[發明專利]提高無灌溉梭梭種植區雪融水入滲率的結構及其使用方法

有效

• 申請號: 201510097433.8
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104642058B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 晉強;穆哈西;朱琳;羅立權;鄭文英;彭超群
• 申請（專利權）人: 新疆農業大學
• 主分類號: A01G25/00
• 分類號: A01G25/00;A01G25/02
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所65105
• 代理人: 周星瑩,湯建武

技術領域

本發明涉及無灌溉梭梭種植區防護技術領域，是一種提高無灌溉梭梭種植區雪融水入滲率的結構及其使用方法。

背景技術

目前我國荒漠林地的恢復和重建工作主要采用兩種方式。一種是依靠天然自我恢復，但由于自然恢復地區大多生態環境異常惡劣，自然恢復方式非常困難，另一種是采用灌溉和無灌溉方式人工種植梭梭、檉柳和沙柳等植物，采用灌溉方式存在畝投入成本高和耗水量大等瓶頸問題，不易大面積推廣，而采用無灌溉方式人工直播苗和移栽苗存在生長緩慢和保存(成活)率很低(≤10%)的瓶頸問題。實地調查和研究表明水分是導致梭梭屬植物死亡的根本原因。當地下深度30cm至60cm沙層的含水量大于2%時, 梭梭生長較好；當1%<沙層的含水量<2%時，僅能維持梭梭生存，其生長停滯；當沙層的含水量<1%時，梭梭嚴重衰亡，梭梭生長所需水分的含量的臨界值2%，因此，如何提高梭梭種植區30cm至60cm沙層的含水量是提高梭梭成活率的關鍵所在。

對于荒漠地區而言，季節性積雪融水和雨水是荒漠林地土壤水分最主要的補給來源，降水量大小、降水形式及時間分配等直接影響水分在土壤中的再分配。通過冬季觀察發現，同一地區雪的分布也存在差異，平原地區的差異不大，沙丘沙壟等地差異較大，主要體現在如下方面：1、沙丘沙壟頂部由于風力的聚集作用使得此處積雪較薄，甚至沒有；2、沙丘沙壟坡中的向風面積雪厚度低于背風面；3、沙丘沙壟坡下高于坡中坡頂。積雪的厚度決定了水資源的充沛程度，也從側面反映出坡中和坡頂的水資源相對匱乏，在沙丘坡中和坡頂種植梭梭的成活率遠遠低于在坡下種植梭梭的成活率。

眾所周知，積雪進入春季并達到融雪點時，積雪開始融化，積雪融化過程中，表層土壤存在晝融夜凍現象，入滲期各日中午的土壤表面溫度會由-0.5℃至-1.2℃迅速上升至0℃，地表積雪融水入滲期間，雪層中的融水以指狀流的形式滲入積雪底部，夜間凍結會在積雪與土壤的界面形成底冰阻水層，次日融雪水下滲到雪層底部時，會滯留在界面形成局部高含水層，隨著阻水層的融化才逐漸下滲。融雪水的不斷入滲使表層土壤趨于飽和，含水率的增大與夜間凍結作用又會降低表層土壤的有效孔隙度，使入滲率降低而形成阻水層。因此，白天某一時刻的融雪率遠大于大于土壤入滲率，導致融雪水會順坡往下流，凍土條件下融雪水的入滲是極其復雜的過程，也是融雪水對土壤水分補充的關鍵環節。并且，融雪水進入土壤后，由于夜間溫度的下降，該處土壤形成凍結土壤，凍結土壤的相對穩定入滲率約為非凍結土壤的1/10左右，凍土的減滲作用十分顯著。凍結條件下，土壤中部分液態水相變成固態冰，固態冰的含量隨著溫度的降低會逐漸增大，通過占據土壤部分導水孔隙，使入滲水流的過水斷面面積減小，因而使土壤的導水率減小。由此可見，自然條件下的融雪過程也是造成沙丘坡頂和坡中含水率低的根源之一。

我們在實踐過程中發現：在無灌溉梭梭種植區里，梭梭1年至2年的成活率呈現出沙壟坡下>沙壟坡中>沙壟坡頂的規律，經過實驗分析得知在沙壟這個生境里，深度在30cm至60cm沙壟的含水量存在沙壟坡下>沙壟坡中>沙壟坡頂的趨勢，尤其是在6月份至8月份水分的快速損耗期，沙壟坡中和沙壟坡頂的土壤含水量下降的更為明顯，由此可知水分是影響沙壟坡中和沙壟坡頂梭梭年幼期存活的關鍵原因。而在融雪季節由于液態水相變和底冰阻水層的影響使得更多沙壟（沙丘）中上部的融雪水流向沙壟坡下，提高了沙壟坡下的土壤含水率，這使的沙壟坡下土壤30cm至60cm的含水量較多，沙壟坡中和沙壟坡頂的含水量較低。并且，隨著梭梭樹齡的增加，下層根數呈增加趨勢。生長1年的梭梭根系主要分布在0cm至20cm土層，占總根數的64%左右；生長2年的根系在20cm至60cm土層居多，占65%左右；生長3年的根系在40 cm以下土層中根系分布高達88%左右。生長1年至3年內的梭梭根系主要集中在30cm至60cm內，由此可知，要提高梭梭在沙壟坡中和坡頂1年至2年的成活率的問題，就轉化為如何提高沙壟坡頂和沙壟坡中30cm至60cm深度范圍內土壤水分含量的問題。

發明內容

本發明提供了一種提高無灌溉梭梭種植區雪融水入滲率的結構及其使用方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有無灌溉梭梭種植區在沙丘的坡中和坡頂處地下土層的含水率低的問題。解決了沙丘沙壟梭梭成活率較低的關鍵瓶頸問題，為梭梭屬植物林的大規模恢復和營建提供了有利的技術支持，確保了固沙植物固沙的效果，具有很好的應用前景。