专利名称：一种缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法
技术领域：
本发明涉及缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法的技术，具体涉及提高干旱荒漠区凝结水收集和利用的快速方法。
背景技术：
水由汽态转为液态的过程称为凝结，所形成的水叫凝结水，包括天然凝结水和人工凝结水。天然凝结水是指大气中水汽直接在地面或地物表面以及低空的凝结物，如霜、露、雾、雾淞，也称为水平降水。本发明中提到的凝结水主要包括露水土壤凝结水。露水是指大气中水汽辐射冷却后凝结到某一表面的产物；土壤凝结水是指地面温度和表层地温达到露点时，在地面和表层土壤中，大气水汽和土壤孔隙水汽由汽态水凝结而成的液态水，成为土壤水的组成部分。凝结水是生活在干旱地区的隐花植物、小型动物、昆虫、生物结皮重要的水分来源。一方面，凝结水有利于促使干旱区一年生植物种子的萌发，凝结在植物冠层的凝结水有助于植物克服干旱胁迫，能帮助它们度过蒸发强烈的干旱季节；同时，凝结水将减少土壤水分蒸发，增强沙丘的稳定性，对大气中的尘埃有固定作用。在干旱区农业生态系统中，凝凝结水的形成减轻植物的水分亏缺，延长作物叶片气孔开放时间，增加了光合作用的时间，从而促进农作物生长。在缺少降水的干旱地区，土壤种子大部分分布在土壤的表面，这些种子大约有80% — 90%分布在土壤上层2cm处，而在土壤含水量达到或者超过饱和含水量时，土壤上层IOcm以内的种子库最容易受水分激发而萌发。种子幼苗萌发之后细小的根系无法利用深达3m的地下水，水分来源仅限于不到150_的降水量，以及各种凝结水，因此，凝结水对该区域一年生植物的生存、生长起到极其重要的水分补充作用。虽然凝结水量与降水量相比是微不足道的，应用常规手段难以测定，但是，降水发生的频次与凝结水发生频次是无法比拟的，一年365天除去降水发生的时间外，凝结水都是以天为周期不间断的发生着。因此，研发凝结水利用技术对于提高干旱区水资源利用效率具有重要意义。目前干旱荒漠区植物对凝结水的利用效率尚处于自发状态，极端干旱条件下裸地上凝结水的利用大多无效耗散；同时，干旱荒漠区的植物在缺乏自然降水的条件下，很难获得有效水分供给，常年忍受水分亏缺带来的生存胁迫。·考虑到影响凝结水形成的因素有材质、离地高度、朝向和倾斜角度等，并考虑到新技术方法的经济性和技术可行性，利用落叶浅埋形成一个相对封闭的隔离层，促进土壤吸湿凝结；利用土壤种子库水分激发效应，对土壤进行饱和灌水处理，激发土壤上层IOcm内的种子库；利用干旱地区土壤表层凝结水容易发生的范围，在距地面O-IOcm处利用较密的尼龙筛网制造粗糙的人工凝结面，促进吸湿水，大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水的形成，同时，利用冠层结构对凝结水形成的影响，在不同高度形成人工凝结面，以收集冠层范围内的大气凝结水；利用200-240目的尼龙筛网在不同高度制造人工凝结面，一方面保证了水汽、温度的循环流通，另一方面增加了凝结面的不平整性和对水滴的吸附性，有利于凝结水的形成；利用降水或人工降水后对土壤种子库萌发的激发效益，促进一年生植物幼苗出土，从而为植物生长发育提供更多的水分资源，进而达到缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的目的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法，该方法涉及水分利用装置是由龙骨、尼龙筛网及轴组成，利用水分供应对土壤种子库的激发效果、利用土壤凝结水容易发生的范围，利用冠层结构对凝结水形成的影响，利用较密尼龙筛网制造凝结面，促进了不同范围内吸湿水，大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水的形成，为土壤种子库的萌发、幼苗出土增加了有效水分供给，帮助植物克服干旱，从而达到缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的目的，以提高在降水量小于150_，蒸发量大于2000_，地下水埋深较大(3-4m)的干旱荒漠区一年生植物的成活率，避免凝结水的无效耗散。本发明所述的一种缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法，按下列步骤进行
a、收集干旱荒漠区当地植物产生落叶，利用淡水浸泡24小时后取出，按3-5cm厚度平铺于土层下30cm处，用原土掩埋；·
b、在植物生长期间，在3月下旬进行人工喷灌激发土壤种子库，或选择日降水量达IOOmm的时间；
C、确保种子萌发后，将水分利用装置埋入处理土壤中，埋入深度100cm，每个装置之间间隔I _2m;
d、从傍晚20:00到次日凌晨6:00之间，在土壤表面和装置中的尼龙筛网表面凝结形成凝结水，土壤表层和人工凝结面(7)处的凝结水为植物幼苗生长初期苗高0-12cm补充水分，随着幼苗生长，装置人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面
(11)处通过凝结水共同为植物生长补充水分；
e、在5月对装置下植物进行人工喷灌，加速植物幼苗初期生长即可。步骤b所述的人工喷灌为每I. 5m2面积喷灌300-500ml水。步骤c所述中所涉及的装置是由轴、尼龙筛网和龙骨组成，将轴(6)的底部密封，在轴(6)上以轴(6)为圆心分别对称固定龙骨(I)、龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨(5)，依次形成5个不同半径的圆，将半径为O. 3m的圆形尼龙筛网固定在龙骨(I)上，形成一个人工凝结面(7)，再将尼龙筛网分别制成4个空心圆环固定在龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨(5)上，分别形成人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面(11)。所述装置中在轴(6)上分别固定的龙骨(I)、龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨
(5)的高度为龙骨(I) I. 12m、龙骨(2) I. 24m、龙骨(3) I. 36m、龙骨(4) I. 60m和龙骨(5)
2.5mο所述装置中龙骨(I)、龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨(5)的长度分别为龙骨
(1)0. 3m、龙骨(2) O. 5m、龙骨(3) lm、龙骨(4) I. 5m 和龙骨(5) 2m。所述装置中人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面(11)的空心圆环的内圆半径分别为人工凝结面(8)0. 3m、人工凝结面(9)0. 5m、人工凝结面(10 )Im和人工凝结面(11) I. 5m,空心圆环的外环半径分别为人工凝结面(8) O. 5m、人工凝结面(9) lm、人工凝结面(10) I. 5m和人工凝结面(11) 2m。所述装置中尼龙筛网孔径为200-240目。
所述装置中人工凝结面(7)、人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面(11)分别距离地面高度为人工凝结面(7) 112cm、人工凝结面(8) 124cm、人工凝结面(9) 136cm、人工凝结面(10) 160cm和人工凝结面(11) 250cm。本发明所述的一种缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法，该方法是一、利用落叶浅埋制造隔离层，促进土壤吸湿凝结形成。二、利用水分对土壤种子库的激发效应，通过人工喷灌促进种子萌发，幼苗出土，抓住或者人为制造降水时机；三、制造凝结水形成的有利条件，准备好提高水分利用装置。四、为有效收集和供给凝结水，选择在干旱荒漠区裸地安装提高水分利用装置。五、为发挥提高水分利用装置的最佳效益，各个装置安装之间距离保持在Im以上。本发明所述的一种缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法，其特点为
针对干旱和极度干旱荒漠区种子萌发和幼苗出土缺乏水源供给，通过水分激发土壤种
子库，促进种子萌发、幼苗出土，充分利用土壤凝结水容易发生的范围，利用冠层结构对凝 结水形成的影响，利用较密尼龙筛网制造凝结面，促进了不同范围内吸湿水，大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水的形成，增加了干旱区植物的有效水分供给，帮助植物克服干旱，从而达到缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的目的，避免了水分资源的无效耗散。在极低降水量、极大蒸发量和地下水埋深较深的干旱荒漠区，干旱区植物对凝结水的利用率很低，尚处于自发状态，本发明用低经济成本，高技术操作性的装置制造凝结水形成的有利条件，促进凝结水形成和收集，增加干旱荒漠区植物水分供给来源，缓解干旱荒漠区植物水分亏缺，避免了凝结水的无效耗散。
图I为本发明轴及龙骨剖视 图2为本发明正面 图3为本发明的俯视示意图。
具体实施例方式实施例I :
首先制作干旱荒漠区水分利用装置，将轴6的底部密封，在轴6上I. 12m高度处、I. 24m高度处、I. 36m高度处、I. 60m高度处和2. 5m高度处以轴6为圆心分别对称固定龙骨I、龙骨2、龙骨3、龙骨4和龙骨5，形成5个半径不同的圆，龙骨半径分别为龙骨I为O. 3m、龙骨2为O. 5m、龙骨3为lm、龙骨4为I. 5m、龙骨5为2m,将半径为O. 3m的圆形尼龙筛网固定在龙骨I上，形成一个人工凝结面7，再将尼龙筛网分别制成4个空心圆环固定在龙骨2、龙骨3、龙骨4和龙骨5上，分别形成人工凝结面8、人工凝结面9、人工凝结面10和人工凝结面11，空心圆环的内圆半径分别为人工凝结面8为O. 3m、人工凝结面9为O. 5m、人工凝结面10为Im和人工凝结面11为I. 5m，空心圆环的外环半径分别为人工凝结面8为O. 5m、人工凝结面9为lm、人工凝结面10为I. 5m和人工凝结面11为2m，尼龙筛网孔径为200-240目，装置中人工凝结面7、人工凝结面8、人工凝结面9、人工凝结面10和人工凝结面11分别距离地面高度为人工凝结面7为112cm、人工凝结面8为124cm、人工凝结面9为136cm、人工凝结面10为160cm和人工凝结面11为250cm，龙骨I、龙骨2、龙骨3、龙骨4和龙骨5为铝、铁、玻纤或树脂材料制成，轴6的为铁棒或木棍材料制成，具体操作按下列步骤进行收集干旱荒漠区当地植物产生落叶，利用淡水浸泡24小时后取出，按3cm厚度平铺于土层下30cm处，用原土掩埋；
在植物生长期间，在3月下旬进行人工喷灌激发土壤种子库，人工喷灌为每I. 5m2面积喷灌300ml水；
确保种子萌发后，将制作好的水分利用装置中轴6埋入处理土壤中，埋入深度100cm，其他部位裸露，每个装置之间间隔Im ；
从傍晚20:00到次日凌晨6:00之间，在土壤表面和装置中的尼龙筛网表面凝结形成凝结水，此时，土壤表层和人工凝结面7处凝结水为植物幼苗生长初期苗高0-12cm补充水分，随着幼苗生长，装置人工凝结面8、人工凝结面9、人工凝结面10和人工凝结面11处通过凝结水共同为植物生长补充水分；
在5月对装置下植物进行人工喷灌，加速植物幼苗初期生长即可。实施例2:
制作装置按实施例I进行；
收集干旱荒漠区当地植物产生落叶，利用淡水浸泡24小时后取出，按4cm厚度平铺于土层下30cm处，用原土掩埋；
在植物生长期间，在3月下旬进行人工喷灌激发土壤种子库，人工喷灌为每I. 5m2面积喷灌400ml水；
确保种子萌发后，将制作好的干旱荒漠区植物水分利用装置中轴6埋入处理土壤中，埋入深度100cm,其他部位裸露,每个装置之间间隔2m ；
从傍晚20:00到次日凌晨6:00之间，在土壤表面和装置中的尼龙筛网表面凝结形成凝结水，此时，土壤表层和人工凝结面7处凝结水为植物幼苗生长初期苗高0-12cm补充水分，随着幼苗生长，装置人工凝结面8、人工凝结面9、人工凝结面10和人工凝结面11处通过凝结水共同为植物生长补充水分；
在5月对装置下植物进行人工喷灌，加速植物幼苗初期生长即可。实施例3
制作装置按实施例I进行；
收集干旱荒漠区当地植物产生落叶，利用淡水浸泡24小时后取出，按5cm厚度平铺于土层下30cm处，用原土掩埋；
在植物生长期间，在3月下旬进行人工喷灌激发土壤种子库，人工喷灌为每I. 5m2面积喷灌500ml水；
确保种子萌发后，将制作好的干旱荒漠区植物水分利用装置中轴6埋入处理土壤中，埋入深度100cm,其他部位裸露,每个装置之间间隔I. 5m ；
从傍晚20:00到次日凌晨6:00之间，在土壤表面和装置中的尼龙筛网表面凝结形成凝结水，此时，土壤表层和人工凝结面7处凝结水为植物幼苗生长初期苗高0-12cm补充水分，随着幼苗生长，装置人工凝结面8、人工凝结面9、人工凝结面10和人工凝结面11处通过凝结水共同为植物生长补充水分；
在5月对装置下植物进行人工喷灌，加速植物幼苗初期生长即可。实施例4:制作装置按实施例I进行；
收集干旱荒漠区当地植物产生落叶，利用淡水浸泡24小时后取出，按5cm厚度平铺于土层下30cm处，用原土掩埋；
在植物生长期间，在3月下旬选择日降水量达到IOOmm以上的时期；
在降雨后，将制作好的干旱荒漠区植物水分利用装置中轴6埋入处理土壤中，埋入深度100cm,其他部位裸露,每个装置之间间隔Im ；
从傍晚20:00到次日凌晨6:00之间，在土壤表面和装置中的尼龙筛网表面凝结形成凝结水，此时，土壤表层和人工凝结面7处凝结水为植物幼苗生长初期苗高0-12cm补充水分，随着幼苗生长，装置人工凝结面8、人工凝结面9、人工凝结面10和人工凝结面11处通过凝结水共同为植物生长补充水分；
在5月对装置下植物进行人工喷灌，加速植物幼苗初期生长即可。·
权利要求
1.一种缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法，其特征在于该方法涉及水分利用装置是由龙骨、尼龙筛网及轴组成，具体操作按下列步骤进行 a、收集干旱荒漠区当地植物产生的落叶，利用淡水浸泡24小时后取出，按3-5cm厚度平铺于土层下30cm处，用原土掩埋； b、在植物生长期间，在3月下旬进行人工喷灌激发土壤种子库，或选择日降水量达IOOmm的时间； C、确保种子萌发后，将干旱荒漠区植物水分利用装置埋入处理土壤中，埋入深度100cm，每个装置之间间隔l-2m ； d、从傍晚20:00到次日凌晨6:00之间，在土壤表面和装置中的尼龙筛网表面凝结形成凝结水，土壤表层和人工凝结面(7)处的凝结水为植物幼苗生长初期苗高0-12cm补充水分，随着幼苗生长，装置人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面(11)处通过凝结水共同为植物生长补充水分； e、在5月对装置下植物进行人工喷灌，加速植物幼苗初期生长即可。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤b所述的人工喷灌为每I.5m2面积喷灌 300-500ml 水。
3.根据权利要I所述的方法，其特征在于步骤c所述中所涉及的装置是由轴、尼龙筛网和龙骨组成，将轴(6)的底部密封，在轴(6)上以轴(6)为圆心分别对称固定龙骨(I)、龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨(5)，依次形成5个不同半径的圆，将半径为O. 3m的圆形尼龙筛网固定在龙骨(I)上，形成一个人工凝结面(7)，再将尼龙筛网分别制成4个空心圆环固定在龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨(5)上，分别形成人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面(11)。
4.根据权利要I所述的方法，其特征在于所述装置中在轴(6)上分别固定的龙骨(I)、龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨(5)的高度为(1)1. 12m、龙骨(2)1. 24m、龙骨(3)1. 36m、龙骨(4) I. 60m 和龙骨(5) 2. 5m。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述装置中龙骨(I)、龙骨(2)、龙骨(3)、龙骨(4)和龙骨(5)的长度分别为龙骨(I) O. 3m、龙骨(2) O. 5m、龙骨(3) lm、龙骨(4) I. 5m和龙骨(5) 2m。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述装置中人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面(11)的空心圆环的内圆半径分别为人工凝结面(8)O.3m、人工凝结面(9) O. 5m、人工凝结面(10) Im和人工凝结面(11) I. 5m,空心圆环的外环半径分别为人工凝结面(8) O. 5m、人工凝结面(9) lm、人工凝结面(10) 1.5m和人工凝结面(11)2m。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述装置中尼龙筛网孔径为200-240目。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述装置中人工凝结面(7)、人工凝结面(8)、人工凝结面(9)、人工凝结面(10)和人工凝结面(11)分别距离地面高度为人工凝结面(7)112cm、人工凝结面(8) 124cm、人工凝结面(9) 136cm、人工凝结面(10) 160cm和人工凝结面(11) 250cm。
全文摘要
本发明涉及一种缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的快速方法，该方法利用水分供应对土壤种子库的激发效果、利用土壤凝结水容易发生的范围，利用冠层结构对凝结水形成的影响，利用较密尼龙筛网制造凝结面，促进了不同范围内吸湿水，大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水的形成，为土壤种子库的萌发、幼苗出土增加了有效水分供给，帮助植物克服干旱，从而达到缓解干旱荒漠区植物水分亏缺的目的，以提高在降水量小于150mm，蒸发量大于2000mm，地下水埋深较大(3-4m)的干旱荒漠区一年生植物的成活率，避免凝结水的无效耗散。
文档编号A01G25/00GK102919048SQ201210492279
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者陈亚宁, 黄湘, 李卫红 申请人:中国科学院新疆生态与地理研究所