[發明專利]一種干旱荒漠區水分利用的方法

有效

• 申請號: 201210493619.1
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102939845A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 黃湘;馬建新;陳亞寧;李衛紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆生態與地理研究所
• 主分類號: A01G1/00
• 分類號: A01G1/00
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所 65106
• 代理人: 張莉

技術領域

本發明涉及干旱荒漠區水分利用的技術，具體涉及干旱荒漠區植物有效利用根系水力提升、群落攔截凝結水和降水的方法。

背景技術

水力提升是某些植物通過深層根系從較濕的深層土壤中吸取水分再通過淺層根系在較干的淺層土壤中釋出的過程。水力提升的生態學作用主要是有助于水分傳輸，其改善干旱脅迫下植物水分狀況的生理生態學意義得到了廣泛的認可和關注。具體而言,在個體尺度上,它改變了土壤水分分布,減少了氣孔關閉或增加了蒸騰,由于較大的蒸騰而增加了碳收益；在群落尺度上,它增加了水力提升植物的競爭能力,增加了鄰近非水力提升植物的競爭能力,改變了群落組成和分布格局；在生態系統尺度上,改變了生態系統的水分平衡,由于植物個體較大的碳收益而增加了凈第一性生產力,由于加強了根際交換過程而改變了養分循環。根系是植物從環境中獲取水分和養分的主要器官,由于植物根系不同部位所處的土壤存在條件差異,處于土壤濕潤區的根系可以吸收水分并運輸到土壤干燥區,受根土間水勢梯度影響,根系將傳輸過來的一部分水分釋放到干燥的土壤里,所以根系也被稱為土壤水分的“重要搬運工”。在干旱區，植物根系為了適應水分脅迫呈現出特殊的適應性反應，因此，干旱區深根性植物絕大多數都具有水力提升的功能,如胡楊、檉柳和梭梭。這些深根系植物的吸收根分布較深，主要利用地下水和深層土壤水，如胡楊的吸收根分布范圍從地下50—450cm，檉柳的分布范圍從地下50—310cm，梭梭的分布范圍在0—250cm；而干旱區淺根系植物根系發育淺層化，根系多集中分布于表層的濕沙層中，并且根系表面分布有較多的須根。在地下水埋深3米以下，地下水通過毛管力最多能影響到地下水位以上2米的土壤層，由于缺乏有效降水，干旱區荒漠植物群落內部由于在種子發芽、幼苗出土發育關鍵時期缺乏持續水分激發、補充，導致群落逐漸退化為深根性喬木、灌木為主，草本逐漸消失，進而使得深根性植物的提升水分和凝結水無效散失非常普遍。

在干旱地區，因為有效降水很少而只有地下水作為唯一有效水源，導致了植物不斷受到水分脅迫的影響，所以在這些地區水分也就成為影響植物生存和生長的主要限制因子。建國以來，尤其是2000年啟動的“退耕還林”等林業生態工程，使得我國干旱地區的植被建設取得了很大成績，水土流失狀況逐步得到改善。但是，仍然普遍存在著荒漠植被的成活率和保存率不高，荒漠植被群落逆向演替嚴重的情況。尤其在塔里木河下游，物種多樣性、豐富度和均勻度隨著地下水位的逐步下降而出現相應的遞減趨勢，荒漠植物群落逐漸退化演替為以胡楊、檉柳為主的喬、灌單一植物群落，草本植物逐漸消失。胡楊和檉柳深根系植物周圍由于根系提水效應和冠層凝結水效應而形成的“濕島”無法發揮其作用，導致水分的無效耗散，進而加劇了人工林地土壤干層現象的出現。

考慮到干旱區深根系植物的水力提升功能，并考慮到冠層下凝結水形成的區域，考慮到新技術方法的經濟性和技術可行性，通過人工補水復壯旱生植物幼苗，使土壤表層0-10cm處的細根充分利用土壤凝結水，通過建立與原有喬、灌形成多層群落結構，利用冠層促進凝結水的形成，同時加強對降水的攔截，從而達到提高水分吸收利用效率的目的；同時，利用植物根系水力提升、凝結水形成、植物蒸騰耗散作用，人工補水復壯旱生植物幼苗，使淺根系植物充分利用深根系植物提升水量，從而保證在撤銷人工輔助措施后滿足喬灌草多層荒漠植物群落的水分自維持的目的。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種干旱荒漠區水分利用的方法，該方法利用根系水力提升、凝結水形成、植物蒸騰耗散，人工補水復壯幼苗，通過建立多層群落結構，充分利用根系提升的水、土壤凝結的水和冠層攔截吸收的水，減小干旱區水分的無效耗散，提高干旱荒漠區水分利用效率，人工輔助措施后滿足喬灌草多層荒漠植物群落的水分自維持的目的，以提高在降水量小于250mm，蒸發量大于2000mm，地下水埋深較大（3-4m）的干旱荒漠區水分利用效率，避免人為輔助措施撤消后的群落的逆向演替。

本發明所述的一種干旱荒漠區水分利用的方法，按下列步驟進行：

a、栽種的植物選擇：以本土的持水力較強且具抗旱性的旱生植物，選擇健壯苗木，1-2年生實生苗木，苗高3-5cm，根長15-20cm；

b、在深根性植物植株胡楊、檉柳或梭梭外緣100-400cm范圍內，挖樹坑，坑間距70-80cm，坑深25-30cm，坑寬30-40cm，將旱生植物種植在坑內，植苗回填土至距離坑口10cm；

c、在每年3月下旬，補植旱生植物實生苗木，待補植旱生苗種植后，進行灌水，確保灌水后土壤含水量達到飽和含水量；