CN106688404A - 利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法 - Google Patents

利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种灌溉技术，尤其涉及一种利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法；其包括下述步骤：步骤一：挖树坑；步骤二：向树坑内放入不透气、不透水材质的敞口的坐水袋，先向坐水袋内填充原地土或沙土或客土或营养土中的一种或几种以对坐水袋形成支撑，再向坐水袋内的填充土灌装水直至饱和。由于实施上述技术方案，本申请利用覆埋塑料膜防土壤水蒸发，并合理利用冻结期期间凝结水大量产生，高效集蓄土壤凝结水，降低无效蒸发；合理充分利用凝结水；本申请可在降水稀少，没有井水、河系水灌溉条件下，在干旱半干旱荒漠、沙漠、沙地、黑石子戈壁、盐碱土地植树造林，利用植物防沙固沙，治理荒漠化。

Description

利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法
技术领域
本申请涉及一种灌溉技术，尤其涉及一种利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法。
背景技术
荒漠化是人类面临的严重灾难之一，目前国内外治理沙化土地的方式尚不能从水源上解决根本问题；由于水资源短缺，大力研究和发展节水灌溉方法和技术，就成为促进国民经济可持续发展的一个重要课题；目前国家重点研发计划项目“中国北方干旱半干旱荒漠区沙漠化防治关键技术”已获得科技部批准，有望通过5年时间研究解决我国北方沙漠地区治理关键技术；现行解决水资源短缺的问题，普遍采用的是打井开采地下水，引用融雪的河水，节水型喷灌、滴灌、渗灌，地膜覆盖，无灌溉技术，穴灌法，根灌法，保水剂，保水袋，沙漠植树成活器，器皿灌，控水袋，覆盖集水植树法等，这些技术与方法虽然可使灌溉水能迅速入渗到植物根系区并减少蒸发，其均具有一定的节水效果，但其需要稳定的水源，对水质的要求较高，从而需要专门设备，投资较多，管理难度大，在缺少水源无电力供应地区无法实施，难以在干旱半干旱的荒漠大面积推广。
其还存在以下问题：（1）防无效蒸发效率不高，蒸发量大于2000mm；（2）国家已限制开采地下水，河系水量有限，无法引灌，打井、引水灌溉植树造林的模式已过时，且投资大；（3）作用单一，虽然为植物根部提供水分，在高温、荒漠使用期短，供水量不足，没有植物后续生长所需水分的供水功能；（4）适用性差，虽有集雨功能，但不适用降雨小于150mm的地区；（5）成本过大，虽然有保水、储水功能，但材料费用大，成本高；（6）不能保障植物后续生长用水；（7）使用初期没有固沙防沙功能；（8）无灌溉技术（即在植物根茎外套装PVC防护管进行保护），达不到无灌溉效果，干旱地区应用效率低，成活率低；（9）没有开发利用土壤水、凝结水；（10）地膜覆盖技术用于地表面覆盖，易损坏，积蓄土壤水的效果差，容易被风破坏，易损坏，需要后续水源灌溉；（11）凝结水白白蒸发，没有作为水资源被开发利用。
土壤水：是指在105C的温度条件下从土壤中散失的水分；其并不是纯水，是一种含有多物作的稀薄溶液，存在于土壤孔隙中，对土壤和植物生长都起着十分重要的作用。土壤水是农业和生态环境中各种植物赖以生存的基础，土壤中存在水资源的功能，早已被人们所认识，土壤水是具有巨大容量的“土壤水库”。然而由于土壤水并不像地表水、地下水那样集中分布和聚集，也不能由人工直接提取运输和应用，这些特性使得土壤水迟迟未被作为水资源开发利用。土壤失水的途径主要是蒸发和蒸腾。
凝结水与冻结期：在一定的微气象条件下，由于地表的辐射性散热作用和土壤颗粒表面的分子吸附作用，使近地表空气中水汽和地面以下一定深度土壤孔隙内水汽，转变为液相或固相，所形成的液态水或固态水即称作凝结水。随着近地表气温的下降，凝结水量会大为增加；地温随着气温的变化而变化，干旱区冬季气候寒冷，在每年11月初至第二年的2月底为冻结期，气温在较长时期处于0℃以下，是一年内水汽凝结的有利时期，也是形成凝结量的重要时期。冻结期水汽凝结主要发展在冻土层的下面及其附近，冻结层形成或发育的最大深度范围内，随着冻土层向下发育，大量水汽被凝结保存在冻结层中，在融冻期冻结层中的这部分凝结水转化为可利用的土壤水资源，可为天然植被的生长提供了较好的水分条件。（凝结水与冻结期相关资料可参照地球学报1999年第20卷增刊文献《西北地区凝结水及其生态环境意义》）。
发明内容
本申请的目的在于提出一种满足植物生长，为植物提供稳定可靠水源，成本极低的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法。
本申请是这样实现的：利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其包括下述步骤：步骤一：挖树坑；步骤二：向树坑内放入不透气、不透水材质的敞口的坐水袋，先向坐水袋内填充原地土或沙土或客土或营养土中的一种或几种以对坐水袋形成支撑，再向坐水袋内的填充土灌装水直至饱和；步骤三：栽种植物，令植物根部坐在坐水袋的敞口处； 步骤四：填土、补水；在秋、冬季执行步骤五：在地面以下、坐水袋以上的任一高度，在植物的周边铺设密闭的塑料膜以保持塑料膜上、下的土层相互不透气。
进一步的，在步骤二中向坐水袋内的填充土灌装的水在10公斤至30公斤。
进一步的，所述坐水袋的垂直投影均落在所述塑料膜内。
进一步的，步骤一中的树坑长、宽分别为0.3米至0.8米，深度为0.4米至1米；步骤二中的坐水袋长、宽分别为0.2米至0.6米，深度为0.3米至0.7米；步骤五中的塑料膜长宽分别为不小于0.5米，地下深度为0.1米至0.3米。
进一步的，步骤一中的树坑长为0.6米，宽为0.5米，深度为0.7米；步骤二中的坐水袋长、宽均为0.3米，深度为0.4米；步骤五的执行时间为9月初至11月底，步骤五中的塑料膜长宽均不小于1米，地下深度为0.1米。
进一步的，当执行完步骤五后，在塑料膜正上方的地面堆填0.1米～0.2米的土料。
进一步的，在植物杆部露出地表的部分包裹塑料保护管。
由于实施上述技术方案，本申请采用坐水袋充填原土及水，为植物初期生长，特别秋冬种植到来年融冻期期间，对植物根部进行湿润灌溉；利用覆埋塑料膜防土壤水蒸发，并合理利用冻结期期间凝结水大量产生，高效集蓄土壤凝结水，降低无效蒸发；并且在植物后续生长期间，不需提供其他水源，合理充分利用凝结水；本申请可在降水稀少，没有井水、河系水灌溉条件下，在干旱半干旱荒漠、沙漠、沙地、黑石子戈壁、盐碱土地植树造林，利用植物防沙固沙，治理荒漠化。
附图说明：本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：
图1是本申请的结构示意图。
图例：1.坐水袋，2.塑料膜。
具体实施方式：
本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1，如图1所示，利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法包括下述步骤：步骤一：挖树坑；步骤二：向树坑内放入不透气、不透水材质的敞口的坐水袋1，先向坐水袋1内填充原地土或沙土或客土或营养土中的一种或几种以对坐水袋1形成支撑，再向坐水袋1内的填充土灌装水10公斤至30公斤至饱和；步骤三：栽种植物，令植物根部坐在坐水袋1的敞口处；步骤四：填土、补水；在秋、冬季执行步骤五：在地面以下、坐水袋1以上的任一高度，在植物的周边铺设密闭的塑料膜2以保持塑料膜2上、下的土层相互不透气，且坐水袋1的垂直投影均落在所述塑料膜2内；步骤六：在植物杆部露出地表的部分包裹塑料保护管。
实施例2，如图1所示，利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法包括下述步骤：步骤一：挖树坑，树坑长、宽分别为0.3米至0.8米，深度为0.4米至1米；步骤二：向树坑内放入不透气、不透水材质的敞口的坐水袋1，坐水袋1长、宽均为0.3米，深度为0.4米，先向坐水袋1内填充原地土或沙土或客土或营养土中的一种或几种以对坐水袋1形成支撑，再向坐水袋1内的填充土灌装水10公斤至30公斤至饱和；步骤三：栽种植物，令植物根部坐在坐水袋1的敞口处；步骤四：填土、补水；在秋、冬季执行步骤五：在地面下深度为0.1米至0.3米处，植物的周边铺设密闭的塑料膜2以保持塑料膜2上、下的土层相互不透气，塑料膜2长宽分别为不小于0.5米，且坐水袋1的垂直投影均落在所述塑料膜2内；步骤六：在植物杆部露出地表的部分包裹塑料保护管。
实施例3，如图1所示，利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法包括下述步骤：步骤一：挖树坑，树坑长为0.6米，宽为0.5米，深度为0.7米；步骤二：向树坑内放入不透气、不透水材质的敞口的坐水袋1，坐水袋1长、宽均为0.3米，深度为0.4米，先向坐水袋1内填充原地土或沙土或客土或营养土中的一种或几种以对坐水袋1形成支撑，再向坐水袋1内的填充土灌装水10公斤至30公斤至饱和；步骤三：栽种植物，令植物根部坐在坐水袋1的敞口处；步骤四：填土、补水；在9月初至11月底执行步骤五：植物栽植后，在植物一圈地面向下挖0.1米，底部铲平，在植物的周边铺设密闭的塑料膜2以保持塑料膜2上、下的土层相互不透气，塑料膜2长宽分别为不小于1米，且坐水袋1的垂直投影均落在所述塑料膜2内，回填覆埋土料，并在地面以上堆填0.15米的土料；步骤六：在植物杆部露出地表的部分包裹塑料保护管。
当地面温度低于空气温度时，才能产生水汽凝结，随着近地表气温的下降，凝结水量就会大为增加，地温随着气温的变化而变化，干旱区冬季气候寒冷在每年的十一月初至第二年的2月底气温有较长时期处于0℃以下。地表冻结层发育，这段时期也叫冻结期，冻结期是一年内水汽凝结的有利时期，也是形成凝结量的重要时期。
本申请将以往春季植树变为9月至11月植树，在9月初至11月底这期间，利用坐水袋1向植物提供初期所需水源；坐水袋1可采用塑料薄膜食品袋或垃圾保洁袋，其能防止水分垂直渗漏、防止水分侧向渗漏和蒸发；当植物根部坐在充满填充土和水的坐水袋1上，对坐水袋1没有损坏，能充分吸取水分，保障树苗成活率，提高抗旱能力，更简单、低价、易得、方便、高效、容量大、耐用。坐水袋1还可填入保水剂，延长为植物供水时间。同时利用冻结期充分累计凝结水，当冻结期结束，融冻期间内，冻结层中充足的凝结水转化为可利用的土壤水资源。坐在坐水袋上的植物根部为裸根，不带土球，这样更便于树苗快速吸收水分。
土壤失水的途径主要是蒸发和蒸腾，在地热作用下白白浪费，在地下铺设塑料膜2，可有效切断土壤蒸发面与大气之间的水分交换通道，土壤水分不断地蒸发，凝结并附着在塑料膜2上，形成水滴，回到地下；另外由于塑料膜2不透气，不透水，可抑制土壤水分蒸发，同时盖覆塑料膜2以后，土壤温度上下屋差异加大，使较深层的士壤水分向上层移运积聚。这样在融冻期时，冻结层中充足的凝结水转化为可利用的土壤水资源，这部分水资源在塑料膜2的保护下，蒸发缓慢，能长时间提供植物用水；在夏季和秋季时，塑料薄膜替代冻结层的功能，利用自然温度、地球热能持续补充土壤水资源；为植物四季生长持续提供水资源。目前地热资源、凝结水资源的存在白白损失浪费，利用塑料膜可充分将利用地热，将凝结水回收，这过程如同蒸炉烧水一般：地热如同蒸炉提供热源，土壤如同蒸锅，锅中水如同地下水，塑料膜如同锅盖，这样地下水在地热作用下，不断向上，直至遇到塑料膜阻隔，形成凝结水停留在地下0.1米至2米处。
在地面向下挖0.1米处铺设塑料膜2，可减小施工量；在地面以上堆填0.15米的土料可防止自然环境、野生动牲畜及人为破坏。在植物根茎露出地表的部分包覆塑料保护管，可有效控制地表层温度，降低贴地风沙、老鼠对梭梭幼苗的伤害。
本申请集坐水、防无效蒸发技术于一体，并且充分利用自然温度、时间特性，为植物栽植旱作农作物提供充足水源，解决了现有的技术所存在的栽种的植物不能长久存活的缺陷；结构简单，成本低廉，不需打井、引水灌溉，在没有井水、河系水灌溉条件下，在干旱半干旱荒漠、沙漠、沙地、黑石子戈壁、盐碱土地均能完成植树造林；解决荒漠植物成活用水和生长用水，给植树造林提供稳定可靠的水源；可有效解决荒漠化治理、旱作农业的难题；有效地解决传统防沙治沙措施不可持续的问题；具有广阔的应用前景，投资小易实施，一次性投资百年受益，采用“贴近自然，保持自然状态”的模式，达到保护环境，合理开发利用。
坐水袋1内灌溉水15KG，在头年10月中旬执行步骤1至步骤6，其余数据以实施例3中为准，种植地点为古尔班通古特沙漠，种植植株为白杨树18棵，苹果树8棵，榆树14棵，红柳6棵，采样时间为第二年4月至11月每个月的中旬，采样点分别距离植株根茎0.1米和0.6米（分别对应塑料膜2覆盖面内和塑料膜2覆盖面外，即在本申请作用的土壤和自然状态下的土壤），距离地面分别为0.2米、0.5米、1米处，采样数据参照表1。
由数据可分析出，采用本申请的灌溉方法，通过冻结期存积的凝结水转换，通过塑料膜2切断土壤蒸发面与大气之间的水分交换通道，可提供充足的土壤水，为植物在来年4至11月的生长提供保障。
通过对比明显发现塑料膜2抑制土壤水分蒸发效果明显，可持续补充土壤水资源。
植物凋落物具有很强的涵蓄水分的能力，随着凋落物的增加，土壤平均蓄水量和平均蓄水力都在增加；当荒漠、沙漠等地大面积栽种植物后，特别是第二年后，由于植物掉落物，土壤蓄水量增加，土壤湿度会比表1中数据提升3至5个百分点，有效解决荒漠化治理。
以上技术特征构成了本申请的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。
表1

Claims (10)

1.一种利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤一：挖树坑；
步骤二：向树坑内放入不透气、不透水材质的敞口的坐水袋，先向坐水袋内填充原地土或沙土或客土或营养土中的一种或几种以对坐水袋形成支撑，再向坐水袋内的填充土灌装水直至饱和；
步骤三：栽种植物，令植物根部坐在坐水袋的敞口处；
步骤四：填土、补水；
在秋、冬季执行步骤五：在地面以下、坐水袋以上的任一高度，在植物的周边铺设密闭的塑料膜以保持塑料膜上、下的土层相互不透气。
2.根据权利要求1所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：在步骤二中向坐水袋内的填充土灌装的水在10公斤至30公斤。
3.根据权利要求1或2所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：所述坐水袋的垂直投影均落在所述塑料膜内。
4.根据权利要求1或2所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：步骤一中的树坑长、宽分别为0.3米至0.8米，深度为0.4米至1米；步骤二中的坐水袋长、宽分别为0.2米至0.6米，深度为0.3米至0.7米；步骤五中的塑料膜长宽分别为不小于0.5米，地下深度为0.1米至0.3米。
5.根据权利要求1或2所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：步骤一中的树坑长为0.6米，宽为0.5米，深度为0.7米；步骤二中的坐水袋长、宽均为0.3米，深度为0.4米；步骤五的执行时间为9月初至11月底，步骤五中的塑料膜长宽均不小于1米，地下深度为0.1米。
6.根据权利要求1或2所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：当执行完步骤五后，在塑料膜正上方的地面堆填0.1米～0.2米的土料。
7.根据权利要求3所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：当执行完步骤五后，在塑料膜正上方的地面堆填0.1米～0.2米的土料。
8.根据权利要求5所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：当执行完步骤五后，在塑料膜正上方的地面堆填0.1米～0.2米的土料。
9.根据权利要求1或2所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：在植物杆部露出地表的部分包裹塑料保护管。
10.根据权利要求8所述的利用坐水、埋膜、地热、冬季积蓄凝结水及保水湿润灌溉方法，其特征在于：在植物杆部露出地表的部分包裹塑料保护管。
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