CN102518112A - 干旱区荒漠化土地生态恢复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干旱区荒漠化土地生态恢复的方法，其步骤包括土壤分选、砂下覆膜、洒水引导、植被栽种。本发明立足于干旱区地下潜水来源(新发现)和降水入渗规律，通过机械选粒、地膜覆盖、水分引导和特定的植物栽种，将干旱土壤下的潜水和地上的降水充分利用，达到荒漠化土地生态系统持久恢复的目的。经试验证实：本发明技术可靠，经济实用，从长期看，恢复生态效益显著。

Description

干旱区荒漠化土地生态恢复的方法

技术领域

本发明涉及一种利用地下水及降雨对旱区荒漠化土地进行生态恢复的技术。具体地说，在干旱缺水的荒漠化地区，通过对不同粒径土壤的分选整理、沙下地膜的覆盖、水分引导等综合技术，达到充分利用地下潜水和降水，进而实现荒漠化土地生态恢复的目的。主要适用于极干旱、干旱、半干旱地区戈壁沙漠的生态恢复。 

技术背景

水是人类赖以生存的宝贵资源，是极其重要的生态驱动因子，在生态系统中具有十分重要的地位。水分在干旱地区极为珍贵，对干旱荒漠区植被的生存具有决定性作用。在潜水埋深较浅的地区，潜水通过毛管对土壤水分和植被具有重要的补充作用。在潜水埋深较深的干旱地区，毛细作用对潜水的运转已不起作用，由于降水稀少，气候干燥，土壤水分的含量极低，通常处于萎蔫系数以下，绝大多数植物难以存活，形成了土地的荒漠化和生态链的断裂，成为主要的风沙策源地。水分的缺乏是旱区生态恢复受到严重制约的关键。 

因此，通常认为埋深较深的干旱地区，地下水-土壤-植被-大气(GSPAC)水分的垂直运转中断，潜水蒸发存极限埋深，干旱区土壤水分仅是末次降水的遗存。随着降水的蒸发，干土壤层将对水分蒸发产生强烈的抑制作用，不存在潜水的运转与蒸发。然而，2006年我们在对敦煌莫高窟极干旱戈壁的环境条件分析后认为，虽然该区潜水 埋深超过200m，但仍存在水分运转机制，水分可通过水汽和膜状水分实现向上运转，穿过包气带形成潜水蒸发。2008年在排除降水影响的前提下，我们在窟顶戈壁搭建密闭塑料拱棚，利用棚内膜面凝结收集到了蒸发水分。通过一年的连续抽取与观测，发现潜水是极干旱区戈壁及流沙土壤水分的重要来源(参见zl201010525826.1)。2009年在拱棚法的基础上在棚内加入空调系统，一方面通过空调的致冷作用抑制拱棚的升温效应，另一方面通过冷凝系统的凝结“过滤”水分，降低空气湿度，使棚内的温湿度与外界接近，通过测定空调冷凝水分的数量测定了潜水蒸发强度，结果表明极干旱区存在不少于0.0219mm/d的潜水蒸发。2010～2011年洞窟蒸发水分和戈壁的多年收集印证了潜水蒸发的存在。 

极干旱区潜水蒸发的存在与测定为干旱区的荒漠化治理奠定了基础，为荒漠化土地的生态恢复带来了希望。每天每平米20余克的蒸发潜水如得到有效的利用，足以供给一定数量的耐旱植物的生存，恢复荒漠化土地生态，起到绿化戈壁沙漠、防风治沙等的生态目的。我们在研究深埋潜水蒸发数量、活动特征、运转机理的同时就已着手进行对其利用的研究。2007年以来进行了地膜覆盖、植物品种选择、水分引导等一系列野外专门实验，通过以地下潜水利用为主、降水利用为辅的科学利用水分的技术，总结了一套科学有效的生态恢复方法。本方法可在极干旱区使用，也可在干旱区使用，在降水量较高的半干旱地区效果更好，可使植被的盖度显著提高，甚至具备一定的畜牧承载能力。 

发明内容

为了解决干旱区荒漠化土地的生态恢复问题，本发明的目的旨在提供一种干旱区荒漠化土地生态恢复的方法。即在干旱、极干旱、半干旱背景下，利用新发现的潜水水分来源及自然降雨，通过地下潜水和降雨的利用，实现旱区荒漠化土地的生态植被恢复。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种干旱区荒漠化土地生态恢复的方法，其步骤包括： 

a.土壤分选：通过机械筛选将5～30cm的土壤按照土壤粒径大小分选成3～4个等级：粗砾粒径为5～10mm；细砾粒径为0.66～2.50mm；沙砾粒径为0.07～0.66mm；粘土粒径为＜0.07mm； 

b.砂下覆膜：将分选的沙砾铺于下层，在再沙砾层之上均匀覆盖黏土，整平后，黏土层上覆盖的PVC地膜，PVC地膜上铺细砾，然后在细砾层是压上粗砾； 

c.洒水引导：在整平的粗砾面上适量洒水，极干旱区20～30mm；干旱区10mm～12mm； 

d.植被栽种：刨开粗砾层和细砂层，刮开地膜，在黏土层栽种耐旱、耐盐碱的多年生灌木，并填实。 

本发明的优点是： 

[0013] 通过土壤的分选整理、地下覆膜、水分引导、植物栽种可一次性恢复荒漠化土地的生态，使土地空间白白流失的水分、阳光等宝贵资源得到充分的利用，通过荒漠化土地的绿化，实现防风治沙、降低沙尘扬起量、防止地面侵蚀等生态功能。本发明实施的成本较低，生态效益较高，从根本上可使荒漠化土地得到治理。

附图说明

图1为本发明示意图。 

具体实施方式

下面结合已最终完成的土壤结构附图1，对本发明再作进一步的说明： 

一种干旱区荒漠化土地生态恢复的方法，其步骤包括： 

1)土壤分选：通过机械筛选将5～30cm的土壤按照土壤粒径大小分选成3～4个等级：粗砾1粒径5～10mm；细砾2粒径0.66～2.50mm；沙砾5粒径0.07～0.66mm；粘土4粒径＜0.07mm。 

2)砂下覆膜：通常土壤粒径的分选与覆膜同步进行。将分选的粒径为0.50mm沙砾5铺于下层，厚度为4～6cm；沙砾5之上均匀覆盖2～3cm的黏土4，整平，然后全面覆盖0.01mm的PVC地膜3，使潜水和降雨水分都得到充分的利用；在膜上覆盖2～4cm细砂2。在覆盖细砂2时，注意防止最上层的粗砾1硌破地膜3。最后覆盖3～6cm粗砾1。粗砾1一方面可保护地膜3，避免太阳辐射下的老化。另一方面，粗砾1(大粒径)可对戈壁或沙漠表面形成有效的保护，防止风对地面的侵蚀和扬尘的发生。膜上覆盖细砂2或砂砾与粗砾的厚度以4～10cm为宜。具体厚度可根据当地的太阳辐射强度和降雨、土壤质地等确定，确保膜下温度适宜和对降水的有效利用。土壤筛选层厚度可根据当地土壤、降水、植被等综合确定。因此，覆盖各层的实际厚度也可根据实际情况和需要进行调整，一般保证黏土层有2～3cm为宜。对于没有粗沙砾漠区，可用细砾和沙砾代替，膜下黏土层不少于3mm即可。为了利用降雨，地膜通常可选用有细孔的渗水地膜；也可通过土壤分选及覆盖的过程中对地表的整形，使之成垄状，宽度为3m～4m。坡度为3％，地膜在垄底留2cm～4cm的降水入渗间隙。植被通常栽种于垄底；粗砾表面可保持平整。 

3)洒水引导：在整平的粗砾1上洒水。极干旱区20～30mm；干旱区10mm左右；半干旱区不洒水，可免除此道工序。通过适量洒水使干燥土壤层土壤含水量达到萎蔫系数以上，一般达到8％左右。洒水的目的不是直接利用这点水分，主要是通过洒水使上面干细砂或砂砾与粗砾层与下层细砂或砂砾与潮湿黏土层贯通。在这里，地膜3 覆盖不仅可以防止水分蒸发，增加地温，更重要的通过它封闭使膜下土壤水分在太阳辐射下形成强烈的日波动，起到“泵”的作用，达到较大数量增加潜水的运转和凝结量的目的。水分的引导在本发明中非常关键。洒水可在分选前进行，也可完成覆盖后洒水或等待自然降水的入渗来完成，待上层充分潮湿后栽种植被。 

4)植被栽种：首先要因地制宜，根据当地戈壁沙漠遗存植物进行种类的选择与培育。干旱荒漠区恢复一般选择梭梭(Haloxyion persicum Bge.Ex Boss.Et Buhse.)、梭梭柴(H.ammodendron Bge.)、沙拐枣(Calligonum kongolicum Turcz.)、甘肃沙拐枣(C.chinense A.Los.)、麻黄(E.sinica Stapf)、泡泡刺(N.splaerocarpa Maxim.)、小果白刺(N.sibirica Pall.)、红沙(枇杷柴)(R.soongorica Maxim.)黑果枸杞(L.ruthenicum Murr.)、中宁枸杞(L.barbarum L.)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii Stapf)、麻黄(E.sinica Stapf)等耐旱、耐盐碱的多年生灌木，在半干旱区还可选择柽柳(Tamaricaceae)、筐柳(S.lineaisriputlaris Hao.)等当地灌木。选择好品种后提前育苗。苗木选择1～2年生护根培育的健壮苗木。栽种时要刮开膜上粗砾，打开地膜使根系栽种在膜下，并适量灌水使根系与周边土壤充分结合，确保一次栽种成活，然后用地膜封闭开口，恢复粗砾覆盖。成活后苗木不再需要灌水，潜水来源和降水即可保证长期的生长。栽种密度：极干旱区以3×3m为宜，干旱区以2×2m为宜，半干旱区可稠密些，具体要根据当地潜水蒸发运转的数量、降雨量、植物品种及土壤肥力而定，栽种数量和生长量仍受供水量的限制，不宜过密栽种。 

为了证实本发明在于旱区荒漠化土地生态恢复实施的效果，应用 本方法进行覆膜实验区与对照区的对比试验，试验以栽种苗木成活数为衡量标准。根据2009～2011年的实验，覆膜实验区与对照区栽种苗木选择、成活及生长统计结果如表1。 

表1覆膜实验区与对照区对比试验 

表1为覆膜实验区与对照区对比试验统计。由于对照面积及栽种数量较小，2009年在对照区选用梭梭12株、沙拐枣6株、麻黄6株和6株白刺，年底仅成活白刺1株，梭梭、沙拐枣、麻黄全部死亡。2010年，在覆膜实验区栽种梭梭36株，麻黄12株，沙拐枣4株，白刺成活12株，除麻黄的死亡外，梭梭成活21株，沙拐枣成活4株、白刺11株，麻黄全部死亡，说明麻黄完全不适应该区的土壤，而沙拐枣成活率达33.3％，梭梭成活率达56％，白刺成活率可达90％以上，说明白刺、梭梭为该区适宜种植品种。2011年统计梭梭平均株高53.5cm，冠幅面积4490cm²。白刺平均高度34.8cm，冠幅6049cm²；对照成活率仅为0.5％，2011年2株成活的白刺高度与冠幅不足覆膜区的30％。 

上述说明，本方法能够在极干旱区进行生态恢复，效果显著。 

Claims (1)

1.一种干旱区荒漠化土地生态恢复的方法，其步骤包括：

a.土壤分选：通过机械筛选将5～30cm的土壤按照土壤粒径大小分选成3～4个等级：粗砾(1)粒径为5～10mm；细砾(2)粒径为0.66～2.50mm；沙砾(5)粒径为0.07～0.66mm；粘土(4)粒径为＜0.07mm；

b.砂下覆膜：将分选的沙砾(5)铺于下层，在再沙砾层之上均匀覆盖黏土(4)，整平后，黏土层上覆盖的PVC地膜(3)，PVC地膜上(3)铺细砾(2)，然后在细砾层是压上粗砾(1)；

c.洒水引导：在整平的粗砾面上适量洒水，极干旱区20～30mm；干旱区10mm～12mm；

d.植被栽种：刨开粗砾层和细砂层，刮开地膜(3)，在黏土层栽种耐旱、耐盐碱的多年生灌木，并填实。

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