[发明专利]植被结构优化-覆盖生态节水技术

说明书

技术领域

本发明属于环境科学、恢复生态学与农田水利领域，尤其涉及一种植被结构优化-覆盖生态节水技术与方法。可实现在自然条件下，供水条件不可人为控制前提下的植被群落耗水量调控。

背景技术

我国的北方地区属于干旱半干旱地区，近些年来，区域生态环境的保护与区域经济发展的矛盾日渐尖锐。一方面，水资源缺乏日益成为制约我国经济社会发展的重要因素。全国正常年份缺水量约400亿m³，可利用的水资源总量的减少使得地方经济与生态系统争夺水资源的矛盾日益突出。另一方面，地方经济的发展和生态系统本身在水资源的利用方面缺乏可持续性，工农业长期以来采用粗放型作业方式，水资源的利用率低下，浪费现象普遍存在。国家发展改革委提供的资料显示，我国万元工业增加值取水量是发达国家的5倍，灌溉水利用率仅为40％～45％。

农业节水是开展研究最早的领域，滴灌技术作为最早的节水技术，早在1874年由美国发明并申请专利。喷灌、覆膜、微灌等农业节水技术自20世纪50代末期以来不断涌现，并在实际的生产中得到了广泛的应用。现有的节水方法与技术都是基于灌溉管理的，即从限制和优化植被的供水量方面出发的。但是自然条件下，植被的供水条件是不可人为调控的，现有的节水技术无法应用。

植被蒸散发研究表明，植物的叶片是植物水分散失的主要器官，通过叶片的蒸腾作用消耗的水分占到植被总体水分消耗的99％。由于植物的蒸腾作用是一种物理过程，并没有有机物的积累，因此，这部分的水分损失被称为无效水分消耗，是目前生态节水技术研究中的重点削减对象。叶片的蒸腾作用受到阳光、降水、风速等环境条件的影响，而且这些因素均非人力可控的。因此，在保证植被群落基本生态功能的基础上，通过削减叶面积指数来减小无效水分消耗是最为直接有效的方法。

此外，通过覆盖作业来减少土壤蒸发，实现节水目标是目前农业节水技术研究中较为广泛采用的方法。CN101024936公开了一种全面积覆盖节水方法，通过在下垫面表面覆盖粘土和沙石来实现节水目标。但是，该方法工程量大，在大型机械无法工作的区域，应用受到明显限制。该方法对于下垫面的长久硬化，完全破坏了原有土壤-植被、降水-地表水-地下水之间水力联系，违背了自然界的基本规律，无法应用于自然生态系统。CN1288653公开了一种水稻和水生植物全程地膜覆盖栽培的方法。通过种植前一次性导入肥料并用地膜覆盖，解决了农田低温和缺水的矛盾。CN1545831公开了一种玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种方法及设备。通过整合秸秆梳压机和播种机，实现了田间覆盖和播种的一体化，节省了动力消耗和时间。以上2种方法使用了大量的塑料等自然界无法降解的材料，遗留物的危害较大，而且塑料地膜透水性差，无法应用于自然生态系统的节水。

目前采用覆盖方式实现节水的方法主要针对农业耕作问题提出，在自然生态系统中，受到植被时空分布不均匀性等条件的限制，传统采用人工材料进行土壤覆盖实现生态节水的技术难以得到有效应用。与此同时，现有的节水技术仅关注水分的节约，所用材料如水泥、塑料地膜等，难以与自然生态系统融合，完全忽略了技术实施后可能对于原有区域水文、生态等自然条件的影响，与现在提倡的原生态、自然化的要求有明显的差距。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在植被供水条件不可人为控制前提下，通过调节植被群落结构与下垫面覆盖实现节水效果的生态节水方法。其操作简便，切实可行、节水效果明显，克服了以往节水技术和方法从灌溉出发的定势，尤其适用于自然生态系统的节水。

本发明专利的特征在于：通过削减植被群落的叶片，减少叶面积指数，削减参与水分消耗的植被组织，最为直接地减小植被的蒸腾耗水量。同时，利用收割下的叶片等植被残体，对植被的棵间土壤进行覆盖，减小土壤的蒸发耗水，进一步实现自然生态系统的节水目标。本发明弥补了以往节水技术措施主要通过控制供水的方式实现节水目标，难以直接应用于自然生态系统的不足。同时，克服了以往覆盖节水技术所用材料自然友好性差的不足，扩大了生态节水技术的适用范围。

本发明与以往的节水技术相比，其益处在于：克服了节水技术从供水调控出发的定势。通过削减植被叶面积来调节植被耗水和下垫面蒸发，从根本上实现水资源的高效利用。同时，充分利用环境友好的材料，杜绝了对自然生态系统的二次污染。有效解决了自然条件下，水分供给无法人为调控的前提下，自然生态系统生态节水问题。

附图说明

附图给出了本发明的技术实施示意图。