，进水口位于蓄水器7顶部，出水口距离蓄水器7底部5-10cm。

s03、在蓄水单元与树苗根系之间安置释水单元，以便通过释水单元将蓄水单元蓄积的雨水供给树苗根系

在树坑内安置好蓄水单元之后，在蓄水单元与树苗根系之间安置释水单元，具体包括如下步骤：

s31、将引水导管6安装在蓄水器7的位于蓄水器7进水口一侧的引水口处，且使引水导管6的开口朝向树苗。优选的，引水导管6采用弯导管，即，具有与蓄水器7的引水口连接的竖直管和与竖直管垂直连接的水平管，且水平管的开口朝向树苗。制作时，竖直管与水平管一体成型，而引水导管6与蓄水器7引水口可以采用可拆卸的方式连接在一起，如通过螺纹连接或插接的方式连接在一起，也可以采用不可拆卸的方式连接在一起，如采用焊接或粘结或熔接的方式连接在一起。

s32、将吸水物12的一端通过蓄水器7的引水导管6放置在蓄水器7内，使得吸水物12的所述一端伸至蓄水器7的底部并富余一部分，且将吸水物12的另一端与树苗根系(即土球)相接触。其中，选取吸水物12时确定其长度时，应使吸水物12放置在蓄水器内并和树苗根系接触后，吸水物12的两端尚可分别露出5-10cm为优。选择吸水物材质时，通常选取吸水性强的材料制成吸水物，如可由纱布制成吸水物。

本发明的引水导管6为弯导管，可以有效防止蓄水器7内的泥沙经过吸水物12进入到树苗根系处，妨碍树苗生长。

s33、将微渗管13的一端与蓄水器7下部的出水口连接，将微渗管13的另一端安置在树苗根系处并与树苗的根系相接触。微渗管13可以采用直径为30-50cm的管子。

由于本发明的微渗管13安装在高于蓄水器7底部5-10cm处，可以有效防止蓄水器7底部沉淀的泥沙堵塞微渗管13、影响微渗管的渗水效果。

本发明通过微渗管和吸水物，将蓄水器内蓄积的雨水缓慢供给树苗根系，使得树苗栽培及成长的较长时期里，可以均衡地供给水分，大大提高植树造林成活率。

s04、在树坑底部注水，用土将树苗固定

将释水单元安置在蓄水单元与树苗根系之间后，在树坑底部注满水，采用常规植树方法用土将树苗种植埋好后，把树坑修成中部低，坑边高的抛物面形状，使树坑呈水平下凹状，以便利用树坑形成利于收集雨水的雨水收集单元。而在将树苗固定的过程中，应使进水导管5与树苗并行露出树坑的上表面。

s05、在蓄水单元上方安置用于收集外部雨水的雨水收集单元，连接雨水收集单元与蓄水单元

s51、在将树苗固定之后，将蓄水器7的进水导管5与三通管9的第一出水口连接，将三通管9的第二出水口与泥沙沉淀管10连接，将三通管9的入水口与集水管4连接。

其中，三通管9的入水口和第二出水口位于同一轴线上，且入水口竖直朝上、第二出水口竖直朝下，而第一出水口与入水口(或第二出水口)垂直，水平朝着远离树苗的方向延伸。由于三通管9的第二出水口竖直朝下并与泥沙沉淀管10连接，使得由集水管4进入的水中的泥沙可下落到泥沙沉淀管10内，并在泥沙沉淀管10沉淀，而无泥沙的水经由第一出水口流进进水导管5、从而流到蓄水器7内储存。

优选的，泥沙沉淀管10采用长度为5-10cm的管子，且在泥沙沉淀管的末端设置与其可拆卸连接的活动塞口11，以便泥沙沉淀管10内的泥沙过多时，可拆下活动塞口11，及时将泥沙沉淀管10内的泥沙去除。

s52、将三通管9的三个端口分别连接好对应的管路之后，在抛物面形的树坑上表面铺设用于收集雨水的收集器8，且使集水管4的上部穿过收集器8。

其中，收集器8可以采用具有防渗功能的薄膜制成，将薄膜铺设在树坑上表面，根据树坑直径和深度裁剪，使薄膜最终呈倒圆锥形，即，形成倒圆锥形的收集器8，以便于收集雨水，且使雨水不外流。

其中，铺设薄膜时，应使薄膜中间形成供树苗顶端穿出的种植穴14。

s53、在铺设好薄膜后，在集水管4内且位于其上端的进水口下方设置边缘紧贴内壁的滤网层3，以便通过滤网层3过滤从进水口进入的雨水中所携带的沙土。其中，滤网层3可包括一层或多层滤网，且滤网的网孔孔径不大于5mm。

其中，在集水管4的上端侧壁上开设的进水口可以为一个或多个，多个进水口可环设在集水管4的侧壁上。

s54、在集水管4上安置好滤网层3之后，在集水管4的顶端安置用于防止风沙进入集水管4的防沙罩1，防沙罩1可呈圆锥形，盖设在集水管4的顶端开口处。

s55、最后，在薄膜上部填入原土将薄膜压实，填加的原土至适宜树苗种植高度即可。

通过本发明的方法，在下雨时，收集器将雨水收集起来，当收集的雨水至一定高度时，可经集水孔2流入集水管4，雨水中携带的泥沙沉淀到泥沙沉淀管10内，而无泥沙的雨水经由进水导管5流入到蓄水器7内储存；而蓄水器7内储存的水一方面经由吸水物缓慢供应给树苗根系，另一方面，当蓄水器7内储存的水至一定高度后，又会经由微渗管13供给到树苗根系，从而将雨水供给树苗、使树苗成长。

此外，本发明还提供用于上述方法的装置，包括：铺设在树坑底部的用于为树苗提供营养的栽培基质；安置在树坑内的蓄水单元；安置在蓄水单元与树苗根系之间的释水单元，通过释水单元将蓄水单元蓄积的雨水供给树苗根系；安置在蓄水单元上方的用于收集外部雨水的雨水收集单元，与蓄水单元连接，以便雨水收集单元收集的雨水储存至蓄水单元，并通过释水单元供给树苗根系。

具体的，本发明的栽培基质为由建筑垃圾、保水剂和有机或无机肥构成的混合物，采用该种栽培基质，既能保水又能增加肥料，且因建筑垃圾资源化利用又能达到很好的环保效果。

其中，本发明实施例的蓄水单元可以采用如图1-图3所示的结构，包括：用于安置在树坑内的蓄水器7，其下部的出水口朝向树苗；安装在蓄水器7上部的进水口处的进水导管5，进水导管5开口朝上。其中，本发明的树坑的上表面为中部低、坑边高的抛物面形，且进水导管5与树苗并行露出树坑上表面。

其中，本实施例的蓄水器7可以采用任意形状的蓄水器7，其具有耐腐蚀性能，可由塑料或防腐蚀金属制成，进水口位于蓄水器7顶部，出水口距离蓄水器7底部5-10cm。

优选的，进水导管5可以采用弯导管，即，具有与蓄水器7的进水口连接的竖直管和与竖直管垂直连接的水平管，且水平管的开口朝向树苗。

其中，本实施例的释水单元包括：安装在蓄水器7进水口一侧的引水口处的引水导管6，引水导管6的开口朝向树苗；其一端与蓄水器7的出水口连接的微渗管13，其另一端与树苗根系相接触；其一端通过蓄水器7的引水导管6放置在蓄水器7内的吸水物12，其另一端与树苗根系相接触；其中，通过微渗管13和吸水物12，将蓄水器7内蓄积的雨水供给树苗根系。

优选的，本实施例的引水导管6采用弯导管，即，具有与蓄水器7的引水口连接的竖直管和与竖直管垂直连接的水平管，且水平管的开口朝向树苗。制作时，竖直管与水平管一体成型，而引水导管6与蓄水器7引水口可以采用可拆卸的方式连接在一起，如通过螺纹连接或插接的方式连接在一起，也可以采用不可拆卸的方式连接在一起，如采用焊接或粘结或熔接的方式连接在一起。

其中，选取吸水物12确定其长度时，应使吸水物12放置在蓄水器内并和树苗根系接触后，吸水物12的两端尚可分别露出5-10cm为优。选择吸水物材质时，通常选取吸水性强的材料制成吸水物，如可由纱布制成吸水物。优选的，吸水物可为多根，多根吸水物的一端分别经引水导管插入到蓄水器内，多根吸水物的另一端围绕树苗根系安置。

由于本发明的引水导管6为弯导管，可以有效防止蓄水器7内的泥沙经过吸水物12进入到树苗根系处，妨碍树苗生长。

其中，本发明的微渗管13可以采用直径为30-50cm的管子。由于本发明的微渗管13安装在高于蓄水器7底部5-10cm处，可以有效防止蓄水器7底部沉淀的泥沙堵塞微渗管13、影响微渗管的渗水效果。

其中，本发明实施例的雨水收集单元包括：其第一出水口与蓄水器7的进水导管5连接的三通管9；与三通管9的第二出水口连接的泥沙沉淀管10；与三通管9的入水口连接的集水管4。优选的，集水管4上端侧壁开设至少一个集水孔2。

其中，三通管9的入水口和第二出水口位于同一轴线上，且入水口竖直朝上、第二出水口竖直朝下，而第一出水口与入水口(或第二出水口)垂直，水平朝着远离树苗的方向延伸。由于三通管9的第二出水口竖直朝下并与泥沙沉淀管10连接，使得由集水管4进入的水中的泥沙可下落到泥沙沉淀管10内，并在泥沙沉淀管10沉淀，而无泥沙的水经由第一出水口流进进水导管5、从而流到蓄水器7内储存。

优选的，泥沙沉淀管10采用长度为5-10cm的管子，且在泥沙沉淀管的末端设置与其可拆卸连接的活动塞口11，以便泥沙沉淀管10内的泥沙过多时，可拆下活动塞口11，及时将泥沙沉淀管10内的泥沙去除。

其中，收集器8可以采用具有防渗功能的薄膜制成，将薄膜铺设在树坑上表面，根据树坑直径和深度裁剪，使薄膜最终呈倒圆锥形，即，形成倒圆锥形的收集器8，以便于收集雨水，且使雨水不外流。其中，薄膜中间具有用于供树苗顶端穿出的种植穴14。

其中，滤网层3可包括一层或多层滤网，且滤网的网孔孔径不大于5mm。在集水管4的上端侧壁上开设的进水口可以为一个或多个，多个进水口可环设在集水管4的侧壁上；而在集水管4的顶端安置的用于防止风沙进入集水管4的防沙罩1可呈圆锥形，盖设在集水管4的顶端开口处。

与现有技术相比，本发明的通过蓄积雨水植树的方法及装置的有益效果体现在以下方面：

1、本发明所述的蓄积雨水植树方法及装置，能有效完成自动收集雨水、自动蓄积雨水、自动释水供过程，把降水收集在蓄水器里并缓慢供给树木根系，在树木栽培及成长的较长时期里，有效的利用自然降水，均衡地供给水分，解决了干旱缺水地区植树供水难问题，为林业建设发展提供了更加科学、有效、易操作和实施的方法，且通过此方法种种植的苗木成活率高，既节省了绿化工程建设的用水量，达到节约水资源目的，又使植树造林效率大大提高，扩大了可绿化面积,因此，本发明对林业发展和生态环境修复如荒漠化治理有重要的实际意义。

2、本发明所述的方法及装置，具有多重防止泥沙沉淀堵塞的功能：

(1)在集水管顶端安装防沙罩，并紧贴集水管内侧壁设置滤网层；

(2)在三通管下方安装泥沙沉淀管，并在泥沙沉淀管末端安装活动塞口，如有泥沙进入可沉淀在泥沙沉淀管底部，打开活动塞口可以方便清除泥沙；

(3)微渗管安装在高于蓄水器底部5-10cm处，防止蓄水器底部泥沙沉淀，影响微渗管的渗水效果；

(4)吸水导管为弯导管，防止泥沙进入。

3、本发明的方法及装置，适用面广泛，乔木、灌木等绿化种植都可应用，可根据水文条件和植物形态特性(如胸径，蓬径)，调节蓄水装置的大小及放置深浅，利用根系趋水特性适当增加装置放置深度，也可起到诱导根系向下力，引导根系向下生长的目的。

4、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置中，通过对树苗在水平和垂直方向设置若干个供水点，并对装置中的吸水物、微渗管进行多种组合，增加树木根系吸水面，再依据毛细管作用和微渗原理通过吸水物和微渗管把收集的雨水缓慢供给树木根系，使树木在栽培及成长的较长时期里，能均衡地获取水分，达到全方位供水目的，进而维持树木正常生理机能，为干旱缺水地区植树造林供了更加科学、可行的方法。

5、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置中，利用建筑垃圾、保水剂和有机或无机肥的混合物作栽培基质，既能保水又能增加肥料，且因建筑垃圾资源化利用又能达到很好的环保效果。

6、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置中，各单元原材料易得，成本低，有效期长，后期管理费用低，充分体现了可持续调节水分的生态系统发展的要求，且利于改善树根部生长的土壤水分生态环境。

7、本发明所述的通过蓄积雨水植树的方法及装置，可广泛应用在气候干旱，缺水地区植树造林及荒漠化治理等生态修复工程上，并将产生巨大的环境效益、社会效益和经济效益，具有广阔的市场前景。

尽管上面对本发明的内容作了具体描述，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。