本发明涉及植树造林，尤其涉及一种干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法。
背景技术：
1、
2、随着新时期生态建设的推进，对植树造林和水资源保护提出了更高的要求。尤其对于处于干旱区的沙地，虽然降水稀少，但是降水入渗速率较快，大部分适生植被仅依靠降水补充的土壤水即可生存成长，达到防风固沙的目的。如何充分发挥植被防风固沙功能，同时又尽可能地减小对土壤水的消耗和增加对地下水的补给，兼顾植被恢复与地下水资源保护，能够很好地解决目前植树造林对水资源考虑不足，是本领域亟需解决的问题。
3、虽然目前引入了樟子松等植被物种用于植被恢复和沙地治理。但樟子松耗水量较大，种植过密导致地下水得不到补给，植树造林整体生态功能欠佳。为此，本发明提供一种干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，以提供一种简单可行、易于推广、兼顾沙地复绿和水资源保护的精细化植树造林方法，本发明根据区域地貌和水文条件特征，确定植树造林中植被结构和株间距等关键参数，保证巩固植被防风固沙功能，同时减少了对地下水的消耗，帮助解决植树造林后生态耗水超过区域水资源承载力，促使植被优先利用降水资源，保证造林成活率，实现旱区植被恢复和水资源保护的协同提质增效。
2、本发明的一种干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法是通过以下技术方案实现的：
3、一种干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，包括以下步骤：
4、步骤1，获取待植树造林区的地貌、地形和水位埋深的特征。
5、本发明考虑到旱区植被与大气降水和地下水的依赖关系以及平衡植被耗水与地下水补给关系，试图根据待植树造林区的地貌、地形和水位埋深的特征，将待植树造林区划分为不同种植区，针对不同种植区选择相适应的待种植物种进行种植，以形成不同的植被复植结构，进而实现对干旱-半干旱地区沙地进行植树造林，实现旱区植被恢复和水资源保护的协同提质增效。
6、为了确保能够实现旱区植被恢复和水资源保护的协同提质增效，需要先对待植树造林区的地貌、地形和水位埋深的特征进行获取，以便于获取干旱-半干旱地区沙地的地下水位埋深及空间分布特征。
7、其中，在本发明一些优选的实施例中，采用地面调查或遥感影像解译的方式获取沙地的地貌特征，具体通过以下步骤实现：通过实地调查并结合地形地貌图或借助空间科学获取地理空间的卫星影像和航空影像解译出待植树造林区的地貌类型。
8、在本发明一些优选的实施例中，采用现场调查或结合dem数据的方式获取沙地的地形特征。且在本发明更优选的一些实施例中，具体通过以下步骤实现：利用中国科学院计算机网络信息中心提供的地理空间数据云，其服务网址为http://www.gscloud.cn/，下载数字高程模型数据，即dem数据，通过地理信息系统软件arcgis提取地形信息，并结合现场调查验证确定待植树造林区的地形特征。
9、在本发明一些优选的实施例中，采用监测的方式获取沙地的水位埋深特征时，具体通过以下步骤实现：通过监测和收集待植树造林区已有地下水开采井或监测井的长期水位埋深数据资料。
10、还需要说明的是，本发明根据上述获得的沙地的地貌、地形和水位埋深的特征，利用地理信息系统软件arcgis软件绘制待植树造林区的数字地形图和水位埋深等值线图。
11、步骤2，建立阈值体系：
12、本发明考虑到，地下水位埋深控制表生生态格局，地下水位较浅时，土壤含氧量较低不利于根系的生长，次生盐渍化作用也不利于耐盐性较低的植被生存；地下水位过高，对于依赖地下水生存的植物来说，根系达不到潜水面，无法利用地下水，不利于蒸腾耗水量大的植被生存，易造成植被出现枯稍或枯枝的现象。根据野外调查资料、原位观测和数字模拟等手段，确定不同植被类型适宜的地下水位埋深区间，厘定干旱-半干旱风沙区地下水和表生生态关系，建立待植树造林区基于水文过程的旱区生态环境危机的地下水临界阈值体系。
13、步骤3，划分结构：
14、根据上述获得的旱区生态环境危机的多维临界阈值体系，按照用地性质，将待植树造林区划分为公路带区和风沙区。其中，公路带区为沿公路两侧向外横向延伸10m以内的带状区域，10米以外为风沙区。
15、其中，为了进一步针对风沙区的不同地形起伏特征进行针对性种植，本发明还根据地形起伏特征，进一步将风沙区划分为沙丘区和丘间洼地区。
16、需要说明的是，本发明根据各个分区的地下水位埋深，针对性的选择不同的待种植物种进行种植。
17、比如，当地下水位埋深为0～1.5m时，此区域的待种植物种可选自乔木、灌木、灌丛和草本中的任意一种或多种。
18、当地下水位埋深为1.5～3m时，此区域的待种植物种可选自乔木、灌木、灌丛和草本中的任意一种或多种。
19、当地下水位埋深为3～5m时，此区域的待种植物种为乔木、灌木和灌丛中的任意一种或多种。
20、当地下水位埋深为5～8m时，此区域的待种植物种为乔木、灌木和灌丛中的任意一种或多种。
21、当地下水位埋深大于8m时，此区域植物生长状态均较差，不适合进行种植。
22、还需要说明的是，由于本发明针对的是干旱-半干旱地区沙地进行植树造林，所以需要综合评判植物的耐旱、防风固沙能力，选取能够适应于干旱-半干旱地区沙地环境，并且具有一定抵御外来物种风险的植物作为待种植物种。
23、在本发明一些优选的实施例中，所述待种植物种为乔木、灌木、灌丛和草本中的任意一种或多种。
24、其中，本发明在探究过程中发现，当采用的待种植物种包含乔木植物时，基于本地优势种的因素考虑，故在本发明一些更优选的实施例中，采用的乔木为小叶杨，以通过小叶杨实现减缓风速的目的。
25、本发明在探究过程中发现，当采用的待种植物种包含灌木植物时，基于本地优势种的因素考虑，故在本发明一些更优选的实施例中，采用的灌木为沙柳和柠条中的一种或多种，以实现在沙丘区增加地面粗糙度，起到防风固沙作用的目的。本发明在探究过程中发现，当采用的待种植物种包含灌丛植物时，基于本地优势种、抗旱能力强和水资源消耗少的因素考虑，故在本发明一些更优选的实施例中，采用的灌丛为沙蒿，以通过沙蒿实现在丘间洼地增加地表覆盖度和固定风沙的目的。
26、本发明在探究过程中发现，当采用的待种植物种包含草本植物时，基于本地优势种和抗旱能力强的因素考虑，故在本发明一些更优选的实施例中，采用的草本为碱草，以通过碱草实现在地下水浅埋区进行固沙的目的。
27、对于公路带区而言，本发明考虑到风沙存在倾覆公路路面风险的因素，故公路带区采用带状乔木-灌木-草本过渡结构进行种植，以实现起到植物防风固沙作用。比如，在本发明一些优选的实施例中，公路带区采用小叶杨-沙柳-碱草的过渡结构进行种植。
28、对于沙丘区而言，包括沙地覆地的固定和半固定沙丘，本发明考虑到沙丘区的水位埋深较深区的因素，故在本发明一些优选的实施例中，沙丘区采用灌木的单一种植结构进行种植，以通过种植深根型灌木，减少对地下水的直接消耗。
29、对于丘间洼地区而言，本发明考虑到丘间洼地区的水位埋深较浅区，故在本发明一些优选的实施例中，丘间洼地区采用灌丛的单一种植结构进行种植，以通过种植浅根型灌丛，增加植被覆盖度。
30、步骤4，根据分区，选择相应的待种植物种进行种植。
31、需要说明的是，本发明考虑到合理的株间距有利于获得更好在实现防风固沙作用的同时，能够使得降水通过株间裸地向下入渗补给地下水，提升了水资源对植被的可持续供应，故需要对种植的株间距进行限定。
32、本发明考虑到对于乔木而言，其主要功能是防风，故在种植乔木时，比如以小叶杨为例，其种植的株间距控制在1.1倍冠幅～1.5倍冠幅，以增加郁闭度，提升防风功能。
33、本发明考虑到对于灌木而言，其根系最大深度达数米，不仅利用浅层土壤水，还会直接和间接消耗深层土壤水和地下水，因此位于沙丘的沙柳株间距的控制既要能让其发挥防风固沙的作用，又要减少对地下水的消耗，方法是留足株间间隔，使得部分降水能够沿株间裸地区域向下入渗，补给深层，而不至于完全被根系拦截消耗。以沙柳为例，成熟沙柳的冠幅超过3m，根冠比达到2.34:1，侧根长度是冠幅的近1.5倍，根系影响土壤水分的横向距离是根系横向长度的近1.7倍，沙柳植株的间距应为冠层的4.8倍～6倍。同时根据沙柳种群的长势，适当的在株间补种灌丛或草甸，进一步提升固沙能力。
34、本发明考虑到对于灌丛而言，灌丛为浅根型植物，以沙蒿为例，其根系最大深度一般不超过60cm，根系吸水主要利用浅层土壤水，不会对地下水直接造成影响，因此沙蒿的株间距控制在1.8倍冠幅～2.2倍冠幅即可，主要发挥固沙作用。
35、步骤5，种植管理：在植树造林后应加强对植被长势的长期动态监测，根据灌木的成活情况和冠幅大小，每年适时进行补种、疏伐等，保持合理的植物密度；对于成熟林，每年适时进行修剪、间伐等，保持植物良好的生长状态，提高其防风固沙的效果；定期对植树造林地的植被质量、防风固沙效果和地下水动态等进行监测与评估，以便及时调整种植管理策略，确保植树造林工作的持续有效。
36、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
37、本发明提供了一种植树造林与保水一体化关键技术，能够在干旱半干旱沙地进行植树造林的同时，减少对地下水资源的过度消耗，通过在沙地公路沿线构建带状乔-灌-草过渡结构，起到植物防风固沙作用，在沙地腹地，根据地下水位埋深条件，确定适合复植的植物物种，水位埋深较深区，种植深根型灌木，减少对地下水的直接消耗，水位埋深较浅区，种植浅根型灌丛，增加植被覆盖度，并且对灌木的株间距进行合理控制，使得灌木发挥防风固沙作用的同时，能够使得降水通过株间裸地向下入渗补给地下水，提升了水资源对植被的可持续供应。
38、本发明根据区域地貌和水文条件特征，确定植树造林中植被结构和株间距等关键参数，保证巩固植被防风固沙功能，同时减少了对地下水的消耗，帮助解决植树造林后生态耗水超过区域水资源承载力，促使植被优先利用降水资源，保证造林成活率，实现旱区植被恢复和水资源保护的协同提质增效。
39、本发明的化植树造林方法简单可行、易于推广、兼顾沙地复绿和水资源保护，具有科学性强、保水性能优越、推广方便等优点。
1.一种干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，所述公路带区采用带状乔木-灌木-草本过渡结构进行种植。
3.如权利要求2所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，所述乔木为小叶杨；
4.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，采用地面调查或遥感影像解译的方式获取沙地的地貌特征；
5.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，通过监测和收集待植树造林区已有地下水开采井或监测井的长期水位埋深数据资料，获取沙地的水位埋深特征。
6.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，所述沙丘区采用灌木的单一种植结构进行种植。
7.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，所述丘间洼地区采用灌丛的单一种植结构进行种植。
8.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，在种植乔木时，乔木的株间距控制在1.1倍冠幅～1.5倍冠幅。
9.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，在种植灌木时，灌木的株间距应为冠幅的4.8倍～6倍。
10.如权利要求1所述的干旱-半干旱地区沙地的植树造林与保水方法，其特征在于，在种植灌丛时，灌丛的株间距控制在1.8倍冠幅～2.2倍冠幅。
