1.本发明涉及西北荒漠生态修复技术领域，具体涉及一种基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法。
背景技术：2.在干旱区，进行生态修复时普遍做法是当植物的覆盖度不能满足规划需求时，则进行植被的种植，由于新移植的树苗往往需要较长的恢复期才能存活，且在恢复期需要保持较好的环境才能提高种植的存活率，使得植被恢复难以达到预期；目前也有干旱区会修建大量的生态水利工程，在植物存在缺水的就进行水的供给，该种方式仅能缓解植被当前时段的干旱，难以促进植物快速生长。
技术实现要素：3.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法解决了现有植被恢复方法不能促进植物快速生长的问题。
4.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
5.提供一种基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其包括步骤：
6.s1、获取研究区域上一年度的地下水埋深平均值和生态闸放水量；
7.s2、根据所述地下水埋深平均值和生态闸放水量，计算植被归一化指数：
[0008][0009]
其中，ni为植被归一化指数，x1为上一年的地下水埋深平均值；y1为上一年的生态闸放水量；
[0010]
s3、根据植被归一化指数，计算植被覆盖度：
[0011]
vc＝(ni-ndvisail)/(ndviveg-ndvisail)
[0012]
其中，vc为植被覆盖度；ndvisail为无植被覆盖的裸土地像元ndvi值；ndviveg为全植被覆盖像元ndvi值；
[0013]
s4、判断所述植被覆盖度是否大于规划覆盖度，若是，则植被不需要恢复，否则采用汊渗轮灌对研究区域进行浇灌促进植被恢复。
[0014]
进一步地，当植被覆盖度大于规划覆盖度时，还包括促进植被树干生长的方法：
[0015]
a1、获取研究区域当前年度上两年的地下水埋深平均值和生态闸放水量；
[0016]
a2、根据地下水埋深平均值和生态闸放水量，计算植物在上一年和上上年的树轮年表：
[0017][0018]
其中，i＝1和2，1表示上一年，2表示上上年；tr1和tr2分别为上一年和上上年的树轮年表；x1和x2分别为上一年和上上年的地下水埋深平均值；y1和y2分别为上一年和上上年的生态闸放水量；
[0019]
a3、判断上一年和上上年的生态闸放水量之间差异是否大于预设阈值，若是，则植被生长速度稳定；否则进入步骤a4；
[0020]
a4、在植被树干生长旺盛期启动生态闸放水对研究区域进行浇灌，按预设流量浇灌预设时长，之后让植被自然恢复。
[0021]
进一步地，步骤a2中树轮年表与地下水埋深平均值和生态闸放水量的关系式构建过程中采用的树轮年表的构建方法为：
[0022]
a21、在距离河道堤防预设距离范围内，选取胸径介于30～50cm的成年胡杨n棵；且每棵树以“十字交叉法”获取样芯，共为2n个；
[0023]
a22、将胡杨树芯样本带回实验室进行粘贴、固定、打磨处理，之后采用lintabtm6型树木年轮测定仪进行年轮宽度测定；
[0024]
a23、采用cofecha交叉定年质量控制程序进行交叉定年检验和生长量的修正；
[0025]
a24、年轮宽度修正完成后，采用arstan程序构建标准年表。
[0026]
进一步地，树轮年表的构建方法还包括采用负指数曲线或无正向坡度的直线对标准年表中树轮宽度序列进行拟合。
[0027]
进一步地，基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法还包括促进植物多样性生长的方法：
[0028]
b1、获取植物在上一年度的树轮年表，并计算上一年度河道的渗漏量：
[0029][0030]
其中，y为上一年的渗漏水量；x1为上一年的树轮年表；
[0031]
b2、根据上一年的渗漏量，计算上一年的径流量：
[0032]
z＝0.0116y
2-1.6082y+73.9783，r2＝0.88
[0033]
其中，z为上一年的径流量；
[0034]
b3、判断上一年的径流量是否大于预设径流量，若是，则采用生态闸放水方式向研究区域引水，抬升研究区域的地下水位，促进植物的多样性生长。
[0035]
进一步地，所述采用汊渗轮灌对研究区域进行浇灌进行植被恢复的方法进一步包括：
[0036]
s41、采用汊渗轮灌对研究区域浇灌预设时长，采用稳定同位素质谱仪测定研究区域中最大种植面积的植物的δ
13
c比率；
[0037]
s42、根据δ
13
c比率，采用稳定碳同位素方法计算植物的水分利用率wue；
[0038][0039]
其中，δ
13
ca为研究区域空气中δ
13
c比率；h为co2在叶片扩散过程中的分馏；b为植物羧化过程中碳同位素分馏；δ
13cp
为植物组织中δ
13
c比率；vpd为叶片内外水汽压差；e为同温度下的饱和水汽压；e为实际水汽压；
[0040]
s43、判断水分利用率是否大于预设利用率，若是，则当前年度停止汊渗轮灌，等待植被恢复；否则，返回步骤s41。
[0041]
进一步地，所述植物组织中δ
13
c比率的计算公式为：
[0042]
δ
13cp
＝δ
13ca-h-(b-h)g/k
[0043]
其中，g为植物叶片细胞间co2浓度；k为研究区域大气的co2浓度。
[0044]
进一步地，所述同温度下的饱和水汽压e的计算公式为：
[0045]
e＝0.611
×
10
17.502t/(240.97+t)
[0046]
其中，t为空气温度。
[0047]
进一步地，所述同温度下的饱和水汽压e的计算公式为：
[0048]
e＝e/rh
[0049]
其中，e为实际水汽压；rh为空气相对湿度。
[0050]
本发明的有益效果为：本方案的植被覆盖度是基于当地下地下水埋深平均值和生态闸放水量计算而得，能够准确表征上一年度供水能够给这些植被提供充足的水源，保证已有植被快速生长；
[0051]
在此基础上再去确定植被覆盖度是否达到要求，在不能达到要求时通过汊渗轮灌，可以进一步给研究区域补给水源，以抬高地下水位，这样近地表的草本植物或者灌木有充足水源以快速生长，以提高研究区域的植被覆盖度；
[0052]
在汊渗轮灌后，地下水储量增大，研究区域原有植物在有更充足水源时，不需要生长更长的根系去寻找水源，可以将更多的养分放在植物地表以上部分的快速生长，以促进植被快速增长。
附图说明
[0053]
图1为基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法的流程图。
具体实施方式
[0054]
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0055]
在本方案中，汊渗轮灌基本内涵主要体现在“引、漫、渗、储、轮”五个方面。
[0056]
(1)“引”表示生态引水，即通过水库、河道、生态闸、沟道、汊河、低水头可移动式泵站等方式，实现远离干流河道、地势较高区域的生态引水，扩大灌溉控制和辐射的面积。
[0057]
(2)“漫”指大水漫溢，在主河道、沟汊内形成大水漫溢的灌溉方式，催生种子的着床、萌发。
[0058]
(3)“渗”指生态输水过程中由沟道和河汊的面状生态输水方式，地表水通过沟道、汊河渗入地表，维持植被良好的生存条件，提高生态系统的质量和稳定性。
[0059]
(4)“储”指储水于地下，即生态输水过程中通过沟道、汊河的补充地下水，抬高地下水位，储水于地下，减少无效的水面蒸发，提高生态水的利用效率。
[0060]
(5)“轮”指植被的轮灌，体现在输水期间，对汊渗轮灌区进行逐级分区，依据耐旱性植被的物候特征和区域地下水位情况，计算各级生态分区的需水量，按照保护与修复的优先顺序排出各分区的灌溉顺序。原则上从最缺水的分区依次进行轮灌，反馈调整生态闸的放水次序、流速、持续时间等指标，逐步实现多个调度周期内“靶向灌溉、靶区灌溉、应灌尽灌”的生态保护与修复目标。
[0061]
参考图1，图1示出了基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法的流程图，如图1所示，该方法s包括步骤s1至步骤s4。
[0062]
在步骤s1中，获取研究区域上一年度的地下水埋深平均值和生态闸放水量；
[0063]
在步骤s2中，根据所述地下水埋深平均值和生态闸放水量，计算植被归一化指数：
[0064][0065]
其中，ni为植被归一化指数，x1为上一年的地下水埋深平均值；y1为上一年的生态闸放水量；
[0066]
在步骤s3中，根据植被归一化指数，计算植被覆盖度：
[0067]
vc＝(ni-ndvisail)/(ndviveg-ndvisail)
[0068]
其中，vc为植被覆盖度；ndvisail为无植被覆盖的裸土地像元ndvi值；ndviveg为全植被覆盖像元ndvi值；
[0069]
在步骤s4中，判断所述植被覆盖度是否大于规划覆盖度，若是，则植被不需要恢复，否则采用汊渗轮灌对研究区域进行浇灌促进植被恢复。
[0070]
本方案通过上一年度的地下水埋深平均值和生态闸放水量得到的植被覆盖度可以准确的表征上一年度水源可以涵养的植被面积，这样计算的数据更准确，在进行植被恢复时，可以使做出的规划策略更准确。
[0071]
在本发明的一个实施例中，当植被覆盖度大于规划覆盖度时，还包括促进植被树干生长的方法：
[0072]
a1、获取研究区域当前年度上两年的地下水埋深平均值和生态闸放水量；
[0073]
a2、根据地下水埋深平均值和生态闸放水量，计算植物在上一年和上上年的树轮年表：
[0074][0075]
其中，i＝1和2，1表示上一年，2表示上上年；tr1和tr2分别为上一年和上上年的树轮年表；x1和x2分别为上一年和上上年的地下水埋深平均值；y1和y2分别为上一年和上上年的生态闸放水量；
[0076]
a3、判断上一年和上上年的生态闸放水量之间差异是否大于预设阈值，若是，则植被生长速度稳定；否则进入步骤a4；
[0077]
a4、在植被树干生长旺盛期(7-8月)启动生态闸放水对研究区域进行浇灌，按预设流量浇灌预设时长，之后让植被自然恢复。
[0078]
本方案通过树轮年表可以确定植被在相邻两年的下一年度是否快速增长，以此确定植被生长恢复的情况，在此基础上进行供水促进植被树干的增长，以达到植被的快速生长。
[0079]
实施时，本方案优选步骤a2中树轮年表与地下水埋深平均值和生态闸放水量的关系式构建过程中采用的树轮年表的构建方法为：
[0080]
a21、在距离河道堤防预设距离范围内，选取胸径介于30～50cm的成年胡杨n棵；且每棵树以“十字交叉法”获取样芯，共为2n个；
[0081]
a22、将胡杨树芯样本带回实验室进行粘贴、固定、打磨处理，之后采用lintabtm6型树木年轮测定仪进行年轮宽度测定；
[0082]
a23、采用cofecha交叉定年质量控制程序进行交叉定年检验和生长量的修正；
[0083]
a24、年轮宽度修正完成后，采用arstan程序构建标准年表。
[0084]
在标准年表构建过程中，lintabtm6型树木年轮测定仪可以确保交叉定年的准确性，精度高达0.001mm。
[0085]
本方案在树轮年表的构建方法还包括采用负指数曲线或无正向坡度的直线对标准年表中树轮宽度序列进行拟合；进行拟合可以更多的保留低频方差，以去除树木自身的生长趋势。
[0086]
在本发明的一个实施例中，基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法还包括促进植物多样性生长的方法：
[0087]
b1、获取植物在上一年度的树轮年表，并计算上一年度河道的渗漏量：
[0088][0089]
其中，y为上一年的渗漏水量；x1为上一年的树轮年表；
[0090]
b2、根据上一年的渗漏量，计算上一年的径流量：
[0091]
z＝0.0116y
2-1.6082y+73.9783，r2＝0.88
[0092]
其中，z为上一年的径流量；
[0093]
b3、判断上一年的径流量是否大于预设径流量，若是，则采用生态闸放水方式向研究区域引水，抬升研究区域的地下水位，促进植物的多样性生长。
[0094]
本方案通过树轮年表去计算渗漏量，去预测植物的生长情况，准确性比较高；再者通过该种方式计算渗漏量，相对采集河道的源流来水量、引水量(主要为国民经济引水)、河损水量(包含河道水量蒸发、下渗及漫溢跑水)及退水量(为农业退水水量)等繁杂数据而言，大幅度降低了计算渗漏量的工作量。
[0095]
在本发明的一个实施例中，所述采用汊渗轮灌对研究区域进行浇灌进行植被恢复的方法进一步包括：
[0096]
s41、采用汊渗轮灌对研究区域浇灌预设时长，采用稳定同位素质谱仪测定研究区域中最大种植面积的植物的δ
13
c比率：
[0097]
δ
13cp
＝δ
13ca-h-(b-h)g/k
[0098]
其中，g为植物叶片细胞间co2浓度；k为研究区域大气的co2浓度。
[0099]
s42、根据δ
13
c比率，采用稳定碳同位素方法计算植物的水分利用率wue；
[0100][0101]
其中，δ
13
ca为研究区域空气中δ
13
c比率；h为co2在叶片扩散过程中的分馏；b为植物羧化过程中碳同位素分馏；δ
13cp
为植物组织中δ
13
c比率；vpd为叶片内外水汽压差；e为同温度下的饱和水汽压；e为实际水汽压；
[0102]
s43、判断水分利用率是否大于预设利用率，若是，则当前年度停止汊渗轮灌，等待植被恢复；否则，返回步骤s41。
[0103]
本方案通过植物对水的利用率，可以确定出当前汊渗轮灌后地下水储量是否达到植物快速生长的量，以此确定是否继续进行汊渗轮灌，以此保证植被恢复过程中拥有充足的水源。
[0104]
在本方案中，提供了两种同温度下的饱和水汽压e的计算方式，第一种方式为：e＝0.611
×
10
17.502t/(240.97+t)
，t为空气温度。
[0105]
第二种实现方式为：e＝e/rh，e为实际水汽压；rh为空气相对湿度。
[0106]
饱和水汽压e的第一种实现方式仅基于实时空气温度进行计算，不需要采集更多的数据，工作量更低；第二种实现方式采集的数据主要是实时的，虽然需要的数据略多，但是计算更准确。
[0107]
综上所述，本方案通过上年度的准确供水可以得到长势比较好的植被的植被覆盖度，基于此再进行汊渗轮灌补水促进浅层地表植物的快速生长，以此达到研究区域植被的快速恢复。
技术特征：1.基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，包括步骤：s1、获取研究区域上一年度的地下水埋深平均值和生态闸放水量；s2、根据所述地下水埋深平均值和生态闸放水量，计算植被归一化指数：r2＝0.96其中，ni为植被归一化指数，x1为上一年的地下水埋深平均值；y1为上一年的生态闸放水量；s3、根据植被归一化指数，计算植被覆盖度：vc＝(ni-ndvisail)/(ndviveg-ndvisail)其中，vc为植被覆盖度；ndvisail为无植被覆盖的裸土地像元ndvi值；ndviveg为全植被覆盖像元ndvi值；s4、判断所述植被覆盖度是否大于规划覆盖度，若是，则植被不需要恢复，否则采用汊渗轮灌对研究区域进行浇灌促进植被恢复。2.根据权利要求1所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，当植被覆盖度大于规划覆盖度时，还包括促进植被树干生长的方法：a1、获取研究区域当前年度上两年的地下水埋深平均值和生态闸放水量；a2、根据地下水埋深平均值和生态闸放水量，计算植物在上一年和上上年的树轮年表：r2＝0.79其中，i＝1和2，1表示上一年，2表示上上年；tr1和tr2分别为上一年和上上年的树轮年表；x1和x2分别为上一年和上上年的地下水埋深平均值；y1和y2分别为上一年和上上年的生态闸放水量；a3、判断上一年和上上年的生态闸放水量之间差异是否大于预设阈值，若是，则植被生长速度稳定；否则进入步骤a4；a4、在植被树干生长旺盛期启动生态闸放水对研究区域进行浇灌，按预设流量浇灌预设时长，之后让植被自然恢复。3.根据权利要求1所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，步骤a2中树轮年表与地下水埋深平均值和生态闸放水量的关系式构建过程中采用的树轮年表的构建方法为：a21、在距离河道堤防预设距离范围内，选取胸径介于30～50cm的成年胡杨n棵；且每棵树以“十字交叉法”获取样芯，共为2n个；a22、将胡杨树芯样本带回实验室进行粘贴、固定、打磨处理，之后采用lintabtm6型树木年轮测定仪进行年轮宽度测定；a23、采用cofecha交叉定年质量控制程序进行交叉定年检验和生长量的修正；a24、年轮宽度修正完成后，采用arstan程序构建标准年表。4.根据权利要求3所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，还包括采用负指数曲线或无正向坡度的直线对标准年表中树轮宽度序列进行拟合。5.根据权利要求1或3所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，还包括促进植物多样性生长的方法：b1、获取植物在上一年度的树轮年表，并计算上一年度河道的渗漏量：
r2＝0.81其中，y为上一年的渗漏水量；x1为上一年的树轮年表；b2、根据上一年的渗漏量，计算上一年的径流量：z＝0.0116y
2-1.6082y+73.9783，r2＝0.88其中，z为上一年的径流量；b3、判断上一年的径流量是否大于预设径流量，若是，则采用生态闸放水方式向研究区域引水，抬升研究区域的地下水位，促进植物的多样性生长。6.根据权利要求1所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，所述采用汊渗轮灌对研究区域进行浇灌进行植被恢复的方法进一步包括：s41、采用汊渗轮灌对研究区域浇灌预设时长，采用稳定同位素质谱仪测定研究区域中最大种植面积的植物的δ
13
c比率；s42、根据δ
13
c比率，采用稳定碳同位素方法计算植物的水分利用率wue；vpd＝e-e其中，δ
13
c
a
为研究区域空气中δ
13
c比率；h为co2在叶片扩散过程中的分馏；b为植物羧化过程中碳同位素分馏；δ
13
c
p
为植物组织中δ
13
c比率；vpd为叶片内外水汽压差；e为同温度下的饱和水汽压；e为实际水汽压；s43、判断水分利用率是否大于预设利用率，若是，则当前年度停止汊渗轮灌，等待植被恢复；否则，返回步骤s41。7.根据权利要求6所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，所述植物组织中δ
13
c比率的计算公式为：δ
13
c
p
＝δ
13
c
a-h-(b-h)g/k其中，g为植物叶片细胞间co2浓度；k为研究区域大气的co2浓度。8.根据权利要求6所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，所述同温度下的饱和水汽压e的计算公式为：e＝0.611
×
10
17.502t/(240.97+t)
其中，t为空气温度。9.根据权利要求6所述的基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其特征在于，所述同温度下的饱和水汽压e的计算公式为：e＝e/rh其中，e为实际水汽压；rh为空气相对湿度。
技术总结本发明公开了一种基于汊渗轮灌调整植被恢复的方法，其包括S1获取研究区域上一年度的地下水埋深平均值和生态闸放水量；S2根据所述地下水埋深平均值和生态闸放水量，计算植被归一化指数；S3根据植被归一化指数，计算植被覆盖度；S4、判断所述植被覆盖度是否大于规划覆盖度，若是，则植被不需要恢复，否则采用汊渗轮灌对研究区域进行浇灌促进植被恢复。灌对研究区域进行浇灌促进植被恢复。灌对研究区域进行浇灌促进植被恢复。
技术研发人员：凌红波 邓晓雅 张广朋 徐生武 白涛 许佳 陈超群
受保护的技术使用者：中国科学院新疆生态与地理研究所
技术研发日：2022.03.21
技术公布日：2022/7/5
