CN104541642B - 一种重度盐碱化草地的治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种重度盐碱化草地的治理方法。它包括如下步骤：1)将所述重度盐碱化草地翻耕，形成垄和垄沟；2)将玉米秸秆铺设到所述垄沟内；在步骤1)之前或步骤2)之后还包括每年向所述重度盐碱化草地表层施加酸性肥料的步骤。本发明具有以下优点：翻耕和覆盖玉米秸秆使得土壤结构改变，表层土壤有机质增加，土壤地表水分蒸发量减少，同时少量施加酸性肥料，降低表层土壤的含盐量和pH值，又能增加土壤的肥力；覆盖玉米秸秆还能有效的拦截种子，且土壤的改善能够促进种子萌发，更有利于植物根系的建立和生长，利于植被的重新建立，从根本上治理了重度盐碱化草地；治理成本低，原材料易于获得；翻耕、覆盖和施肥相结，使植被恢复速度快。

Description

一种重度盐碱化草地的治理方法

技术领域

本发明涉及一种重度盐碱化草地的治理方法，属于土壤改良技术领域。

背景技术

土壤盐碱化是指土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中的过程。从世界范围看，盐碱化是限制作物产量最重要的因素之一。全世界范围内盐碱化面积已经超过10亿公顷，占陆地耕地面积的四分之一。中国盐碱土分布范围广、面积大、类型多，总面积约1亿公顷。特别是近些年，由于土地过度利用和全球变化的双重影响下，土壤盐碱化有加重和范围扩大的趋势，一些地区土壤盐碱化严重的限制了农牧业的发展。

造成土壤盐碱化的原因很多，主要是自然因素和人为因素。自然因素(地质、地貌、水文和气候等)是土壤盐碱化发生的物质基础和必然条件，然而人为因素(如草地开垦种田和过度放牧等)能够加重土壤的盐碱化，是草地盐碱化发生的实际驱动力。重度盐碱化草地一般是指土壤含盐量超过0.6％、pH值大于10和植被盖度小于20％的草地。草地发生重度盐碱化后，植物稀疏，植被盖度极低(<5％)，且多年生植物消失，甚至所有植物都消失，变成完全的碱斑土地。土壤的理化性质变坏，pH值升高(>10)，土壤盐分在土壤表层聚集，土壤的有效养分和水分降低，土壤结构破坏，在土壤表面形成坚硬的壳层。

随着恢复生态学理论的日趋完善以及实验研究的进展，对于盐碱化草地的恢复、利用和治理都提出了多种理论与方法。基于盐碱化草地的不同盐碱化程度常常采用不同的恢复方法，可概括为以下三种类型：物理恢复方法：翻耕、灌溉(淡水洗盐)、沟渠排水和竖井排水来降低水位达到降低盐碱等；化学恢复方法：石膏、泥炭、腐殖酸和保水剂等来改良土壤理化性质，然后进行植被的建植；生物恢复方法：扦插玉米秸秆，填充覆盖物，移栽和种植耐盐植物，施用微生物菌肥等。以上各个方法针对不同的退化的盐碱草地取得了一定的成绩，但是综合技术还不够成熟，大面积推广还受到改良地条件和资金成本的限制。针对重度盐碱化的草地(pH>10，植被盖度小于10％)，利用以上单一的方法进行改良效果较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种重度盐碱化草地的治理方法，本发明能增加表层土壤中有机质的含量，降低土壤中的含盐量和pH值，能有效拦截种子，使重度盐碱化草地上建立植被。

本发明提供的重度盐碱化草地的治理方法，包括如下步骤：

1)将所述重度盐碱化草地翻耕，形成垄和垄沟；

2)将玉米秸秆铺设到所述垄沟内。

上述的方法，所述重度盐碱化草地为pH值大于10、植被盖度小于10％的草地。

上述的方法，步骤1)中，所述翻耕的深度为15～20cm；所述垄宽为30～40cm，具体可为35cm。

上述的方法，步骤1)中，所述翻耕的时间为所述重度盐碱化草地上植被枯黄后；所述翻耕时间具体可为十月中旬，所述翻耕完毕后直接施用所述玉米秸秆，能在以后整个冬季和春季冻融交替时利于所述玉米秸秆的腐烂。

上述的方法，步骤2)中，每公顷所述重度盐碱化草地中所述玉米秸秆的施用量为7000～9000Kg，具体可为每公顷所述重度盐碱化草地中所述玉米秸秆的施用量为8000Kg；

本发明中，使用的所述玉米秸秆为整体施加、未经粉碎处理，这样能防止北方的强风将所述玉米秸秆吹走，同时增加种子的拦截面积。

上述的方法，在步骤1)之前或步骤2)之后还包括每年向所述重度盐碱化草地表层施加酸性肥料的步骤。

上述的方法，施加所述酸性肥料的时间为所述重度盐碱化草地上植被返青后，北方具体可在5月中旬到6月初进行施加所述酸性肥料。

上述的方法，每公顷所述重度盐碱化草地表面喷施所述酸性肥料的量为100～120Kg，具体可为每公顷所述重度盐碱化草地表面喷施所述酸性肥料的量为120Kg；

施加所述酸性肥料采用喷施所述酸性肥料的水溶液的方法；

所述酸性肥料的水溶液的质量体积浓度为15～20g/L，具体可为20g/L；

所述酸性肥料为硫酸铵，所述硫酸铵的含氮量为21％。

本发明中，所述重度盐碱化草地翻耕能使土壤松散，有助于减少土壤中水分的蒸发；

将所述玉米秸秆均匀铺设在所述垄沟内，压实，使所述玉米秸秆与土壤充分接触，有利于玉米秸秆腐解，能增加土壤中的有机质含量；并能使土壤中地表水分蒸发量减少，降低表层土壤的含盐量和pH值；还能有助于拦截飞落的草种，增加种子库种子的数量，利于植被的重新建立；

在所述重度盐碱化草地上施加所述硫酸铵能有效降低土壤的碱性，并能增加土壤中有效氮的含量。

本发明具有以下优点：

1)翻耕和覆盖玉米秸秆使得土壤的结构改变，表层土壤有机质增加，土壤地表水分蒸发量减少，降低表层土壤的含盐量和pH值，又能增加土壤的肥力；覆盖玉米秸秆还能有效的拦截种子，增加种子库种子的数量，土壤的改善能够促进种子萌发，更有利于植物根系的建立和生长，利于植被的重新建立，这样就达到了既治标又治本的目的，从根本上解决了盐碱化草地的问题。

2)东北是玉米生产的主要区域，玉米秸秆材料资源广阔，能够就地取材，也解决了玉米秸秆不能利用的问题。

3)少量酸性肥料的施用，既能降低土壤的表层(0～2cm)的pH值又能为植物生长提供氮素养分；

4)本发明对重度盐碱化草地的治理成本低(1500～2000元/公顷)，原材料易于获得；翻耕、覆盖和施肥相结，使植被恢复速度快。

5)本发明对重度盐碱化草地的治理不仅反映在地上部分的植被盖度或生物量的改变，而且对地下部分的植被根系的进行了恢复。

附图说明

图1为实施例1中2011年实验前重度盐碱化草地和翻耕后重度盐碱化草地的照片图，其中图1(a)为2011年实验前重度盐碱化草地，图1(b)为2011年实验样地翻耕后的重度盐碱化草地。

图2为实施例1中2012年在不同恢复措施下重度盐碱化草地上建植的照片图。

图3为实施例1中2013年在不同恢复措施下重度盐碱化草地上建植的照片图。

图4为实施例1中2012年和2013年的重度盐碱化草地上植被覆盖度(％)随不同恢复措施变化的柱状图。

图5为实施例1中重度盐碱化草地不同恢复措施对2012年和2013年地上植被净初级生产力(gm^-2)的影响的柱状图。

图6为实施例1中2012和2013年重度盐碱化草地不同恢复措施对根生物量(gm^-2)的影响的柱状图。

图7为实施例1中2012和2013重度盐碱化草地不同恢复措施对地下净生产力的影响的柱状图。

图中标记如下：

FG自由放牧，NP无耕作，OP翻耕，PF翻耕+施肥，PM翻耕+覆盖，PFM翻耕+覆盖+施肥；与各恢复措施对应的a、b或c均相同时表示各恢复措施间在同一年内无显著差异(P﹥0.05)，否则差异显著(P﹤0.05)。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中以松嫩重度退化盐碱草地为研究对象，实验的重度盐碱化草地选在吉林省松原市长岭县种马场，实施六种实验处理组合的完全随机区组设计：自由放牧(free grazing,FG)，无耕作(no ploughing,NP)，只翻耕(only ploughing,OP)，翻耕加施肥(ploughing+fertilizer,PF)，翻耕加覆盖(ploughing+mulching,PM)，翻耕、覆盖加施肥(ploughing+mulching+fertilizer,PFM)，每个处理都进行4次重复。

实施例1、重度盐碱化草地建植

(一)重度盐碱化草地上建植

(1)2011年选取如图1(a)所示的实验前重度盐碱化草地(pH值大于10、植被盖度小于10％的草地)，在十月中旬植被枯黄后进行翻耕，如图1(b)所示，形成垄和垄沟，翻耕的深度为15～20cm，垄宽为35cm。

(2)在垄沟内铺设玉米秸秆，然后对玉米秸秆进行压实，是玉米秸秆与土壤充分接触，每公顷重度盐碱化草地中玉米秸秆(未经粉碎处理)的施用量为8000Kg。在2011年的冬季至2012年的整个春季，在冬季和春季冻融交替的时间内有利于玉米秸秆的腐烂，并能拦截飞落的草种。

(3)在2012年6月10左右植物返青后，每公顷经步骤(1)和(2)处理后的重度盐碱化草地进行喷施120Kg硫酸铵肥料，将硫酸铵肥料完全溶于水中，配成质量体积浓度为20g/L。将质量体积浓度为20g/L的硫酸铵水溶液均匀喷施到土壤的表层。

如图2所示，为2012年不同恢复措施对重度盐碱化草地上植被的恢复状况，由图2可知，本发明实施例1中PFM措施与对比例中各措施相比，PFM措施对重度盐碱化草地上的植被恢复情况最好。

(4)在2013年6月10左右植物返青后，每公顷经步骤(3)处理后的重度盐碱化草地进行喷施120Kg、质量体积浓度为20g/L的硫酸铵肥料。

如图3所示，2013年不同恢复措施对重度盐碱化草地上植被的恢复状况，由图3可知，本发明实施例1中PFM措施与对比例中各措施相比，PM处理对植被的恢复情况较好，PFM措施对重度盐碱化草地上的植被恢复情况最好。

(二)对重度盐碱化草地的治理评价

下述植被盖度、地上生产力、根生物量、土壤pH值和土壤电导率，均采用国家标准方法测定。

以下是对2012年和2013年植物生长旺季时，对盐碱化草地上建植情况进行评价：

(1)重度盐碱化草地上植被覆盖度随不同恢复措施和不同年际的变化

如图4所示，为不同恢复措施对重度盐碱化草地上植被覆盖度的影响，由图4可知，本发明实施例1中PFM处理在2012和2013年植被覆盖度都最高，且比对照的FG处理高出8～10倍，证明采用本发明重度盐碱化草地的治理方法是最有效。

(2)不同恢复措施对重度盐碱化草地的地上净生产力的影响

如图5所示，为不同恢复措施对重度盐碱化草地的地上净生产力的影响，由图5可知，本发明实施例1中PFM处理使重度盐碱化草地在2012和2013年地上净生产力达到最高，且与其它恢复措施相比有显著地差异，比对组FG处理提高5～6倍。

(3)不同恢复措施对重度盐碱化草地的根生物量的影响

如图6所示，为不同恢复措施对重度盐碱化草地的根生物量的影响，由图6可知，本发明实施例1中PFM处理使重度盐碱化草地在2012和2013年地下生物量达到最高，且与其它恢复措施相比有显著地差异，比对照FG处理提高6～7倍。

(4)不同恢复措施对重度盐碱化草地的地下净生产力的影响

如图7所示，为不同恢复措施对重度盐碱化草地的地下净生产力的影响，由图7可知，本发明实施例1中PFM处理使重度盐碱化草地在2013年地下净生产力与对比例中恢复措施相比差异显著，说明PFM处理能够最大的提高地下净生产力。PFM处理的地下净生产力是对照FG的30～40倍。施用肥料的2012年显示PM和PMF差异不显著，而与其它的各个处理差异显著，说明覆盖对种子的拦截和增加种子库有很重要的作用，而肥料的主要作用是促进植物的生长，进一步由图4可知，这种肥料的促进作用在2012年对地上净生产力的作用更强。

(5)重度盐碱化草地的治理方法对不同年际表层土壤pH的影响

如表1所示，为本发明实施例1中PFM处理使重度盐碱化草地在表层土壤pH的变化，由表1可知，2012和2013年的PM和PFM处理0～2cm表层土壤的pH与对比例处理相比有显著性的降低，而2011样地翻耕前各个处理之间差异不显著。同时在2～10cm土层，不同的恢复措施在2011、2012和2013年差异均不显著。证明了覆盖玉米秸秆和施肥能够降低土壤表层pH的作用，促进植被的恢复和生长。

表1 不同恢复措施对土壤pH的影响

表1注：与各恢复措施结果对应的a、b或c均相同时表示各恢复措施间在同一年内无显著差异(P﹥0.05)，否则差异显著(P﹤0.05)。

(6)重度盐碱化草地的治理方法对不同年际表层土壤电导率的影响

如表2所示，为本发明实施例1中PFM处理对重度盐碱化草地的不同深度土壤电导率的影响，由表2可知，PM和PFM处理在2012和2013年0～2cm最表层土壤电导率与其它处理相比有显著性的降低，而2011样地翻耕前各个处理之间电导率差异不显著。同时在2～10cm土层里，在2011、2012和2013年，不同的恢复措施之间电导率差异均不显著。证明覆盖玉米秸秆和施肥能够降低土壤最表层电导率的作用，促进植被的恢复和生长。

表2 不同恢复措施对土壤电导率(ms/cm)的影响。

表2注：与各恢复措施结果对应的a、b或c均相同时表示各恢复措施间在同一年内无显著差异(P﹥0.05)，否则差异显著(P﹤0.05)。

综上所述，本发明对重度盐碱化草地的恢复评价，不仅从通常研究的通过测量地上部分的植被覆盖度、地上生物量或者土壤的理化性质等来反应恢复效果，还从植物的整体角度来研究退化草地的生态恢复过程，特别是从地下生态学角度来研究不同恢复措施的效果。众所周知，植物在土壤中生长，必然是先建立根系，然后再生长地上部分，地下部分为地上部分的生长提供营养，地下生态学过程对整个草原生态系统的碳氮循环和养分吸收运转机制具有重要的意义。

本发明重度盐碱化草地的治理方法采用翻耕、覆盖玉米秸秆和施加硫酸铵，覆盖则是采用铺放玉米秸秆的方式，和常用的扦插相比，其覆盖面积更大，会更好地保持土壤的水分和拦截飞落的种子，且腐烂的更快(一年后50～70％以上分解)；硫酸铵是一种酸性肥料，和石膏等相比，其能够更好地降低盐碱地的碱性，使土壤的pH降低，更重要的是它能给植物提供直接有效的氮素养分。

对比例1、

选取实验的重度盐碱化草地区域1自由放牧(free grazing,FG)，不采取任何建植方法。

对比例2、

选取实验的重度盐碱化草地区域2无耕作(no ploughing,NP)，即不在实验样地上放牧，但也不采取任何建植方法。

对比例3、

选取实验的重度盐碱化草地区域3只进行与实施例1中相同的翻耕(onlyploughing,OP)。

对比例4、

选取实验的重度盐碱化草地区域4进行与实施例1相同的翻耕加施肥(ploughing+fertilizer,PF)；

对比例5、

选取实验的重度盐碱化草地区域5进行与实施例1相同的翻耕加覆盖(ploughing+mulching,PM)。

Claims (1)

1.一种重度盐碱化草地的治理方法，包括如下步骤：

1）将所述重度盐碱化草地翻耕，形成垄和垄沟；

所述重度盐碱化草地为pH值大于10、植被盖度小于10%的草地；

所述翻耕的深度为15~20 cm；所述垄宽为30~40 cm；

所述翻耕的时间为所述重度盐碱化草地上植被枯黄后，具体为十月中旬；

2）将玉米秸秆铺设到所述垄沟内；

整体施加所述玉米秸秆；

每公顷所述重度盐碱化草地中所述玉米秸秆的施用量为7000~9000 Kg；

在步骤1）之前或步骤2）之后还包括每年向所述重度盐碱化草地表层施加酸性肥料的步骤；

施加所述酸性肥料的时间为所述重度盐碱化草地上植被返青后；

每公顷所述重度盐碱化草地表面喷施所述酸性肥料的量为100~120 Kg；

施加所述酸性肥料采用喷施所述酸性肥料的水溶液的方法；

所述酸性肥料的水溶液的质量体积浓度为15~20 g/L；

所述酸性肥料为硫酸铵。