一种打破困难立地造林土壤多层不透水层的方法与流程

本发明涉及林业人工造林领域，尤其涉及一种用于打破困难造林立地土壤不透水层的方法。

背景技术：

国内学者田长彦等报道在土体中不透水的黏土层和沙层共存条件下，采用深松犁深松打破黏土层，使灌溉水通过砂层侧向排入排水系统，达到改良土壤目的，但该方法仅适合在不透水粘板层在土壤中的分布深度在80-120cm，厚度在10-30cm之间。尚新等在中国西北干旱灌溉区采用爆破方法打破不透水层法，爆破后以淡水淋洗土壤中盐碱，但这种方法仅适用于打破土壤潜层分布有不透水层的爆破，不适宜地表深层分布有不透水层的地块，且存在操作危险，成本较高的问题。王胜等在盐碱地改土采用钻设竖井，放置排水管及强排设备，将地下潜层水或者灌溉水抽出的方法，此方法需要强排设配，设备昂贵，不适宜大面积推广。通过传统的深松、挖井，甚至地下爆破的方法均不能有效全面的打穿不透水层，地表潜层积水和土壤盐分聚集在土体，造成土壤处于长期积水积盐的状态，致使土地无法利用。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种打破困难立地造林土壤多层不透水层的方法，该方法以钻井机械对分布深度在1.6m–9.7m左右土壤多层不透水层进行打孔。为保证打穿造林土壤不透水层，加快土壤潜层地表积水下移速度，该方法根据造林地土壤不透水层分布的深度决定打孔的深度、间距。以此工程措施为基础打穿困难造林地土壤不透水层，充分利用水盐运移规律使地潜层积水下渗，达到排水排盐效果，防止因不合理灌溉造成的次生盐渍化，从而构建良好的土壤环境，提高苗木成活率、保存率。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的，一种用于打破困难立地造林土壤多层不透水层的方法，包括以下步骤：

a、将需要造林地块根据地形进行平整；

b、将平整好的土地根据种植乔木或灌木类型确定种植沟；

c、确定种植沟打孔位置及数量；

d、机械打孔，打穿不透水层，形成竖孔；

e、将竖孔内回填砂石并压实，留部分竖孔加装过滤管作观测孔；

f、定期观测竖孔中的水位变化。

优选地，所述确定种植沟大小依据造林作业设计要求进行。

优选地，所述竖孔位于沟或行内。

优选地，所述确定打孔数量为沟或行内间距10米一个，或者22个/亩。

优选地，所述竖孔直径为110mm，其深度以打破造林地不透水层为止，钻孔角度为90°，所述深度以地表为基准。

优选地，所述机械打孔，从上而下取各层物质，取至砂石层为止，并依次记录，以确定打孔深度穿破造林地不透水层。

优选地，所述将竖孔内回填砂石并压实，灌注砂石的直径为2cm–3cm。

优选地，所述留部分竖孔加装过滤管作观测孔，其中所述过滤管采用110mm的pvc管，管壁沿径向四等分开孔径为9mm孔，纵距90mm，孔眼分布为梅花状，外包2层60目尼龙丝网作为过滤层。

本发明以工程物理措施为基础、将困难造林地下土壤不透水层(胶泥层)打穿，并形成筛网状，使降水或灌溉形成的上层潜水向下排移，降低造林耕作层土壤盐碱含量，达到地下潜水临界深度，防止不合理灌溉造成次生盐渍化，造成造林苗木的死亡。该方法成本低、易操作，见效快，脱盐效果好，提高苗木成活率、保苗率。

附图说明

图1是本发明打破困难立地造林土壤多层不透水层的方法的流程图；

图2是造林地竖孔分布及种植沟(行)水平面示意图；

图3是造林地土壤结构分布及竖孔剖面示意图；

图4是本发明所述方法实施1年后各观测孔地下积水水位距离地表的深度图。

具体实施方式

本发明公开了一种打破困难立地造林土壤多层不透水层的方法，按下列步骤进行：

步骤一、将需要造林土壤根据造林作业规程进行平整；

此处所说的平整主要指移除造林地石子等影响造林的物理障碍因子，通常用于栽植林木要求地表平整，且地块需要根据地形走向进行平整，并为开沟做好准备。

步骤二、平整好的土地根据种植乔木或灌木类型分别开沟；

依据移栽林木类型按照作业设计进行开沟。

步骤三、确定沟内打孔位置及数量；

本发明中，为节省成本，提高工作效率，根据开沟的行间距确定打孔位置，竖孔分布在沟(行)内，间距10米一个，或者22个/亩。以便形成筛网状，便于潜层地表积水均匀下渗。

步骤四、机械打孔，打穿不透水层，形成竖孔；

确定竖孔的位置及分布后以钻孔机械进行开孔，逐层深入，取出各层物质，取至砂石层为止，并做记录，竖孔的最佳深度以打破不透水层为宜，目的是确定不透水层分布并将其打破。

步骤五、将竖孔内回填砂石并压实，留部分竖孔加装过滤管作观测孔；

竖孔建设完成后，将竖孔内从下而上回填灌注砂石，并压实填至与沟底相平，目的是保持竖孔的完整性，防治竖孔塌孔，汇集的水流在砂石间隙流动，便于造林地潜层积水下渗，从而达到降低潜层地下水位的目的，留部分竖孔加装过滤管的目的是加固竖孔，防止竖孔因泥沙堵塞，便于积水汇集在孔内，留观测孔目的是用于观测地下积水水位变化。

步骤六、根据造林地地下水位要求，定期观测竖孔中的水位变化；

在造林区四周及中心留部分竖孔作观测孔，定期观测地下潜层积水变化，待潜层积水水位下降至适宜造林条件后进行林木移栽，从而保证苗木成活率。

综上所述，本发明先将需要改良的造林地根据不同种植需求进行平整、开沟，达到造林作业设计的要求；在开沟的困难立地上钻设竖孔，目的是土壤地表潜层的积水汇集到竖孔内，为了保证竖孔的完整性及积水在竖孔内流动，竖孔内回填灌注砂石，根据竖孔内的积水程度，定期观测竖孔中的积水位置，若降低积水水位下降至造林需求，则可进行林木移栽。

本发明所述方法在新疆准东经济技术开发区三角地进行试验，该区域属新垦盐碱荒地，土壤极重度盐渍化，土壤含盐量平均达7％以上，土壤透水性差，在1.5-20米土层中普遍存在多层不透水障碍层，影响灌溉水和自然降水的下渗，形成地表潜层咸水水位高，潜层咸水矿化度平均在10g/l以上，地表50cm以下见潜层咸水等现象，分布有不透水层的地段基本无林木生长。以本发明步骤：a、将需要造林地块根据地形进行平整，即建设试验地120亩，依据地形平整出两块土地，分别种植乔木和灌木。b、将平整好的土地根据种植乔木或灌木类型确定种植沟，即在种植沟确定以乔木沟深30cm，沟宽70cm，种植一行；灌木沟深15cm，沟宽150cm，种植3行。c、确定种植沟打孔位置及数量，在造林地钻竖孔沿树沟(行)每10米一个。d、机械打孔，形成竖孔，即钻孔直径110mm，将不透水层打穿，其深度15-25m。e、将竖孔内回填砂石并压实，留部分竖孔加装pvc管作观测孔，其中做10个水位观测孔。f、定期观测竖孔中的潜层咸水位变化。

1、打孔后潜层地表积水水位变化

图4是本发明所述方法实施1年后各观测孔地下积水水位距离地表的深度，通过阶段性的观测(2018年7月1日-2018年10月30日)，各观测孔地下积水水位距地表深度值呈现整体增加的趋势，各观测孔地下水降幅在0.65m-1.01m，对降低潜层地表积水具有显著效果。

2、土壤盐分变化量

表1表示打孔1年后造林地土壤盐分变化量、试验前土壤含盐量、观测后含盐量及脱盐率。

表1打孔1年后各观测孔土壤盐分变化量

由表1可以看出，本发明所述方法实施1年后，在各观测孔0-40cm土层含盐量均有不同程度降低，脱盐率最高达13.5％，降水排盐孔关键技术伴随着灌溉淋融土壤中的盐分，降低积水水位同时对降低潜层土壤含盐量有显著效果。

3、打孔后造林成活率

试验地未进行打孔处理前栽植胡杨、长枝榆、沙枣、大叶白蜡、红叶海棠、紫叶稠李、梭梭、柽柳、暴马丁香、紫穗槐、红瑞木等品种，经一年生长季，调查测定成活率为19％。造成成活率低的主要原因经调查为：造林地土壤存在不透水层，质地差，自然降水和人工灌溉，造成地表50cm以下见潜层咸水，影响苗木生长，成活率较低。为打穿不透水层，提高苗木成活率，在此特殊情况下，造林地采取本发明专利以机械钻竖孔方式，使土壤形成筛网状，以便于透水透气。打孔后移栽70余种植物材料，其中：

乔木：胡杨、密胡杨、银新杨、冰沙柳(竹柳)、盐桦、沼泽小叶桦、白榆、大叶榆、裂叶榆、长枝榆、金叶榆、沙枣、大叶白蜡、小叶白蜡、山桃、山杏、山楂、水曲柳、美国黑核桃、高酸海棠、王族海棠、红叶海棠、绿叶海棠、夏橡、复叶槭、文冠果、紫叶稠李、茶条槭、皂荚、树锦鸡儿、桑树、乔化沙棘等。

灌木：梭梭、柽柳、柠条、花棒、沙木蓼、艾比湖沙拐枣、白皮沙拐枣、沙棘、沙柳、铃铛刺、紫丁香、暴马丁香、紫穗槐、红瑞木、榆叶梅、火炬、接骨木、野蔷薇、黄刺玫、黑枸杞、红枸杞、四季玫瑰、水蜡、珍珠梅、桃叶卫矛、驼绒藜、红砂、骆驼刺等.

经历一个生长季后调查造林成活率,其中乔木成活率为75％，灌木成活率为79％，达到造林地标准，表明机械打孔明显的改善了此种特殊的土壤环境，从而提高了造林地苗木成活率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。