[发明专利]植被-土壤-水域格局优化生态节水技术

说明书

技术领域

本发明属于环境科学与恢复生态学领域，尤其涉及一种水生植物-土壤-水域格局优化的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植被耗群落水量调控。

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。CN1895026公开了一种农作物自动灌溉系统的节水控制方法，该方法在定时灌溉系统的基础上增加了湿度控制器，在设定的湿度和时间里对农作物进行灌溉。CN1428674公开了一种五维水平衡节水技术的控制系统及其控制方法。它将节水与水文、水质、水量和气象条件有机结合起来，通过设定的数学模型与控制系统，对需要补充的水量进行只能优化诱导与过程控制。CN1409958公开了一种常压节水灌溉系统，通过使用多空管道的方法提高水分利用率，克服了灌溉水不均匀的问题。

现有的节水方法与技术均基于灌溉管理，即从限制和优化植被的供水量出发。然而，自然条件下生态系统的供水条件是无法人为控制的，从灌溉供水出发的节水技术与方法在自然生态系统中具有明显的应用盲区，现有的农业节水技术难以应用于生态节水。因此，通过调节生态系统植被、水域以及土壤分布格局实现生态节水目标填补了节水技术在生态领域应用的空白，具有重要的理论和现实意义。

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-水域-土壤格局实现生态节水的方法。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。

本发明的特征在于：通过调整生态系统植被-水域-土壤格局，改变影响自然系统植被蒸散发的风速、温度和湿度等控制因素，达到削减无效蒸散发、减少自然生态系统水分消耗的目标。避免了传统节水技术与措施从控制灌溉条件出发，在自然生态系统中难以实施的不足。

本发明与以往的节水技术相比，其益处在于：克服了节水技术从灌溉出发的思维定势，从植被-水域-土壤格局调控出发，调节植被与下垫面耗水，从根本上实现水资源的高效利用。本发明有效解决了自然生态系统中，水分供给无法人为调控前提下自然生态系统的节水问题。填补了生态节水方面的空白，为自然条件下植被的格局优化与水分管理提供了一种实用的技术手段。

附图说明

附图给出了本发明的技术实施示意图。

其中为植被    □为水域或土壤

具体实施方式

以下详细说明本发明的原理和实施方式：通过调研确定目标地区的植被覆盖率、生物量等背景数据。本专利提出不同类型的植被-水域-土壤分布格局的模式，其中包括集中分布式(A)、分散分布式(B)、条带分布式(根据是否与主导风向一致细分为C1、C2)、环状分布式(D)、与均匀分布式(E)。通过优化植被-水域-土壤的格局，调整植被蒸腾与水域-土壤蒸发的比率，实现整体蒸散发耗水量的降低，实现生态节水的目的。

通过调研，确定植被覆盖率为30～60％，生物量为2.5～4.0kg/m²，以此为基准，设置优化目标为覆盖率为40％，生物量为3.2kg/m²，生态节水技术操作细节如下：

(A)集中分布式

在目标区域的中央位置留下面积为总面积40％的区域，保留区域中未覆盖植被的部分按照调研的植被覆盖率、生物量数据进行补种作业。其余部分进行收割作业，控制总植被覆盖率为40％。

(B)分散分布式

在目标区域四角分别划出4个子区域，每个子区域占总体面积的10％，保留区域中未覆盖植被的部分按照调研的植被覆盖率、生物量数据进行补种作业。其余部分进行收割作业，控制植被覆盖率为40％。

(C)条带分布式