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阿拉维斯vs维戈塞尔塔: 祁連山高寒草甸草原改良為刈割草場的方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201710964468.6

申請日:

20171017

公開號:

CN108934251A

公開日:

20181207

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01B79/00,E02B13/00,C09K17/40,C09K101/00 主分類號: A01B79/00,E02B13/00,C09K17/40,C09K101/00
申請人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
發明人: 馮起,劉蔚,郭瑞,賈冰,陳麗娟,郭小燕,楊林山
地址: 730000 甘肅省蘭州市東崗西路320號中科院寒旱所
優先權: CN201710964468A
專利代理機構: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙) 代理人: 范國鋒;談俊
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201710964468.6

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種高寒草甸草原改良為刈割草場的方法,針對干旱缺水問題,所述方法提供了通過引導(季節性融雪)洪水,并進行洪水凈化,將凈化后的水用于高寒草甸草原的供水;針對土壤養分不足,通過施加土壤改良劑進行調節,所述土壤改良劑包括沼液、腐殖類物質、微生物菌液、礦石粉末、植物有機料、銨鹽、鉀鹽、含藻載體,集改良以及生態養護為一體,可以實現對植物的短期催肥、長期供養,并且通過特定的配伍促使草籽快速發芽生根,在盡可能短的時間內實現修復效果。

權利要求書

1.高寒草甸草原改良為刈割草場的方法,其特征在于,所述方法包括將水源聚集利用。2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述高寒草甸草原優選為祁連山高寒草甸草原,所述水源可以是河流水源、雨水匯集的水源,尤其是洪水。3.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括按以下步驟將洪水聚集利用:步驟1),洪水匯集:在洪水的出山口處構筑導流渠(100),將洪水引向草原干旱區域方向;步驟2),洪水分流:在草原干旱區域構筑疏流渠(200)對導流渠(100)分枝,使洪水在干旱區域分流;步驟3),洪水攔截和凈化:在疏流渠(200)下游構筑防護壩(300),通過施加前行阻力使洪水下滲,并以側滲方式向下游蔓延,在滲透過程中實現洪水凈化;步驟4),洪水蓄積:在洪水下游方向開設多處截面斷層并形成溝渠(400),匯集側滲析出的水,將水引入蓄積池,用于高寒草甸草原灌溉用水。4.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,步驟1)中,在洪水的出山口構筑的導流渠(100)為一側或兩側堤岸為中部外擴的弧形導流渠(110),將導流渠(100)的底部開設成斜坡狀,上游地勢高,下游地勢低,斜坡坡度i介于0.004~0.006之間;在導流渠(100)中構筑丁字壩(120),所述丁字壩(120)的橫截面為鈍三角形,壩尾與導流渠(100)的堤岸相接,壩頭為鈍角狀,伸向洪水中。5.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,步驟2)中,在導流渠(100)末端開設多條疏流渠(200),多條疏流渠(200)的延伸方向一致,且最外兩側的疏流渠(200)前端超過導流渠(100)末端或與導流渠(100)末端相齊,而中間的疏流渠(200)與導流渠(100)末端存在設定距離,不與導流渠(100)末端相接。6.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,步驟3)中,防護壩(300)的長度大于疏流渠(200)的橫向總跨度,高度高于洪水水位,防護壩(300)以石塊或砂石構筑,迎水側鋪設生態混凝土,壩體上部設置凹槽,凹槽中撒放種植土或洪水中泥沙,移栽多年生灌木或喬木幼苗,或者連根帶土移植附近土著種的多年生植物。7.根據權利要求1至6之一所述的方法,其特征在于,所述方法還包括向高寒草甸草原中施加土壤改良劑,所述土壤改良劑包括以下重量配比的組分:8.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,所述有機料液為沼液;和/或腐殖類物質包括腐葉土和腐殖質,基于500重量份的有機料液,腐殖質30-60重量份、腐葉土40-70重量份,腐殖類物質總量不少于90重量份;和/或礦石粉末包括礫石粉、沸石粉、方解石粉、火山石粉、蛭石粉等任意一種或多種,優選為多種礦石粉末混合使用,更優選為沸石粉和蛭石粉混合使用;和/或植物有機料包括草炭、植物秸稈粉末和木屑,其中,基于500重量份的有機料液,草炭80-120重量份、植物秸稈粉末120-160重量份、木屑40-60重量份,植物秸稈粉末用量最大,其次為草炭,最后為木屑。9.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,土壤改良劑中還加有包膜草籽,所述包膜草籽為表面包覆有腐殖類物質、草炭和沸石粉末的草籽,所述草籽為禾本科草籽,包括冷地早熟禾草籽、草地早熟禾草籽、黑麥草草籽、葦狀羊茅草籽、羊草草籽、垂穗披堿草草籽、或中間偃麥草草籽中的一種或多種。10.根據權利要求9所述的方法,其特征在于,包膜草籽的制備步驟,具體包括:在淀粉中加入溫度為85-95℃的水,持續攪拌,得到淀粉質量濃度為4-6%的淀粉溶液;將草籽與重量為其4-5倍的所述淀粉溶液混勻,陰干后得到初包膜草籽;將所述初包膜草籽加入至重量為初包膜草籽2-3倍且由草炭、沸石粉末和腐殖類物質以(4-5):(2-3):1重量比組成的混合物中,攪拌混勻后陰干,得到包膜草籽。

說明書

技術領域

本發明涉及草原治理領域,特別涉及祁連山高寒草甸草原改良為刈割草場的方法。

背景技術

我國有各類天然草地4×108hm2,占國土面積的41.7%,是世界上草地資源最多的國家之一。祁連山脈廣泛分布著高寒草甸與高寒沼澤草地等天然植被類型,其中高寒草甸是祁連山脈主要的天然草地,也是主要的放牧草場。在全球氣候變化的大背景下,以及人為因素的強烈驅動下,高寒草甸生態系統結構逐漸趨于簡單化、功能脆弱化。高寒草甸草地退化的因素多種多樣,包括自然因素(如干旱、風蝕、蟲鼠害等)和人為因素(如過度放牧、重度刈割、濫墾、挖掘等)。近些年來,由于人為和自然因素的雙重作用,祁連山脈部分地區草地出現了嚴重退化,部分地區甚至已經出現了沙化和荒漠化的趨勢。高寒草甸草地退化日益嚴重,直接威脅著祁連山脈草地畜牧業的持續、穩定、協調發展和區域性經濟可持續發展。為維護畜牧業的健康發展,有必要探尋高寒草甸草原改良為刈割草場的建設方案,對高寒草甸草原進行恢復治理。

基于高寒草甸草原向刈割草場的轉化,需要明確退化草原的土壤狀況及主要的限制因子。研究表明,隨著高寒草地退化程度加劇,毒雜草大量出現,優質牧草顯著減少。土壤環境特征也會隨著地上植被的變化而改變,進而引起土壤微生物數量的變化。隨著草地的退化程度加大,其中土壤有機質、速效磷和速效鉀的含量以及土壤堅實度、濕度都在減小,土壤養分在極度退化條件下不能滿足植物正常生長發育所需。而人工施肥就成為一種常用的草地改良措施,然而,過度施肥會導致土壤板結,對牧草生長短期有效,長期過量使用反而不利。

同時,在草地退化地區,水分是植物生長最主要的限制性因子之一,尤其是干旱年份的牧草生長所需的土壤有效水分更加缺乏。在祁連山脈高寒草甸草原,植物生長主要是基于雨養或灌溉條件的?;謨暄奶跫?,存在降雨不足,植物生長緩慢,供牧用量不足的缺陷;而基于灌溉條件,使得改良為刈割草場的成本較高(如高頻次水輸送所需設備成本、耗水成本、所需人力成本),因此不適合在草原區大面積推廣。

基于上述狀況,亟需開發一種全面考慮高寒草甸草原現狀、減少或緩解植物生長限制性因素、成本低且效果顯著的改善方法,以使得祁連山高寒草甸草原改良為刈割草場,維護祁連山脈草地畜牧業的持續健康發展。

發明內容

為了解決上述問題,本發明人進行了銳意研究,針對干旱缺水問題,通過引導(季節性融雪)洪水,并進行洪水凈化,將凈化后的水用于高寒草甸草原的供水;針對土壤養分不足,通過施加土壤改良劑進行調節,從而完成本發明。

本發明的目的在于提供以下技術方案:

(1)一種高寒草甸草原改良為刈割草場的方法,所述方法包括將水源聚集利用。

(2)根據上述(1)所述的方法,所述高寒草甸草原優選為祁連山高寒草甸草原,所述水源可以是河流水源、雨水匯集的水源,尤其是洪水。

(3)根據上述(1)所述的方法,所述方法包括按以下步驟將洪水聚集利用:

步驟1),洪水匯集:在融雪洪水的出山口處構筑導流渠,將洪水引向草原干旱區方向;

步驟2),洪水分流:在草原干旱區構筑疏流渠對導流渠進行分枝,使洪水在干旱地區分流;

步驟3),洪水攔截和凈化:在疏流渠前方構筑防護壩,通過施加前行阻力使洪水下滲,并以側滲方式向下游蔓延,在滲透過程中實現洪水凈化;

步驟4),洪水蓄積:在洪水下游方向開設多處截面斷層并形成溝渠,匯集側滲析出的水,將水引入蓄積池,用于高寒草甸草原灌溉用水。

(4)根據上述(1)至(3)之一所述的高寒草甸草原改良為刈割草場的方法,還包括對高寒草甸草原施以種植禾本科植物的土壤改良劑,所述土壤改良劑包括以下重量配比的組分:

根據本發明提供的祁連山高寒草甸草原改良為刈割草場的方法,具有以下有益效果:

(1)構筑導流渠、疏流渠、防護壩和集水用溝渠將洪水收集、凈化后收集利用,將自然災害轉化為可利用的自然資源,變廢為寶,凈化后的水資源可緩解草原干旱情況,沉積在疏流渠中的泥沙可用于干旱草原地區土壤增肥;

(2)本發明中提供的洪水收集利用方法為存在多洪水或季節性洪水且缺水地區提供了緩解干旱的新思路,為進行生態恢復提供了一條新的途徑;

(3)本發明提供的土壤改良劑中采用沼液作為混合基質,并加入腐殖類物質,利于微生物快速生長代謝,且改善了種子表面微環境,促使種子發芽和種子內部的物質和能量的轉化,從而使種子表現出提前發芽以及發芽率和發芽勢的提高;

(4)本發明提供的土壤改良劑中開創性地加入了包膜草籽,旨在提供一種非常利于包膜草籽發芽的環境下,通過促進草籽發芽、生長實現長期的改良效果;

(5)本發明提供的土壤改良劑中含藻載體的加入可與微生物以及草籽共同作用,形成生態養護區域,可逐漸實現沙質或干旱環境的修復和改良;

(6)本發明提供的土壤改良劑中礦石粉末的使用,利用其吸附和支撐性能,可緩解土壤中水分和養分的流失,利于微生物代謝過程和植物生長過程中所需營養物質的傳輸;

(7)本發明使用的土壤改良劑配伍關系考究,集改良以及生態養護為一體,可以實現對植物的短期催肥、長期供養,并且通過特定的配伍促使草籽快速發芽生根,在盡可能短的時間內實現修復效果。

附圖說明

圖1示出本發明中用于洪水匯集-分流-攔截的導流渠、疏流渠和防護壩對應位置示意圖;

圖2示出本發明中洪水凈化示意圖。

附圖標號說明:

100-導流渠;

110-弧形導流渠;

120-丁字壩;

200-疏流渠;

300-防護壩;

400-溝渠。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明進行詳細說明,本發明的特點和優點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。

在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面,但是除非特別指出,不必按比例繪制附圖。

我國祁連山脈高寒草甸草原存在不同程度的退化現象,退化的高寒草甸草原土壤水分和養分缺失,為實現植被再生,供給水分和養分必不可少。同時發現,祁連山脈的融冰化雪提供的豐沛的水量,是當地發展農業的重要水源;然而,部分地區融雪引發極大的季節性洪水,威脅人身安全,使田地減產,最終導致有村莊消失。季節性洪水通常流經干旱地區,流量大,由于得不到合理利用,形成旱澇交替局面,干旱地區植物覆蓋面積無法維持或增加。因而,在對退化草原進行修復時,有必要對稀少的洪水資源進行合理利用,解決土壤存在的缺水問題。

本發明的目的是提供一種高寒草甸草原改良為刈割草場的方法,所述方法包括將水源聚集利用。

所述高寒草甸草原優選為祁連山高寒草甸草原,所述水源可以是河流水源、雨水匯集的水源,尤其是洪水。

如圖1和圖2所示,當所述水源為洪水時,所述方法按以下步驟將洪水聚集利用:

步驟1),洪水匯集:在融雪洪水的出山口處構筑導流渠100,將洪水引向草原干旱區域方向;

步驟2),洪水分流:在草原干旱區域構筑疏流渠200對導流渠100分枝,使洪水在干旱區域分流;

步驟3),洪水攔截和凈化:在疏流渠200下游構筑防護壩300,通過施加前行阻力使洪水下滲,并以側滲方式向下游蔓延,在滲透過程中實現洪水凈化;

步驟4),洪水蓄積:在洪水下游方向開設多處截面斷層并形成溝渠400,匯集側滲析出的水,將水引入蓄積池,用于高寒草甸草原灌溉用水。

本發明步驟1)中,由于融雪洪水在出山口處水勢迅猛,直接構筑堤壩進行引導改道,會導致堤壩受到的洪水沖擊力較強,造成沖垮堤壩。因而,在勘探洪水大致流經路線的基礎上,在融雪洪水的出山口構筑一側或兩側堤岸為中部外擴的弧形導流渠110,在出山口處減緩洪水流速,降低對導流渠的沖擊。在弧形導流渠110后可延伸有直線型或曲線型導流渠,將洪水引向草原干旱區方向。

洪水在流經過程中會攜帶泥沙,為減少泥沙在導流渠中的沉積,優選將導流渠底部開設成斜坡狀,上游地勢高,下游地勢低,斜坡坡度為i=0.004~0.006,減緩泥沙沉積,使泥沙進入干旱區,用于再生植被生長基質。

進一步的,在導流渠100中構筑丁字壩120,所述丁字壩120的橫截面為鈍三角形,壩尾與導流渠100的堤岸相接,壩頭為鈍角狀,伸向洪水中。丁字壩120構筑于弧形導流110渠中部之后,且迎水側壩體與水流方向的夾角為150°~165°,靠后位置、鈍三角形設計的丁字壩,受到洪水沖擊后,通過產生回旋湍流帶起底部泥沙,減少沉積。

構筑丁字壩的固體基材為石料,以金屬石籠裝填石料來構筑丁字壩。若固體基材以無規則堆積構筑丁字壩,則下部水體流速受抑情況突出,丁字壩受沖擊力大、可承受洪水沖擊的時期短,綜合考慮洪水沖擊力和對抑制泥沙沉降效果,石料采取級配方式填裝到石籠中,使用于構筑壩底的石籠內填裝大粒徑石料,用于構筑壩頂的石籠內填裝小粒徑石料。同時發現,位于洪水底部的質粗大的泥沙,可穿過大粒徑石料之間的空隙,繼續向前流動,不產生堆積。

本發明步驟2)中,在導流渠100末端開設多條疏流渠200,進一步起到削峰的作用。多條疏流渠分流,將幾乎全部的洪水多級分流到草原干旱地區中,降低了洪水位,減緩了流速,化解了洪災。

多條疏流渠200的延伸方向一致,且最外兩側的疏流渠200前端超過導流渠100末端或與導流渠100末端相齊,防止洪水外溢;而中間的疏流渠200與導流渠100末端存在設定距離,不與導流渠100末端相接,使導流渠100中洪水分散進入多條疏流渠200中。

疏流渠為洪水的主要容納場所,其數目不限于十條以內且長度通常較長,在下游防護壩阻擋洪水流動后,洪水下滲,但受下滲速度限制,疏流渠的構筑需滿足洪水不外溢,不無引導性蔓延。

本發明步驟3)中,防護壩300的長度大于疏流渠200的橫向總跨度,高度高于洪水水位,阻擋洪水前行。壩體縱斷面為下寬上窄的階梯形結構或梯形結構,壩體迎水面斜邊延伸至壩底,有效減緩水浪和水流對壩體的沖擊。壩體迎水面斜邊的傾斜角度為30°~75°,優選為45°~65°。

防護壩以石塊或砂石構筑,側面均鋪設生態混凝土,壩體上部設置凹槽,凹槽中撒放種植土或洪水中泥沙,移栽多年生灌木或喬木幼苗,或者連根帶土移植附近土著種的多年生植物。

洪水受阻后下滲,經過滲透形成了儲存大量地下水的地下水庫,通過土地將水吸住,既化解了洪災,又有效防止了水分蒸發。表土下通常為砂石、土壤、礫石等混合物組成的砂土層,在下滲過程中,受砂土層過濾或吸附,洪水中雜質與水分離,使得洪水得到凈化。洪水繼續下滲過程中,受到阻力愈大,通過側滲向下游滲透,進一步凈化洪水,實現清洪分流。

洪水下滲后,泥沙沉積在疏流渠中,由于疏流渠位于干旱區域,可將泥沙清出疏流渠后,就近分散施加于干旱土地,為干旱沙化土壤增肥,便于后續植物種植。

本發明步驟4)中,在洪水下游方向開設多處截面斷層并形成溝渠400,所述溝渠400深度可達到或超過表土層下的砂土層,側滲流動的水由截面斷層處流出,匯集得到可再利用的清水。

本發明中洪水再利用的方法結合祁連山脈(或其他存在季節性洪水山脈)形成季節性洪水的特點,將洪水資源化,通過引導、阻攔、滲透凈化措施,得到純凈水源,可有效緩解草原干旱情況,為高寒草甸草原改良為刈割草場提供條件。

本發明中,退化高寒草甸草原還存在土壤養分不足問題。為解決這一問題,本發明人經過大量研究,提供了一種有效改善土壤養分缺失、且促進禾本科牧草生長的土壤改良劑。

所述土壤改良劑包括以下重量配比的組分:

本發明提供的土壤改良劑中,選擇了具有特定配伍關系的各種改良組份。這些組份按照既定的配伍關系配比后即可形成非常利于植物生長的環境。

其中,所述有機料液為沼液。沼液含有豐富的營養元素、氨基酸、腐植酸、生長素、水解酶、維生素等生物活性物質,具有生物肥料和生物農藥的雙重特性。將沼液作為有機肥施用,不僅能夠提高植物生長質量、改善土壤品質,而且還可以減少化肥和農藥的施用,提高資源利用效率,且沼液獲得方式便利,成本低,可大面積施用。在土壤改良劑中,沼液還起到混合多種固體物料的作用,不需額外加水,即可將得到物料均勻混合的土壤改良劑。

腐殖類物質包括腐葉土和腐殖質,腐葉土中含有腐殖質和適宜腐殖質活性的基質土,且價廉易得,其中,基于500重量份的有機料液,腐殖質30-60重量份、腐葉土40-70重量份,腐殖類物質總量不少于90重量份。腐殖類物質經發酵或其它處理可得到腐殖酸、黃腐酸、褐腐酸和胡敏素,這些物質對植物生長有益,可以顯著促使土壤顆粒的聚合,提高土壤顆粒的吸附能力,阻止地表水的徑流和土壤侵蝕,形成更多的孔隙,進而改善土壤的通透性;同時,還可調節土壤pH值,抓取鋅、鈣等中微量元素,不會因為土壤偏酸或偏堿而降低了被植物吸收的有效性,也即減少了淋溶流失,提高了肥效;更重要的是,產生的腐殖酸還具有生物催化劑的功能,可以促進植物體內多種新陳代謝反應,進而促進植物合成更多的葉綠素、糖、氨基酸等等,植物生長更健康;腐殖酸還可作為植物根系生長的刺激素,促進植物根系生長。在本發明土壤改良劑中,沼液、腐殖質和腐葉土共同存在,相當于多種微生物的培養基,成分非常利于微生物快速生長代謝,且改善了種子表面微環境,促使種子發芽和種子內部的物質和能量的轉化,從而使種子表現出提前發芽以及發芽率和發芽勢的提高。

微生物菌液為將放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌中的一種或多種培養發酵后的菌液,優選為多種菌混合使用,每克微生物菌液中微生物數量為1*106~109。

微生物菌液與有機生物肥料以及腐植類物質作用后,會產生一系列代謝產物,通過對空間和營養的競爭及產生多種抑菌抗蟲類物質,起到防病抗蟲的目的。另外,還可刺激作物生長發育,提高作物抗逆性,促進種子發芽、根系生長發育。

礦石粉末包括礫石粉、沸石粉、方解石粉、火山石粉、蛭石粉等任意一種或多種,優選為多種礦石粉末混合使用,更優選為沸石粉和蛭石粉混合使用,如基于500重量份的有機料液,沸石粉20-40重量份、蛭石粉20-40重量份??笫勰┨乇鶚欠惺酆萬問郾缺礱婊?、開孔率高且惰性,具有吸附和貯存水分的能力,有利于微生物的接觸掛膜和生長,保持較多的微生物量,由于質地硬,在土壤中還具有一定支撐作用,有利于微生物代謝過程中所需的氧氣與營養物質及代謝產生的廢物的傳質過程。

微生物的繁殖和植物的生長需要提供長期的養分,基于環保和資源的合理利用,本發明經過研究發現,在土壤改良劑中加入多組分、多層次吸收/分解性的植物有機料,可解決此問題。植物有機料包括草炭、植物秸稈粉末和木屑,其中,基于500重量份的有機料液,草炭80-120重量份、植物秸稈粉末120-160重量份、木屑40-60重量份,植物秸稈粉用量最大,其次為草炭,最后為木屑。植物有機料可被微生物分解,草炭和植物秸稈粉末中養分可相對較快被植物吸收,木屑需要較長時間分解,因而可為植物提供長效養分。按照上述配比制成的植物有機料,為經過多次的實驗所得,具有上述配比的植物有機料,可以實現對植物的短期催肥、長期供養,尤其適用于對禾本科植物的促生。

進一步地,本發明的土壤改良劑中微生物菌液與植物有機料的重量配比為1:(9~14)。本發明人發現,在此配比范圍內,可實現對植物的高效供養,明顯促進植物的長期有效生長。

為滿足退化的草原土壤對速效磷和速效鉀的需求,以及氮素對植物的促生作用,向所述土壤改良劑中加入銨鹽和鉀鹽。所述銨鹽選自碳酸氫銨、硝酸銨、磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、磷酸銨;所述鉀鹽選自硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸一氫鉀、磷酸二氫鉀、磷酸鉀、三聚磷酸鉀?;?00重量份的有機料液,銨鹽為10-20重量份;鉀鹽為10-20重量份。上述配比的銨鹽和鉀鹽,配合其他組分(如有機料液、植物有機料)中的N、K和P元素,可滿足對速效N、K和P的需求,以及長期對N、K和P的獲取,又不會造成如鉀鹽過量使植物早衰和誘發缺鋅癥等降低產量和品質的問題。

為實現草原土壤的生態多樣性,提高抗沙化能力,本發明還包括向含有微生物菌液的土壤改良劑中進一步加入含藻載體。含藻載體為負載有共球藻、假共球藻、列絲藻、偽枝藻、鞘絲藻、微鞘藻、粘球藻和念珠藻中的兩種或者兩種以上的高分子聚合材料。鑒于共球藻、假共球藻、列絲藻、偽枝藻、鞘絲藻以及微鞘藻等具有較強的繁殖能力以及抗逆性能力,同時,多為地衣類共生種,該幾種藻類的組合可體現出增效的效果,因此,優選采用上述的幾種藻類作為繁殖種。另外,含藻載體優選具有較好的保水能力,且易于流動的高分子聚合材料如高吸水樹脂,旨在提高藻類的生存能力以及傳播性能。

本申請中,開創性地配伍了沼液、腐殖類物質、礦石粉末、微生物菌液、含藻載體組成的改良組份,該幾種組份混合搭配后,意外地發現可以有效低縮短包膜草籽的發芽時間,特別是禾本科包膜草籽的發芽時間,更為關鍵的是,該組合對于待改良土質的保水性和透氣性的具有非常顯著地提高。

優選地,土壤改良劑中還加有包膜草籽,所述包膜草籽為表面包覆有腐殖類物質、草炭和沸石粉末的草籽,所述草籽為禾本科草籽,包括冷地早熟禾草籽、草地早熟禾草籽、黑麥草草籽、葦狀羊茅草籽、羊草草籽、垂穗披堿草草籽、或中間偃麥草草籽中的一種或多種?;?00重量份的有機料液,包膜草籽為10-15重量份。

本申請優選的包膜草籽多為具有在干旱條件下易于繁殖的種類,而且上述的多種草籽,其發芽生根后,生長的過程中,會形成非常龐大的根系,利于固土固沙。選擇包膜草籽,且加入特定配伍關系的腐殖類物質、草炭和沸石粉末后,包膜會產生抑菌、防蟲、有機無機養分、生長促進因子等相關成分;同時組分間協同作用還兼具通氣、保水、保肥、緩釋的效果,實現促進草籽發芽、防病蟲害、增產增效。

該土壤改良劑用于土壤修復時,即可形成藻類、微生物以及草籽非常良好的生態環境,在微生物和藻類大量繁殖的過程中,草原底層土質的理化環境會慢慢得到修復,并且微生物代謝過程中產生大量的有益代謝物,為草籽的生根發芽提供了保障,隨著時間的推移,待草籽根系穩定后,即可形成生態養護區域,通過植物生態養護的形式實現沙質環境的修復和改良。

本發明中,土壤改良劑的制備方法包括以下步驟:

步驟1),將設定量的腐殖類物質、植物有機料、礦石粉末、銨鹽和鉀鹽加入有機料液中,堆積發酵3-5天;

步驟2),將微生物菌液與含藻載體加入步驟1)體系中,進行混合攪拌,得到預用混料;

步驟3),使用于土壤前,將包膜草籽與預用混料混合,得到土壤改良劑。

步驟3)中,包膜草籽的制備步驟,具體包括:

步驟3-1),在淀粉中加入溫度為85-95℃的水,持續攪拌,得到淀粉質量濃度為4-6%的淀粉溶液;

步驟3-2),將草籽與重量為其4-5倍的所述淀粉溶液混勻,陰干后得到初包膜草籽;

步驟3-3),將所述初包膜草籽加入至重量為初包膜草籽2-3倍且由草炭、沸石粉末和腐殖類物質以(4-5):(2-3):1重量比組成的混合物中,攪拌混勻后陰干,得到包膜草籽。

利用上述方法制成的包膜草籽,搭配本申請土壤改良劑中的其他組份后,其可以促使草籽快速發芽發芽,且還賦予種子多種抗性,保證草籽具有良好的生長態勢。

本發明中土壤改良劑的施用方式為:對擬恢復區域進行翻耕,將混有包膜草籽的土壤改良劑深埋深度5~6cm后覆土,經灌溉,草籽發芽生長。

本發明針對高寒草甸草原改良為刈割草場所面臨的水分、養分缺失問題,分別提供了可持續發展利用的方法,采用上述方法可促進草籽發芽及持續良好生長,逐漸改善高寒草甸草原退化現狀,為刈割草場的建設提供可能。

實施例

實施例1洪水聚集再利用

洪水匯集:勘探洪水在出山口附近的大致流經路線,沿流經路徑在融雪洪水的出山口構筑一側為中部外擴的弧形導流渠,距離出山口稍遠處以直線型導流渠連接弧形導流渠,將洪水引向草原干旱區方向。同時,導流渠開設成斜坡狀,上游地勢高,下游地勢低,斜坡坡度為i=0.006,并在弧形導流渠中后段和直線型導流渠中構筑鈍三角狀丁字壩,壩頭為鈍角為160°,丁字壩配合坡度設計,減少泥沙沉積;

洪水分流:在草原干旱區域構筑10條疏流渠對導流渠分枝,疏流渠長達50~100公里,多條疏流渠的延伸方向一致,且最外兩側的疏流渠前端超過導流渠末端或與導流渠末端相齊,中間的疏流渠與導流渠末端存在設定距離,使導流渠中洪水分散進入多條疏流渠中;

洪水攔截和凈化:在疏流渠下游構筑防護壩,壩體迎水面斜邊的傾斜角度為45°,防護壩以石塊構筑,側面均鋪設生態混凝土,壩體上部設置凹槽,凹槽中連根帶土移植附近土著種的多年生植物,洪水受阻后下滲,通過土地將水吸住,在下滲過程中,受砂土層過濾或吸附,洪水中雜質與水分離,后通過側滲向下游滲透,進一步實現清洪分流。

洪水蓄積利用:在洪水下游方向開設多處截面斷層并形成溝渠,匯集側滲析出的水,將水引入蓄積池,用于高寒草甸草原灌溉用水。

實施例2土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;腐殖質40重量份、腐葉土50重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共24重量份;沸石粉20重量份、蛭石粉40重量份;草炭80重量份、植物秸稈粉末130重量份、木屑40重量份;磷酸銨10重量份;三聚磷酸鉀10重量份;負載有共球藻、假共球藻、列絲藻和念珠藻的高吸水樹脂12重量份;包膜草籽(冷地早熟禾草籽)15重量份,1重量份為250g。

土壤改良劑的制備方法包括以下步驟:

步驟1),將上述設定量的腐殖質、腐葉土、草炭、植物秸稈粉末、木屑、沸石粉、蛭石粉、銨鹽和鉀鹽加入有機料液中,堆積發酵3-5天;

步驟2),將微生物菌液與含藻載體加入上述發酵后的體系中,進行混合攪拌,得到預用混料;

步驟3),使用于土壤前,將包膜草籽與預用混料混合,得到土壤改良劑。

步驟3)中,包膜草籽的制備步驟,具體包括:

步驟3-1),在淀粉中加入溫度為85-95℃的水,持續攪拌,得到淀粉質量濃度為4%的淀粉溶液;

步驟3-2),將草籽與重量為其4倍的所述淀粉溶液混勻,陰干后得到初包膜草籽;

步驟3-3),將所述初包膜草籽加入至重量為初包膜草籽2倍且由草炭、沸石粉末和腐殖質+腐葉土以4:3:1重量比組成的混合物中,攪拌混勻后陰干,得到包膜草籽。

實施例3土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;腐殖質50重量份、腐葉土50重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共21重量份;沸石粉40重量份、蛭石粉20重量份、火山石粉20重量份;草炭80重量份、植物秸稈粉末140重量份、木屑60重量份;磷酸一氫銨15重量份;三聚磷酸鉀10重量份;負載有共球藻、假共球藻、列絲藻和念珠藻的高吸水樹脂15重量份;包膜草籽(冷地早熟禾草籽)15重量份,1重量份為250g。

土壤改良劑和包膜草籽的制備方法同實施例2。

對比例

對比例1土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共21重量份;沸石粉40重量份、蛭石粉20重量份、火山石粉20重量份;草炭80重量份、植物秸稈粉末140重量份、木屑60重量份;磷酸一氫銨15重量份;三聚磷酸鉀10重量份;負載有共球藻、假共球藻、列絲藻和念珠藻的高吸水樹脂15重量份;包膜冷地早熟禾草籽15重量份。不額外加入腐殖類物質,1重量份為250g。

土壤改良劑和包膜草籽的制備方法同實施例2。

對比例2土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;腐殖質50重量份、腐葉土50重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共5重量份;沸石粉40重量份、蛭石粉20重量份、火山石粉20重量份;草炭80重量份、植物秸稈粉末140重量份、木屑60重量份;磷酸一氫銨15重量份;三聚磷酸鉀10重量份;負載有共球藻、假共球藻、列絲藻和念珠藻的高吸水樹脂15重量份;包膜冷地早熟禾草籽15重量份,1重量份為250g。

土壤改良劑和包膜草籽的制備方法同實施例2。

對比例3土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;腐殖質50重量份、腐葉土50重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共21重量份;草炭80重量份、植物秸稈粉末140重量份、木屑60重量份;磷酸一氫銨15重量份;三聚磷酸鉀10重量份;負載有共球藻、假共球藻、列絲藻和念珠藻的高吸水樹脂15重量份;包膜冷地早熟禾草籽15重量份,1重量份為250g。不加入礦石粉末。

土壤改良劑和包膜草籽的制備方法同實施例2。

對比例4土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;腐殖質50重量份、腐葉土50重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共21重量份;木屑60重量份;磷酸一氫銨15重量份;三聚磷酸鉀10重量份;負載有共球藻、假共球藻、列絲藻和念珠藻的高吸水樹脂15重量份;包膜冷地早熟禾草籽15重量份,1重量份為250g。植物有機料中不含草炭和植物秸稈粉末。

土壤改良劑和包膜草籽的制備方法同實施例2。

對比例5土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;腐殖質50重量份、腐葉土50重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共21重量份;沸石粉40重量份、蛭石粉20重量份、火山石粉20重量份;草炭80重量份、植物秸稈粉末140重量份、木屑60重量份;磷酸一氫銨15重量份;三聚磷酸鉀10重量份;包膜冷地早熟禾草籽15重量份,1重量份為250g。不加入含藻載體。

土壤改良劑和包膜草籽的制備方法同實施例2。

對比例6土壤改良劑的制備

土壤改良劑包括以下重量配比的組分:有機料液500重量份;腐殖質50重量份、腐葉土50重量份;放線菌、固氮菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、硫酸鹽還原菌(各菌均等份配制,每克數量約4*108)共21重量份;沸石粉40重量份、蛭石粉20重量份、火山石粉20重量份;草炭80重量份、植物秸稈粉末140重量份、木屑60重量份;磷酸一氫銨15重量份;三聚磷酸鉀10重量份;負載有共球藻、假共球藻、列絲藻和念珠藻的高吸水樹脂15重量份;未經包膜處理的冷地早熟禾草籽15重量份,1重量份為250g。

土壤改良劑的制備方法同實施例2。

實施例

將實施例2~3中制備的土壤改良劑、對比例1~6中制備的土壤改良劑、以及單獨的未包膜草籽,在東祁連山金強河河谷(北緯37°11’~37°12’,東經102°19’~102°33’)研究區進行實驗。在劃定的實驗區進行翻耕,使地面平整,無雜草即可。對實驗區分區,分別在不同分區將帶包膜草籽或草籽的土壤改良劑以及純草籽深埋5~6cm,覆土,記錄草籽數目、土壤和草籽發芽生長狀況,結果如表1所示。

表1

注:1.根長、苗干重:苗長為3~4cm時,測定苗根長;并將苗株洗凈、60℃烘干至水分小于10%,測得苗干重。

2、元素P、K和細菌總數:以播種日為第1天,在草籽播種第30天進行測定;在各分區種植草籽地區的多個采樣點于土層8~10cm深采集土壤樣品進行測定。

由表1可知,本發明提供的土壤改良劑,可有效促進冷地早熟禾的發芽、出苗以及根系生長。同時,相較于未進行改良的草原土壤,土壤改良劑可提高土壤的肥效和生境狀態的良性轉換,例如,增加的微生物與有機生物肥或腐植類物質作用,會產生一系列代謝產物,起到防病抗蟲的目的,還可刺激作物生長發育,提高作物抗逆性,促進種子發芽、根系生長發育。

以上結合具體實施方式和/或范例性實例以及附圖對本發明進行了詳細說明,不過這些說明并不能理解為對本發明的限制。本領域技術人員理解,在不偏離本發明精神和范圍的情況下,可以對本發明技術方案及其實施方式進行多種等價替換、修飾或改進,這些均落入本發明的范圍內。本發明的?;し段б運餃ɡ笪?。

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祁連山 高寒 草甸 草原 改良 草場 方法
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