一种使树林越冬的种植方法及所用设施

技术领域

本发明属于农业技术领域，尤其是一种使树林越冬的种植方法及所用设施。

背景技术

首先，中国长城以北的大部分地区，因为冬季气温低，冬季的冻土深度达1米左右，使得多年生主干和干枝能耐-35℃~40℃而根系耐寒温度不超过-15℃的乔木树种如枸树、桑树难于越冬，造成枸树、桑树长城以北的广大的林区、牧区不能种植、利用的现状。其次，中国北部地区有大量的沙地、草地，这些土地的地表土层结构主要为上表层土为沙土层（或壤土层），沙土层的下面为深度为1米左右的钙质土层（即钙层土），钙质土层之下为粘土层。古往今来积累下来的种植技术因树根（尤其是乔木类树种）不能穿过钙层土使树木成活、成长困难（生长极度缓慢而成小老树）的状况，存在无法经济、实惠地种植枸树（乔木类）等经济树种、以及景观树种如雪松树、冬青树的缺点。再者，北方各种燃煤企业所产生的粉煤灰不能充分被完全利用，普遍存在堆放占地现象，若能发明一种使枸树在超过-15℃的气候条件下不被冻死而安全越冬的、并利用粉煤灰作为主要植树原料的、且可使树的根系可穿过沙地或草地下的钙质土层并达到粘土层，使枸树苗当年成活后、并能逐年越冬长大的种植技术，随着枸树根穿过钙质土层进入粘土层，粘土层的水分营养枸树根系，与此同时枸树根使粘土层逐渐熟化，枸树根系的营养及生长条件大大改善，几年后年后就可成林、成草自主生长，极具经济价值、生态文明和可持续发展的积极意义意义。

发明内容

本发明的目的是：针对上述情况及现有技术之缺陷，提供一种能使枸树在-20℃-35℃的气候条件下不被冻死而安全越冬的、适用于北方沙地和草地的土层结构的、使枸树苗成活的且枸树根系可穿过钙质土层并达粘土层深处，达到使粘土层逐渐熟化、改善枸树根系的水分和营养的效果的、用粉煤灰作为主要植树原料的、多年后枸树可自主生长的使树林越冬的种植方法及所用设施。

本发明的技术方案为：提供了一种使树林越冬的种植方法，其方法步骤为：

步骤一：在被植树的地表挖出多行桶状树坑，每行桶状树坑由多个桶状树坑构成，每个桶状树坑的直径不小于400mm，每个桶状树坑的深度不小于500mm，每行桶状树坑的两侧均设有连通沟，连通沟的宽度不大于100mm，深度不超过280mm且与当地最低气温相匹配，两个相邻的桶状树坑之间经连通沟相通相连，每行桶状树坑的一端钻有一个直径不大于80mm的回水管插入孔，每行树坑的另一端钻有一个直径不大于108mm的抽水泵插入孔，抽水泵插入孔的深度至少低于当地地下水位2米，回水管插入孔的深度与抽水泵插入孔的深度相匹配，在每个桶状树坑的底部钻出至少一个直立的注浆孔，注浆孔的直径不小于40mm，注浆孔的深度穿过钙层土、并达到钙层土之下的黏土层；

步骤二：在抽水泵插入孔、桶状树坑及回水管插入孔内分别铺设越冬设施的零部件，越冬设施的零部件是由一个软轴泵、多个地热环管、多个连接管和一个回水管构成的装置，回水管置入回水管插入孔内，回水管与回水管相邻的一个地热环管经置于连通沟内的连通管密封的相通相连，每个桶状树坑置入一个地热环管，相邻的地热环管经置于连通沟内的连接管密封的相通相连，软轴泵是由滤网、泵头、泵管、三通接头、支架、泵体部件固定壁件、密封环、轴承及轴承座、联轴器、传动软轴及驱动电机所构成的抽水装置，软轴泵中的联轴器的上端部与驱动电机的输出轴相连，联轴器中段设有轴向受力轴承，联轴器的下端部经由三通接头的上端盖、在三通接头的腔内与传动软轴的上端部连接固定在一起，联轴器与三通接头的上端盖之间设有密封环，密封环设有联轴器插装孔，联轴器的下端部经密封环置于三通接头的腔内，传动软轴位于泵管内且传动软轴的下端与泵头的输入轴相连，泵头与滤网相连，泵管的上端与三通接头密封相连，软轴泵的出水口三通接头的侧管口，软轴泵的泵头和泵管插入到抽水泵插入孔内，软轴泵的三通接头上的出水口经连接弯管与邻近的一个地热环管密封的相通相连，驱动电机、轴承座及三通接头分别经固定部件固定于支架，支架固定于抽水泵插入孔处的地面上；

步骤三：将注浆管插入到桶状树坑的注浆孔内、且注浆管的下端至注浆孔的底部，用压注设备将植树浆料由注浆管压注到注浆孔内，该植树浆料为由粉体材料与水经拌和、均质而成的浆状材料；

步骤四：植树浆料被压注、充填到每个桶状树坑的注浆孔底部并经每个桶状树坑注浆孔及桶状树坑底之下钙层土的孔隙与裂隙，上流并达到桶状树坑的坑底、直至将坑内的地热环管以及连通沟内的连接管埋没，停止单个桶状树坑的注浆；

步骤五：完成多行桶状树坑的逐行、逐个注浆作业后，用植树浆料将每个桶状树坑、连通沟填满后，使植树浆料在静止状态下渗水直至植树浆料的湿硬程度及墒情适当时时；向每个桶状树坑内植入树苗，并使每棵苗直立、且位置适当；

步骤六：树苗种植后，进行适当养护、浇灌和管理；

步骤七：当气温低于零度、冻土现象发生前，驱动电机供电运转，软轴泵抽取地下水、水流依次经滤网、泵头、泵管、三通接头的出水口、连接弯管、多个串联的地热环管、最后经回水管回入地下，水流中的热量经地热环管传向树根部的土层内。

所述的粉体材料是由包括壤土及沙土中的任意一种及以上土质粉料与植物碎屑组成的材料，壤土与沙土质量的和占粉体材料的质量的比例不小于90%，壤土的、沙土的粒度不大于0.17mm，植物碎屑的粒度不大于1.0mm。

所述的植树浆料由植物碎屑、无机粉体材料组成及烟气脱硫脱硝的废液经均质、拌和而成的浆状材料，无机粉体材料的质量占无机粉体材料与植物碎屑质量和的比例不小于85%，植物碎屑的质量占无机粉体材料与植物碎屑质量和的比例不大于15%，烟气脱硫、脱硝的废液与无机粉体材料和植物碎屑两者质量的和匹配，无机粉体材料包括粉煤灰、壤土、沙土中的任意一种及以上，粉煤灰的质量占无机粉体材料的质量的比例不小于50%，壤土、沙土的粒度不大于0.17mm，植物碎屑的粒度不大于1.0mm。

本发明的有益效果是：本发明提供了利用地热资源（冬季气温在-15℃~-35℃，地表冻土最大深度不大于1.5米），达到使树根在寒冷地区不被冻死而安全越冬的目的，本发明采用简单易行的注浆方式、并用粉煤灰为主要原料制备、构造枸树根系向钙质土层以下的土层生长发育的土质材料通道，为树苗的成活、发育、成长奠定了良好土质基础，本发明可为提高种植的经济效益和生态效益奠定技术基础，极具可持续发展的积极意义。

附图说明

图1为本发明的树坑构造及土层构造示意图。

图2为本发明的浆料填充后的、地热装置及土层构造示意图。

图3为本发明的越冬设施的软轴泵外形结构及局部剖示图。

图4为本发明的两个植入树苗的树坑及地热环管的关系示意图。

图5为本发明的地热环管的连接空间结构示意图。

图6为本发明的软轴泵的外形示意图。

其中：1为地表土层；2为钙土层；3为粘土层；4为抽水管泵插入孔；5为桶状树坑；6为注浆孔；7为回水管插入孔；8为注浆料填充区域；9为地热环管；10为连接管；11为回水管；12为连接弯管；13为软轴泵；14为滤网；15为泵头；16为泵管；17为三通接头；18为支架；19为泵体部件固定壁件；20为密封环；21为轴承及轴承座；22为联轴器；23为驱动电机；24为树苗；25为传动软轴；26为连通管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1~图6给出了一种使用树林越冬设施的方法，方法步骤为：

步骤一：在被植树的地表挖出多行桶状树坑，每行桶状树坑由多个桶状树坑构成，每个桶状树坑的直径不小于400mm，每个桶状树坑的深度不小于500mm，每行桶状树坑的两侧均设有连通沟，连通沟的宽度不大于100mm，深度不超过280mm且与当地最低气温相匹配，两个相邻的桶状树坑之间经连通沟相通相连，每行桶状树坑的一端钻有一个直径不大于80mm的回水管插入孔，每行树坑的另一端钻有一个直径不大于108mm的抽水泵插入孔，抽水泵插入孔的深度至少低于当地地下水位2米，回水管插入孔的深度与抽水泵插入孔的深度相匹配，在每个桶状树坑的底部钻出至少一个直立的注浆孔，注浆孔的直径不小于40mm，注浆孔的深度穿过钙层土、并达到钙层土之下的黏土层；

步骤二：在抽水泵插入孔、桶状树坑及回水管插入孔内分别铺设越冬设施的零部件，越冬设施的零部件是由一个软轴泵、多个地热环管、多个连接管和一个回水管构成的装置，回水管置入回水管插入孔内，回水管与回水管相邻的一个地热环管经置于连通沟内的连通管密封的相通相连，每个桶状树坑置入一个地热环管，相邻的地热环管经置于连通沟内的连接管密封的相通相连，软轴泵是由滤网、泵头、泵管、三通接头、支架、泵体部件固定壁件、密封环、轴承及轴承座、联轴器、传动软轴及驱动电机所构成的抽水装置，软轴泵中的联轴器的上端部与驱动电机的输出轴相连，联轴器中段设有轴向受力轴承，联轴器的下端部经由三通接头的上端盖、在三通接头的腔内与传动软轴的上端部连接固定在一起，联轴器与三通接头的上端盖之间设有密封环，密封环设有联轴器插装孔，联轴器的下端部经密封环置于三通接头的腔内，传动软轴位于泵管内且传动软轴的下端与泵头的输入轴相连，泵头与滤网相连，泵管的上端与三通接头密封相连，软轴泵的出水口三通接头的侧管口，软轴泵的泵头和泵管插入到抽水泵插入孔内，软轴泵的三通接头上的出水口经连接弯管与邻近的一个地热环管密封的相通相连，驱动电机、轴承座及三通接头分别经固定部件固定于支架，支架固定于抽水泵插入孔处的地面上；

步骤三：将注浆管插入到桶状树坑的注浆孔内、且注浆管的下端至注浆孔的底部，用压注设备将植树浆料由注浆管压注到注浆孔内，该植树浆料为由粉体材料与水经拌和、均质而成的浆状材料；

步骤四：植树浆料被压注、充填到每个桶状树坑的注浆孔底部并经每个桶状树坑注浆孔及桶状树坑底之下钙层土的孔隙与裂隙，上流并达到桶状树坑的坑底、直至将坑内的地热环管以及连通沟内的连接管埋没，停止单个桶状树坑的注浆；

步骤五：完成多行桶状树坑的逐行、逐个注浆作业后，用植树浆料将每个桶状树坑、连通沟填满后，使植树浆料在静止状态下渗水直至植树浆料的湿硬程度及墒情适当时时；向每个桶状树坑内植入树苗，并使每棵苗直立、且位置适当；

步骤六：树苗种植后，进行适当养护、浇灌和管理；

步骤七：当气温低于零度、冻土现象发生前，驱动电机供电运转，软轴泵抽取地下水、水流依次经滤网、泵头、泵管、三通接头的出水口、连接弯管、多个串联的地热环管、最后经回水管回入地下，水流中的热量经地热环管传向树根部的土层内。

所述的粉体材料是由包括壤土及沙土中的任意一种及以上土质粉料与植物碎屑组成的材料，壤土与沙土质量的和占粉体材料的质量的比例不小于90%，壤土的、沙土的粒度不大于0.17mm，植物碎屑的粒度不大于1.0mm。

所述的植树浆料由植物碎屑、无机粉体材料组成及烟气脱硫脱硝的废液经均质、拌和而成的浆状材料，无机粉体材料的质量占无机粉体材料与植物碎屑质量和的比例不小于85%，植物碎屑的质量占无机粉体材料与植物碎屑质量和的比例不大于15%，烟气脱硫、脱硝的废液与无机粉体材料和植物碎屑两者质量的和匹配，无机粉体材料包括粉煤灰、壤土、沙土中的任意一种及以上，粉煤灰的质量占无机粉体材料的质量的比例不小于50%，壤土、沙土的粒度不大于0.17mm，植物碎屑的粒度不大于1.0mm。

实施例一：

本发明实施前的准备（一）：根据冬季最低气温，历史最大冻土深度，确定地热装置的回水管插入孔7的深度以及抽水管泵插入孔4的深度，将地热装置的零部件备好，地热环管9的外径为38cm，地热环管9的环管端面外径为5cm（为扩大换热面积。环管可为断面为矩形的封闭管），软轴泵13的额定流量为每小时10立方米。测得实施例（中国北部某地）的地面壤土层的厚度，钙（质）土层的厚度，估算注浆孔6的深度，注浆管插入深度（图1、图2、图3）等，确定注浆量以及注浆机工作参数等等；最终确定每个植树桶状树坑5的尺寸、注浆孔6的深度；依据土地的肥力及灌溉条件，确定行距和株距，本实施例一种，每行的桶状树坑5的间距为2.0米，每行内相邻桶状树坑5的间距为1.5米。

本发明实施前的准备（二）：备取粒度不大于0.17 mm的粉煤灰、备取粒度不大于0.15 mm的沙土和壤土，以沙柳枯枝粉碎后制成粒度不大1.0mm的碎屑。将上述壤土、沙土、玉米秸秆碎屑质量的和与烟气脱硫、脱硝的废液按固液比为1:1，在搅拌容器内拌和、均质成植树浆料，粉煤灰的质量占粉煤灰、壤土以及沙土质量和的比例为60%，壤土和沙土质量的和占粉煤灰、壤土与沙土质量和的比例为40%，壤土与沙土的质量比为1:1；

完成上述准备后本实施例一按下述步骤实施：

步骤一：在被植树的地表用植树用的电钻挖出10行由多个上口直径为40cm、下底直径为35cm、深50cm组成的桶状树坑5，每行的桶状树坑5个数为20个，在每个树坑底中心部位钻出一个直径为60mm、直立的注浆孔6，注浆孔6的直径为40mm；注浆孔6自桶状树坑5底部向下的深度为1.1米（穿过钙层土与粘土层交界面），注浆孔6穿过钙（质）土层并达到粘土层内5cm，在每行桶状树坑5的末端且距桶状树坑5约2米处钻直径为78mm、深为15米的回水管插入孔7，每行桶状树坑5的末端且距桶状树坑5约2米处钻直径为100mm，深为15米的抽水管泵插入孔4；

步骤二：在抽水管泵插入孔4、桶状树坑5及回水管插入孔7内分别铺设越冬设施的零部件，越冬设施包括一个软轴泵13、多个地热环管9、多个连接管10和一个回水管11，回水管11置入回水管插入孔7内，回水管11与回水管11相邻的一个地热环管9经置于连通沟内的连通管密封的相通相连，每个桶状树坑5置入一个地热环管9，相邻的地热环管9经置于连通沟内的连接管10密封的相通相连，软轴泵13包括驱动电机23、联轴器22、支架18、软轴、三通接头17、泵管16、泵头15及泵头15相连的滤网14，将软轴泵13的泵头15和泵管16插入到抽水管泵插入孔4内，软轴泵13的三通接头17上的出水口经连接弯管12与邻近的一个地热环管9密封的相通相连，驱动电机23与联轴器22固定于支架18，支架18固定于抽水管泵插入孔4处的地面上；

步骤三：将注浆管插入到桶状树坑5的注浆孔6内、且注浆管的下端至注浆孔6的底部，用压注设备将植树浆料[见本发明实施前的准备（二）]由注浆管压注到注浆孔6内；

步骤四：植树浆料被压注、充填到每个桶状树坑5的注浆孔6底部并经每个桶状树坑5注浆孔6及桶状树坑5底之下钙层土的孔隙与裂隙，上流并达到桶状树坑5的坑底、直至将坑内的地热环管9以及连通沟内的连接管10埋没，停止单个桶状树坑5的注浆；

步骤五：完成多行桶状树坑5的逐行、逐个注浆作业后，用植树浆料将每个桶状树坑5、连通沟填满后，使植树浆料在静止状态下渗水直至植树浆料的湿硬程度及墒情适当时时，向每个桶状树坑5内植入枸树苗24，并使每棵枸树苗24直立、且树苗24根部位于地表20cm、居地热环管9的中央位置；

步骤六：树苗24种植后，进行适当养护、浇灌和管理；

步骤七：当气温低于零度、冻土现象发生前，外配的电源向驱动电机23供电运转，软轴泵13抽取地下水、水流依次经滤网14、泵头15、泵管16、三通接头17的出水口、连接弯管12、多个串联的地热环管9、最后经回水管11回入地下，水流中的热量经地热环管9传向树根部的土层内。

前文实施例一所种植的枸树苗24当年成活后，越冬前将枝条平地割掉再用地膜和秸秆（干草）覆盖植树坑（当地冬季最低气温低于-22℃），因本发明的越冬设施将地热经水流由地热环管9传向树根部的土层内，避免或减弱了枸树根部的冻土现象，第2年春天枸树可安全越冬，重新出芽后，对每棵枸树进行剪弱芽留壮芽作为树干的作业及管理。因本发明的越冬设施留在土层之中，在随后的每个冬季均持续发挥作用，避免了冻土使枸树根冻死的现象发生，在第3年的春天，3年生枸树主干及枝干发芽，实现了枸树在-20℃至-35℃下越冬存活的效果（温度低于-15℃时枸树被冻死的根本原因是根系被冻死，3年以上的枸树主干及枝干能在-35下存活），在第3年的秋末，枸树的根系伸入钙层土以下的粘土层，实现了乔木类树种的根系穿过钙层土达到之下的粘土层的目的，随后的多年，即可达到常规的日常管理，枸树自主生长的目的。

实施例一采用粉煤灰、沙土、壤土、农作物秸秆碎屑作为原料，粉煤灰（与土壤的矿物成分接近）、沙土（主要含二氧化硅）与壤土适当比例保证将浆状材料与土壤的矿物成分近似，农作物秸秆碎屑经腐化分解后可以提供树木生长所需的腐殖质和有机质，并迅速使粉煤灰和沙土的熟化，这样就实现了固废综合利用，变废为宝的目的。

在实施例一中，本发明的越冬设施，将地下水抽出并经密闭的散热器件和管路回流到地下，仅将当地的地下水所具有的热量，传给树根系的土层当中，并无水的消耗和损耗，这样就达到了即便在气温到-35℃条件下时树坑内不发生冻土现象，达到使树的根系不被冻死、而越冬成活的效果。

本发明的植物碎屑，可采用农作物（如玉米、小麦、高粱等等）秸秆碎屑，也可采用树木的碎屑（如沙柳枝、杨树枝、榆树枝、枸树枝等等）粉碎而成的碎屑，本发明也可采用就地取土取水制取植树浆料，达到本发明植树的目的。

本发明的越冬设施，如在地热环管9外壁增设导热翅片或筋片，以增加传热效率和效果，再如用单一的地热取水泵分支路供给每行的地热环管9等常规改进仍在本发明的权限范围之内。

本发明适用于枸树、楸树、冬青树、樱桃树、国槐、杏树、李子树等等乔木树种，树种的改变仍在本发明的权限范围之内。

基于本发明的植树方法、越冬设施、植树浆料的所进行的常规性改进均在本发明权限范围之内。