[实用新型]提高无灌溉梭梭种植区雪融水入渗率的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及无灌溉梭梭种植区防护技术领域，是一种提高无灌溉梭梭种植区雪融水入渗率的结构。

背景技术

目前我国荒漠林地的恢复和重建工作主要采用两种方式。一种是依靠天然自我恢复，但由于自然恢复地区大多生态环境异常恶劣，自然恢复方式非常困难，另一种是采用灌溉和无灌溉方式人工种植梭梭、柽柳和沙柳等植物，采用灌溉方式存在亩投入成本高和耗水量大等瓶颈问题，不易大面积推广，而采用无灌溉方式人工直播苗和移栽苗存在生长缓慢和保存(成活)率很低(≤10%)的瓶颈问题。实地调查和研究表明水分是导致梭梭属植物死亡的根本原因。当地下深度30cm至60cm沙层的含水量大于2%时, 梭梭生长较好；当1%<沙层的含水量<2%时，仅能维持梭梭生存，其生长停滞；当沙层的含水量<1%时，梭梭严重衰亡，梭梭生长所需水分的含量的临界值2%，因此，如何提高梭梭种植区30cm至60cm沙层的含水量是提高梭梭成活率的关键所在。

对于荒漠地区而言，季节性积雪融水和雨水是荒漠林地土壤水分最主要的补给来源，降水量大小、降水形式及时间分配等直接影响水分在土壤中的再分配。通过冬季观察发现，同一地区雪的分布也存在差异，平原地区的差异不大，沙丘沙垄等地差异较大，主要体现在如下方面：1、沙丘沙垄顶部由于风力的聚集作用使得此处积雪较薄，甚至没有；2、沙丘沙垄坡中的向风面积雪厚度低于背风面；3、沙丘沙垄坡下高于坡中坡顶。积雪的厚度决定了水资源的充沛程度，也从侧面反映出坡中和坡顶的水资源相对匮乏，在沙丘坡中和坡顶种植梭梭的成活率远远低于在坡下种植梭梭的成活率。

众所周知，积雪进入春季并达到融雪点时，积雪开始融化，积雪融化过程中，表层土壤存在昼融夜冻现象，入渗期各日中午的土壤表面温度会由-0.5℃至-1.2℃迅速上升至0℃，地表积雪融水入渗期间，雪层中的融水以指状流的形式渗入积雪底部，夜间冻结会在积雪与土壤的界面形成底冰阻水层，次日融雪水下渗到雪层底部时，会滞留在界面形成局部高含水层，随着阻水层的融化才逐渐下渗。融雪水的不断入渗使表层土壤趋于饱和，含水率的增大与夜间冻结作用又会降低表层土壤的有效孔隙度，使入渗率降低而形成阻水层。因此，白天某一时刻的融雪率远大于大于土壤入渗率，导致融雪水会顺坡往下流，冻土条件下融雪水的入渗是极其复杂的过程，也是融雪水对土壤水分补充的关键环节。并且，融雪水进入土壤后，由于夜间温度的下降，该处土壤形成冻结土壤，冻结土壤的相对稳定入渗率约为非冻结土壤的1/10左右，冻土的减渗作用十分显著。冻结条件下，土壤中部分液态水相变成固态冰，固态冰的含量随着温度的降低会逐渐增大，通过占据土壤部分导水孔隙，使入渗水流的过水断面面积减小，因而使土壤的导水率减小。由此可见，自然条件下的融雪过程也是造成沙丘坡顶和坡中含水率低的根源之一。

我们在实践过程中发现：在无灌溉梭梭种植区里，梭梭1年至2年的成活率呈现出沙垄坡下>沙垄坡中>沙垄坡顶的规律，经过实验分析得知在沙垄这个生境里，深度在30cm至60cm沙垄的含水量存在沙垄坡下>沙垄坡中>沙垄坡顶的趋势，尤其是在6月份至8月份水分的快速损耗期，沙垄坡中和沙垄坡顶的土壤含水量下降的更为明显，由此可知水分是影响沙垄坡中和沙垄坡顶梭梭年幼期存活的关键原因。而在融雪季节由于液态水相变和底冰阻水层的影响使得更多沙垄（沙丘）中上部的融雪水流向沙垄坡下，提高了沙垄坡下的土壤含水率，这使的沙垄坡下土壤30cm至60cm的含水量较多，沙垄坡中和沙垄坡顶的含水量较低。并且，随着梭梭树龄的增加，下层根数呈增加趋势。生长1年的梭梭根系主要分布在0cm至20cm土层，占总根数的64%左右；生长2年的根系在20cm至60cm土层居多，占65%左右；生长3年的根系在40 cm以下土层中根系分布高达88%左右。生长1年至3年内的梭梭根系主要集中在30cm至60cm内，由此可知，要提高梭梭在沙垄坡中和坡顶1年至2年的成活率的问题，就转化为如何提高沙垄坡顶和沙垄坡中30cm至60cm深度范围内土壤水分含量的问题。

发明内容

本实用新型提供了一种提高无灌溉梭梭种植区雪融水入渗率的结构，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有无灌溉梭梭种植区在沙丘的坡中和坡顶处地下土层的含水率低的问题。解决了沙丘沙垄梭梭成活率较低的关键瓶颈问题，为梭梭属植物林的大规模恢复和营建提供了有利的技术支持，确保了固沙植物固沙的效果，具有很好的应用前景。