CN100334934C

CN100334934C - 一种栽培植物以固沙的方法

Info

Publication number: CN100334934C
Application number: CNB2004100144856A
Authority: CN
Inventors: 吴李君; 余增亮; 刘竞男; 魏胜林; 潘燕; 肖翔; 张祥胜
Original assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Current assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date: 2004-03-27
Filing date: 2004-03-27
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2024-03-27
Also published as: CN1679389A

Abstract

本发明公开了离子束改良植被与吸水剂、丛枝菌联用栽培植物固沙方法，在于选择耐旱的草本、灌木植物种子，进行离子束注入诱变，然后置入营养钵中，营养钵中有培养基，培养基是可供草本植物生长的土壤、营养原料与水分，并用吸水剂拌和，土壤中接种有益的根际微生物，将营养钵于春、秋季节栽培到沙漠中，使植物种子依靠培养基发芽、生长，并且根系能通过从营养钵上的开孔伸出到达潮沙层生长，建立自身的吸水能力，达到固沙的作用。本发明操作性推广性强、成本低，植物种植成活率高，简便易行。

Description

一种栽培植物以固沙的方法

技术领域

本发明涉及荒漠化地区生态环境治理领域，具体的说是一种在沙漠地区栽培植物，以防沙固沙的方法。

背景技术

我国有沙漠化土地168.9万平方公里，且以每年1.32％的速度发展，每年因沙化造成的直接损失达540亿元，平均每天近1.5亿元。沙漠化已成为我国社会、经济发展的制约因素。目前常用的治沙方法大致分为化学治沙、工程治沙和生物治沙。

提到恢复、改良荒漠化沙地或沙漠，人们很容易想到植树、种草。但是沙漠地区年降水量少，年蒸发量大，空气干燥，水分是制约固沙植物种子萌发的最关键因素；沙漠地区普通营养贫，矿物质营养成分少，影响植物生长；沙生植物由于长期适应干燥环境的结果，导致种子质地致密，水分氧分很难透过种皮，出苗困难；由于沙漠地区虽然春季降水，但夏季时间长，光线强，紫外线辐射强，如果春季栽培种苗，只能被阳光晒死，或由于其根系尚未没深入到潮沙层，只能枯死。所以在沙漠地区栽培植物十分困难，成活率极低。

植被固沙仍是今后最有效的治沙方式，国内外主要进行单项技术的研究和应用，如沙生植物群落的优选，耐旱沙生植物的筛选、吸水树脂包膜沙生植物种子，吸水树脂与沙生植物种子混合播种等，这些方法无法解决沙生植物种子萌发和植株生长所需要的长时间水分支持和矿质营养来源。

因此，国际上对于治理沙漠，建立沙漠植被，防沙固沙还没有能找到较好的办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子束改良植被与吸水剂、丛枝菌联用栽培植物固沙方法，在营养钵中采放入培养基，其中的吸水剂使培养基具有保水功能，其中的土壤有益微生物如丛枝菌使得植物在生长过程中，创造植物根系局部对养分有较强的吸收能力，对贫瘠土壤的较强的适应能力，增强的生态适应性，为植物提供良好的根际微环境，为沙地上大面积定植植物提供了有利的保障。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

离子束改良植被与吸水剂、丛枝菌联用栽培植物固沙方法，在于选择耐旱的草本、灌木植物种子，进行离子束注入诱变，然后置入营养钵中，营养钵中有培养基，培养基是可供草本植物生长的土壤、营养原料与水分，并用吸水剂拌和，土壤中接种有益的根际微生物，将营养钵于春、秋季节栽培到沙漠中，营养钵的长度以达到或伸入潮沙层为准，使植物种子依靠培养基发芽、生长，并且根系能通过从营养钵上的开孔伸出到达潮沙层生长，建立自身的吸水能力，达到固沙的作用。

所述的固沙方法，其特征在于所述的植物种子是甘草、苜蓿、三叶草、沙棘、洋草种子，对上述种子进行25keV，4.68×10¹⁶～6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入。

所述的固沙方法，其特征在于所述的植物种子是指对甘草、苜蓿、三叶草、沙棘、洋草种子进行25keV，4.68×10¹⁶～6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入后，考察其发芽率、生长势，筛选得到的抗性突变体的种子。

所述的固沙方法，其特征在于所述的有益的根际微生物是丛枝菌、解磷菌、解钾菌。

所述的固沙方法，其特征在于所述的有益的根际微生物是菌根菌GM和GV。

所述的固沙方法，其特征在于所述的培养基是沙子，土，营养液，吸水剂的混合物，所述的吸水剂是KD-1型吸水树脂，营养液是hoagland营养液的稀释物，其浓度为原液的30～40％，营养钵为长条形杯，下部有开有很多小孔，长度以达到或超过沙漠地区干沙层厚度为准。

所述的固沙方法，其特征是所述的培养基中沙、土、吸水树脂、营养液的配比为：60～70(毫升)∶30～40(毫升)∶1～1.3(克)∶60～70(毫升)，所述的培养基的总容积为400～1000毫升。

所述的固沙方法，其特征是所述的培养基中添加有稀土元素。

所述的固沙方法，其特征在于所述的营养钵内的培养基长度为30厘米，含有沙土600ml，其中2/3沙+1/3土，KD-1型吸水树脂6g，植物种子萌发和苗生长所需的1/3浓度hoagland营养液375ml，拌匀后，高压灭菌121℃，2h，冷却后在距土面3-4cm处接种丛枝菌根菌Glomus mosseae和Glomus versiform，接种孢子数为100-200个/营养钵，使用时放入植物种子3-4粒，播种深度1～2cm。

营养钵内的培养基的装填可以是人工，也可以设计专用机械化装填。装填好的营养钵去盖后按一定的株行距在栽植于沙地。

本发明的研究表明，用25keV 4.68×10¹⁶ions/cm² N⁺对甘草种子进行前处理能较好地提高种子萌发的成活率和幼苗根系的耐旱特征，可用于沙漠植被的甘草种子前处理。对不同参数的氮离子注入后的甘草进行PEG的筛选。已选出更耐旱的甘草植株10株，诱变出一株“金叶”甘草。

沙棘有坚硬的外壳，萌发十分困难。一般地做法是用浓硫酸处理，再用25keV，4.68×10¹⁶～6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入后，沙棘种子可提前4～6天萌发。

本发明选用的甘草、沙棘、菌根菌在营养钵中栽培，户外沙池结果表明该技术在栽种两个月内无需外界雨水和浇水，甘草能正常萌发生长，出苗率在95％以上，甘草成苗率为62.9％，茎高能达到10cm左右，大部分根系能伸展到营养钵以外的潮沙层中，初步具有沙地适应能力，

本发明选用的现有市售国产吸水剂与沙联用不板结，透气性较好，对植物、微生物无毒副作用，与植物、微生物相容性好。

本发明选用的吸水剂，和基质中的沙土混合后，其PH值为中性左右，种在有吸水剂的沙土中的植株，拔起时植株根部带有一团一团的沙子，抖动不下。用水冲洗，可将沙子洗去，但一团一团的吸水剂牢牢地附着在根上。在解剖显微镜下，可见甘草根穿过吸水剂，根与吸水剂之间没有明显的分界，表现出良好的相容性。即使吸水剂失水，界面也不甚明显，没有对根造成伤害。

对植物种子进行4.68×10¹⁶～6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入，能较好地提高种子萌发的成活率和幼苗根系的耐旱特征，

本发明所选用的草本植物有甘草、洋草、苜蓿，灌木有沙棘、旱柳，乔木有意杨等。

本发明的研究表明，丛枝菌根真菌能够通过帮助吸收土壤矿质营养如磷等，促进草本植物生长并帮助改善土壤结构，同时提高植物抗逆性如抗旱、抗盐碱、抗病等特性，是很有应用价值的菌根真菌。

本发明筛选出两株促进植物生长的微生物菌株GM和GV。它们能明显促进甘草等植物生长，其中GM和GV使甘草生物量(株重)增加2.77倍、1.25倍；根部侵染率分别达51.5％和50.5％。在显微镜下，微生物菌丝沿着甘草根部生长，有的菌丝沿细胞间隙深入到根内部，并形成孢子。说明微生物与甘草有良好的共生关系。甘草根部分泌有机酸等物质为微生物生长提供营养，极端条件微生物固氮、解磷、解钾，为甘草生长提供养分，接种微生物后甘草多糖含量明显提高。随着多糖含量的提高，甘草的抗旱性也提高。

鉴于丛枝菌根真菌在沙地具有土著丛枝菌根真菌少，有机质含量低，养分含量低，土壤结构差、有些地区偏盐碱等特征，因此本发明营养钵中加入的活性丛枝菌根真菌对养分的较强的吸收能力，对贫瘠土壤的较强的适应能力，以及很强的生态适应性，能够为植物提供良好的根际微环境，为沙地上大面积定植植物提供了有利的保障。在国内目前还尚未见到开发的同类方法和产品。同时本发明栽培种植的豆科植物如甘草、苜蓿、沙棘等可以加速沙地氮库的恢复，这对建立一个持续稳定的生态系统是至关重要的。

营养钵内丛枝菌根菌能和植物根系形成良好的共生关系，通过大量的共生菌丝的生长将分解、转化的矿质营养长期提供给植物生长利用、满足植物生长的营养要求，克服沙地条件下植物可直接利用营养不足，土壤肥力低的难题；同时通过植物生长而定植的丛枝菌根菌能够提高植物冠根比，有利于新叶伸出地面进行光合作用，促进植物营养和生殖生长，提升植物品质，同时具有提高植物耐盐性、抗旱性、抗病性等作用，这为大面积植物的定植，恢复、改良或更新退化的生态系统的能起到有力的保障。

由于营养钵的内壁渡有保水膜，和外界干燥空气直接接触的截面积只有营养钵的上端口，钵内高分子吸水材料储有200ml以上的植物生长所需完全营养液，因此，营养钵在干燥的环境中蒸发量极小，所含水分和营养可以为甘草种子萌发和苗生长及专用微生物孢子萌发、菌丝和植物共生提供75天～90天的水分和营养支持而无需外界雨水和营养。科尔沁沙地一般6月下旬进入雨水期，且年降水量340ml的大部分集中在7～8月。该营养钵一般4月中旬前后栽植，可度过春季、初夏少雨干旱季节。这段期间甘草根系在营养钵内能长长30cm以上，此时进入雨季，干沙层变为潮沙层，由于水分的信号诱导和根系自身的向水性，根系能通过营养钵下部空洞，穿过营养钵进入潮沙层，经过7～8月的雨水季节的生长，根系在潮沙层中分布有一定的区域，自身已具有一定的吸收深沙层水分和耐旱能力。营养钵内应用专用微生物如丛枝菌一方面能分解、转化沙粒矿质为植物生长所需的矿质营养，另一方面又能和植物根系形成良好的共生关系，能通过大量的共生菌丝将分解、转化的矿质营养长期提供给甘草生长利用，满足甘草生长的营养要求。

附图说明

图1是营养钵结构示意图。

图2是植株在营养钵吸收水分和营养生长示意图。

图3是植株根系向潮沙层生长示意图。

图4是植株根系向潮沙层生长示意图。

图5是植株根系向潮沙层生长并建立自身吸水能力示意图。

具体实施方式

1、选择甘草、苜蓿、三叶草、沙棘、洋草种子。

对甘草种子进行25keV，4.68×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入。而且对离子注入后的甘草种子进行培育，考察其发芽率、生长势，已选出更耐旱的甘草植株10株，诱变出一株“金叶”甘草。

沙棘有坚硬的外壳，萌发十分困难。先用浓硫酸处理，再用25keV，4.68×10¹⁶～6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入。

对苜蓿、三叶草、洋草种子进行25keV，4.68×10¹⁶～6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入。

2、制作的本发明营养钵外观为正方形长方体，边长4cm、长度30cm，下部留有12～20个直径为5mm圆孔，营养钵内填充的基质为沙土400ml，其中2/3沙+1/3土，青岛开达实业(集团)有限公司生产的KD-1型吸水树脂4g，植物种子萌发和苗生长所需的1/3浓度hoagland营养液250ml高压灭菌121℃，2h，冷却后在距土面3-4cm处接种丛枝菌根菌Glomus mosseae和Glomus versiform，接种孢子数为100-200个/包装，使用时分别放入甘草、苜蓿、三叶草、沙棘或洋草植物种子3-4粒，播种深度1cm。

将该营养钵一般4月中旬前后按一定的株行间距种植于科尔沁沙漠，可度过春季、初夏少雨干旱季节。这段期间甘草、苜蓿、三叶草、沙棘或洋草根系在营养钵内能长长30cm以上，科尔沁沙地一般6月下旬进入雨水期，且年降水量340ml的大部分集中在7～8月。这时沙面30厘米以下即为潮沙层。由于水分的信号诱导和根系的向水性，根系向下生长，建立自身的吸水能力，从而建立甘草、苜蓿、三叶草、沙棘和洋草植被，达到固沙作用。

所述的培养基中可以添加稀土元素。

Claims

1、一种栽培植物以固沙的方法，其特征在于选择耐旱的草本、灌木植物种子，进行离子束注入诱变，然后置入营养钵中，营养钵中有培养基，培养基是可供草本植物生长的土壤、营养原料和水分，并用吸水剂拌和，土壤中接种有益的根际微生物，将营养钵于春、秋季节栽培到沙漠中，营养钵的长度以达到或伸入潮沙层为准，使植物种子依靠培养基发芽、生长，并且根系能通过从营养钵上的开孔伸出到达潮沙层生长，建立自身的吸水能力，达到固沙的作用。

2、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的植物种子是甘草、苜蓿、三叶草、沙棘、洋草种子，对上述种子进行25KeV，4.68×10¹⁶-6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入。

3、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的植物种子是指对甘草、苜蓿、三叶草、沙棘、洋草种子进行25KeV，4.68×10¹⁶-6.24×10¹⁶ions/cm²的N⁺注入后，考察其发芽率、生长势，筛选得到的抗性突变体的种子。

4、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的有益的根际微生物是丛枝菌、解磷菌、解钾菌。

5、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的有益的根际微生物是菌根菌GM和GV。

6、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的培养基是沙子，土，营养液，吸水剂的混合物，所述的吸水剂是KD-1型吸水树脂，营养液是hoadland营养液的稀释物，其浓度为原液的30-40％，营养钵为长条形杯，下部有开有很多小孔，长度以达到或超过沙漠地区干沙层厚度为准。

7、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的培养基中沙、土、吸水树脂、营养液的配比为：60-70毫升∶30-40毫升∶1-1.3克∶60-70毫升，所述的培养基的总容积为400-1000毫升。

8、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的培养基中添加有稀土元素。

9、根据权利要求1所述的固沙的方法，其特征在于所述的营养钵内的营养基长度为30厘米，含有沙土600ml，其中2/3沙+1/3土，KD-1型吸水树脂6g，植物种子萌发和苗生长所需的1/3浓度hoadland营养液375毫升，拌匀后，高压灭菌121℃，2h，冷却后在距土面3-4cm处接种丛枝菌根菌Glomusmosseae和Glomus versiform，接种孢子数为100-200个/营养钵，使用时放入植物种子3-4粒，播种深度1-2cm。