CN103931294B - 一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法，集成了高效纤维素分解菌群的定向培养技术、有机混合物发酵与制备技术、混合物撒播技术和沙丘裸露创面修复技术。本技术充分利用农牧业生产冗余物，制备成具有一定保水性和粘性的有机混合物，将有机混合物喷洒在沙丘裸露创面，加以播施差巴嘎蒿等固沙植物种子，人工诱导沙地结皮快速生成，在沙丘裸露创面逐步建立灌木‑草被‑结皮固沙体系，促使退化沙地持续稳定恢复。

Description

一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法
技术领域
本发明涉及沙漠治理领域，特别涉及一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法。
背景技术
沙丘固定一般采取设置草方格沙障和植被固定相结合的方法，首先设置草方格沙障，降低风沙流动，然后种植乔木或灌木，逐渐形成植物沙障，达到防风固沙的效果。然而这种方法耗时较长，成效较慢，而且种植的乔灌木成活率较低，同时在设置草方格和种植植物的时候对土壤表层具有破坏作用。一些覆膜法和喷洒固沙胶的方法能起到快速有效的固沙效果，然而这些方法具有二次污染的风险，对土壤和植被的长期稳定恢复造成威胁，不具有持续性。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法，针对沙丘裸露创面受风蚀后迅速扩大且难以恢复的重大生态问题，利用微生物定向培育技术，将玉米秸秆、牲畜粪便等农牧业冗余物通过有氧发酵制备成具有一定保水性和粘性的有机混合物。然后将混合物喷洒在沙丘裸露创面，加以播施差巴嘎蒿等具有一定粘性的固沙植物种子，诱导沙丘创面快速生成结皮，逐步建立灌木-草被-结皮固沙体系，促使沙地持续稳定恢复。该技术在干旱半干旱地区退化沙地恢复中能起到快速、稳定的修复效果，尤其对半流动和半固定沙丘裸露创面的修复作用明显。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法，包括如下步骤：
步骤一、纤维素高效分解菌群的定向培养
取固定沙丘、丘间低地、沙质草地中表层土壤结皮，破碎后加入少许牛粪混合，组成分解菌源母质。然后用纤维素秸秆粉培养液（C源为羧甲基纤维素钠CMC-Na和秸秆粉）对菌源母质中的微生物菌群进行初级分离，培养3d；之后，将初级培养液取10ml转接入纤维素培养液（C源为CMC-Na）中，30℃水浴中摇瓶培养15天。用此法筛选出的微生物菌群即高效纤维素分解菌群（编号为NMCel），用于后期有机混合物快速发酵。
步骤二、有机混合物发酵与制备
将玉米秸秆粉碎成大小5cm长度左右，以2:1的比例加牛粪（秸秆:牛粪的干重比为2:1）混合；同时将NMCel菌群培养液稀释20倍，将菌群稀释液喷洒在玉米秸秆和牛粪的混合物中进行搅拌，使有机混合物保持约200%的持水率（质量含水量）。然后将搅拌均匀的有机混合物置于发酵池中，每隔2天搅拌一次，保持发酵在有氧条件下进行，每次搅拌的时候测定有机混合物的持水率，持水率不足200%时加适量菌液，使其始终保持约200%的持水率。发酵温度控制在30-35℃为宜。发酵进行到大约1-2个月的时候，有机混合物中就能见到少量菌丝体，混合物颜色发黑，变得松软。此时，发酵结束，有机混合物制备成功，可以进行大田利用。
步骤三、有机混合物播撒
在风沙强度较弱的5月底到6月初，将有机混合物以1kg/m2的添加量喷洒到沙丘裸露创面表层，具体喷洒面积以沙丘实际裸露面积为准，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物种子，然后将播施种子后的有机混合物在地表踩压紧实；
步骤四、沙丘裸露创面修复
利用具有一定保水性和粘性、并含有特定微生物菌群的有机混合物，将其撒播在沙丘裸露创面，诱导沙丘创面快速生成结皮，促进差巴嘎蒿等固沙植物种子萌发，对萌发后的幼苗生长提供丰富的营养物质，逐步建立灌木-草被-结皮固沙体系，促使退化沙地持续稳定恢复。
进一步的，所述步骤三中，固沙植物选取差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草，每行播撒种子的密度为50-100粒/米。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明技术在步骤一中分解菌群筛选的母质是沙地土壤结皮，这样筛选出的菌群中含有组成结皮的微生物类群，对后期诱导沙丘创面快速生成结皮具有促进作用。
2、本发明技术在步骤二中有机混合物发酵中选取玉米秸秆和牛粪等农牧业冗余物，这些材料在农牧交错区非常丰富，成本低廉，运输方便，本技术充分利用这些农牧业冗余物，提高了它们的利用率，使其变废为宝，成为沙丘固定的理想材料。
3、本发明技术在步骤三有机物撒播中加入差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物种子，差巴嘎蒿等蒿属植物种子在萌发过程中会产生生物胶，这对有机混合物具有粘合和保水效果，而且没有二次污染的风险；胡枝子等豆科植物种子个体一般较大，其萌发与生长具有较大的优势，而且豆科植物在生长过程中会进行自身固氮，提高了生态系统的氮素输入；狗尾草等草本植物生态幅较广，适应性较强，在退化沙地恢复中起着举足轻重的作用。利用沙地特有的这些固沙植物种子组合，在有机混合物提供良好的养分和水分条件下，可以在沙丘创面形成稳定植被，达到快速固沙的植被修复效果。
4、本发明技术在步骤四对沙丘裸露创面修复中直接向裸露创面喷洒有机物和播撒固沙植物种子，并没有对沙丘土壤进行破坏。因此，这种不破坏沙丘本身而使其快速恢复的固沙技术具有非常好的生态效果。
5、本发明技术集成了微生物菌群定向培养、有机混合物有氧发酵、混合物与固沙植物种子结合撒播等技术，这些技术相辅相成互为基础。定向培养的微生物菌群对结皮的生成具有促进作用，有机混合物对固沙植物种子的萌发和生长提供了良好的养分和水分条件，并随着沙丘创面的修复，有机混合物被逐步分解形成无公害土壤养分物质。差巴嘎蒿等种子萌发时产生的生物胶对有机混合物的粘合及结皮生成有着积极的效果。在沙丘裸露创面逐渐建立灌木-草被-结皮固沙体系，促使退化沙地持续稳定恢复。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明方案做进一步详细描述：
一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法，包括如下步骤：
步骤一、纤维素高效分解菌群的定向培养
取固定沙丘、丘间低地、沙质草地中表层土壤结皮，破碎后加入少许牛粪混合，组成分解菌源母质。然后用纤维素秸秆粉培养液（C源为羧甲基纤维素钠CMC-Na和秸秆粉）对菌源母质中的微生物菌群进行初级分离，培养3d；之后，将初级培养液取10ml转接入纤维素培养液（C源为CMC-Na）中，30℃水浴中摇瓶培养15天。用此法筛选出的微生物菌群即高效纤维素分解菌群（编号为NMCel），用于后期有机混合物快速发酵。
步骤二、有机混合物发酵与制备
将玉米秸秆粉碎成大小5cm长度左右，以2:1的比例加牛粪（秸秆:牛粪的干重比为2:1）混合；同时将NMCel菌群培养液稀释20倍，将菌群稀释液喷洒在玉米秸秆和牛粪的混合物中进行搅拌，使有机混合物保持约200%的持水率（质量含水量）。然后将搅拌均匀的有机混合物置于发酵池中，每隔2天搅拌一次，保持发酵在有氧条件下进行，每次搅拌的时候测定有机混合物的持水率，持水率不足200%时加适量菌液，使其始终保持约200%的持水率。发酵温度控制在30-35℃为宜。发酵进行到大约1-2个月的时候，有机混合物中就能见到少量菌丝体，混合物颜色发黑，变得松软。此时，发酵结束，有机混合物制备成功，可以进行大田利用。
步骤三、有机混合物播撒
在风沙强度较弱的5月底到6月初，将有机混合物以1kg/m2的添加量喷洒到沙丘裸露创面表层，具体喷洒面积以沙丘实际裸露面积为准，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物种子，然后将播施种子后的有机混合物在地表踩压紧实；
步骤四、沙丘裸露创面修复
利用具有一定保水性和粘性、并含有特定微生物菌群的有机混合物，将其撒播在沙丘裸露创面，诱导沙丘创面快速生成结皮，促进差巴嘎蒿等固沙植物种子萌发，对萌发后的幼苗生长提供丰富的营养物质，逐步建立灌木-草被-结皮固沙体系，促使退化沙地持续稳定恢复。
进一步的，所述步骤三中，固沙植物选取差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草，每行播撒种子的密度为50-100粒/米。
本发明的技术原理为：本发明一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法，是对多项技术进行整合集成，包括：（1）纤维素高效分解菌群的定向培养技术；（2）有机混合物发酵与制备技术；（3）有机混合物播撒技术；（4）沙丘裸露创面修复技术。利用沙地土壤结皮分离和筛选高效纤维素分解菌群，并通过定向培养使其功能持续稳定的发挥。充分利用玉米秸秆等农作物冗余物、牲畜粪便，甚至家庭和农牧场生活与生产垃圾，使其变废为宝，并使之成为环保、廉价、持续性兼优的沙丘固定材料。将有机混合物喷洒在沙丘裸露创面，加以播施差巴嘎蒿等优势、适沙生境的当地的固沙植物种子，诱导沙丘创面快速生成结皮，逐步建立灌木-草被-结皮固沙体系，促使退化沙地持续稳定恢复。
本发明成果已在科尔沁沙地奈曼旗沙日他拉村和尧勒甸子村近500亩半流动沙地上进行了创面修复，使沙丘裸露创面的抗风蚀能力提高3-7倍，植被盖度从5%提高到25%左右，结皮厚度从0cm提高到2-5cm，有效遏制了沙丘裸露创面的扩大，提高了沙丘土壤和植被的稳定性。同时，利用该技术对库伦旗2000亩人工幼林林下创面进行了修复试验与示范，有效阻止了植树填埋后裸露面的土壤风蚀，改善了林下土壤结构与肥力状况，使人工林的成活率提高10%左右。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于有机混合物进行沙丘裸露创面快速修复的方法，包括如下步骤：
步骤一、纤维素高效分解菌群的定向培养：
取固定沙丘、丘间低地、沙质草地中表层土壤结皮，破碎后加入少许牛粪混合，组成分解菌源母质，然后用纤维素秸秆粉培养液对菌源母质中的微生物菌群进行初级分离，培养3d；之后，将初级培养液取10ml转接入纤维素培养液中，30℃水浴中摇瓶培养15天，用此法筛选出的微生物菌群即高效纤维素分解菌群，编号为NMCel，用于后期有机混合物快速发酵；
步骤二、有机混合物发酵与制备：
将玉米秸秆粉碎成大小5cm长度左右，以秸秆：牛粪的干重比为2:1混合；同时将NMCel菌群培养液稀释20倍，将菌群稀释液喷洒在玉米秸秆和牛粪的混合物中进行搅拌，使有机混合物保持约200％的持水率；然后将搅拌均匀的有机混合物置于发酵池中，每隔2天搅拌一次，保持发酵在有氧条件下进行，每次搅拌的时候测定有机混合物的持水率，持水率不足200％时加适量菌液，使其始终保持200％的持水率；发酵温度控制在30-35℃为宜；发酵进行到大约1-2个月的时候，有机混合物中就能见到少量菌丝体，混合物颜色发黑，变得松软；此时，发酵结束，有机混合物制备成功，可以进行大田利用；
步骤三、有机混合物播撒：
在风沙强度较弱的5月底到6月初，将有机混合物以1kg/m2的添加量喷洒到沙丘裸露创面表层，具体喷洒面积以沙丘实际裸露面积为准，以行施法播撒固沙植物种子，然后将播施种子后的有机混合物在地表踩压紧实；
步骤四、沙丘裸露创面修复：
利用步骤二制备得到的有机混合物，将其撒播在沙丘裸露创面，诱导沙丘创面快速生成结皮，促进固沙植物种子萌发，对萌发后的幼苗生长提供丰富的营养物质，逐步建立灌木-草被-结皮固沙体系，促使退化沙地持续稳定恢复。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，固沙植物选取差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草，每行播撒种子的密度为50-100粒/米。
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