专利名称：：植被结构优化-覆盖生态节水技术的制作方法
技术领域：
：本发明属于环境科学、恢复生态学与农田水利领域，尤其涉及一种植被结构优化-覆盖生态节水技术与方法。可实现在自然条件下，供水条件不可人为控制前提下的植被群落耗水量调控。
背景技术：
：我国的北方地区属于干旱半干旱地区，近些年来，区域生态环境的保护与区域经济发展的矛盾日渐尖锐。一方面，水资源缺乏日益成为制约我国经济社会发展的重要因素。全国正常年份缺水量约400亿m3，可利用的水资源总量的减少使得地方经济与生态系统争夺水资源的矛盾日益突出。另一方面，地方经济的发展和生态系统本身在水资源的利用方面缺乏可持续性，工农业长期以来采用粗放型作业方式，水资源的利用率低下，浪费现象普遍存在。国家发展改革委提供的资料显示，我国万元工业增加值取水量是发达国家的5倍，灌溉水利用率仅为40%~45%。农业节水是开展研究最早的领域，滴灌技术作为最早的节水技术，早在1874年由美国发明并申请专利。喷灌、覆膜、微灌等农业节水技术自20世纪50代末期以来不断涌现，并在实际的生产中得到了广泛的应用。现有的节水方法与技术都是基于灌溉管理的，即从限制和优化植被的供水量方面出发的。但是自然条件下，植被的供水条件是不可人为调控的，现有的节水技术无法应用。植被蒸散发研究表明，植物的叶片是植物水分散失的主要器官，通过叶片的蒸腾作用消耗的水分占到植被总体水分消耗的99%。由于植物的蒸腾作用是一种物理过程，并没有有机物的积累，因此，这部分的水分损失被称为无效水分消耗，是目前生态节水技术研究中的重点削减对象。叶片的蒸腾作用受到阳光、降水、风速等环境条件的影响，而且这些因素均非人力可控的。因此，在保证植被群落基本生态功能的基础上，通过削减叶面积指数来减小无效水分消耗是最为直接有效的方法。此外，通过覆盖作业来减少土壤蒸发，实现节水目标是目前农业节水技术研究中较为广泛采用的方法。CN101024936公开了一种全面积覆盖节水方法，通过在下垫面表面覆盖粘土和沙石来实现节水目标。但是，该方法工程量大，在大型机械无法工作的区域，应用受到明显限制。该方法对于下垫面的长久硬化，完全破坏了原有土壤一植被、降水一地表水一地下水之间水力联系，违背了自然界的基本规律，无法应用于自然生态系统。CN1288653公开了一种水稻和水生植物全程地膜覆盖栽培的方法。通过种植前一次性导入肥料并用地膜覆盖，解决了农田低温和缺水的矛盾。CN1545831公开了一种玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种方法及设备。通过整合秸秆梳压机和播种机，实现了田间覆盖和播种的一体化，节省了动力消耗和时间。以上2种方法使用了大量的塑料等自然界无法降解的材料，遗留物的危害较大，而且塑料地膜透水性差，无法应用于自然生态系统的节水。目前采用覆盖方式实现节水的方法主要针对农业耕作问题提出，在自然生态系统中，受到植被时空分布不均匀性等条件的限制，传统采用人工材料进行土壤覆盖实现生态节水的技术难以得到有效应用。与此同时，现有的节水技术仅关注水分的节约，所用材料如水泥、.塑料地膜等，难以与自然生态系统融合，完全忽略了技术实施后可能对于原有区域水文、生态等自然条件的影响，与现在提倡的原生态、自然化的要求有明显的差距。
发明内容本发明的目的在于提供一种在植被供水条件不可人为控制前提下，通过调节植被群落结构与下垫面覆盖实现节水效果的生态节水方法。其操作简便，切实可行、节水效果明显，克服了以往节水技术和方法从灌溉出发的定势，尤其适用于自然生态系统的节水。本发明专利的特征在于通过削减植被群落的叶片，减少叶面积指数，削减参与水分消耗的植被组织，最为直接地减小植被的蒸腾耗水量。同时，利用收割下的叶片等植被残体，对植被的棵间土壤进行覆盖，减小土壤的蒸发耗水，进一步实现自然生态系统的节水目标。本发明弥补了以往节水技术措施主要通过控制供水的方式实现节水目标，难以直接应用于自然生态系统的不足。同时,克服了以往覆盖节水技术所用材料自然友好性差的不足，扩大了生态节水技术的适用范围。本发明与以往的节水技术相比，其益处在于克服了节水技术从供水调控出发的定势。通过削减植被叶面积来调节植被耗水和下垫面蒸发，从根本上实现水资源的高效利用。同时，充分利用环境友好的材料，杜绝了对自然生态系统的二次污染。有效解决了自然条件下，水分供给无法人为调控的前提下，自然生态系统生态节水问题。附图给出了本发明的技术实施示意图。其中1为植株，2为削减的叶片，3为覆盖物，4为下垫面(土壤或水域)具体实施例方式以下详细说明本发明的原理和实施方式通过实地调研，确定目标区域的历年植被的叶面积指数均值作为背景数据。对一般植被群落而言，叶面积指数在4~9之间。在植被耗水量最大月份之前，一般为7月份8月份，根据植物的生长状况，对植被的叶面积指数进行优化。即根据植被叶片位置(顶部、底部)和植物的生理特点(是否分蘖)等条件，对植物的叶片进行分收割。在不影响植物基本生理活动前提下，实现削减无效蒸散发，节约水资源的目的。根据当年的植被叶面积指数以及确定的节水目标，计算得到植被叶片收割的强度。一般的收割强度为原有叶面积指数的10%~50%之间，基本保持植被生物量的稳定。实际收割时采用取整法确定应该收割的植被叶片数量，整片收割。根据植被特征的不同，叶片收割的范围分为植株的顶部和底部。对于一般植被，采用顶部叶片收割方式时，保留最上端的12片叶片，以保证植被的后续生长。对于易于分蘖的植被类型，采用底部收割的方式，一方面可以有效减少植株分蘖现象的产生，另一方面，由于底部叶片便于作业，可提高作业效率。收割后的叶片留在原地，对植株间的下垫面进行覆盖，进一步减小棵间下垫面的蒸发耗水。实施实例1.针对海河流域的某湖泊植被群落，利用本发明作为生态节水技术，对当地的植被结构进行优化，其耗水量及其节水效果如下表所示表1植被结构优化一覆盖生态节水效果表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施实例2针对北京市亦庄某生态公园的植被斑块，利用本发明作为生态节水技术，对其植被结构进行优化，其耗水量及其节水效果如下表所示表2植被结构优化一覆盖生态节水效果表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求1.一种在植被供水条件不可人为控制条件下，通过优化植被特征-覆盖实现节水效果的生态节水方法。其特征在于(1)在植被供水条件不可人为控制条件下，采用植被结构优化-覆盖生态节水技术实现生态节水目的。(2)以历年植被的叶面积指数均值为背景值，根据植物的生长状况和生理特点，对植被的叶面积指数进行优化。(3)根据各项条件综合确定植被叶面积优化的具体比例，实际操作中采用整片收割的方法。(4)叶片收割的方式分为顶端收割与底端收割。(5)收割后的叶片等植物残体留在原处，对棵间下垫面进行覆盖，强化节水效果。(6)植被结构优化-覆盖生态节水技术实施后，保证目标区域植被生理活动与生态功能的基本稳定。2.根据权利要求1中所述的植被结构优化生态节水方法，其特征在于根据当年植被的生长情况、水文情势、气象预测等条件，确定植被叶面积优化比例在10%50%之间。3.权利要求1中所述的植被结构优化生态节水技术方法，其特征在于持续监测目标区域的生态特征参数，保证目标区域植被生物量、叶面积指数的稳定，从而保证生态结构和功能的基本稳定。全文摘要本发明针对自然条件下植被供水条件不可人为控制的特点，提供了一种通过调节植被群落结构—下垫面覆盖实现节水效果的生态节水方法。通过调节植株中耗水的主要器官—叶片的面积，在不影响植被基本的生理活动的前提下，实现了无效水分消耗削减与生态节水的目的。同时，利用天然材料对植被群落的棵间下垫面就行覆盖，进一步强化了生态节水效果。该生态节水方法操作简便，切实可行、节水效果明显，克服了节水从灌溉出发的定势，从根本上实现水资源的高效利用。有效解决了自然生态系统中，水分供给无法人为调控的前提下，植被群落系统的节水。文档编号A01G1/00GK101617602SQ20091016200公开日2010年1月6日申请日期2009年8月7日优先权日2009年8月7日发明者刘新会,涛孙,崔保山,杨志峰,强王,贺陈申请人:北京师范大学