CN106068740A - 一种沙化草地种子库激活方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沙化草地种子库激活方法及应用，所述方法包括：围封样地；在所述样地上开设多个相互平行的方向与春季主风向垂直的土壤沟；由有机肥与保水剂混合配制锁水保肥剂，然后将所述锁水保肥剂沿着所述土壤沟的开设方向均匀地洒入所述土壤沟内；用土壤覆盖洒入所述锁水保肥剂的所述土壤沟，并压实覆盖的所述土壤；将粘合剂与水溶解后喷洒在所述样地表层；所述应用为用于修复沙化草地的应用。该方法及应用不仅可以大大提高生态修复效率，同时降低沙化草地生态修复成本，并且见效快。

Description

一种沙化草地种子库激活方法及应用

技术领域

本发明涉及生态修复技术领域，尤其涉及一种沙化草地种子库激活方法及应用，特别是一种应用于科尔沁中度沙化草地的种子库激活方法及修复科尔沁中度沙化草地的应用。

背景技术

处于农牧交错带的草原长期以垦殖和放牧为主的粗放式经营，近年来，随着人们的超载放牧和气候干旱致使草地不断沙化，沙漠面积不断扩大，例如科尔沁沙地仅1985年至1992年沙化草地面积就扩大了41.4％。草原退化和沙化是我国危害大且亟待解决的重大的生态问题。

目前治理沙地通常需要进行封育，采取围封与活沙障组合的生态修复技术，例如沙化建植沙障、飞播草种、植播灌木等措施，这种修护方法虽然使土地沙化现象有所缓解，但是成活率低，为了保证成活率，后期的维护成本较高，并且需要较长的时间才能见效。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种沙化草地种子库激活方法及应用来进行治理草地沙化，该方法充分利用沙化前的草原具有相对较发达的种子库的条件，通过激活方法将种子库激活，不仅可以大大提高生态修复效率，同时解决现有沙化草地生态修复成本高、见效时间长的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供一种沙化草地种子库激活方法，包括以下步骤：

步骤1：围封样地；

步骤2：在所述样地上开设多个相互平行的方向与春季主风向垂直的土壤沟；所述土壤沟能够存放用来增加土壤肥力的肥料和增加土壤保水性能的保水剂，为种子库激活提供所需的水分和肥料；

步骤3：由有机肥与保水剂混合配制锁水保肥剂，然后将所述锁水保肥剂沿着所述土壤沟的开设方向均匀地洒入所述土壤沟内；有机肥料来自当地的牲畜粪便发酵，成本较低，保水剂能够减少沙地的水分流失，增加水分的利用率，将所述保水剂与有机肥料混合一起洒入土壤沟内能够提高有机肥料的利用率；

进一步地，所述保水剂采用聚丙烯酰胺，其中聚丙烯酰胺呈白色颗粒晶体状，主要成分为：丙烯酰胺65％-66％，丙烯酸钾23％-24％，水9％-10％和交联剂0.5％-1.0％。所述交联剂为有机过氧化物，包括过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或过氧化氢二异丙苯。

更近一步地，所述保水剂采用聚丙烯酰胺，其中聚丙烯酰胺呈白色颗粒晶体状，主要成分为：丙烯酰胺65.8％，丙烯酸钾23.9％，水9.4％，交联剂0.9％。

步骤4：用土壤覆盖洒入所述锁水保肥剂的所述土壤沟，并压实覆盖的所述土壤；

步骤5：将粘合剂与水溶解后喷洒在所述样地表层，粘合剂与保水剂的混合使用，能够较好的抑制沙化土地水分蒸发和阻止渗漏，大大提高水分利用率，缓解由于降水不足对其造成的影响。

进一步地，所述粘合剂为豆胚乳和软化水按照质量2:1-2:3比例混合，然后进行粗碎搓碾，气流干燥、粉碎机粉碎制成。

更近一步地，粘合剂为豆胚乳和软化水按照质量1:1比例混合，然后进行粗碎搓碾，气流干燥、粉碎机粉碎制成。

进一步地，步骤2所述多个相互平行的土壤沟行距为30-50cm，每个所述土壤沟的深度为5-8cm。

更进一步地，步骤2所述多个相互平行的土壤沟行距为40cm，每个所述土壤沟的深度为7cm。

进一步地，步骤3所述有机肥与保水剂按照重量份99:1-97:3的比例混合配制所述锁水保肥剂。

更进一步地，步骤3所述有机肥与保水剂按照重量份98:2的比例混合配制所述锁水保肥剂。

进一步地，步骤3中所述锁水保肥剂洒入量为650-800斤/亩。

更进一步地，步骤3中所述锁水保肥剂洒入量为700斤/亩。

进一步地，步骤5中所述粘合剂的施加量为3100-4100g/亩。

更进一步地，步骤5中所述粘合剂的施加量为3600g/亩。

本发明另一方面还提供一种沙化草地种子库激活方法用于修复沙化草地的应用，所述应用能够治理因草原沙化形成的沙地。

本发明有益效果如下：

本发明通过保水剂和粘合剂的混合使用，有效的抑制沙化土地水分的蒸发，并且阻止水分在沙地的渗漏，阻止水分流失，增加水分的利用率；利用有机肥与保水剂混合洒入土壤沟并覆盖压实，能够有效提高有机肥周围的水分含量，从而提高有机肥的利用率；有机肥来自植物和牲畜的发酵，肥力好，成本低，能够将成本控制在每亩130元以下。

本发明利用沙化草地种子库激活的方法来用于修复沙化草地，治理因草原沙化形成的沙地，对抑制草原沙漠化、退沙还草的生态建设具有重要的建设意义，这种修护方法充分利用沙化草原的地理特点，将沙化前相对较发达的种子库激活，根据当地的水热条件、土层厚度与肥力、风速风向等立地条件，并采取土壤锁水增肥技术手段，激活沙化草地种子库，提高中度沙化草地恢复速度与效果，能够在2-3年内，使中度沙化草地拥有较好的植被覆盖，使半流动沙地转变为固定沙地进而转变为中覆盖草地。同时结合围封禁牧措施，保证中度沙化草地修复成功。与现有的围封与活沙障组合的生态修复技术相比不仅成本低，而且见效快。

具体实施方式

下面结合优选实施例具体描述本发明的技术方案，应当理解的是，优选实施例仅用于更好的描述本发明的技术方法，而不构成对本发明技术方法的进一步限制。

本发明实施例以科尔沁沙地源头巴林右旗的中度沙化草地为例进行描述沙化草地种子激活方法及在修复沙化草地的应用。

科尔沁沙地位于我国北方农牧交错带的中东部，是我国四大沙地中面积最大的沙地，又处于防风固沙重点生态功能区，生态保护与建设工作受到国家重视。其自然环境具有典型的过渡性和脆弱性特点，主要特征是半流动沙地，因此仅仅通过封育治理需要较长的时间，而且科尔沁沙地属于温带半干旱大陆性季风气候，年蒸发量相当于降水量的6倍，全年风沙日数达70天左右，干旱，多风沙是该地的主要气候特点，因此在人工未干扰下，活沙障成活率较低。

将科尔沁沙化草地种子库激活的方法包括以下步骤：

步骤1：选取沙地源头巴林右旗的中度沙化草地五亩进行围封作为样地，将样地进行围封有助于种子库激活和沙化草地修复的成功。

步骤2：在所围封的五亩样地上开设多个相互平行的方向与春季主风向垂直的土壤沟；土壤沟可以采用人工开设的方式进行开设，所述土壤沟能够存放用来增加土壤肥力的肥料和增加土壤保水性能的保水剂，用来提供种子库激活所需的肥料并提高土壤保水效能；因为土壤沟用来存放有机肥和保水剂，因此土壤沟沿着与春季主风向垂直的方向开设，有助于在春季使有机肥和保水剂在样地上均匀扩散，从而增加保水剂和有机肥的利用率，同时垂直于主导风向可提高土壤粗糙度，减小风蚀。

步骤3：由有机肥与保水剂混合配制锁水保肥剂，然后将所述锁水保肥剂沿着所述土壤沟的开设方向均匀地洒入所述土壤沟内；有机肥料来自当地的牲畜粪便发酵，成本较低，保水剂能够减少沙地的水分流失，增加水分的利用率，将所述保水剂与有机肥料混合一起洒入土壤沟内能够提高有机肥料的利用率。所述保水剂采用聚丙烯酰胺，其中聚丙烯酰胺呈白色颗粒晶体状，主要成分为：丙烯酰胺65.8％，丙烯酸钾23.9％，水9.4％，交联剂0.9％。

步骤4：用土壤覆盖洒入所述锁水保肥剂的所述土壤沟，并压实覆盖的所述土壤，覆盖所述土壤沟时可以采用人工钉耙的方法，然后通过脚踩压实的方法进行压实。

步骤5：将粘合剂与水溶解后喷洒在所述样地表层，喷洒时可以采用农用喷雾器喷洒到试样的土壤表层，粘合剂与保水剂的混合使用，能够较好的抑制沙化土地水分蒸发和阻止渗漏，大大提高水分利用率，缓解由于降水不足对其造成的影响。粘合剂为豆胚乳和软化水按照质量1:1比例混合，然后进行粗碎搓碾，气流干燥、粉碎机粉碎制成。

用土壤沟来放置保水剂和有机肥，是为了最大程度的使沙地能够吸收保水剂和有机肥，并且使有机肥和保水剂最大效率的起到增加沙地肥力和含水量的作用，因此土壤沟周围的沙地的保水剂和有机肥含量相对较高，如果两个相互平行的土壤沟的行距过大的话，会导致保水剂和有机肥扩散不到两个土壤沟中间的沙地，如果土壤沟的行距过小的话，会导致有机肥和保水剂的浪费，因此多个相互平行的土壤沟的行距既要保证保水剂和有机肥能够在土壤沟周围均匀扩散并覆盖整个沙地，又要避免保水剂和有机肥的浪费，因此土壤沟的行距优选地选择30-50cm，本发明实施例选择40cm。土壤沟太深的话，对于沙地表层的保水性和肥力效果差，如果土壤沟太浅的话，由于风沙流失的问题，将导致保水剂和有机肥的流失，因此土壤沟的深度优选为5-8cm，本发明实施例选择7cm。

有机肥需要土壤含有一定的含水量才能够被土壤吸收，因此将有机肥与保水剂混合均匀配置成锁水保肥剂后一起洒入土壤沟内，能够使有机肥更有效的被吸收，为了使保水剂和有机肥相互作用，使各自最大效率的发挥作用，保水剂和有机肥的比例优选为99:1-97:3，本发明实施例保水剂与有机肥的比例为98:2。

根据当地的水热条件、土层厚度与肥力、风速风向等条件，锁水保肥剂洒入量优选为650-800斤/亩，本发明实施例选择锁水保肥剂洒入量为700斤/亩；粘合剂的施加量优选为3100-4100g/亩，本发明实施例选择粘合剂的施加量为3600g/亩。

将上述的沙化草地种子库激活方法应用于沙化草地修复，一年后，在夏季植被生长旺盛时期，对该技术实验区进行恢复效果评价，样地的土壤水分变化、土壤养分变化和修复地植物群落物种组成、重要值对比分别如表1、表2和表3所示。

(1)土壤水分变化

表1 土壤水分变化对比表(单位：％)

SF1 0-5为土壤表层0-5cm的含水量，SF1 5-10为土壤表层5-10cm的含水量，SF110-20为土壤表层10-20cm的含水量，SF1 20-30为土壤表层20-30cm的含水量。根据表2可以看出，修复前土壤水分分层明显，20-30cm的含水量最高，表层0-5cm的土壤含水量最低，5-20cm的土壤含水量相对稳定。实施修复后，土壤各层含水量明显增加，表层0-5cm增加率为599.71％，增加最为显著，其次是10-20cm，5-10cm，20-30cm，的土层。表明用沙化草地种子激活方法来修复沙化草地具有明显的效果，保水剂和粘合剂的复合使用后表层土含水量明显增加。

(2)土壤养分变化

表2 土壤养分变化对比表(单位：g/kg)

将未进行修复的对照地与进行修复后的沙地进行土壤养分对比，其中SZ 0-5为土壤表层0-5cm的养分，SZ 5-10为土壤表层5-10cm的养分，SZ 10-20为土壤表层10-20cm的养分，SZ 20-30为土壤表层20-30cm的养分。

根据表2可以看出，对修复地土壤养分的分析，修复后的沙地土壤有机质、全氮、全钾、全磷的总量明显增加，分别增加了23.47％、14.82％、2.90％、403.56％，表明土壤养分的增加，为沙化草地的种子库激活创造了良好的土壤条件，将进一步促进沙地植被修复，起到防沙和固沙的效益。

(3)植物群落物种组成、重要值和优势度对比

将未进行修复的对照地与进行修复后的沙地进行植物群落物种组成、重要值进行样方调查，结果如表3所示。样方调查具体为：样方大小为50cm×50cm，在对照地和修复地各设立三个样方，修复地内平行于迎风面分别在前部、中部、后部各设置样方一个；对照地样方设置平行于修复地内样方，其所用数据均取其平均值。

表3 植物群落物种组成、重要值对比

通过对样地的调查，计算物种重要值(IV)，重要值(IV)表示不同的物种在群落中的重要性，重要值越大的种群，在群落结构中的重要性越大，对群落生态环境、发展方向及演变趋势的影响力也越大；辛普森多样性指数(D)，用来描述群落物种的多样性和丰富度，当辛普森指数值越大，表示优势种越少，物种集中性越低，物种种类越多，群落多样性程度和丰富度越高。

重要值(IV)的计算公式如下

IV＝(Dr+Hr+Cr)/3 (1)

式中，IV为重要值、Dr为相对密度、Hr为相对高度、Cr为相对盖度。

辛普森指数(D)的计算公式如下：

$D=1-\underset{i=1}{\overset{s}{\Σ}}{\mathrm{Pi}}^2---\left(2\right)$

式中，D为辛普森指数、s为样方内物种数、i为第i个种、Pi＝ni/N，Pi为样方内第i个物种的个体数占所有物种个体数的比例，ni为样方内第i个物种的个体数、N是样方内所有物种的个体数。

根据表3所示，羊草作为干旱草原上的重要建群种之一，其重要值在对照地与修复地分别为0.104，0.316，修复地明显高于对照地。对照地和修复地的物种辛普森指数，分别为0.677、0.723，表明修复地内群落种类较多，物种较为丰富。

综上所述，本发明实施例提供了一种沙化草地种子库激活方法及在修复沙化草地的应用，有效减少沙化草地的水分流失，增加沙化草地的含水量和肥力从而激活种子库，用这种方法来修复沙化草地能够降低成本，同时提高修复率和成活率，见效快。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沙化草地种子库激活方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：围封样地；

步骤2：在所述样地上开设多个相互平行的方向与春季主风向垂直的土壤沟；

步骤3：由有机肥与保水剂混合配制锁水保肥剂，然后将所述锁水保肥剂沿着所述土壤沟的开设方向均匀地洒入所述土壤沟内；

步骤4：用土壤覆盖洒入所述锁水保肥剂的所述土壤沟，并压实覆盖的所述土壤；

步骤5：将粘合剂与水溶解后喷洒在所述样地表层。

2.根据权利要求1所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤2所述多个相互平行的土壤沟行距为30-50cm，每个所述土壤沟的深度为5-8cm。

3.根据权利要求2所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤2所述多个相互平行的土壤沟行距为40cm，每个所述土壤沟的深度为7cm。

4.根据权利要求1-3任一项所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤3所述有机肥与保水剂按照重量份99:1-97:3的比例混合配制所述锁水保肥剂。

5.根据权利要求1-4所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤3所述有机肥与保水剂按照重量份98:2的比例混合配制所述锁水保肥剂。

6.根据权利要求1-3任一项所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤3中所述锁水保肥剂洒入量为650-800斤/亩。

7.根据权利要求1-6所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤3中所述保水剂为：65％-66％重量份丙烯酰胺，23％-24％重量份丙烯酸钾，9％-10％重量份水和0.5％-1.0％重量份交联剂。

8.根据权利要求1-3任一项所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤5中所述粘合剂的施加量为3100-4100g/亩。

9.根据权利要求1-8所述沙化草地种子库激活方法，其特征在于，步骤5中所述粘合剂为豆胚乳和软化水按照质量2:1-2:3比例混合，然后进行粗碎搓碾，气流干燥、粉碎机粉碎制成。

10.一种如权利要求1-9任一项所述沙化草地种子库激活方法的应用，其特征在于，用于修复沙化草地的应用。