一种基于坡位分区的干旱河谷生态缓冲带构建方法与流程

本发明涉及生态保护，尤其是涉及一种基于坡位分区的干旱河谷生态缓冲带构建方法。

背景技术：

1、高寒干旱河谷是生态安全屏障的重要组成部分，在流域高山峡谷地区分布广泛，生态环境十分脆弱，植被恢复已成为区域生态治理的重点和难点。

2、该类地区属于典型的高原温带至寒温带的半干旱至干旱气候，年降水量普遍在500mm以下，部分区域不足100mm，而年平均蒸发量在2000mm以上，降水量与蒸发量严重失衡。与此同时，该地区海拔高、紫外线辐射强、气温低、植物生长季短，水热矛盾十分突出。河谷坡面坡度大、土壤贫瘠、石砾含量高、保水保肥能力差，严重制约植物的生长发育和自然更新。

3、受上述多重限制因子的叠加影响，该地区原生植被稀疏，森林覆盖率极低。人工植被恢复面临造林成活率低、保存率差的突出问题，即便栽种耐旱树种，也往往因水分不足而生长缓慢，植被保存率难以达标。

4、现有干旱河谷植被恢复技术中，水平阶整地造林是长期广泛采用的方法。然而，水平阶整地不但没有起到拦截降水的作用，反而因切割坡面、破坏地表植被与土壤生物结皮，引起严重风蚀，导致土壤退化。已有一些针对干旱河谷生态修复的专利技术，如“一种干旱河谷侵蚀沟综合利用方法”侧重于侵蚀沟的梯级整地和农作物种植，“一种用于生态修复的生态缓冲带及其构建方法”侧重于河流沿岸缓冲带的结构设计，“一种干旱区游荡型河流绿色廊道式调蓄系统”侧重于河道调蓄和边坡稳固，均未涉及基于坡位分区的植被配置和分层灌溉。此外，已有研究提出了针对亚高山干旱河谷的乔灌草配置方法，但其技术方案聚焦于植物物种的搭配，未涉及坡面不同坡段的差异化处理，也未结合分层滴灌和物联网智能灌溉等水分精准调控手段。

5、目前尚缺乏一套能够系统性应对高寒干旱河谷坡面水分分布不均、土壤贫瘠等特殊立地条件的生态缓冲带构建技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于坡位分区的干旱河谷生态缓冲带构建方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于坡位分区的干旱河谷生态缓冲带构建方法，包括以下步骤：

3、步骤一、对目标干旱河谷区域海拔2500-4500m的坡面进行坡位分区，将坡面划分为上部坡段、中部坡段和下部坡段；

4、步骤二、在各坡段开挖种植穴，在种植穴底部铺设防渗层，向种植穴内回填客土并掺入保水剂和有机肥，形成栽植基质层；

5、步骤三、在各坡段的栽植基质层中栽植乔灌草复合植被，上部坡段栽植深根系乔木和浅根系草本，中部坡段栽植中根系灌木和深根系乔木，下部坡段栽植浅根系草本和中根系灌木，栽植后在坡面覆盖保墒材料；

6、步骤四、在各坡段布设滴灌管网，滴灌管网包括深层滴灌管、中层滴灌管和表层滴灌管，深层滴灌管埋设于乔木根系分布深度，中层滴灌管埋设于灌木根系分布深度，表层滴灌管铺设于草本根系分布深度；

7、步骤五、完成步骤一至步骤四后，在坡面上形成自上而下依次为上部深根乔木区、中部中根灌木区、下部浅根草本区的乔灌草立体复合群落，各坡段地表覆盖保墒材料，地下按植被根系分层布设滴灌管网，建成干旱河谷生态缓冲带。

8、优选的，步骤一中坡位分区依据坡面的坡度进行划分，上部坡段的坡度大于25°，中部坡段的坡度为15°-25°，下部坡段的坡度小于15°。

9、优选的，步骤二中种植穴的规格为：乔木种植穴直径60-100cm、深度60-80cm，灌木种植穴直径40-60cm、深度40-50cm，草本种植穴直径20-30cm、深度15-25cm；防渗层为铺设于种植穴底部5-10cm处的黏土层。

10、优选的，步骤三中深根系乔木为旱柳、榆树、杨树或藏川杨中的至少一种，中根系灌木为柠条、沙棘、白刺或砂生槐中的至少一种，浅根系草本为披碱草、早熟禾或紫花苜蓿中的至少一种。

11、优选的，步骤三中深根系乔木为旱柳、榆树或杨树中的至少一种，中根系灌木为柠条、沙棘或白刺中的至少一种，浅根系草本为披碱草、早熟禾或紫花苜蓿中的至少一种。

12、优选的，步骤三中上部坡段乔木与草本的种植数量比为1:5-10，中部坡段灌木与乔木的种植数量比为5-10:1，下部坡段草本与灌木的种植数量比为5-15:1。

13、7、根据权利要求1所述的一种基于坡位分区的干旱河谷生态缓冲带构建方法，其特征在于：步骤三中保墒材料为地膜或秸秆，地膜厚度为0.008-0.02mm，秸秆覆盖厚度为5-15cm。

14、优选的，步骤四中深层滴灌管埋设于地表以下50-100cm处，中层滴灌管埋设于地表以下20-50cm处，表层滴灌管铺设于地表或地表以下0-20cm处。

15、优选的，还包括灌溉管理步骤，灌溉管理为基于物联网的智能灌溉，包括：

16、在各坡段布设物联网监测节点，物联网监测节点包括微气象传感器和土壤墒情传感器，微气象传感器采集空气温度、空气湿度、风速和太阳辐射数据，土壤墒情传感器采集各层滴灌管所在深度的土壤含水量数据；

17、物联网平台根据微气象传感器和土壤墒情传感器采集的数据计算各坡段植被的实际蒸散发量，根据实际蒸散发量预测各坡段植被的水分消耗速率，在土壤含水量降至预设灌溉阈值前生成前馈灌溉指令；

18、根据前馈灌溉指令通过滴灌管网进行灌溉。

19、优选的，预设灌溉阈值为田间持水量的40%-60%，不同坡段的灌溉阈值分别设定；实际蒸散发量通过参考作物蒸散发量与作物系数的乘积计算，参考作物蒸散发量通过彭曼-蒙蒂斯公式计算：

20、；

21、其中，为饱和水汽压-温度曲线斜率，为净辐射，为土壤热通量，为干湿表常数，为空气温度，为2m高度处风速，为饱和水汽压，为实际水汽压；作物系数根据各坡段植被类型及其生长阶段动态调整。

22、因此，本发明采用上述一种基于坡位分区的干旱河谷生态缓冲带构建方法，具有以下有益效果：

23、（1）本发明通过坡位分区，将坡面划分为上部、中部、下部坡段，根据不同坡段的水分分布规律配置不同根系类型的乔灌草复合植被——上部坡段栽植深根系乔木和浅根系草本，中部坡段栽植中根系灌木和深根系乔木，下部坡段栽植浅根系草本和中根系灌木，使各坡段植被群落的根系活动层与天然水分分布规律相契合，解决了传统统一配置模式下植被因水分不足而成活率低、保存率差的问题。

24、（2）本发明通过在各坡段种植穴底部铺设防渗层，有效防止灌溉水和天然降水向深层无效渗漏；向种植穴内回填客土并掺入保水剂和有机肥，克服了干旱河谷原生土壤石砾含量高、保水保肥能力差的缺陷，为植被根系生长提供了水肥协调的微环境。

25、（3）本发明通过布设深层、中层、表层三层滴灌管网，分别对应乔木、灌木、草本的根系分布深度，实现按植被根系分层精准供水，避免水分深层渗漏和地表蒸发；配合物联网平台基于蒸散发量预测的前馈灌溉决策，在土壤含水量降至灌溉阈值前提前补水，进一步提高了灌溉水的利用效率，形成“坡位分区—根系配置—分层滴灌—智能决策”的系统性水分调控链条。

26、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。