CN107996266A - 一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速提升极端干旱区植被覆盖度的物种装配方法，该方法由土壤准备、植物物种配置模式、乔灌木种植方式、草本种植方式及灌溉管理方式完成，该方法通过选择乔、灌、草不同植物间的合理配置种植模式和灌溉方式，在土壤表层至深度为50cm土层平均电导率为1.13‑11.16 ms/cm，平均含水量为4.77‑12.89%的荒漠沙化土地上营造具有乔、灌、草结构的植物群落，提高乔灌木在荒漠化土地的存活率，并快速将植被覆盖度提升到60%以上，同时达到固定沙化土壤、降低土壤盐分和提高土壤水分的目的，保证极端干旱荒漠区沙化土地能够快速实现植被大面积覆盖。解决了干旱荒漠区土地沙化严重、次生盐渍化难改良、土壤贫瘠植物存活率低下的问题。

Description

一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法

技术领域

本发明涉及一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法，具体涉及塔里木河下游荒漠区快速实现植被大面积覆盖、减少沙化、降低风沙和土壤盐碱的方法。

背景技术

极端干旱区一般指年均降水量小于200mm的区域，主要位于我国西北地区，包括新疆、甘肃河西走廊、青海祁连山地区、内蒙古阿拉善高原等地，涵盖中国四大沙漠和大片戈壁，总面积为235.2km²，占全国国土面积的24.5％。极端干旱区因位于亚欧大陆，距离海洋远，受山岭阻隔，海洋湿润气流到达，气候干燥，降水稀少，有的地区甚至年降雨量不足50mm，且气温年较差、日较差大，蒸发强烈，多风沙天气，下垫面大部分为荒漠。由于区域水源稀少，自然环境相对脆弱，生物物种多为耐旱型，土壤主要是荒漠植被和草原植被发育下的土壤，由于植被稀疏，土壤有机质较低，可溶性盐分含量较高，土壤沙漠化程度极高，其主要表现在耕地退化、草地退化、林地退化而引起的土地沙漠化、石质荒漠化、次生盐渍化。近几十年来，由于绿洲内耕地的盲目扩张，农业灌溉用水大量挤占生态用水，水资源的不合理造成了绿洲外围荒漠化不断扩张，导致植被衰败，土壤沙漠化和次生盐渍化现象严重，风沙肆掠，给人类生存和社会经济发展造成了严重的影响。干旱、土地盐碱化和沙漠化已成为极端干旱区的重大灾害，不仅使得经济损失巨大，沙漠化侵蚀绿洲还直接威胁到人民生命。因此，在极端干旱荒漠区如何提升植物存活率、提高植被覆盖，使其固化土壤、降低土壤盐碱已成为维护干旱区生态-环境-经济-社会持续发展的迫切需求。

新疆塔里木河流域是我国西北极端干旱区的典型代表，在过去的50年里，由于流域上游水资源的过渡开发和管理无序，导致下游河道长期断流，湖泊干涸，地下水位急剧下降，荒漠河岸林极端衰败，天然植被死亡，生态系统受损，荒漠化过程加重，沙尘天气增加，生态安全岌岌可危，人类生存环境恶化。国家把塔里木河流域生态环境建设列为“十五”规划，2000年国家投资107亿向塔里木河下游断流河道实施生态输水工程。但由于输水时间不固定，常常无法在种子萌发期进行输水，天然林更新慢，因此土壤种子库自然激活效应不显著，植被覆盖度仍在持续下降。塔里木河下游多半固定沙丘和流动沙丘，土壤沙漠化现象严重、难以固定，同时绿洲-荒漠过渡带土壤次生盐渍化突出、肥力低下。鉴于此，急需在绿洲-荒漠过渡带荒漠区域进行人工造林，快速提升植被覆盖度，遏制荒漠化进程，支撑和保障绿洲农业和社会经济可持续发展。为此，本发明旨在研发一种能在新疆塔里木河下游乃至整个西北干旱荒漠区快速实现植被大面积覆盖、减少沙化、降低土壤盐碱的方法，为提高干旱区植被覆盖度、降低沙尘暴危害提供技术方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种快速提升极端干旱区植被覆盖度的物种装配方法。该方法由土壤准备、植物物种配置模式、乔灌木种植方式、草本种植方式及灌溉管理方式完成，该方法通过选择乔、灌、草不同植物间的合理配置种植模式和灌溉方式，在土壤表层至深度为50cm土层平均电导率为1.13-11.16ms/cm，含水量为4.77-12.89％的荒漠沙化土地上营造具有乔、灌、草结构的植物群落，提高乔灌木在荒漠化土地的存活率，并快速将植被覆盖度提升到60％以上，同时达到固定沙化土壤、降低土壤盐分和提高土壤水分的目的，保证极端干旱荒漠区沙化土地能够快速实现植被大面积覆盖。该方法解决了干旱荒漠区土地沙化严重、次生盐渍化难改良、土壤贫瘠植物存活率低下的问题，为干旱荒漠区土地快速实现植被大面积覆盖、减少沙化、降低风沙提供了一种新方法。

本发明所述的一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法，按下列步骤进行：

a、土壤准备：选择从土壤表层至深度为50cm的土层平均电导率为1.13-11.16ms/cm，平均含水量为4.77-12.89％的沙质土壤，在9-10月将土壤表层至深度20cm进行翻耕，晾晒3-5天，再以株行距为50cm的距离挖30cm×30cm的土坑，备用；

b、植物物种配置模式：通过常规的土壤种子库萌发试验和区域存活植物物种调查选择出当地优势植物并进行乔、灌、草分类，从中选择四类植物：根系发达、抗干旱、耐盐碱的优势乔木胡杨，深根系、抗干旱、具泌盐功能的灌木柽柳和梭梭，耐旱耐盐、多年生的深根系草本骆驼刺和罗布麻，抗盐碱、生境宽、易萌发、易存活、盖度大的浅根系草本猪毛菜和花花柴，作为乔灌草立体群落的基本装配物种；

c、乔灌木种植方式：采集选择步骤b中的乔灌物种的胡杨，柽柳和梭梭种籽，提前一年育苗，在次年秋天9-10月进行移栽，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭种植顺序为各物种按行间距50m，株间距50cm依次交替移栽，将根系完整、带土的乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭幼苗放入步骤a中挖好的30cm×30cm土坑中，并在坑底部和周边堆放5cm常规的羊粪和牛粪混合发酵的有机肥，之后回填土壤，将苗木固定；

d、草本种植方式：在9-10月采集选择步骤b中的草本植物骆驼刺和罗布麻，猪毛菜和花花柴种籽，在第二年的春天3-4月待土壤解冻后，将草本种籽均匀撒在步骤a中翻耕后的土壤中，撒播草本种籽前，预先将种籽在20-25℃温水中浸泡7-8小时，然后置于固氮螺菌或拜叶林克氏菌中浸泡30分钟，使种子表层覆盖一层固氮微生物，撒播范围为：以每株乔灌木根部为中心向外扩散15cm的范围内均匀播散，种子撒播密度为40-50粒/m²，撒播完成后将乔灌木行距间土壤表层至深度10cm进行翻耕，以将种子埋入土中；

e、灌溉管理方式：乔灌木移栽前，每个土坑灌溉2-3L水，乔灌木移栽后3-5天，每株植物根部灌溉2-3L水，之后直到翌年3月，每一月漫灌1次，每次灌水量以2-3L/株计算；草本种籽撒播前再进行1次漫灌，灌水量以乔灌2-3L/株计算，撒播后每一个月灌溉1次，每次灌水量乔灌以3-5L/株计算，待乔灌和深根系草本成活稳定后，每年灌溉4次，灌溉时间分别为3月上旬、5月上中旬、7月上中旬和11月上旬，每次灌水量以乔灌3-5L/株计算。

本发明所述的一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法，该方法中土壤种子库植物物种调查：采用土壤种子库萌发实验调查，对步骤a沙质土壤中筛选植物种类为胡杨、梭梭、骆驼刺、罗布麻、猪毛菜、花花柴、冰藜和芦苇；

区域存活优势物种调查：对步骤a沙质土壤上现存的植物进行种类和数量调查，筛选优势植物种为胡杨和柽柳；

本发明所述的一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法，该方法中涉及的固氮螺菌(Azospirillum)和拜叶林克氏菌(Beijerinckia)均为市售产品，其中固氮螺菌由美国ATCC菌种库生产，拜叶林克氏菌由美国ATCC菌种库生产。于2015年8月购于北京北纳创联生物技术研究院。

本发明所述的一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法，该方法的显著特点是：

一、在极端干旱荒漠区绿洲-荒漠过渡带土壤表层至深度为50cm土层平均电导率为1.13-11.16ms/cm，平均含水量为4.77-12.89％的沙化土地上同时营造具有乔、灌、草三层结构的植物群落，快速提高植被覆盖度，使群落提早郁闭，固定土壤，以减少土壤沙化，降低风沙。

二、在物种配置上，选择的乔、灌木和草本均为具有耐旱、耐盐、耐旱的本地优势物种，耗水量小，蒸腾少，可有效节约生态用水，同时选择的乔灌木和草本具有泌盐和吸盐功能，可以有效地吸收土壤中的盐分，并通过叶片蒸腾作用分离盐分，从而降低土壤含盐量；草本植物和固氮微生物结合，可高效联合固定土壤中氮，快速增加土壤氮素含量，实现土壤固定的同时起到降盐和培肥作用。

三、乔灌木移栽前，先将土壤表层至深度为20cm土壤进行翻耕、晾晒，以切断土壤毛管水运移，降低表层土壤盐分累积，之后将乔灌木和草本植物分时段种植，有利于在撒播草种之前乔灌木已完成定植，根系已开始扎根，可提高土壤含水量，保证草本植物的正常萌发，乔灌木移栽至混有有机肥的坑穴中，这可保证乔灌木幼苗有足够的肥料，用以减轻土壤盐分的刺激，可以有效提高乔木的存活率。

四、漫灌可以使乔灌木周边的盐分有效地扩散到土壤深处或盐生草本周边；乔灌草成活稳定后，每年只需漫灌四次，分别在植物发芽前、抽条时、生长旺季以及休眠前，在有效节约水资源的同时满足植物生长发育所需水分。

附图说明

图1为本发明种植第二年后近景效果图；

图2为本发明种植第二年后远景效果图。

具体实施方式

本发明适用于极端干旱荒漠区土壤表层至深度为50cm的土层平均电导率为1.13-11.16ms/cm，平均含水量为4.77-12.89％的沙质土壤，此类土壤的特点是沙化严重、土壤盐分高、含水量低，一旦遭遇刮风，极易产生扬沙天气，甚至造成沙尘暴频发、流动沙丘入侵等现象。下面结合实例对本发明技术方案进行进一步说明。

实施例1

a、土壤准备：选择塔里木河下游英苏段土壤表层至深度为50cm的土层平均电导率为8.01ms/cm、平均含水量5.15g/L的沙漠化土地，在9-10月将土壤表层至深度为20cm进行翻耕、晾晒3天，之后以株行距均为50cm挖30cm×30cm的土坑，备用；

b、植物物种配置模式：通过常规的土壤种子库萌发试验和区域存活植物物种调查选择出当地优势植物并进行乔、灌、草分类，从中选择四类植物：根系发达、抗干旱、耐盐碱的优势乔木胡杨，深根系、抗干旱、具泌盐功能的灌木柽柳和梭梭，耐旱耐盐、多年生的深根系草本骆驼刺和罗布麻，抗盐碱、生境宽、易萌发、易存活、盖度大的浅根系草本猪毛菜和花花柴，作为乔灌草立体群落的基本装配物种；

c、乔灌木种植方式：乔木和灌木为群落先锋物种，采集选择的乔灌物种的胡杨，柽柳和梭梭种籽，提前一年育苗，在次年秋天9-10月进行移栽，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭种植顺序为各物种按行间距50m，株间距50cm依次交替移栽，将根系完整、带土的乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭幼苗放入步骤a中挖好的30cm×30cm土坑中，并在坑底部和周边堆放5cm常规的羊粪和牛粪混合发酵的有机肥，之后回填土壤，将苗木固定；

d、草本种植方式：在9-10月采集选择的草本植物的骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽，在第二年的春天3-4月待土壤解冻后，将草本选择的骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽均匀撒在步骤a中翻耕后的土壤中，撒播草本种籽前，预先将骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽在20℃温水中浸泡7小时，然后置于固氮螺菌中浸泡30分钟，使种子表层覆盖一层固氮微生物，撒播范围为：以每株乔灌木根部为中心向外扩散15cm的范围内均匀播散，种子撒播密度为40粒/m²，撒播完成后将乔灌木行距间土壤表层至深度10cm进行翻耕，以将种子埋入土中；

e、灌溉管理方式：乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭移栽前，每个土坑灌溉2L水，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭移栽后3天，每株植物根部灌溉2L水，之后直到翌年3月，每一月漫灌1次，每次灌水量以2L/株计算，土壤翻耕后，草本骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽撒播前再进行1次漫灌，灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭2L/株计算；撒播后每一个月灌溉1次，每次灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭3L/株计算，待乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭和深根系草本骆驼刺和罗布麻成活稳定后，每年灌溉4次，灌溉时间分别为3月上旬、5月上中旬、7月上中旬和11月上旬，每次灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭3L/株计算。

实施例2

a、土壤准备：选择从土壤表层至深度为50cm的土层平均电导率为1.13ms/cm，平均含水量为4.77％的沙质土壤，在9-10月将土壤表层至深度20cm进行翻耕，晾晒4天，再以株行距为50cm的距离挖30cm×30cm的土坑，备用；

b、植物物种配置模式：通过常规的土壤种子库萌发试验和区域存活植物物种调查选择出当地优势植物并进行乔、灌、草分类，从中选择四类植物：根系发达、抗干旱、耐盐碱的优势乔木胡杨，深根系、抗干旱、具泌盐功能的灌木柽柳和梭梭，耐旱耐盐、多年生的深根系草本骆驼刺和罗布麻，抗盐碱、生境宽、易萌发、易存活、盖度大的浅根系草本猪毛菜和花花柴，作为乔灌草立体群落的基本装配物种；

c、乔灌木种植方式：乔木和灌木为群落先锋物种，采集选择的乔灌物种的胡杨，柽柳和梭梭种籽，提前一年育苗，在次年秋天9-10月进行移栽，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭种植顺序为各物种按行间距50m，株间距50cm依次交替移栽，将根系完整、带土的乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭幼苗放入步骤a中挖好的30cm×30cm土坑中，并在坑底部和周边堆放8cm常规的羊粪和牛粪混合发酵的有机肥，之后回填土壤，将苗木固定；

d、草本种植方式：在9-10月采集选择的草本植物的骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽，在第二年的春天3-4月待土壤解冻后，将草本选择的骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽均匀撒在步骤a中翻耕后的土壤中，撒播草本种籽前，预先将骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽在22℃温水中浸泡8小时，然后置于拜叶林克氏菌中浸泡30分钟，使种子表层覆盖一层固氮微生物，撒播范围为：以每株乔灌木根部为中心向外扩散15cm的范围内均匀播散，种子撒播密度为45粒/m²，撒播完成后将乔灌木行距间土壤表层至深度10cm进行翻耕，以将种子埋入土中；

e、灌溉管理方式：乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭移栽前，每个土坑灌溉3L水，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭移栽后4天，每株植物根部灌溉3L水，之后直到翌年3月，每一月漫灌1次，每次灌水量以3L/株计算，土壤翻耕后，草本骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽撒播前再进行1次漫灌，灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭3L/株计算；撒播后每一个月灌溉1次，每次灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭4L/株计算，待乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭和深根系草本骆驼刺和罗布麻成活稳定后，每年灌溉4次，灌溉时间分别为3月上旬、5月上中旬、7月上中旬和11月上旬，每次灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭4L/株计算。

实施例3

a、土壤准备：选择从土壤表层至深度为50cm的土层平均电导率为11.16ms/cm，平均含水量为12.89％的沙质土壤，在9-10月将土壤表层至深度20cm进行翻耕，晾晒5天，再以株行距为50cm的距离挖30cm×30cm的土坑，备用；

b、植物物种配置模式：通过常规的土壤种子库萌发试验和区域存活植物物种调查选择出当地优势植物并进行乔、灌、草分类，从中选择四类植物：根系发达、抗干旱、耐盐碱的优势乔木胡杨，深根系、抗干旱、具泌盐功能的灌木柽柳和梭梭，耐旱耐盐、多年生的深根系草本骆驼刺和罗布麻，抗盐碱、生境宽、易萌发、易存活、盖度大的浅根系草本猪毛菜和花花柴，作为乔灌草立体群落的基本装配物种；

c、乔灌木种植方式：乔木和灌木为群落先锋物种，采集选择的乔灌物种的胡杨，柽柳和梭梭种籽，提前一年育苗，在次年秋天9-10月进行移栽，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭种植顺序为各物种按行间距50m，株间距50cm依次交替移栽，将根系完整、带土的乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭幼苗放入步骤a中挖好的30cm×30cm土坑中，并在坑底部和周边堆放8cm的常规的羊粪和牛粪混合发酵的有机肥，之后回填土壤，将苗木固定；

d、草本种植方式：在9-10月采集选择的草本植物的骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽，在第二年的春天3-4月待土壤解冻后，将草本选择的骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽均匀撒在步骤a中翻耕后的土壤中，撒播草本种籽前，预先将骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽在25℃温水中浸泡8小时，然后置于拜叶林克氏菌中浸泡30分钟，使种子表层覆盖一层固氮微生物，撒播范围为：以每株乔灌木根部为中心向外扩散15cm的范围内均匀播散，种子撒播密度为50粒/m²，撒播完成后将乔灌木行距间土壤表层至深度10cm进行翻耕，以将种子埋入土中；

e、灌溉管理方式：乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭移栽前，每个土坑灌溉3L水，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭移栽后5天，每株植物根部灌溉2L水，之后直到翌年3月，每一月漫灌1次，每次灌水量以2L/株计算，土壤翻耕后，草本骆驼刺、罗布麻、猪毛菜和花花柴种籽撒播前再进行1次漫灌，灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭5L/株计算；撒播后每一个月灌溉1次，每次灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭4L/株计算，待乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭和深根系草本骆驼刺和罗布麻成活稳定后，每年灌溉4次，灌溉时间分别为3月上旬、5月上中旬、7月上中旬和11月上旬，每次灌水量以乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭5L/株计算。

通过本发明所述的一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法，乔灌草植物定植后一年，乔灌木成活率平均可达到70-85％以上，乔灌草群落植被覆盖度达到60％以上，种植后第二年效果明显见图1和图2，土壤盐分和水分测定试验结果证明：土壤盐分下降率为30-45％，土壤水分平均提高了50％以上，遇到有风天气，地面不在扬沙，沙化土壤固定效果良好。

Claims (1)

1.一种快速提升极端干旱荒漠区植被覆盖度的物种装配方法，其特征在于按下列步骤进行：

a、土壤准备：选择从土壤表层至深度为50cm的土层平均电导率为1.13-11.16 ms/cm，平均含水量为4.77-12.89%的沙质土壤，在9-10月将土壤表层至深度20cm进行翻耕，晾晒3-5天，再以株行距为50cm的距离挖30cm×30cm的土坑，备用；

b、植物物种配置模式：通过常规的土壤种子库萌发试验和区域存活植物物种调查选择出当地优势植物并进行乔、灌、草分类，从中选择四类植物：根系发达、抗干旱、耐盐碱的优势乔木胡杨，深根系、抗干旱、具泌盐功能的灌木柽柳和梭梭，耐旱耐盐、多年生的深根系草本骆驼刺和罗布麻，抗盐碱、生境宽、易萌发、易存活、盖度大的浅根系草本猪毛菜和花花柴，作为乔灌草立体群落的基本装配物种；

c、乔灌木种植方式：采集选择步骤b中的乔灌物种的胡杨，柽柳和梭梭种籽，提前一年育苗，在次年秋天9-10月进行移栽，乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭种植顺序为各物种按行间距50m，株间距 50cm依次交替移栽，将根系完整、带土的乔木胡杨和灌木柽柳和梭梭幼苗放入步骤a中挖好的30cm×30cm土坑中，并在坑底部和周边堆放5cm常规的羊粪和牛粪混合发酵的有机肥，之后回填土壤，将苗木固定；

d、草本种植方式：在9-10月采集选择步骤b中的草本植物骆驼刺和罗布麻，猪毛菜和花花柴种籽，在第二年的春天3-4月待土壤解冻后，将草本种籽均匀撒在步骤a中翻耕后的土壤中，撒播草本种籽前，预先将种籽在20-25℃温水中浸泡7-8小时，然后置于固氮螺菌或拜叶林克氏菌中浸泡30分钟，使种子表层覆盖一层固氮微生物，撒播范围为：以每株乔灌木根部为中心向外扩散15cm的范围内均匀播散，种子撒播密度为40-50粒/m²，撒播完成后将乔灌木行距间土壤表层至深度10cm进行翻耕，以将种子埋入土中；

e、灌溉管理方式：乔灌木移栽前，每个土坑灌溉2-3L水，乔灌木移栽后3-5天，每株植物根部灌溉2-3L水，之后直到翌年3月，每一月漫灌1次，每次灌水量以2-3L/株计算；草本种籽撒播前再进行1次漫灌，灌水量以乔灌2-3L/株计算，撒播后每一个月灌溉1次，每次灌水量乔灌以3-5L/株计算，待乔灌和深根系草本成活稳定后，每年灌溉4次，灌溉时间分别为3月上旬、5月上中旬、7月上中旬和11月上旬，每次灌水量以乔灌3-5L/株计算。