专利名称：雨水反渗透保根方法
技术领域：
本发明属于一种抗旱保苗造林方法，尤其是一种人工林雨养节水保育林木成活、生长的方法。
背景技术：
森林是陆地自然生态系统平衡的重要组成部分，具有调节气候的功能，从某种意义上森林乃是一个民族赖以生息、繁衍、得以发展的最重要的自然基础，也是一个国家最重要的物质财富。《中国统计年鉴》(1988)表明我国森林覆盖率为12％，远低于世界31.3％的平均水平，在世界各国中排列第120位之后。上世纪七十年代以后，由于砍伐量远大于生长量，我国森林覆盖率从解放初的20％骤减至12.5％，森林资源的锐减导致水土流失，山体滑坡，泥石流等自然灾害。生态环境的恶化引起社会各界的高度重视，党中央从国家长远发展的全局出发，加强环境保护，退耕还林，植树种草，建设环境友好型社会，实现人与自然和谐相处。
要植树造林，保护生态环境，必须为林木的适宜生长创造条件。树木的根系是树木与外界环境进行物质和能量交换的场所，其发达程度表征了树木对环境的利用程度和适应性。在干旱半干旱的黄土高原地区，林木根系对土壤干旱的抗御能力以及在干旱条件下对土壤水分的利用能力，直接关系到造林树种的适地性及其生产力的高低。
以风积壤土为特征的兰州南北两山，地处我国黄土高原、青藏高原和蒙新高原的过渡地带，属我国黄土高原的最西端。立地区划为甘肃黄土高原陇中北部黄土丘陵、河谷盆地类型区。气候类型属于北温带半干旱大陆性季风气候，年均降水量约300mm，主要集中在夏秋两季(7-10月)，土壤水分自然蒸发量大，约为年平均降水量的5倍。要保持林木的成活和相对稳定性，关键在于有效减少土壤水分蒸发，为林木根系的集中分布区提供相对适宜的水分环境，促进林木根系生长，保证林木更好的成活。
发明内容
本发明结合兰州市南北两山人工造林近70年的生产实践，根据兰州市土壤条件和气候特征，经过大量试验研究，在总结多年生态建设经验的基础上，探索出一套人工林雨养节水保育林木成活、生长的技术模式，其目的是提供一种雨水反渗透保根方法，并在兰州市南北两山人工林区得到中试推广与示范。
本发明的目的是这样实现的一种雨水反渗透保根方法，其特征在于按以下步骤进行整地整地方式以水平台为主，沿等高线将坡面修筑成台阶状台面，阶面水平或向内倾斜，台面宽为1.0m-1.2m；有林地翻松台面土壤5-10cm，未造林地翻松台面土壤30-40cm，并逐台下修，下台的地表土翻到上台，加固并培高地埂，埂高不少于20cm。
集流采用刻槽填充，选两种集水材料，分两步进行第一步选用玉米秸杆，在水平台之间的坡面上开挖出深为5cm、宽为150cm、长为200cm的长条形集流槽，集流槽在坡面的间距3m，在槽内填充玉米秸杆，将玉米秸杆自下而上覆瓦状填入，下端伸出坡面30-40cm；第二步在水平台内侧坡，沿秸杆面向下铺设塑料薄膜，宽为160cm，并将薄膜两侧嵌入坡面土内各5cm，长根据内侧坡面至水平台输水沟的距离现场确定，将塑料薄膜铺设至输水沟内，与沟深一致，间距3m。
输水输水措施主要是增强土壤对降水的强化入渗能力，提高林地对自然水资源的利用效率，主要措施为开挖输水沟。在水平台内侧，在林木冠辐外沿处开挖深50cm、宽30cm的浅沟，填充分三个环节，先在沟内填入20cm的麦草并踩实，然后填入10-15cm厚的表土，再填入15-20cm的麦草。
保水以地面覆盖为主，覆盖材料分为两类一是砂石；二是生物材料——麦草、秸杆、枯枝落叶以及各种杂草。
地面覆盖材料及规格1、生物材料覆盖在修整好的水平台内，覆盖厚10cm的生物材料，上面少许压土；2、砂石覆盖主要作为道路两侧的行道树保水措施，树带内覆盖厚10cm的砂石。
本发明的优点和产生的有益效果是通过对人工林雨水反渗透保根方法和未采用本方法的林地进行土壤水分状况试验观测，本发明能明显抑制土壤蒸发，在蒸发时间上呈明显的蒸发延后特性，可以有效存储雨季的土壤水分，推迟土体变干的时间，缩短两次降雨间土壤的水分亏缺期，保证林木根系吸收和更好的成活，现将单项技术措施与配套技术措施的观测数据分析如下保水措施以覆盖生物秸杆和砂石为主的保水措施与无覆盖的林地进行土壤水分数据对照表明在树木根系集中分布的土壤表层以下20-50cm之间，通过对一次10mm降雨后第3天-10天的土壤含水量损失过程分析，无覆盖处理的林地土壤平均含水量由最初的9.43％降到3.76％，损失率达60.1％，而覆卵石的土壤含水量由最初的10.93％、覆秸杆的土壤含水量由最初的8.76％，经过10天后，分别降到8.75％和7.55％，损失率为19％和13.8％，证明蒸发变化不明显，仅仅为无覆盖损失率的2/10-3/10，适宜的土壤水分环境有利于树木渡过降雨分布不均的干旱期；输水措施将输水沟措施与空白地进行土壤水分数据对照表明输水沟能有效促进雨水迅速入渗至土壤深层，输水沟内填入的生物秸杆能极大提高水分入渗速率，打破原有土壤因板结等原因造成的不利入渗环境。特别是在一次强度较大降雨过程中，输水沟能有效起到二次拦蓄的作用，充分利用雨水并减少坡面冲刷。经多次降雨后的土样分析，输水沟侧渗区30-50cm之间的土壤平均含水量是空白地的1.85倍；坡面集流和输水、保水综合技术措施坡面集流措施主要是在年降雨量不足220mm的兰州北山区使用。实施的坡面集流和输水、保水综合技术措施可充分利用有限的降水，抑制蒸发过程。在春季旱情较重的3月至5月，通过对综合技术措施区与空白地的土壤20-50cm层之间进行水分数据对照表明，综合技术措施区土壤平均含水量是空白地的1.87倍，其中，30cm层平均为6.71％，50cm层平均为8.08％，而空白地30cm层仅为3.33％，50cm层为4.55％，显然，综合技术措施区的土壤含水量是能满足树木安全度过干旱期，进入夏秋雨季的。
本发明的有益效果是兰州市南北两山环境绿化工程指挥部针对人工林节水保育、低成本运行的可持续发展问题，通过采用雨水反渗透保根方法，在城郊面山启动了2000亩雨养节水保育技术示范工程。该工程直接服务于南北两山林地的抚育管理，有益效果包括两个方面一是实现了两山人工林地低成本运作。原有人工林地每年的平均上水灌溉次数6-8次，上水运行管护费用都在360元以上。采用雨水反渗透保根方法后，根据兰州地区冬春干旱、夏秋多雨的降水特征，在每年春旱和入冬前根据当年降雨量进行补水，通过输水沟深层输水下渗与地面秸杆覆盖保墒，将墒“封冻”在地下50-80cm层，保持土壤含水量在一个相对恒定指标，遏制苗木“生理干旱”，待苗木3-5月进入生长期，可利用深层土壤水分。通过示范总结，初步取得每年冬春两次上水灌溉就能满足林木生长需要的成效。二是林木生长量有所提高，返青时间提早半个月，工程区内林木保存率明显提高。
图1是本发明水平台整地示意图具体实施方式
如图1所示，一种雨水反渗透保根方法，其技术措施主要分为整地、集流、输水、保水四个环节。
整地整地主要是对原整地带进行改造和完善的一项技术措施。整地方式以水平台为主，沿等高线将坡面修筑成台阶状台面，阶面水平或向内倾斜，台面宽为1.2m，根据现有苗木的根系地下成层分布现象，翻松台面土壤10cm，成为海绵土，特别是雨季前应作为重点工程。在未造林地结合开挖水平台，翻松台面土壤30cm。整地采用逐台下修，即沿坡开始，先修上边一台，然后修第二台，修第二台时把地表土翻到第一台，以此类推，最后一台可就近采用表土填盖台面。阶长无一定标准，视地形而定，拉线定位后外沿培埂，埂高20cm。整体上一定要整齐、平直、棱线分明。另外，加强林地坡面冲刷沟及破碎面的修整，利于雨水汇流至水平台内。忌损伤树木根系。
集流主要适用于降雨量在300mm以下的北山针、阔叶人工乔木林区。采用刻槽填充，选两种集水材料，分两步进行第一步选用玉米秸杆，在水平台之间的坡面上开挖出深为5cm、宽为150cm、长为200cm的长条形集流槽，集流槽在坡面的间距3m，在槽内填充玉米秸杆，将玉米秸杆自下而上覆瓦状填入，下端伸出坡面35cm；第二步在水平台内侧坡，沿秸杆面向下铺设塑料薄膜，宽为160cm，并将薄膜两侧嵌入坡面土内各5cm，长根据内侧坡面至水平台输水沟的距离现场确定，将塑料薄膜铺设至输水沟内，与沟深一致，间距3m；输水输水措施主要是增强土壤对降水的迅速入渗能力，提高林地对自然水资源的利用效率，主要措施为开挖输水沟。在水平台内侧，林木冠辐外沿开挖深50cm、宽30cm的浅沟，填充分三个环节，先在沟内填入20cm厚的麦草并踩实，然后填入15cm厚的表土，再填入15cm厚的麦草；保水以地面覆盖为主，覆盖材料分为两类一是砂石；二是生物材料——麦草、秸杆、枯枝落叶以及各种杂草。
地面覆盖材料及规格1、秸杆覆盖在修整好的水平台内，覆盖厚10cm的秸杆，上面少许压土；2、砂石覆盖主要作为道路两侧的行道树保水措施，树带内覆盖厚10cm的砂石。
权利要求
1.一种雨水反渗透保根方法，其特征在于按以下步骤进行a)整地整地方式以水平台为主，沿等高线将坡面修筑成台阶状台面，阶面水平或向内倾斜，台面宽为1.0m-1.2m；有林地翻松台面土壤5-10cm，未造林地翻松台面土壤30-40cm，并逐台下修，下台的地表土翻到上台，加固并培高地埂，埂高不少于20cm；b)集流采用刻槽填充，选两种集水材料，分两步进行第一步选用玉米秸杆，在水平台之间的坡面上开挖出深为5cm、宽为150cm、长为200cm的长条形集流槽，集流槽在坡面的间距3m，在槽内填充玉米秸杆，将玉米秸杆自下而上覆瓦状填入，下端伸出坡面30-40cm；第二步在水平台内侧坡，沿秸杆面向下铺设塑料薄膜，宽为160cm，并将薄膜两侧嵌入坡面土内各5cm，长根据内侧坡面至水平台输水沟的距离现场确定，将塑料薄膜铺设至输水沟内，与沟深一致，间距3m；c)输水在水平台内侧，林木冠辐外沿开挖深50cm、宽30cm的浅沟，填充分三个环节，先在沟内填入20cm厚的麦草并踩实，然后填入10-15cm厚的表土，再填入15-20cm厚的麦草；d)保水以地面覆盖为主，覆盖材料分为两类一是砂石；二是生物材料——麦草、秸杆、枯枝落叶以及各种杂草。地面覆盖材料及规格1)、生物材料覆盖在修整好的水平台内，覆盖厚10cm的生物材料，上面少许压土；2)、砂石覆盖主要作为道路两侧的行道树保水措施，树带内覆盖厚10cm的砂石。
全文摘要
本发明属于一种抗旱保苗造林方法。其技术措施主要分为复整地、集流、输水、保水四个环节。本发明通过人工林雨水反渗透保根方法，能明显抑制土壤蒸发，在蒸发时间上呈明显的蒸发延后特性，可以有效存储雨季的土壤水分，推迟土体变干的时间，缩短两次降雨间土壤的水分亏缺期，保证林木根系吸收和更好的成活。在兰州南北两山绿化工程中得到应用，取得了显著的成效。
文档编号A01G25/00GK1864469SQ20051004887
公开日2006年11月22日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年12月31日
发明者钟芳, 肖洪浪, 段争虎, 宋耀选, 李正平, 王红赤 申请人:兰州市南北两山环境绿化工程指挥部, 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所