一种用于黄土高原半干旱区的生态恢复系统

摘要

本发明的目的在于提供一种用于黄土高原半干旱区的生态恢复系统，属于农业或林地的整地，种植；播种；施肥；水土保持，生态恢复技术领域，包括供水系统、毛细滴灌管路；按照地势的高低，自高往低铺设毛细滴灌管路；供水系统连接毛细滴灌管路；毛细滴灌管路，由内到外包括滴灌水管，粗生物质层，细生物质层，外表层；供水系统包括，动脉输水管路，静脉回水管路，底部蓄水池；动脉输水管路连接底部蓄水池和毛细滴灌管路的上端；静脉回水管路连接毛细滴灌管路的下端和底部蓄水池；沿毛细滴灌管路两侧种植耐旱植物，该系统可以在有限水资源情况下，有效补充增强黄土高原半干旱区的土壤水分以及植物存活生长；提升黄土高原半干旱区的生态恢复效果。

说明书

技术领域

本发明属于农业或林地的整地，种植；播种；施肥；水土保持，生态恢复技术领域，具体涉及一种黄土高原半干旱区的生态恢复系统。

背景技术

黄土高原是中国水土流失严重地区之一，不仅是中国西部退耕还林（草）及生态建设重点区域，也是国家退耕还林（草）工程的核心区域。黄土高原水土保持的重点在于对水土流失严重的区域进行综合防治，治理生态环境的措施有林木草皮等植被的种植、农耕方式的改良以及各项工程的建设等，其中最主要的环节是林木草皮等植被的种植，而植被种植的主体工程又是乔木、灌木林的广泛种植。

在中国发明专利CN202010313382.9中公开了一种金属矿废石场植被恢复的无土种植基材及其植被恢复施工方法，无土种植基材包括HDS底泥、稻壳、发酵污泥、有机聚合胶联剂和微生物菌剂；其植被恢复施工方法包括，对金属矿废石场进行预处理后，将酸性改良基质与水制得浓浆状的酸性改良材料，喷射到待恢复的金属矿废石场表面后固化，随后将无土种植基材和植物种子混合均匀后，吹播到含酸性改良层的金属矿废石场表面。在中国发明专利CN202010273333.7中公开了一种植被恢复区的排水导水系统，包括多条排水沟、缓冲池、蓄水池以及引水管路。多条排水沟设置在植被恢复区坡面上，多条排水沟包括多条纵沟及多条横沟，每条纵沟与植被恢复区坡面的等高线方向成一定夹角，多条横沟与植被恢复区坡面的等高线方向平行；缓冲池设置在植被恢复区底部平盘上，且缓冲池与多条排水沟相连通；蓄水池设置在植被恢复区顶部平盘上；引水管路设置在缓冲池和蓄水池之间。在中国发明专利CN201910517516.6中提供一种干旱区煤矿区植被恢复的方法。该方法包括：将荒漠土以及生活污泥按照50～100：0～2的重量比混合配制，得到种植土；将种植土置于待恢复区土地上，得到待种植区；在待种植区种植植物。在该覆盖有上述改进的种植土的待恢复区土地上种植植物能够提高植物生长存活。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于黄土高原半干旱区的生态恢复系统，该系统可以在有限水资源情况下，有效补充增强黄土高原半干旱区的土壤水分以及植物存活生长；提升黄土高原半干旱区的生态恢复效果。

一种用于黄土高原半干旱区的生态恢复系统，包括供水系统和若干毛细滴灌管路，所述毛细滴灌管路按照地势高低自高往低铺设，所述供水系统连接毛细滴灌管路；

所述毛细滴灌管路，由内到外包括滴灌水管、粗生物质层、细生物质层和外表层；

所述供水系统包括底部蓄水池、动脉输水管路和静脉回水管路，动脉输水管路的一端连接底部蓄水池，静脉回水管路的一端与毛细滴灌管路的下端连接，另一端连接底部蓄水池；所述毛细滴灌管路两侧种植有耐旱植物。

进一步地，所述动脉输水管路的另一端连接毛细滴灌管路的上端。

进一步地，所述供水系统还包括顶部蓄水池，所述顶部蓄水池包括不少于2个子储水室，每个子储水池的底部设有底部出水口，底部出水口安装有出水电控阀门，每个子储水池的顶部相联通，子储水池内安装有水位监测装置，静脉回水管路安装有回水电控阀门，底部蓄水池内安装有水泵和水量监测装置；恢复区域土壤中设置有至少一个土壤湿度传感器；

动脉输水管路的另一端连接顶部蓄水池的上水口，毛细滴灌管路的上端与子储水池的底部出水口连接。

进一步地，所述毛细滴灌管路纵向安装有至少两个水流调节装置，所述水流调节装置包括上进水口、下出水口和至少一个横向出水口，横向出水口上设有横向调节阀，下出水口上设有下调节阀，横向出水口连接有横向分叉管路，靠近横向分叉管路设有土壤湿度传感器。

进一步地，所述毛细滴灌管路和横向分叉管路，由内到外包括滴灌水管、直径20-25mm秸秆颗粒组成的粗生物质层、直径3-6mm秸秆颗粒组成的细生物质层以及可降解透水布组成的外表层；所述外表层和滴灌水管之间添加有秸秆腐熟剂。

进一步地，所述毛细滴灌管路距离地表1-10cm，毛细滴灌管路之间距离大于1m。

进一步地，所述耐旱植物包括油松、刺槐、山杏、沙棘、柠条、长芒草和铁杆蒿。

本发明的有益效果如下：

毛细滴灌管路多层结构环保无污染，一方面达到了极佳的蓄水保水的效果，另一方面秸秆的腐化可为绿植的生长提供养分；保证了最佳的秸秆腐化反应功效，从而促进了耐旱植物的成活和生长。同时本发明设置有多个阀门，以及控制方式；保证了水流可以按照需求，分配流向不同的高度；从而根据需求调整每层的湿度；而沿毛细滴灌管路两侧根据对水的需求大小依次种植耐旱植物；进一步促进了耐旱植物的最优化生长。

附图说明

图1为实施例1用于黄土高原半干旱区的生态恢复的系统结构示意图；

图2为实施例1水流调节装置结构示意图；

图3为实施例2用于黄土高原半干旱区的生态恢复的系统结构示意图；

图4为毛细滴灌管路截面示意图；

图5为实施例2用于黄土高原半干旱区的生态恢复的系统顶部蓄水池意图；

其中：1-毛细滴灌管路；2-滴灌水管；3-粗生物质层；4-细生物质层；5-外表层；6-底部蓄水池；7-动脉输水管路；8-静脉回水管路；9-顶部蓄水池；10-子储水池；11-底部出水口；12-出水电控阀门；13-水泵；14-水流调节装置；15-上进水口；16-下出水口；17-横向出水口；18-横向调节阀；19-下调节阀；20-横向分叉管路；21-土壤湿度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1所示，用于黄土高原半干旱区的生态恢复系统包括：供水系统、毛细滴灌管路1；按照地势的高低，自高往低铺设毛细滴灌管路1；供水系统连接所述毛细滴灌管路1；

供水系统包括，动脉输水管路7，静脉回水管路8，底部蓄水池6；动脉输水管路7连接底部蓄水池6和毛细滴灌管路1的上端；静脉回水管路8连接毛细滴灌管路1的下端和底部蓄水池6；

毛细滴灌管路1距离地表1-10厘米；毛细滴灌管路1纵向安装有至少两个水流调节装置14；横向分叉管路20连接水流调节装置14；每条横向分叉管路20附近均设置有土壤湿度传感器21；

毛细滴灌管路1和横向分叉管路20，由内到外包括滴灌水管2，直径20-25mm秸秆颗粒组成的粗生物质层3，直径3-6mm秸秆颗粒组成的细生物质层4，可降解透水布组成的外表层5；此处也可以优化采用树叶制作外表层；所述外表层5和滴灌水管2之间添加有秸秆腐熟剂，优化为粗生物质层由直径20-25mm秸秆颗粒和秸秆腐熟剂按照质量比1：0.8混合而成，该设置保证了最佳的反应功效。土壤湿度传感器21可以设置在外表层5内侧。毛细滴灌管路1和横向分叉管路21的生态保水缓释结构具有极佳的干旱地区的保水保湿保肥效果。

沿毛细滴灌管路1和横向分叉管路21两侧根据对水的需求大小依次种植耐旱植物；所述耐旱植物包括：刺槐、山杏、沙棘、柠条、长芒草、铁杆蒿。

如图2所示，水流调节装置14包括上进水口15，下出水口16，两个横向出水口17；用于调节横向出水口17的横向调节阀18，用于调节下出水口16的下调节阀19；

设置预设湿度阈值(Q

采集分布的多个土壤湿度传感器土壤湿度数据P

当P

当P

当任意一个横向调节阀，处于最大开启状态，且相应P

底部蓄水池水量达到预设水位时，启动低流量模式；调小预设湿度阈值中Q

实施例2

如图3所示，用于黄土高原半干旱区的生态恢复的系统包括：供水系统、毛细滴灌管路1；按照地势的高低自高往低铺设毛细滴灌管路1；供水系统连接毛细滴灌管路1；

供水系统包括，动脉输水管路7，静脉回水管路8，底部蓄水池6，顶部蓄水池9；动脉输水管路7连接底部蓄水池8和顶部蓄水池9的上水口；静脉回水管路8连接毛细滴灌管路1和底部蓄水池6；

毛细滴灌管路1，由内到外包括滴灌水管2，直径20-25mm秸秆颗粒组成的粗生物质层3，直径3-6mm秸秆颗粒组成的细生物质层4，可降解透水布组成的外表层5，此处也可以采用树叶制作外表层；粗生物质层3由直径20-25mm秸秆颗粒和秸秆腐熟剂按照质量比1：0.8混合而成，该设置保证了最佳的反应功效，达到了最佳的保水保肥缓释效果。

毛细滴灌管路5多层结构环保无污染一方面达到了很好的蓄水保水的效果，另一方面通过秸秆的腐化，为绿植的生长提供了养分。

如图5所示，顶部蓄水池9包括不少于2个子储水室10，顶部蓄水池9的每个子储水室10的底部设置一个出水口11，出水口11安装有出水电控阀门12，顶部蓄水池9的每个子储水室10的顶部相联通。每个子储水室10内安装有水位监测装置；静脉回水管路8安装有回水电控阀门；底部蓄水池6内安装有水泵13。毛细滴灌管路1的上端连接子储水室10的底部出水口11；还设置有雨水收集水渠，雨水收集水渠连接底部蓄水池6；底部蓄水池6内设置有水量监测装置。

毛细滴灌管路1距离地表1-10厘米；毛细滴灌管路1之间距离大于1米；沿毛细滴灌管路1两侧由近到远种植耐旱植物：油松、刺槐、山杏、沙棘、柠条、长芒草、铁杆蒿。

水流系统工作时：

1）采集底部蓄水池6内水量监测装置数据a，根据水量预设阈值b，确定底部蓄水池6内安装水泵13的开机或关机；

2）采集顶部蓄水池9的水位监测装置数据c，根据水位预设阈值d，确定底部蓄水池6内安装水泵13的工作或暂停；在水泵13的开机状态下可以确定水泵13的工作或暂停；

当顶部蓄水池的水位监测装置数据c之间的差值大于预设阈值n时；则启动毛细滴灌管路1检查警报（通过检查确定对管路重新铺设或者疏通）。

3）采集土壤湿度传感器数据e，根据湿度预设阈值f和预设时间g（预设时间可以在夏天设置在晚上，冬天设置在中午），确定子储水室10的底部出水口11安装出水电控阀门12的开启或者关闭。

沿着毛细滴灌管路，自高往低安装有不少于两个土壤湿度传感器，获得高处土壤湿度数据h，低处土壤湿度数据j；

在确定子储水室10的底部出水口11安装出水电控阀门12的开启状态下；

当h-j低于预设阈值k时；子储水室10的底部出水口11安装出水电控阀门12按预设低流量打开；

h-j高于预设阈值m时；子储水室10的底部出水口11安装出水电控阀门12按预设高流量打开；同时关闭回水电控阀门。通过该控制可以选择将更多的水供应高处土壤还是低处土壤。