CN117546699A - 一种沙漠种植的保湿防干装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沙漠治理技术领域，具体涉及一种沙漠种植的保湿防干装置，所述装置包括外壳体、设置在所述外壳体底部的底板以及设置在所述外壳体内的培植体，所述培植体包括由下至上依次铺设的吸水层、改良层和防蒸发层；所述外壳体的周壁封闭，所述底板上开设有若干可供植物根系穿过的孔；所述吸水层由多孔性材料构成；所述改良层由处理场地的沙漠土、黄土、有机肥料组成；所述防蒸发层采用透水性覆盖材料；本发明的装置不仅为植物生长提供了养分，还能有效减少水分蒸发，抑制水分流失，有助于防止沙漠化的进一步扩展；本发明还提供了一种使用如前文所述的沙漠种植的保湿防干装置的施工方法，能有效减少水分蒸发和流失，提高移栽植株的存活率。

Description

一种沙漠种植的保湿防干装置及其施工方法

技术领域

本发明属于沙漠治理技术领域，具体涉及一种沙漠种植的保湿防干装置及其施工方法。

背景技术

沙漠地区占据了地球表面的广大面积，其干燥的气候条件、贫瘠的土壤以及高温和低降水量的特点使其成为一个生态系统脆弱、水资源稀缺的地区。防风固沙是在干旱和半干旱地区常见的一种生态建设活动，旨在保护水土资源、减轻沙尘暴对环境的影响，并有效抑制沙漠化的蔓延。

传统的沙漠治理方法包括植树造林，通过引入耐旱植物来改善土壤质量、降低土壤侵蚀和提供防风固沙效果。常见的治理方法有草方格法、化学固化技术等。草方格法涉及在土壤表面划定小方格并种植草本植物，以改善土壤结构和提供风沙控制。化学固化技术是使用化学物质来改善土壤的物理性质，从而减轻风沙侵蚀。然而，草方格法需要人工轧制、人工铺设和维护，费工费时，总体成本较高。化学固化剂成本较高，且使用时需要较为精确与沙漠土进行配比施工，化学固化剂引入的化学成分可能还会带来新的生态风险，而且化学固沙剂由于受到风蚀或紫外线等的作用，固沙效果通常不是永久的，需要定期维护和添加，管理和维护成本相对较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种沙漠种植的保湿防干装置及其施工方法，能够提高植物的存活率，改善沙漠土质地。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种沙漠种植的保湿防干装置，包括外壳体、设置在所述外壳体底部的底板以及设置在所述外壳体内的培植体，所述培植体包括由下至上依次铺设的吸水层、改良层和防蒸发层；所述外壳体的周壁封闭，所述底板上开设有若干可供植物根系穿过的孔；所述吸水层由多孔性材料构成；所述改良层由处理场地的沙漠土、黄土、有机肥料组成；所述防蒸发层采用透水性覆盖材料；外壳体为植物生长提供一个稳定的空间，培植体可以为植物的生长发育提供水分、营养物质，提高在沙漠中种植植物的存活率；移植的植株种植于改良层，植物先期在改良层生长，根系逐渐延伸至吸水层，最终穿过吸水层进入外壳体底板底部沙漠中，所述外壳体的周壁封闭可以防止水分从侧边流失，减少浇水次数和浇水量。

进一步的，所述改良层中的各组分按照重量份计为：沙漠土50～75份，黄土25～50份，有机肥料0.1～5份。

进一步的，所述吸水层的厚度范围为15cm～30cm，所述改良层的厚度范围为30cm～60cm，所述防蒸发层的厚度范围为5cm～15cm。

进一步的，所述防蒸发层包括作物秸秆碎屑层，作物秸秆可为小麦秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆。

进一步的，所述防蒸发层还包括铺设在作物秸秆层表面的可降解薄膜，所述可降解薄膜上预留有可供植物钻出的预留孔。

进一步的，所述培植体高度小于所述外壳体的高度，所述培植体顶面距离外壳体上沿的高度差为5cm～30cm，在沙漠中埋设本装置后，可将原位沙漠土填充到外壳体顶部的预留空间内。

进一步的，所述底板包括与所述外壳体匹配的钢架和设置在所述钢架上的钢筋网，所述钢筋网的网孔大小在1cm～10cm之间，所述钢筋网的网孔根据栽种植物主根的粗细调整，使根茎能够自由穿过外壳体底板。

本发明还提出了一种沙漠种植的保湿防干装置的施工方法，使用如前文所述的沙漠种植的保湿防干装置，所述沙漠种植的保湿防干装置的施工方法包括以下步骤：

S1：将沙漠种植的保湿防干装置埋于待处理沙漠区域中；移植植物种植于改良层中；

S2：填充原位沙漠土到外壳体内的培植体表面，使填充的原位沙漠土与沙漠地面平齐；

S3：在沙漠种植的保湿防干装置顶面喷洒的固沙剂形成固沙层，固沙剂的喷洒用量体积为外壳体内填充的原位沙漠土土壤的空隙体积；固沙剂的浓度和用量通过室内实验确定；

S4：根据植物的生长状态定期浇水维护。

进一步的，S1中，所述沙漠种植的保湿防干装置呈梅花型布置，相邻两个所述沙漠种植的保湿防干装置的间距为1～3倍外壳体宽度。

进一步的，S3中固沙剂喷洒范围为外壳体内，固沙剂的喷洒容量为填充的原位沙漠土壤的空隙体积，可以防止固沙剂渗入防蒸发层；移栽植物采用适应当地沙漠生态系统的植物品种。

本发明的有益效果是：

本发明构建了一个集改良层、防蒸发层、吸水层的多层次的培植体，不仅为植物生长提供了养分，还能有效减少水分蒸发，抑制水分流失，有助于防止沙漠化的进一步扩展；

本发明的改良层通过将黄土、沙漠土、有机肥料混合，提高土壤的养分含量、保水性，并且黄土成本低，来源广泛；

本发明的施工方法中，将固沙装置回填时将原位沙漠土壤覆盖其表面，并进行固沙，能够减少固沙装置体系表层土的破坏；

本发明的施工方法工艺简单，具有广泛的实用性，可实现大规模、机械化的施工，降低了人工成本，适用范围广泛。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的培植体的结构示意图。

图2为本发明实施例的底板的仰视结构示意图。

图3为本发明方法的过程示意图。

图4为本发明实施例的沙漠种植的保湿防干装置的布置示意图。

图中，1、外壳体；2、培植体；3、底板；31、钢架；32、钢筋网；4、吸水层；5、改良层；6、防蒸发层；7、卡槽；8；可降解薄膜；9、种植坑；10、固沙装置；11、原位沙漠土；12、固沙层。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图4所示，一种沙漠种植的保湿防干装置，包括外壳体1、设置在所述外壳体1底部的底板3以及设置在所述外壳体1内的培植体2，所述培植体2包括由下至上依次铺设的吸水层4、改良层5和防蒸发层6；所述外壳体1的周壁封闭，所述底板3上开设有若干可供植物根系穿过的孔；所述外壳体1为植物生长提供一个稳定的空间，还可以防止水分从侧边流失，减少浇水次数和浇水量，促使植物的根系先向下生长扎根；培植体2可以为植物的生长发育提供水分、营养物质，提高在沙漠中种植植物的存活率；植物可以通过移植的方式种植于改良层5，植物前期在改良层5生长，向下生长的根系逐渐延伸至吸水层4，最终穿过吸水层4进入外壳体1底板3下方的沙漠中，穿出底板3的孔的根系此时才可以大范围的横向生长；植物采用适应当地沙漠生态系统的植物品种，如沙蒿、沙柳、红柳、柠条、梭梭树、花棒等；

所述改良层5由处理场地的沙漠土、黄土、有机肥料组成，所述改良层5主要用于改善沙漠土壤质地、增加保水性，并为植物生长提供养分，所述改良层5中的各组分按照重量份计为：沙漠土50～75份，黄土25～50份，有机肥料0.1～5份；其中的黄土廉价易得，且富含粘性矿物，能够增加土壤的黏性和养分；在风蚀荒漠化地区，沙粒占土壤的75％以上，增加如黄土的淤泥或粘土颗粒的含量可以优化土壤的结构,适量添加有机肥料也能提高土壤肥力；黄土也可以用其他粘土类土壤代替。

进一步的，如图1、图3所示，所述吸水层4位于培植体2的底部，其功能是吸收并存储水分并确保其可供植物根系吸收；吸水层4通常由多孔性材料构成，如高吸水性的海绵、珍珠岩，能够高效吸收和储存水分，从而满足植物的生长需求。

进一步的，如图1、图3所示，所述吸水层4厚度范围为15cm～30cm，这个范围可以确保吸水层足够蓄水，同时不会占用过多的垂直空间。所述改良层5的厚度范围为30cm～60cm，这个范围可以提供为植物生长提供足够的土壤深度，同时改良层也不过于厚重，减少了施工难度；所述防蒸发层6的厚度范围为5cm～15cm,这个范围使土壤保持较好通气性，同时减少水分蒸发速率。

进一步的，所述防蒸发层6采用透水性覆盖材料，如作物秸秆为原料组成的作物秸秆碎屑层，作物秸秆可为小麦秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆等，所述防蒸发层6用于减少水分蒸发，有助于保持土壤湿度，作物秸秆碎屑在分解时还能在释放有机物质到土中，从而改善沙漠土的质地和养分含量。

进一步的，如图1所示，所述防蒸发层6还包括铺设在作物秸秆层表面的可降解薄膜8，所述可降解薄膜8上预留有可供植物钻出的预留孔，可降解薄膜8最好有一年以上的降解时间；所述防蒸发层6由作物秸秆层上覆可降解薄膜8组成，减少水分蒸发的同时，避免对沙漠造成污染。

进一步的，如图1、图3所示，所述培植体2高度小于所述外壳体1的高度，所述培植体2顶面距离外壳体1上沿的高度差为5cm～10cm，从而在外壳体1的上部形成了一个预留空间，在使用时，先将本装置整体埋于沙漠中，外壳体1的上沿低于沙漠表面，然后在预留空间内填充原位沙漠土11，以及喷洒固沙剂；可以事先在改良层5中种植植物或是在本装置埋到沙漠中后再在改良层5中种植植物。

在一个优选的实施例中，所述吸水层4的厚度为20cm，所述改良层5的厚度为40cm，所述防蒸发层6的厚度为10cm，所述培植体2顶面距离外壳体1上沿的高度差为5cm。

进一步的，如图1至图4所示，所述外壳体1为矩形或圆形筒，所述外壳体1采用不锈钢材料制成，外壳体1厚度在0.5mm～2cm之间，外壳体1主要起到包裹培植体2的作用；所述外壳体1底部设有一圈卡槽7，卡槽7向内突出，用以放置底板3；所述外壳体1的直径或者边长根据种植植物根系的大小调整；所述底板3包括与所述外壳体1匹配的钢架31和设置在所述钢架31上的钢筋网32，钢架31包括与外壳体1形状适配的外架和固定在外架内的十字型或菱形/矩形的内架，钢架31主要起支撑培植体2的作用；图1至图4中均以矩形的外壳体1为例进行示意性说明，所述钢筋网32的网孔大小在1cm～10cm之间，所述钢筋网32的网孔根据栽种植物主根的粗细调整，使根茎能够自由穿过底板3，所述钢筋网32的网孔孔径应大于种植植物的主根平均直径；同时，吸水层4的材料不会穿过钢筋网32掉落；以沙蒿为例，沙蒿为从基部多分枝的半灌木，根系发达、根粗壮，粗达1cm～2cm，则相应的钢筋网32的孔径大小至少为2*2cm，吸水层4优选采用园艺栽培用的大颗粒珍珠岩，大颗粒珍珠岩不会从钢筋网32漏下；如果采用粒径小于钢筋网32网孔的珍珠岩，为防止珍珠岩穿过钢筋网32，需要在吸水层4的底部先垫一层可降解的海绵板或植生袋布，再在其上铺设珍珠岩；采用现有技术中可降解的发泡海绵板或植生袋布即可，海绵板质地柔软为佳，海绵板采用较薄的厚度使得植物的根系易于穿透或是在预先刺透海绵板形成多个狭缝；植生袋布可以用一层或是直接用一个植生袋(即两层植生袋布)垫在钢筋网32上。

本发明的固沙装置10构建了一个集改良层5、防蒸发层6、吸水层4的多层次的培植体2，不仅为植物生长提供了养分，还能有效减少水分蒸发，抑制水分流失，有助于防止沙漠化的进一步扩展；本发明的改良层5通过将黄土、沙漠土、有机肥料混合，提高土壤的养分含量、保水性，并且黄土成本低，来源广泛；所述防蒸发层6和可降解薄膜8，减少水分蒸发的同时也能可以改善沙漠土质地。

本发明还提出了一种沙漠种植的保湿防干装置的施工方法，使用前文所述的沙漠种植的保湿防干装置，所述沙漠种植的保湿防干装置的施工方法包括以下步骤：

S1：将沙漠种植的保湿防干装置埋于待处理沙漠区域中；移植植物种植于改良层5中；植物先期在改良层5生长，随着植株的生长，根系逐渐延伸至吸水层4，最终穿过吸水层4进入外壳体1底板3下部沙漠中；

S2：填充原位沙漠土11到外壳体1内的培植体2表面，使填充的原位沙漠土11与沙漠地面平齐；

S3：在沙漠种植的保湿防干装置顶面喷洒的固沙剂形成固沙层12，固沙剂的喷洒用量体积为外壳体1内填充的原位沙漠土11的土壤的空隙体积，防止固沙剂渗入防蒸发层；固沙剂的浓度和用量通过室内实验确定；

S4：根据植物的生长状态定期浇水维护。

将沙漠种植的保湿防干装置简称为固沙装置10，如图3所示，在埋固沙装置10时，先在待处理沙漠中划分区域，挖掘出外壳体1大小的种植坑9(种植坑挖掘)，然后将固沙装置10放入种植坑9；用原位沙漠土11填充外壳体1内顶部的预留空间后，也采用了原位沙漠土11填充了外壳体1与种植坑9边缘之间的间隙，使固沙装置稳固埋设(装置安放与回填)；最后在固沙装置表层顶面喷洒的固沙剂形成固沙层12(表层覆土加固)。

如图4所示，所述固沙装置10呈梅花型布置，综合考虑固沙成本，相邻两个所述固沙装置10的间距为1～3倍外壳体1宽度；沙漠中植物的根系强大而发达，在植物生长初期，植物扎根在改良层5、穿过吸水层4并穿过钢筋网32，根系能够依附在钢筋网32上将植株与本装置连为一体，有效防止植物被风沙吹倒或吹跑，可以稳固植物的身体,防止被风沙吹倒；在植物生长中后期，由于沙漠植物根系的深度和幅度至少扩展了几倍，设置固沙装置1～3倍的间距有利于植株间根系缠绕，共同在沙漠中固定植株。

进一步的，固沙剂的喷洒浓度应不影响植物的生长，固沙剂的浓度通过室内生长实验确定；固沙剂喷洒范围为外壳体1内，减少固沙剂的施用成本；固沙剂的喷洒量体积为填充的原位沙漠土11的土壤的空隙体积，固沙剂仅填充在外壳体1顶部填充的原位沙漠土11的空隙间，可以防止固沙剂渗入防蒸发层6；固沙剂可采用微生物浆液，如EICP或MICP浆液。

进一步的，移栽植物采用适应当地沙漠生态系统的植物品种，如沙蒿、沙柳、红柳、柠条、梭梭树、花棒等。

本发明的施工方法中，将固沙装置10回填时将原位沙漠土11覆盖其表面，并进行固沙，能够减少固沙装置10体系表层土的破坏；本发明的施工方法工艺简单，具有广泛的实用性，可实现大规模、机械化的施工，降低了人工成本，适用范围广泛。

可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沙漠种植的保湿防干装置，其特征在于：包括外壳体(1)、设置在所述外壳体(1)底部的底板(3)以及设置在所述外壳体(1)内的培植体(2)，所述培植体(2)包括由下至上依次铺设的吸水层(4)、改良层(5)和防蒸发层(6)；所述外壳体(1)的周壁封闭，所述底板(3)上开设有若干可供植物根系穿过的孔；

所述吸水层(4)由多孔性材料构成；所述改良层(5)由处理场地的沙漠土、黄土、有机肥料组成；所述防蒸发层(6)采用透水性覆盖材料。

2.根据权利要求1所述的沙漠种植的保湿防干装置，其特征在于：所述改良层(5)中的各组分按照重量份计为：沙漠土50～75份，黄土25～50份，有机肥料0.1～5份。

3.根据权利要求1所述的沙漠种植的保湿防干装置，其特征在于：所述吸水层(4)的厚度范围为15cm～30cm，所述改良层(5)的厚度范围为30cm～60cm，所述防蒸发层(6)的厚度范围为5cm～15cm。

4.根据权利要求1所述的沙漠种植的保湿防干装置，其特征在于：所述防蒸发层(6)包括作物秸秆层。

5.根据权利要求4所述的沙漠种植的保湿防干装置，其特征在于：所述防蒸发层(6)还包括铺设在作物秸秆层表面的可降解薄膜(8)，所述可降解薄膜(8)上预留有可供植物钻出的预留孔。

6.根据权利要求1所述的沙漠种植的保湿防干装置，其特征在于：所述培植体(2)高度小于所述外壳体(1)的高度，所述培植体(2)顶面距离外壳体(1)上沿的高度差为5cm～30cm。

7.根据权利要求1所述的沙漠种植的保湿防干装置，其特征在于：所述底板(3)包括与所述外壳体(1)匹配的钢架(31)和设置在所述钢架(31)上的钢筋网(32)，所述钢筋网(32)的网孔大小在1cm～10cm之间，所述钢筋网(32)的网孔根据栽种植物主根的粗细调整。

8.一种沙漠种植的保湿防干装置的施工方法，其特征在于：使用如权利要求1至7任一项所述的沙漠种植的保湿防干装置，所述沙漠种植的保湿防干装置的施工方法包括以下步骤：

S1：将沙漠种植的保湿防干装置埋于待处理沙漠区域中；移植植物种植于改良层(5)中；

S2：填充原位沙漠土(11)到外壳体(1)内的培植体(2)表面，使填充的原位沙漠土(11)与沙漠地面平齐；

S3：在沙漠种植的保湿防干装置顶面喷洒的固沙剂形成固沙层(12)，固沙剂的喷洒用量体积为外壳体(1)内填充的原位沙漠土土壤的空隙体积；固沙剂的浓度和用量通过室内实验确定；

S4：根据植物的生长状态定期浇水维护。

9.根据权利要求8所述的沙漠种植的保湿防干装置的施工方法，其特征在于：S1中，所述沙漠种植的保湿防干装置呈梅花型布置，相邻两个所述沙漠种植的保湿防干装置的间距为1～3倍外壳体(1)宽度。

10.根据权利要求8所述的沙漠种植的保湿防干装置的施工方法，其特征在于：S3中固沙剂喷洒范围为外壳体(1)内；移栽植物采用适应当地沙漠生态系统的植物品种。