CN106065645A

CN106065645A - 一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器

Info

Publication number: CN106065645A
Application number: CN201610419593.4A
Authority: CN
Inventors: 李新荣; 赵洋; 贾荣亮
Original assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Current assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2016-11-02

Abstract

本发明公开了一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器。该器具包括：(1)上固定环，用于固定集雨器上部；(2) 下固定环，用于固定集雨器下部；(3)导水槽，用于收集雨水；(4) 固定支架，用于固定整个集雨器；(5) 导水管，将导水槽中收集的雨水输送到土壤深层；(6)骨架，骨架由水稻秸秆或小麦秸秆组成。本发明通过收集单位土地面积的降雨量，提高土壤有效含水量，进而显著提高了干旱沙区苗木的成活率。该集雨器的使用，降低了苗木成本、人工成本和管理成本，同时为干旱沙区防沙、治沙工作提供了可靠的技术支撑。

Description

一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器

技术领域

本发明涉及一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器，用于干旱沙区苗木的栽植，其目的是提高苗木的成活率，降低苗木成本、人工成本和管理成本，进而提高沙漠化治理效率。

背景技术

我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一，据2014年第5次监测结果数据显示，我国荒漠化土地面积261.16万km²，占国土总面积的27.2%，而沙化土地面积172.12万km²，占荒漠化总面积的65.9%，是国土总面积的17.92%。土地沙化正急剧缩减着国土有效利用的面积。沙漠化不仅导致土地退化、土壤结构破坏、土壤养分流失，而且加深了贫困程度，扩大了地区差距。调查显示，全国农村人口的1/4生活在沙漠化地区，其人均农业产值仅为全国平均水平的34.2％，是东部地区的1/5。土地沙漠化问题不仅造成了资源环境体系的破坏和贫困化，而且波及到社会的稳定和经济的发展，引起国际社会的广泛关注。沙漠化治理已成为世界性难题，制止沙漠扩张、绿化沙漠已成为21世纪人类争取生存环境、扩大生存空间的首要问题。

利用人工植被进行沙漠化（或沙害）防治在我国已有近 60 年的历史，也是国际上公认的沙区生态重建和沙害防治最为有效的方法和途径之一。实践证明，植物固沙能够有效遏制沙漠化的发展、减轻风沙危害和促进局地生境恢复。然而，在利用人工植被进行沙区生态重建和沙害防治却遇到了很多问题。大量研究表明，植物-土壤水分关系是干旱沙区生态重建和恢复的核心科学问题，大气水和地下水只有转化成土壤水时才能被植被所利用，土壤水分是沙区植被系统格局和过程的驱动力，土壤水文过程控制植物的生长、植被演替和景观分异等主要过程.

土壤水分是干旱半干旱区不同尺度生态水文过程的关键影响因素，在受水分限制的荒漠生态系统中，水与植被之间存在的正反馈机制将土壤水分与植被密切联系起来。土壤水分的空间分布及其有效性支配着植被格局的形成和植被盖度。综上所述，土壤水分，尤其是在固沙植物栽植的初期，决定了固沙植物的成活率，进而决定了防沙、治沙的效果和沙漠化防治的进程。

国内外大量的长期研究表明，在干旱沙区，影响造林成活率的主要因素就是土壤水分条件，土壤水分条件好的地方造林成活率高，水分条件差的地方，造林成活率低。土壤水分补给量是决定土壤植被承载力大小的物质基础。在无灌溉条件下以及地下水埋深较深不能被植物利用的条件下，降水是最主要的土壤水分来源，降雨对土壤水分的变动有决定性影响。一般而言，随着降雨量的增加，土壤的有效含水量也随之增加。因此，可以认为，降水量的多少，决定土壤有效含水量的多少。鉴于此，如何增加单位面积的降水输入量，将是解决植物需水和水分供给矛盾的关键环节；同时，增加土壤有效水分含量，也是提高干旱沙区造林成活率的核心问题和重要措施。

发明内容

基于上述，本发明的目的在于提供一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器。以其特殊的结构来增加单位土地面积降水输入量，用于提高固沙植物栽植成活率。

本发明的目的是这样实现的：

一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器，其由上固定环、下固定环、导水槽、固定支架、导水管和骨架组成。上固定环与下固定环之间有导水槽固定，导水槽与上固定环，下固定环之间排布网状的骨架，导水槽下端置有导水管，下固定环底部焊接固定支架。

上述导水管水平方向长度10 cm，斜竖方向长度20 cm，拐角角度为120°。

本发明的优点是：

1、该集雨器通过导水槽与上固定环和下固定环之间排布网状的骨架，能够显著增加单位土地面积的降水量，进而显著提高了干旱沙区灌木和半灌木的成活率。使用该集雨器后，栽植苗木的成活率显著增加，补栽的苗木数量显著降低，进而降低了人工成本和管理成本；

2、该集雨器制作简单。手工制作，无须专业设备；

3、制作集雨器的原材料容易寻找，制作成本低廉。制作该产品的主要材料为水稻秸秆或小麦秸秆，水稻秸秆和小麦秸秆很容易找到，而且成本低廉；

4、本发明适用苗木品种范围广，适用地区广泛。该集雨器能够显著提高多种灌木和半灌木的成活率，适用于广大干旱、半干旱沙区苗木栽植。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图 2为不同降水条件下集雨器增加的降雨量。

图 3为有无集雨器对灌木和半灌木成活率的影响。图中“*”表示差异显著, P <0.05。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明技术方案再作进一步说明：

一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器，其由上固定环1，下固定环2、导水槽3、固定支架4、导水管5、骨架6组成。上固定环1的直径为50 cm，由两段长度160 cm，宽度2 cm，厚度约0.1 cm的薄铁皮或8# 铁丝制作而成，该部分用于固定积雨器的上部。下固定环2直径为20cm，由长度63 cm，宽度3.2 cm，厚度约0.1 cm的薄铁皮制作而成，或由直径2 cm的铁管制作。导水槽3为中间破开的铁管制作而成，或为薄铁皮制作的槽。导水管5由直径5 cm、水平方向长度10 cm，竖向长度20 cm，拐角角度为120°铁管制作而成，并和导水槽3下端连接。骨架6是由水稻秸秆或小麦秸秆编制而成，水稻秸秆或小麦秸秆直接固定到上固定环1和下固定环2及导水槽3间，其作用是拦截雨水，并将拦截的雨水输送到导水槽3中，水稻秸秆或小麦秸秆间间隔0.2 cm。固定支架4是由直径1 cm，长度20 cm的钢筋制作而成，使用时将固定支架4埋于土壤中，起到固定整个集雨器的作用。上、下固定环之间的垂直距离为50 cm。上固定环1与下固定环2之间有导水槽3固定，上固定环1与下固定环2和导水槽3之间排布网状的骨架6，导水槽3下端置有导水管5，下固定环2底部焊接固定支架4。

为了证明本发明的可行性，下面通过图2和实例预以说明：

图 2为不同降水条件下积雨器增加的降雨量。2014年本发明通过监测穿透雨量的方式，检测了该器具的集雨效果。结果表明，通过30次降水事件的监测发现，降雨从0.7-48.6间变化时，未收集到穿透雨。也就是说该器具对降水的截留量为100%。计算结果表明，2014年该设施累积增加降水量为36.39 mm，占总降水量的16.3%，说明该器具集雨效果明显。

实例1：对灌木类苗木成活率的影响

2014年4月，在宁夏回族自治区中卫市中科院沙坡头国家站水分平衡观测场进行。中国科学院沙坡头沙漠研究试验站地处宁夏回族自治区，位于腾格里沙漠东南缘（37°32′N，105°02′E，海拔1 340 m）。1月的平均气温为-6.9℃，7月为24.3℃。年均降水量仅为180 mm，降雨主要集中在5-9月，降雨量小于2 mm的降雨占总降雨的80%以上，年潜在蒸发量高达2800 mm。土壤基质疏松、贫瘠，属于典型的灰钙土、风蚀土壤。土壤稳定含水量介于3%~4%。地下水埋深80 m，不能为植物直接利用，降雨是该区植物生长的唯一水分来源。

分别选择柠条、小叶锦鸡儿、沙拐枣、花棒、沙木蓼、沙冬青6种典型固沙灌木进行了栽植试验（栽植密度详见表1），

小区面积360 m²，每个物种栽植3个小区，共18个小区。栽植前对种苗进行挑选，保证所用种苗为无病虫害的健株。物种布置采用完全随机的试验设计方法。植株栽植完成后，在每个小区中，每个物种随机选择40株并进行标记，其中20株添加集雨器，以另外20株不采取任何措施的植株为对照。2014年10月，调查各小区中标记植株的成活数量，计算成活率。

图 3为有无集雨器对灌木和半灌木成活率的影响。从图3中可以看出：柠条自然降水条件下的平均成活率为60%，在集雨器条件下平均成活率为80%，成活率提高了20%、1.33倍显著高于对照的成活率；小叶锦鸡儿自然降水条件下的平均成活率为56%，在集雨器条件下平均成活率为78%，成活率提高了22%、1.39倍显著高于对照的成活率；沙拐枣自然降水条件下的平均成活率为65%，在集雨器条件下平均成活率为90%，成活率提高了25%、1.38倍显著高于对照的成活率；花棒自然降水条件下的平均成活率为54%，在集雨器条件下平均成活率为73%，成活率提高了19%、1.35倍显著高于对照的成活率；沙木蓼自然降水条件下的平均成活率为85%，在集雨器条件下平均成活率为100%，成活率提高了15%、1.18倍显著高于对照的成活率；沙冬青自然降水条件下的平均成活率为25%，在集雨器条件下平均成活率为55%，成活率提高了30%、2.20倍显著高于对照的成活率。对上述6种灌木的平均成活率和成活提高倍数进行平均计算，结果表明，集雨器将灌木的平均成活率提高了21%和1.55倍，成活率显著高于对照的成活率。

实例2：对半灌木类苗木成活率的影响

分别选择油蒿、籽蒿和蒙古莸3种典型固沙半灌木进行了栽植试验（栽植密度详见表1），

表1物种密度试验设计方案

物种栽植小区面积为360 m²，每个物种栽植3个小区，共18个小区。栽植前对种苗进行挑选，保证所用种苗为无病虫害的健株。物种布置采用完全随机的试验设计方法。植株栽植完成后，在每个小区中，每个物种随机选择40株并进行标记，其中20株添加集雨器，以另外20株不采取任何措施的植株为对照。2014年10月，调查各小区中标记植株的成活数量，计算成活率。

图 3有无集雨器对灌木和半灌木成活率的影响。图3中可以看出，油蒿自然降水条件下的平均成活率为75%，在集雨器条件下平均成活率为100%，成活率提高了25%、1.33倍显著高于对照的成活率；籽蒿自然降水条件下的平均成活率为78%，在集雨器条件下平均成活率为94%，成活率提高了16%、1.21倍显著高于对照的成活率；蒙古莸自然降水条件下的平均成活率为40%，在集雨器条件下平均成活率为65%，成活率提高了25%、1.63倍显著高于对照的成活率。对上述3种灌木的平均成活率和成活提高倍数进行平均计算，结果表明，集雨器将灌木的成活率提高了22%和1.39倍，成活率显著高于对照的成活率。

从实例1和实例2中，我们发现，该集雨器显著提高了多种灌木和半灌木的成活率。同时，我们还发现，自然降水条件下成活率较低的物种，如沙冬青、蒙古莸，在使用了集雨器后，成活率极显著提高。实例1和实例2中，所选的6种灌木——柠条、小叶锦鸡儿、沙拐枣、花棒、沙木蓼、沙冬青和3种半灌木——油蒿、籽蒿和蒙古莸，均为典型固沙灌木和干旱沙区常用的造林物种。从上述的实例得出：该集雨器能够增加单位面积的降水量，显著提高灌木和半灌木的成活率。因此，在干旱沙区的苗木栽培实践中得到推广使用。

Claims

1.一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器，其由上固定环（1），下固定环（2）、导水槽（3）、固定支架（4）、导水管（5）和骨架（6）组成，其特征是上固定环（1）与下固定环（2）之间有导水槽（3）固定，导水槽（3）与上固定环（1）与下固定环（2）之间排布网状的骨架（6），导水槽（3）下端置有导水管（5），下固定环（2）底部焊接固定支架（4）。

2.根据权利要求1所述一种提高干旱沙区苗木成活率的集雨器，其特征是导水管水平方向长度10 cm，斜竖方向长度20 cm，拐角角度为120°。