CN108496625A - 一种干旱区盐碱地乔木栽植结构及其构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干旱区盐碱地乔木栽植结构及其构建方法，包括自上而下依次设置在种植穴内的径流收集单元、储水隔盐单元以及排盐单元，所述径流收集单元包括设置在乔木四周的空心的集水砖、设置在集水砖上部的雨水篦子、两端分别与所述集水砖下部及储水模块顶端相连的导流管，所述储水隔盐单元包括间隔设置在种植穴内的储水模块及隔盐模块。本发明通过隔盐和集水技术为乔木根系的生长、发育提供适宜的环境，通过横向、竖向隔盐模块的设置全方位阻隔盐碱地中土壤盐分进入种植穴，有效降低种植穴中土壤盐分含量，并通过收集、储存地面径流，有效提升干旱区水分的利用效率，解决了干旱区盐碱地高盐与缺水对乔木生长发育的限制。
Description
技术领域
本发明涉及干旱区盐碱地植被恢复领域，具体涉及一种干旱区盐碱地乔木栽植结构及其构建方法，尤其适合在干旱半干旱区域轻中度盐碱化土壤的行道树种植。
背景技术
中国的盐碱地分布广泛，总面积可达3.6×107hm2，是重要的可开发利用土地资源。在我国东北、西北、华北的干旱、半干旱地区，由于降水量小且地表水分蒸发强烈，导致地下水中的盐分随毛管水上升后聚集在土壤表层而形成干旱区盐碱地。土壤中盐碱过多时，就会形成盐害，影响植物的正常生长。盐碱对植物造成两种危害：一是毒害作用，当植物吸收较多的钠离子或氯离子时，就会改变细胞膜的结构和功能，最终会造成植物死亡：二是提高了土壤的渗透压，给植物根的吸收作用造成了阻力，使植物吸水发生困难，出现细胞脱水、植株萎蔫，最后导致植物死亡。除了土壤盐碱化，干旱区的缺水问题也是限制植物成活的关键因素。
另外，水分是干旱区植物种植的限制因素，行道树周边往往是硬质铺装，会导致行道树根部在硬质铺装下缺少水分、影响根系呼吸作用而长势不佳；同时降雨时车行道与人行道间的雨水会积聚并排入下水道，而雨水未被得到很好的利用，严重时还会造成内涝。综上所述，构建兼顾隔盐、排盐、集水及保水的植物种植结构是干旱区盐碱地植被恢复的关键措施。
发明内容
本发明的目的是针对盐碱地植物种植存在的上述问题，提出一种干旱区盐碱地乔木栽植结构及其构建方法，以实现提升干旱区盐碱地乔木成活率的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种干旱区盐碱地乔木栽植结构，所述乔木栽植结构包括自上而下依次设置在种植穴内的径流收集单元、储水隔盐单元以及排盐单元，所述径流收集单元包括设置在乔木四周的空心的集水砖、设置在集水砖上部的雨水篦子、两端分别与所述集水砖下部及储水模块顶端相连的导流管，所述储水隔盐单元包括间隔设置在种植穴内的储水模块及隔盐模块，所述储水模块纵截面为L型空心槽结构，所述储水模块包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁储水机构和底部储水机构，所述侧壁储水机构和底部储水机构为一体结构，所述侧壁储水机构上部设有溢流管，所述侧壁储水机构顶端与导流管相连，所述底部储水机构圆心处设有柱状空心结构，所述柱状空心结构内设有吸水石，所述隔盐模块包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁隔盐机构和缓冲隔盐机构、设置在所述缓冲隔盐机构及储水模块底部的底部隔盐机构。
优选地，所述集水砖为长、宽、高分别为20～30cm、10～15cm、7～10cm的空心长方体结构；所述集水砖的边框厚度为2.5～3cm，材质为花岗岩或普通混凝土；所述集水砖长与宽构成侧面以长边的中点线为界，所述集水砖上半部分留空安装雨水篦子，所述集水砖下半部分的空心结构中设有过滤机构。
优选地，所述过滤机构包括自上而下依次设置的第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层及耐腐蚀的过滤网，其中所述第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层中砾石的粒径分别为1～1.5cm、0.2～0.5cm、1.5～2.5cm，所述第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层的厚度分别为2～3cm、1.5～3cm、3～4cm。
优选地，所述侧壁储水机构为1/4圆环形，所述底部储水机构为1/4立体扇形，所述储水模块对称设置于种植穴中，所述储水模块整体高度为115～140cm，材质为玻璃钢、PVC或PE。
优选地，所述侧壁储水机构的厚度为20～25cm，高度为115～140cm；所述侧壁储水机构顶端均匀设有与导流管契合的螺纹；距所述侧壁储水机构顶端3～5cm处的外侧壁设置一个直径为2～3cm的溢流管，所述溢流管与市政管网相连，且所述溢流管的管口位置设有单向出水阀。
优选地，所述底部储水机构为半径40～55cm、高20～30cm的立体扇形；所述柱状空心结构设置在底部储水机构的圆心处，直径为5～6cm，高度为40～50cm，所述柱状空心结构底端安装有单向出水阀。
优选地，所述侧壁隔盐机构为圆柱状树穴1/4的圆环形，与所述侧壁储水机构相间设置；所述侧壁隔盐机构的内外两侧布设隔离帘，所述隔离帘由植物秸秆消毒后编制而成；内外两侧隔离帘之间的空间自上而下依次设有第一黏土层、吸附颗粒层、第二黏土层。
优选地，所述缓冲隔盐机构由腐殖土与园林植物废弃物秸秆以(6～7):(4～3)的体积比混合铺设而成；所述底部隔盐机构自下而上依次铺设有砾石层、砂层、园林植物废弃物层，所述砾石层、砂层、园林植物废弃物层的厚度分别为5～10cm、3～5cm、5～7cm，所述砾石层中砾石粒径为0.5～2cm。
优选地，所述排盐单元位于底部隔盐机构下方，坡降为5～7‰，由管壁呈波纹状的双壁透水的排盐管平行排列构成，所述排盐管与市政管网相连。
本发明的另一目的在于提供一种干旱区盐碱地乔木栽植结构的构建方法，所述构建方法包括采用如下步骤构建所述的乔木栽植结构：
A、挖掘直径为130～150cm、深度为135～165cm的圆形树穴；
B、在树穴底部制造5～7‰的坡降，其中靠近市政管网的坡位较低，之后沿坡铺设排盐管；
C、根据树穴需要规格制作储水模块；
D、在铺设的排盐单元上方逐层铺设砾石层、砂层、园林植物废弃物层，形成底部隔盐机构，之后接着将预制成型的储水模块对称放置于底部隔盐机构上方，并在其相间位置铺设缓冲隔盐机构与侧壁隔盐机构，完成储水隔盐单元的构建；
E、将储水模块与导流管连接，并在储水排盐单元内侧种植穴中填加种植土，在距离地面80～90cm时栽植带土球的乔木并填加种植土，待种植穴将填满时连接导流管与集水砖，完成干旱区盐碱地乔木栽植结构的构建。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明通过隔盐和集水技术为乔木根系的生长、发育提供适宜的环境，通过横向、竖向隔盐模块的设置全方位阻隔盐碱地中土壤盐分进入种植穴，有效降低种植穴中土壤盐分含量，并通过收集、储存地面径流，有效提升干旱区水分的利用效率。本发明从隔盐与集水两方面解决干旱区盐碱地高盐与缺水对乔木生长发育的限制，是一种生态、环保、长效的大树栽植结构，可为干旱区盐碱地的植被恢复提供理论与技术支持。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为干旱区盐碱地乔木栽植结构纵截面示意图；
图2为干旱区盐碱地乔木栽植结构横截面示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本发明提供了一种干旱区盐碱地乔木栽植结构，基于干旱区土壤的盐碱含量高及缺水的特点，该结构由上至下分别为径流收集单元、储水隔盐单元和排盐单元，其中径流收集单元、储水隔盐单元部分共同构成无盖广口瓶形状。径流收集单元位于该“广口瓶”的瓶颈处，主要功能是收集地面径流。储水隔盐结构为该“广口瓶”的瓶壁及瓶底，主要由储水模块、隔盐模块构成，其中储水模块主要功能是收集储藏雨水径流，隔盐模块主要功能是有效阻止种植穴侧壁及下层盐碱土中的盐分进入大树种植穴。排盐单元位于种植穴最底端，由平行排列的排盐管构成，主要功能是收集与排放种植穴下方聚集的土壤盐溶液。该栽植结构可大大提升干旱区盐碱地中植物成活率，同时可有效利用地面径流，对于干旱区植被恢复与生态城市建设具有重要意义。
如图1、图2所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。具体地，所述乔木栽植结构包括自上而下依次设置在种植穴内的径流收集单元、储水隔盐单元以及排盐单元，所述径流收集单元包括设置在乔木1四周的空心的集水砖3、设置在集水砖3上部的雨水篦子、两端分别与所述集水砖3下部及储水模块顶端相连的导流管5，所述储水隔盐单元包括间隔设置在种植穴内的储水模块及隔盐模块，所述储水模块纵截面为L型空心槽结构，所述储水模块包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁储水机构6和底部储水机构7，所述侧壁储水机构6和底部储水机构7为一体结构，所述侧壁储水机构6上部设有溢流管2，所述侧壁储水机构6顶端与导流管5相连，所述底部储水机构7上设有柱状空心结构14，所述柱状空心结构14内设有吸水石，所述柱状空心结构14底端安装有单向出水阀，所述隔盐模块包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁隔盐机构10和缓冲隔盐机构13、设置在所述缓冲隔盐机构13底部与底部储水模块底部隔盐机构8。
如图1所示，所述径流收集单元由上至下包括集水砖3、导流管5构成。所述集水砖3为长、宽、高分别为20～30cm、10～15cm、7～10cm的空心长方体结构，边框厚度为2.5～3cm，材质为花岗岩、普通混凝土等材料。集水砖3长与宽构成侧面以长边的中点线为界，上半部分留空用于安装雨水篦子；下半部分的空心结构中设有过滤机构。其中，所述雨水篦子可以开合，便于清理内部拦截的废弃物。优选地，所述过滤机构包括自上而下依次设置的第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层及耐腐蚀的过滤网，其中所述第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层中砾石的粒径分别为1～1.5cm、0.2～0.5cm、1.5～2.5cm，所述第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层的厚度分别为2～3cm、1.5～3cm、3～4cm。过滤网材质可为金属过滤网、不锈钢过滤网等。集水砖3底端设置有2～3个直径2～3cm螺纹，用于连接导流管5。
种植穴围堰周围的硬质铺装以树穴围堰为中心高程逐步降低，便于树穴围堰收集径流雨水。集水砖3主要用于构建树穴围堰，铺设集水砖3时，镶嵌有雨水篦子的面位于树穴围堰外侧，用于安装雨水篦子的留空位于地面以上且最下端与地面齐平，包含有过滤机构的集水砖3则位于地面以下部分。其中，安装的雨水篦子用于收集地面径流、拦截径流中大体积污染物。所述过滤机构的第一砾石层的大粒径砾石用于过滤径流中的较大固体颗粒，第二砾石层的小粒径砾石用于过滤径流中较小固体颗粒，第三砾石层的大粒径砾石空隙可增加水体通过的量。耐腐蚀的过滤网的设置则进一步过滤收集雨水中较小的固体颗粒，以免堵塞位于集水砖3下方的导流管5。
导流结构为直径2～3cm抗压耐腐的导流管5，所述导流管5整体形状为横向S型，材质为PE或PVC。在所述导流管5的两端外壁均分布有螺纹，分别用于连接集水砖3和储水模块。
所述储水模块的纵截面为L型空心结构，优选地，所述侧壁储水机构6为1/4圆环形，所述底部储水机构7为1/4立体扇形，所述储水模块对称设置于种植穴中。所述储水模块整体高度为115～140cm，材质为玻璃钢、PVC或PE等抗压、耐腐蚀材料。所述储水模块从上至下包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁储水机构6和底部储水机构7，二者相连为一体，具体结构如下所述：
优选地，所述侧壁储水机构6的厚度为20～25cm，高度为115～140cm。侧壁储水机构6顶端均匀分布有可与导流管5契合的螺纹，用于连接导流管5与储水模块；距侧壁储水结构顶端3～5cm处的外侧壁设置1个直径2～3cm的溢流管2，所述溢流管2与市政管网相连，且在管口设置单向出水阀。溢流管2的设置可避免储水结构中水分过多对乔木1的根系造成损伤，单向出水阀的设置则可避免市政管网中的水倒灌入储水模块。所述侧壁储水机构6上方至地面空间添加黏土，用以隔离外围盐碱土壤中的盐分进入种植穴。
如图1所示，所述底部储水机构7为半径40～55cm、高20～30cm的立体扇形。底部储水机构圆心处设置与其为一体且直径为5～6cm、高40～50cm的柱状空心结构14，内置粒径0.5～1cm的吸水石，用于将水体由底部储水模块向上运输供植物根系利用。柱状空心结构14的侧壁底端安装有单向出水阀，用于控制储水模块中水体向外流动速度，实现储水模块中水分被植物长效吸收利用的目的。同时由圆心向外均匀设置2～3根直径3～4cm的与储水模块为一体的支撑柱，支撑柱间距离为30～40cm，主要用于支撑底部储水机构7。储水模块的主要功能是储存收集的径流，在种植穴缺水时可将储存的水体向上运输供植物吸收利用。
如图2所示，所述隔盐模块包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁隔盐机构10和缓冲隔盐机构13、设置在所述缓冲隔盐机构13与储水模块的底部隔盐机构8。
优选地，所述侧壁隔盐机构10为1/4圆环形，与所述侧壁储水机构6相间设置。所述侧壁隔盐机构10的内外两侧为厚3～5cm的隔离帘，所述隔离帘由植物秸秆如芦苇、甘蔗等秸秆消毒后编制成帘。内外两侧隔离帘之间空间由上至下分别添加高度为20～30cm、55～60cm、25～30cm的第一黏土层4、吸附颗粒层11、第二黏土层12，其中吸附颗粒为粒径0.5～1cm且具有吸附性能的颗粒物，如沸石、蛭石等。侧壁隔盐机构10上方至地面空间添加黏土，用以隔离外围盐碱土壤中的盐分横向进入种植穴。
所述隔离帘的主要功能是过滤土壤中横向运输的盐分。内外两侧隔离帘之间空间的第一黏土层4可有效阻隔土壤表层盐分横向进入种植穴；吸附颗粒层11的设置则通过吸附、过滤土壤中盐分的横向运输，且植物根系可穿过吸附颗粒层生长发育；第二黏土层12主要用于有效阻隔下层土壤中盐分横向和纵向进入种植穴。
进一步，所述缓冲隔盐机构13与底部储水机构7相间布满种植穴横截面，且与底部储水机构7厚度相同。优选地，所述缓冲隔盐机构13由腐殖土与园林植物废弃物秸秆以(6～7):(4～3)的体积比混合铺设而成，主要用于阻隔、缓冲树穴底部盐分向上运输，同时呈酸性的腐殖土可中和部分进入该模块中的碱性物质。
所述底部隔盐机构8布满种植穴横截面，优选地，所述底部隔盐机构8自下而上依次铺设有砾石层、砂层、园林植物废弃物层，所述砾石层、砂层、园林植物废弃物层的厚度分别为5～10cm、3～5cm、5～7cm，所述砾石层中砾石粒径为0.5～2cm。所述底部隔盐机构8利用砾石层和砂层塑造不同的孔隙度来阻断土壤盐分向上运输，园林植物废弃物层则主要起到过滤、吸附土壤盐分的作用。
如图2所示，优选地，所述排盐单元位于底部隔盐机构8下方，坡降为5～7‰，由管壁呈波纹状的双壁透水的排盐管9平行排列构成，所述排盐管9与市政管网相连，主要功能是及时排走树穴下方集聚的盐溶液。
本发明通过隔盐和集水技术为乔木根系的生长、发育提供适宜的环境，通过横向、竖向隔盐模块的设置全方位阻隔盐碱地中土壤盐分进入种植穴，有效降低种植穴中土壤盐分含量，并通过收集、储存地面径流，有效提升干旱区水分的利用效率。本发明从隔盐与集水两方面解决干旱区盐碱地高盐与缺水对乔木生长发育的限制，是一种生态、环保、长效的大树栽植结构，可为干旱区盐碱地的植被恢复提供理论与技术支持。
实施例2
本发明的还提供一种干旱区盐碱地乔木栽植结构的构建方法，所述构建方法包括采用如下步骤构建所述的乔木栽植结构：
A、挖掘直径为130～150cm、深度为135～165cm的圆形树穴；
B、在树穴底部制造5～7‰的坡降，其中靠近市政管网的坡位较低，之后沿坡铺设排盐管9；
C、根据树穴需要规格制作储水模块；
D、在铺设的排盐单元上方逐层铺设砾石层、砂层、园林植物废弃物层，形成底部隔盐机构8，之后接着将预制成型的储水模块对称放置于底部隔盐机构8上方，并在其相间位置铺设缓冲隔盐机构13与侧壁隔盐机构10，完成储水隔盐单元的构建；
E、将储水模块与导流管5连接，并在储水排盐单元内侧种植穴中填加种植土，边填加边夯实，在距离地面80～90cm时栽植带土球的乔木1并填加种植土，待种植穴将填满时连接导流管5与集水砖3，完成干旱区盐碱地乔木栽植结构的构建。
本发明通过隔盐和集水技术为乔木根系的生长、发育提供适宜的环境，通过横向、竖向隔盐模块的设置全方位阻隔盐碱地中土壤盐分进入种植穴，有效降低种植穴中土壤盐分含量，并通过收集、储存地面径流，有效提升干旱区水分的利用效率，解决了干旱区盐碱地高盐与缺水对乔木生长发育的限制。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种干旱区盐碱地乔木栽植结构，其特征在于：所述乔木栽植结构包括自上而下依次设置在种植穴内的径流收集单元、储水隔盐单元以及排盐单元，所述径流收集单元包括设置在乔木(1)四周的空心的集水砖(3)、设置在集水砖(3)上部的雨水篦子、两端分别与所述集水砖(3)下部及储水模块顶端相连的导流管(5)，所述储水隔盐单元包括间隔设置在种植穴内的储水模块及隔盐模块，所述储水模块纵截面为L型空心槽结构，所述储水模块包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁储水机构(6)和底部储水机构(7)，所述侧壁储水机构(6)上部设有溢流管(2)，所述侧壁储水机构(6)顶端与导流管(5)相连，所述底部储水机构(7)上设有柱状空心结构(14)，所述柱状空心结构(14)内设有吸水石，所述隔盐模块包括设置在种植穴侧壁与底部的侧壁隔盐机构(10)和缓冲隔盐机构(13)、设置在所述缓冲隔盐机构(13)与储水模块底部的底部隔盐机构(8)。
2.根据权利要求1所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述集水砖(3)为长、宽、高分别为20～30cm、10～15cm、7～10cm的空心长方体结构；所述集水砖(3)的边框厚度为2.5～3cm，材质为花岗岩或普通混凝土；所述集水砖(3)长与宽构成侧面以长边的中点线为界，所述集水砖(3)上半部分留空安装雨水篦子，所述集水砖(3)下半部分的空心结构中设有过滤机构。
3.根据权利要求2所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述过滤机构包括自上而下依次设置的第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层及耐腐蚀的过滤网，其中所述第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层中砾石的粒径分别为1～1.5cm、0.2～0.5cm、1.5～2.5cm，所述第一砾石层、第二砾石层、第三砾石层的厚度分别为2～3cm、1.5～3cm、3～4cm。
4.根据权利要求1所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述侧壁储水机构(6)为1/4圆环形，所述底部储水机构(7)为1/4立体扇形，所述储水模块对称设置于种植穴中，所述储水模块整体高度为115～140cm，材质为玻璃钢、PVC或PE。
5.根据权利要求1所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述侧壁储水机构(6)的厚度为20～25cm，高度为115～140cm；所述侧壁储水机构(6)顶端均匀设有与导流管(5)契合的螺纹；距所述侧壁储水机构(6)顶端3～5cm处的外侧壁设置一个直径为2～3cm的溢流管(2)，所述溢流管(2)与市政管网相连，且所述溢流管(2)的管口位置设有单向出水阀。
6.根据权利要求1所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述底部储水机构(7)为半径40～55cm、高20～30cm的立体扇形；所述柱状空心结构(14)设置在底部储水机构的圆心处，直径为5～6cm，高度为40～50cm，所述柱状空心结构(14)底端安装有单向出水阀，。
7.根据权利要求1所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述侧壁隔盐机构(10)为圆柱状树穴1/4的圆环形，与所述侧壁储水机构(6)相间设置；所述侧壁隔盐机构(10)的内外两侧布设隔离帘，所述隔离帘由植物秸秆消毒后编制而成；内外两侧隔离帘之间的空间自上而下依次设有第一黏土层(4)、吸附颗粒层(11)、第二黏土层(12)。
8.根据权利要求1所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述缓冲隔盐机构(13)由腐殖土与园林植物废弃物秸秆以(6～7):(4～3)的体积比混合铺设而成；所述底部隔盐机构(8)自下而上依次铺设有砾石层、砂层、园林植物废弃物层，所述砾石层、砂层、园林植物废弃物层的厚度分别为5～10cm、3～5cm、5～7cm，所述砾石层中砾石粒径为0.5～2cm。
9.根据权利要求1所述的乔木栽植结构，其特征在于：所述排盐单元位于底部隔盐机构(8)下方，坡降为5～7‰，由管壁呈波纹状的双壁透水的排盐管(9)平行排列构成，所述排盐管(9)与市政管网相连。
10.一种干旱区盐碱地乔木栽植结构的构建方法，其特征在于：所述构建方法包括采用如下步骤构建上述权利要求1～9中任意一项权利要求中所述的乔木栽植结构：
A、挖掘直径为130～150cm、深度为135～165cm的圆形树穴；
B、在树穴底部制造5～7‰的坡降，其中靠近市政管网的坡位较低，之后沿坡铺设排盐管(9)；
C、根据树穴规格制作储水模块；
D、在铺设的排盐单元上方逐层铺设砾石层、砂层、园林植物废弃物层，形成底部隔盐机构(8)，接着将预制成型的储水模块对称放置于底部隔盐机构(8)上方，并在其相间位置铺设缓冲隔盐机构(13)与侧壁隔盐机构(10)，完成储水隔盐单元的构建；
E、将储水模块与导流管(5)连接，并在储水排盐单元内侧种植穴中填加种植土，在距离地面80～90cm时栽植带土球的乔木(1)并填加种植土，待种植穴将填满时连接导流管(5)与集水砖(3)，完成干旱区盐碱地乔木栽植结构的构建。
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