專利名稱:用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植被恢復(fù)、水土保持工程、生態(tài)工程和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
人工林是生態(tài)退化區(qū)域廣泛采用的生態(tài)恢復(fù)手段和方法。土壤改良功能和水土保持功能是人工林的主要生態(tài)功能，也是判斷和評價人工林生態(tài)恢復(fù)效果的重要依據(jù)。而這兩個方面功能的實現(xiàn)都有賴于人工林在生長發(fā)育過程中通過根系周轉(zhuǎn)和枯枝落葉等形式不斷向土壤中輸送生物質(zhì)。目前人工林的經(jīng)營管理技術(shù)中，生物質(zhì)歸還土壤主要依賴根系周轉(zhuǎn)和枯枝落葉凋落等自然過程和形式，而對構(gòu)成人工林主體的地上部枝、干生物質(zhì)進(jìn)行有效利用、以有意識定向提高人工林土壤改良和水土保持功能的技術(shù)方法和措施十分缺乏。在人工林苗木定植成活后，除 了有灌溉條件情況下給予一定的補灌措施外，基本上再沒有其它的人工撫育技術(shù)來實施枝干生物質(zhì)的有效管理，以提高土壤改良和水土保持功能。特別是干旱區(qū)人工林在經(jīng)過若干年的生長后，由于土壤干層形成，出現(xiàn)生長不良、枝條干枯等“小老樹”現(xiàn)象，并進(jìn)一步發(fā)展為整株干枯死亡，林分逐漸衰敗。在這種情況下，樹木枝、干等大量生物質(zhì)任其干枯、自然風(fēng)化，或被作為燃料人工移除生態(tài)系統(tǒng)，珍貴的生物質(zhì)資源沒有被用來增強系統(tǒng)的生態(tài)功能和提高人工林的生態(tài)恢復(fù)效果，造成生物質(zhì)的巨大浪費。
專利號為ZL201110387948.3、公開號為CN102518112A的發(fā)明專利申請公開了一種“干旱區(qū)荒漠化土地生態(tài)恢復(fù)的方法”。此發(fā)明立足于干旱區(qū)地下潛水來源和降水入滲規(guī)律，通過機械選粒、地膜覆蓋、水分引導(dǎo)和特定的植物栽種，將干旱土壤下的潛水和地上的降水充分利用，達(dá)到荒漠化土地生態(tài)系統(tǒng)持久恢復(fù)的目的。此技術(shù)雖具有一定的效果，但著眼點主要在于水分利用和管理，并沒有考慮對干旱區(qū)人工林樹木枝干生物質(zhì)加以利用來提高水土保持功能和改良土壤，具有施工程序較為復(fù)雜、成本高、難以大規(guī)模推廣利用的缺陷。
專利號為ZLCN201110278761.X、公開號為CN102428812A的發(fā)明專利申請公開了“排土場植被的生態(tài)恢復(fù)方法”。該方法包括排土場的平整和植被的播種兩方面，采用尾礦砂填充排土場坡面及平面上的碎石空隙，用山皮土對碎石進(jìn)行覆蓋，再在排土場坡面上部播種草本植物，坡面中部栽植沙棘，坡面下部栽植刺槐苗木。該方法雖能提高工程施工棄渣棄土場植被的出苗率和苗木的成活率，加速排土場植被恢復(fù)效果，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，但其技術(shù)體系仍需要較高強度的資源和設(shè)施投入，且并未考慮對生態(tài)恢復(fù)所產(chǎn)生的天然生物質(zhì)資源的利用，具有管理復(fù)雜、成本高、難以大規(guī)模和長期持續(xù)推廣利用的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法。
本發(fā)明是用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，其步驟為:
(1)將樹木個體從基部齊地面伐倒；
(2)將枝和干截短成長度為I的小段，設(shè)枝和干的原始長度為L,則l=10_15cm,且1〈L;(3)進(jìn)一步將最大直徑大于0.5cm的小段沿縱向，即長度方向上長向劈裂為直徑0.3-0.5cm的細(xì)段，或細(xì)條；
(4)將該枝干細(xì)段直接或在輔助工具的幫助下垂直插入土壤，使構(gòu)成人工林喬木或灌木等植物個體主體的的枝、干生物質(zhì)歸還到表層土壤中。
本發(fā)明的優(yōu)點在于充分利用了人工林喬灌木樹種經(jīng)過多年生長所積累的枝、干等存在量最大、最為寶貴的生物質(zhì)，將其歸還土壤，經(jīng)過微生物分解過程可充分改良土壤；同時枝干以小段垂直插入土壤，可使土壤進(jìn)一步得到疏松，所形成的孔洞和疏松結(jié)構(gòu)可起到較強的水土保持功能。
具體實施方式
本發(fā)明是用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，其步驟為:
(1)將樹木個體從基部齊地面伐倒；
(2)將枝和干截短成長度為I的小段，設(shè)枝和干的原始長度為L,則l=10_15cm,且1〈L;
(3)進(jìn)一步將最大直徑大于0.5cm的小段沿縱向，即長度方向上長向劈裂為直徑0.3-0.5cm的細(xì)段，或細(xì)條；
(4)將該枝干細(xì)段直接或在輔助工具的幫 助下垂直插入土壤，使構(gòu)成人工林喬木或灌木等植物個體主體的的枝、干生物質(zhì)歸還到表層土壤中。
以上所述的方法，其適用對象為喬木，或者灌木。
以上所述的方法適用于干枯死亡的喬木或灌木個體，或者樹高大于lm、干的最大直徑超過2cm、枝的最大直徑超過0.5cm已積累起顯著生物量的喬木或者灌木的活立木。
以上所述方法，將所截成的枝干細(xì)段垂直插入土壤時的深度為至與地面齊平，或高于地面0.5-1.0cm。
以上所述的方法，截成的枝干細(xì)段的長度I能夠根據(jù)需要調(diào)整，10-15cm是最佳長度。
插入土壤中的方法在土壤較為松軟時，可以采用手工方式，手握截好的枝干小段向下用力按壓，直接插入土壤。為了增加枝干在向下按壓時能夠承受的強度，可以將枝干小段進(jìn)行一段時間的晾干處理后，再進(jìn)行操作。在土壤較為緊實、堅硬，枝干小段的強度不足以插入土壤時，可以制作一個簡易的尖形實心或空心金屬桿(直徑0.4-0.6cm,略大于枝干小段的直徑)作為輔助工具，先用該工具垂直向下插入土壤，形成孔洞，再將枝干小段插入該孔洞中。經(jīng)過這一操作，構(gòu)成人工林喬木或灌木等植物個體主體的的枝、干生物質(zhì)就被歸還到一定深度的表層土壤中。
實施例1:
在黃土高原半干旱區(qū)的甘肅省榆中縣連搭鄉(xiāng)丘陵山坡上的小葉錦雞兒人工林中，按照上述方法，對生長衰老的樹木進(jìn)行了平茬和枝干生物質(zhì)歸還土壤撫育管理技術(shù)的實地試驗，試驗面積1200m2，取得了滿意的效果。試驗地與相鄰對照地相比，在歷時117分鐘內(nèi)降雨量18.2mm的短時間較高強度暴雨條件下，試驗地基本沒有產(chǎn)生地表徑流和土壤流失，而對照樣地產(chǎn)生地表徑流2mm，土壤流失量21.2g/m2，而且試驗地經(jīng)過平茬處理的小葉錦雞兒生長旺盛。
實施例2:在定西華家?guī)X林場的楊樹人工林中進(jìn)行，截取的枝干細(xì)段的長度15cm，直徑
0.3-0.5cm，方法與實施例1相同，試驗面積2000m2，也取得了與例I類似的良好效果。
這種人工促進(jìn)生物質(zhì)歸還土壤的方法與通常以枯枝落葉等自然形式歸還土壤的方式有很大不同:自然方式下生物質(zhì)歸還土壤是覆蓋于地表，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化形成的改良土壤結(jié)構(gòu)的次生物質(zhì)堆存、積累于地表，與土壤的混合過程非常緩慢，而且，在地表較為充分的氧化環(huán)境下，生物質(zhì)的降解較為徹底，生物質(zhì)的大部分都礦化為CO2釋放，轉(zhuǎn)化形成較為穩(wěn)定、高級結(jié)構(gòu)的次生物質(zhì)的數(shù)量不多，因此，改良土壤的效果也就受到了很大影響，不能充分發(fā)揮改良土壤的效應(yīng)；而這種垂直插入的方式可使生物質(zhì)與一定深度土層的土壤實現(xiàn)均勻的混合，而且是早期混合，在地表下土壤的非氧化環(huán)境下，生物質(zhì)的降解不充分，轉(zhuǎn)化形成的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的次生物質(zhì)的數(shù)量也較多，因而改良土壤的效果也會大大得以提高。同時，在這種方法中，由于生物質(zhì)的礦化程度較低，速率較慢，轉(zhuǎn)化形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的次生物質(zhì)多，因而對提高人工植被的碳截存效應(yīng)也有幫助。該方法特別適合于人工灌木林，通過平茬，可以使衰老的灌木重新復(fù)壯，延長灌木的生長年限，充分發(fā)揮木本植物的生物質(zhì)生產(chǎn)能力和生態(tài)恢復(fù)作用。`
權(quán)利要求
1.用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，其步驟為: (1)將樹木個體從基部齊地面伐倒； (2)將枝和干截短成長度為I的小段，設(shè)枝和干的原始長度為L,則l=10_15cm,且1〈L; (3)進(jìn)一步將最大直徑大于0.5cm的小段沿縱向，即長度方向上長向劈裂為直徑0.3-0.5cm的細(xì)段，或細(xì)條； (4)將該枝干細(xì)段直接或在輔助工具的幫助下垂直插入土壤，使構(gòu)成人工林喬木或灌木等植物個體主體的的枝、干生物質(zhì)歸還到表層土壤中。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，特征在于:其適用對象為喬木，或者灌木。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，其特征在于:適用于干枯死亡的喬木或灌木個體，或者樹高大于lm、干的最大直徑超過2cm、枝的最大直徑超過0.5cm已積累起顯著生物量的喬木或者灌木的活立木。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，其特征在于:將所截成的枝干細(xì)段垂直插入土壤時的深度為至與地面齊平，或高于地面0.5-1.0cm0
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，其特征在于:截成的枝干細(xì)段的長度I能夠根據(jù)需要調(diào)整，10-15cm是最佳長度。
專利摘要
用于干旱半干旱區(qū)人工林枝干生物質(zhì)歸還土壤的方法，將喬木、灌木枝干截短、劈裂為細(xì)段(條)，將該枝干細(xì)段直接或在輔助工具的幫助下垂直插入土壤至與地面齊平或高于地面0.5-1.0cm，使構(gòu)成人工林喬木或灌木等植物個體主體的枝、干生物質(zhì)歸還土壤。
文檔編號A01C21/00GKCN103229621SQ201310190679
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月22日
發(fā)明者張繼義, 趙文舉 申請人:蘭州理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan