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喷灌技术在祁连山东端干旱半干旱区造林中的应用试验

更新时间:2016-07-05

水是林业的命脉,有水则有林,无水则无绿,然而在林业发展中,水对植被恢复中造林的影响尤其明显。在祁连山东段供水设施的不足,使得在植被恢复中的发展后劲乏力,未来能造林的地块可能会逐渐减少,适宜造林的地块无法进行规划造林。地处干旱半干旱的特殊地理特征,在灌溉技术水平较为低下的情况下,本试验采用喷灌技术对植被恢复中的造林地条件进行了研究。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于天祝县华藏林场水泉子和墩子洼,距县城2 km,海拔2 410~2 570 m,土壤以山地栗钙土为主,兼有灰褐土,土层厚度30~100 cm。气候属大陆性高原季风气候,具有昼夜温差大、气温低、光照不足,生长期短,年降水少且分布不均等特点。根据该地区气象站的资料可知,区域年平均气温1 ℃左右,极端最高气温31.3 ℃,极端最低气温-24.3 ℃,日照时数2 600 h,年降水量450 mm左右,且多集中在7—9月,约占全年降水的70%,年蒸发量1 443 mm,最大冻土深度149 cm,多年平均无霜期160 d。

1.2 固定式喷灌设计

1.2.1 试验原理 依据水源区位置和山体走向因地制宜地进行设计。在水源区适当位置沿分支山梁上山,在山梁顶再向各分支管道塑料管配水,再从主管道上适当位置引出钢管支管道上山,喷灌单元区适当位置再向各喷灌单元输水塑料管道配水,利用重力流产生的压力水头驱动喷头工作。为降低高寒、干旱、冻土层等自然因素对管网以及其他附属设施的影响,可以利用地形的起伏落差,设置管路系统,但管道仍需覆土浅埋于地下,在每条支管道末端以及地形起伏的低洼处均设置排水阀,待冬灌结束后排空管道,以防止冻裂现象的发生。

铁道工程机械系统故障排除作为一门专业基础课,其根本任务是传授铁道工程机械系统的基础知识和基本技能,培养学生良好的综合职业素质。学生学好了基础知识,就能实现学习的迁移,练好基本技能才能顺利完成任务目标。因此教师要确立教学目标,高度重视对铁道工程系统基础知识的落实。

①允许喷灌强度。根据《喷灌技术工程规范》(GB/T50085-2007)中“各类土壤的容许喷灌强度”的规定沙壤土的喷灌强度为15 mm•h-1[1],考虑到本项目区地形的自然坡度等因素,按照《喷灌技术工程规范》中“坡地允许喷灌强度降低值”规定,降低40%的强度,故选用9 mm•h-1的喷灌强度。

也许这一事件最后不过是为孟山都、为农药的是是非非之争又增添了一个案例。但透过这些是是非非,我们还是看到了很多值得思考的问题。

1.2.3 灌溉需水量的确定

“柳”虽然枝叶茂密,但是相较于其他树木,树干要低一些,所以有“身份卑微”之意,像古代社会中的庶人一般。《古微书》中的“庶人无坟,树以杨柳”,也许就是这一类比的开始,在植物界中给了杨柳一个庶人的身份。例如词语“柳衣”就表达了这个含义。

所有研究对象行12导联24 h动态心电图检查,动态心电数据应用深圳市博英医疗仪器科技有限公司的 BI6812型动态心电图工作站记录器,由三名高年资医生进行数据分析,人工去除记录中的干扰及伪差,通过分析系统自动计算出DC值、AC值和HRV相关指标。记录者和数据分析者都不清楚患者的分组情况。

(1)设计灌水定额计算公式[1]

m=0.1×γh(β1-β2)/η

试验区作物γ为1 g•cm-3[2]h为30 cm,β1取25.7%,β2取54.7%[3]η取0.7[4],故m=0.1×1×30×(0.5-0.2)/0.7=128.5 m3•h-1

②喷洒强度的计算

最高人民法院在再审判决中进一步指出,奇虎公司与百度公司是地位平等的民事主体,奇虎公司既无权评估百度网站的运行,也无权对其采取措施。奇虎公司作为市场主体,不能代表消费者的公共利益,因此不得以公共利益的名义干扰被上诉人的商业模式。⑪ 参见北京奇虎科技有限公司与北京百度网讯科技有限公司、百度在线网络技术(北京)有限公司商标权属纠纷申请再审案,最高人民法院(2014)民申字第873号民事裁定书。

根据轮灌组划分情况分别确定各级管道流量,分支管道各段流量根据所控制喷头数量确定,范围在13.9~128 m3•h-1。每条支管道控制8~9个喷头。

根据《节水灌溉工程实用手册》[5]作雾化指标规定,牧草、饲料作物、草坪及绿化林木中喷头的雾化指标在2 000~3 000 mm。

南皮很多村镇为了统一街道统一粉刷成白色的立面,用红色大字写满标语或者具有警示意义的图画,而南皮县城建筑立面则是比较杂乱无章,没有统一的风格和氛围。作为北方特色城市,主要建筑材料是红砖、混凝土、瓷砖、大理石等,建议整体改造一两条景观街道,统一建筑风格、材质和元素,增加整体感和空间氛围。

1.2.2 喷灌类型的选择 喷灌系统一般分为固定式喷灌系统、半固定式喷灌系统、小型机组式、绞盘式喷灌机和大型平移或时针式喷灌机共五种形式。由于本次试验我们使用喷灌次数多,设置区域均在山坡地上,无法实现移动,所以比较他们各自的特点、使用价值和设置喷灌区域的立地条件,我们选用固定式喷灌系统。这种喷灌系统具有固定的泵房,阀门设备、管道都埋在地下,虽然投资较多,但节省人工、水量,从长远看是比较经济实用的。

式中:m—设计灌水定额(mm);γ—土壤容重(g•cm-3);h—计划湿润层深度(cm);β1—适宜土壤含水量上限(质量百分比); β2—适宜土壤含水量下限(质量百分比);η—喷洒水利用系数。

龙牙楤木采自辽宁丹东;齐墩果酸标准品、Tris、DPPH,美国Sigma公司;D101大孔树脂、纤维素酶,国药集团化学试剂有限公司;氯化钠、氯化镁、硫酸铵、硫酸镁、磷酸氢二钠、香草醛、冰醋酸、Vc、无水乙醇等其它试剂均为分析纯,上海源叶生物科技有限公司。

ρs1=1 000 qR

式中:q为喷头的喷水量,q=10 m•h-1R为射程(m),R=32 m,ρs1=(1 000×10)/(3.14×322)=3.11 mm<9 mm满足。

(3)雾化指标

(2)灌水强度

WP=hp/d

1.2.5 喷头的布置 为了保证喷洒均匀度,本次喷头设计采用梅花形布置方式,也就是正三角布置方式。喷头间距55.4 m,喷头行距47.95 m。

WP=(350×100)/16=2 187<3 000。

1.2.4 喷头的选择 喷头的选取和喷灌强度有直接关系。[6]经方案比对,如果选用小型喷头,虽然有利于提高灌水质量,但喷头的数量和支管道的数量将成倍增加。喷头的数量较多,不利于管理,且装卸工作量增加,同时设备损坏的概率也会增大。本喷灌工程灌溉对象为林草,对灌水均匀度、喷头雾化指标的要求低于农作物的要求。选用大流量远射程喷头,可以减少喷头和配水管道的数量,利于节省投资,降低运行成本,选用ZY-3S摇臂式2喷嘴全圆合金喷头,工作压力30~50 m,喷洒半径26~38 m,喷头流量9.23~25.09 m3•h-1,接口尺寸1.5寸。本试验设计工作压力取40 m,设计喷洒半径取32 m,设计流量取15 m3•h-1

式中:WP为雾化指标,hp为喷头工作压力水头40 m;d为喷头主喷嘴直径16 m。

1.2.6 试验设计 在首次试喷成功的墩子洼喷灌区域内,设置面积为20 m×20 m的样地7个,分别设置喷灌喷洒区(A)、人工浇灌区(B)和喷灌对照区(C)。喷灌试验从5月份开始,每月喷施3次。在8月份对样地内的目的树种和灌草的生长变化做调查,并分析比较纪录的树种、盖度、高度等因子。

2 结果与分析

2.1 喷灌效果分析

1 样地内的目的树种调查结果

样方号树种名称当年生长高度/cm人工浇灌当年生长高度/cm使用喷灌后当年的生长高度/cm1云杉1020212云杉818173云杉711164云杉1021205云杉919206云杉615177云杉101920平均高度-8.517.518.7

2 样地内的灌草调查结果

样方号当年灌草生长的盖度%人工浇灌后当年灌草的盖度/%使用喷灌后当年灌草的盖度/%1223274232438832030704243478527378163040857263678平均盖度253579

由表1看出,在喷灌工程建成前,云杉的年平均生长高度为8.5 cm,人工浇灌云杉年平均生长高度为17.5cm,喷灌工程建成实施后,样地内云杉的年平均生长高度为18.7cm以上;由表2可知,在喷灌工程建成前,灌草的平均覆盖度为25%,人工浇灌后的灌草覆盖度平均为35%,喷灌工程建成后,样地内灌草的覆盖度平均为79%。未使用喷灌技术前灌草植被稀疏,使用喷灌后灌草植被生长茂盛,生态环境得以恢复。

2.2 喷灌工程成本计算

要想感动学生,让学生对文章情深似海,教师必须要走进文本和作者交流,充分挖掘文章中的情感因素,以此引领学生走进文本,引起共鸣,正所谓学会“煽情”。此环节在课堂引入上至为关键。如在教学《圆明园的毁灭》一文,可以设计简朴而充满理性,凝重而饱含激情的导语(“圆明园”——融汇了整整六代皇帝的浩荡皇恩,更凝聚了150多年的能工巧匠的风雨兼程,凝聚了古往今来的一切奇思异想,然而就是这样一个奇迹般的园林,就是这样一个不可思议的东方神话,却那么悄然又轰然地毁灭在两个强盗之手),为文章的学习铺下慷慨、悲怆的基调,让学生对圆明园的情恩在脑中弥漫和升腾。

通过研究在目前运行的水泉子、墩子洼的四片喷灌区域中,对喷灌成本造价进行比较,结果表明:

2013年11月9—12日,中国共产党第十八届中央委员会第三次全体会议在北京举行。会后,水利部将学习宣传贯彻党的十八届三中全会精神作为首要政治任务,立即采取多种形式兴起学习贯彻三中全会精神的热潮。

由于喷灌工程是分期完成的,所以水泉子喷灌工程分别在2013年和2014年完成:2013年覆盖面积33.3 hm2,总造价86.6万元;2014年度完成覆盖面积33.3 hm2,总造价66万元。2016年又在此基础上延伸13.3 hm2,总造价为38万元。

墩子洼喷灌区的总投资造价为120万元,平均造价为15 000元· hm-2

4 结论

喷灌技术试验是祁连山东端干旱半干旱区植被恢复造林系列技术研究之一,结果表明,喷灌工程建成后,试验区目的树种—云杉的年平均生长高度比自然生长对照样地内的云杉高度增加了1.2 cm;灌草植被的覆盖度比对照样地内灌草覆盖度平均提高54个百分点。使用喷灌后,造林区内测定林草植被的各项因子有明显的提升,生态环境有了很大的改善。通过对水泉子和墩子洼两个喷灌区域的成本计算得知,在立地条件和建设条件相对容易的墩子洼喷灌区造价为1 000元,在立地条件相对困难的水泉子喷灌区造价在1 320~1 900元,再综合所有的实施地点造价为1 488元。喷灌技术在具备水源的条件下,在祁连山干旱半干旱区的植被恢复造林中具有一定的推广价值。

参考文献

[1] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家质量监督检疫检验总局.喷灌工程技术规范[M].北京:中国计划出版社,2007

[2] 许宫堂,李元武,许开胜,等.石羊河流域水源涵养区不同立地类型土壤水分物理性质分析[J].农业科技与信息,2009(20):30-31

[3] 赵维俊.雷蕾.刘贤德,等.祁连山东段青海云杉林土壤理化特性研究[J].水土保持通报.2011,12(6):72-75

[4] 张燕,高峰.天祝藏族自治县循环经济初论[J].社会纵横,2008,23(5):31-33

[5] 中华人民共和国农村水利司,中国灌溉排水发展中心.节水灌溉工程实用手册[M].北京:中国水利水电出版社,2005

[6] 中华人民共和国水利部.节水灌溉工程技术规范[M].北京:中国计划出版社,2012

王锋,王惠,宋喜功
《防护林科技》 2018年第04期
《防护林科技》2018年第04期文献

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