CN108718584A - 一套生态治沙使沙漠变良田绿洲的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沙漠治理及沙化农业开发技术领域，创新了沙漠治理的技术原理和方法。该方法是在做好区域规划和土地平整的前提下，重点做好将具有吸附、保水、保肥、防渗功能的I型改良剂施入按正方形网格开挖的沟槽中后将沟槽回填平整及将II型改良剂施入沙漠表层旋耕后平整的措施，改良剂的配方是按照循环经济发展理念和尽量降低治理成本的原则，选用各类工农业有机废弃物及精品有机碳肥和农用复合微生物菌剂科学配伍而成；同时交错建设温室大棚和种植绿色屏障做好防风固沙措施；结合水资源具体情况科学制定水源及高效节水灌溉方案，整合利用国内外优质农业科技资源，大幅度提高沙漠变良田的经济和社会效益。

Description

一套生态治沙使沙漠变良田绿洲的方法

技术领域

本发明属于沙漠治理及沙化农业开发技术领域，具体涉及一套生态治沙使沙漠变良田绿洲的创新技术，大面积推广实施后，可以改变沙漠治理“以防为主，以治为辅”的错误理念，从根本上扭转沙漠治理技术落后的局面。

背景技术

全球沙漠化的蔓延造成生态系统失衡，可耕地面积不断缩小……，我国是世界荒漠化最严重的国家之一，西北干旱区沙漠和沙漠化土地已经成为沙尘暴的主要源地之一，对中国工农业生产和人民生活带来了严重影响，给国家和社会经济造成了巨大损失。长期以来，沙漠治理取得了很大成就，积累了丰富的经验，但基本局限在一些基础条件好、见效快的地区实施，而治理难度大的地区却很少开发实施，荒漠化继续扩大的实质没有得到根本的改变，致使投入越来越多，治理力度逐年加大，从整体看，荒漠化扩展的速度越来越快，沙漠治理收效甚微，沙漠治理技术落后的局面造成了“治理速度赶不上破坏的速度”，“绿化跟不上沙化”，造成荒漠化局部逆转整体恶化的被动局面，其根本原因是沙漠治理没有突破性的创新技术成果出现，国家无法出台高效的沙漠治理模式和方案，更无法加大科学的资金及人力物力投入，大幅度提高沙漠治理成效，只能坚持传统的“以防为主，以治为辅”的理念，重防偏治或者局部地区发挥“愚公移山”的精神，长期投入资金和人力物力创造实现局部沙漠变良田绿洲的美好愿望。

创新沙漠治理的发明成果应该重点从五个切入点寻找突破口，提出解决综合治理方案，一是有效解决绿化种植防风沙破坏的问题；二是创新沙化土地长期保水保肥的新技术；三是解决好沙化农业植物所需营养和水源及节约用水的方案；四是降低沙漠治理成本；五是沙漠变良田绿洲后永不反弹，并取得良好的经济和社会效益。纵观全球现有的发明成果都没有较好的或全面的解决上述五个问题的方案。沙漠治理是一项复杂的系统工程，急需按照上述五项原则出现重大技术突破。

发明人孙长清，2009年在河北省唐山市丰润区沙流河镇组建了农民合作社，承包了沙化土地200亩，承包地沙层厚度达10米，10米以下是河卵石，当地干旱少雨，地下水匮乏，沙化土地根本无法种植，迫使孙长清必须学习沙化土壤治理知识，研究治理原理，创新治理措施，三年内将200亩沙地改造成能保水保肥的水浇地良田，至今种植经营9年成了当地闻名的高效有机农业合作社，取得了较好的经济和社会效益。孙长清根据自己沙化土地治理的经验，结合我国西北大规模沙漠治理的具体情况和特点，创新发明了一套生态治沙，使沙漠变良田绿洲的方法。

发明内容

本发明采用了原创发明与整合现有可应用优质资源相结合的方法，按照农业循环经济发展理念，创造了一套“以治为主，以防为辅”的生态沙漠治理方法，详细说明如下：

1、加大治理规模，制定区域总体规划方案

在当地政府的指导下，根据人力物力财力及治理区域的具体情况，确定治理规模，制定包括居住生活区、道路、防护林带、水源灌溉方案和农田区块、设施农业建设及发展远景在内的全面规划方案。

2、做好治理区域土地平整

大部分沙漠地区为丘陵或盆地，采用大面积平整与阶梯式平整相结合的方法做好平整土地规划，并按规划根据改造进度分期分批实施。

3、网络式开挖沟槽施入具有吸附保水保肥防渗长效缓释功能的I型专用改良剂

3.1 沟槽平面布局为正方形网格，沟槽中-中尺寸即正方形的尺寸为4-5米，网格规划方案纳入治理区域整体规划，网格平面布置示意图见说明书附图图1。

3.2 沟槽的开挖尺寸根据沙化疏密程度设计宽度40-60厘米，深度50-70厘米，沟槽内施入沙漠治理I型改良剂，厚度25-45厘米，解决沙地吸附保水保肥防渗长效缓释难题，沟槽上部用原土回填平整。沟槽开挖剖面图见说明书附图图2。为了降低成本，I型改良剂根据就近取材、就近生产、就近使用的原则，由沙漠治理工程承包方按配方散装自产自用。

3.3 I型改良剂配方设计在下列组合中选择材料组成

3.3.1 以畜禽粪便为主要原材料选用国内最先进的生产技术按生物有机肥的标准生产，占比例20％-80％。

3.3.2 以各类农作物秸秆、枝丫和农林产品加工副产品如：坚果壳类、大豆粕、花生粕、啤酒粕、锯末及食品类残渣等有机质为基本原料麿成细度30-100目生物质粉，占比例20％-50％。

3.3.3 各类适合农用含有机质丰富和营养成分较高的矿物原料及工业副产品，如：风化煤、褐煤、泥炭、草炭、生物质碳、草木灰、粉煤灰、炼铁产粉尘及固体渣、蛭石、天然佛石、风化页岩、农用麦饭石及牡蛎壳等，麿成30-100目细粉。对于吸附能力较差的材料，可以采用通用的粉剂膨化加气技术先行处理，该类原料占比5％-25％；在不使用和少使用3.3.1、3.3.2组合材料的特殊情况下可占比50％-80％。

3.3.4 以上三项主要材料按要求加工成粉剂后，确定的配方组合，配比混合均匀，做为I型改良剂的基础原料。

3.3.5 按照常规固体发酵的方法在扩繁固氮、解磷、释钾、碳链分解(分解有机质)常规菌种的基础上在重点增加分解硅酸盐及可抗病防病的菌种，将扩繁配好的复合益生菌适量加入上述作为载体配好的粉剂中，达到有效活菌数≥0.2亿/g，作为I型改良剂施入开发的沟槽中。I型改良剂在沟槽中因有微生物的营养，有效活菌数还可逐步增加，改良剂的吸附保水保肥防渗缓释功能可以保持3年以上。

4、覆盖式施入II型改良剂，是生态治沙的核心技术产品

沙漠变良田表层土壤的改良是关键，II型改良剂的配方主要在I型改良技术的基础上，根据有机营养理论和产品的价格及改良要达到质量效果的高低添加最重要的可被植物吸收的小分子有机碳营养2％-100％，有机碳营养的加入既可补足碳营养的供给，又可以对沙土有粘合促进作用，另外再加入粘性较大，又有适量营养成分的膨润土1％-5％，可促进表层土壤团粒结构形成，菌剂的有效活菌数标准达到≥2亿/g。II型改良剂用吨袋包装，每亩使用2-3吨，表层撒均匀后，用旋耕机旋耕平整，深度20-30厘米。I型II型改良剂均为沙漠治理的专用改良剂，自产自用，不作为商品在市场上流通，为保证质量必须参照有关国家标准或行业标准制定执行企业标准。经过改良的沙漠土壤可以增加地温2～4℃，并可自然滋生蚯蚓，促进改良后的土壤疏松柔软。

5、防风沙固沙措施

在沙漠地区开发沙化农业，沙漠生态治理变良田，制定防风沙固沙措施十分重要

5.1 规划建立防风沙绿色屏障

在规划区域的重点道路两侧均选用适宜速生树种，移栽较大树苗，建设适当宽度的防护林，田间小路栽种双行树，温室大棚及大田种植区块周边可以种植速生及耐干旱防沙固沙的树种及荆条灌木，也可引入植株高大(5-7米)，根系发达，生长速度快，产量高，抗逆性强，管理简单的巨菌草，该草种植一次可以连续收割20多年，北方一年一亩地可收割12-18吨鲜草，巨菌草既可做能源和造纸原料，还可做饲料，巨菌草是最理想沙漠治理，防风沙的选择，更是可持续发展农业循环经济产业致富的好项目。

5.2 迎风交错建设温室大棚，防风沙破坏

采用大田种植和温室大棚种植相结合的种植模式，温室大棚建设面积占治理总面积的10％-15％，温室大棚正面迎风交错布置，大田种植区块在温室大棚之间规划，温室大棚及周边的绿色屏障可以完美组合，解决大田种植防风沙破坏难题。

5.3 单株苗木移栽，做好移栽方案措施，确保成活率大于95％

在经过上述使用I、II型改良剂改良后的温室大棚周边土壤中进行单株苗木移栽，除注意使用传统移栽经验外，要特别注意定植穴挖大挖深并适量施入II型改良剂做底肥，还可适量加入保水剂，保水肥充足，确保成活率大于95％。

6、结合治理区域水资源具体情况科学制定水源灌溉方案

需要治理的沙漠地区各地的水资源情况不同，要结合具体情况制定水源及灌溉方案，水源方案采用充分利用地表水和打井相结合的模式，现以常用的打井模式说明具体水源灌溉方案：在规划治理区域建设地下深井网及管网，根据地下水情况确定打井深度，保证连续取水不间断，根据灌溉管网用水量大小，原则上每300-500亩打一眼井，管网管径设计根据实际情况确定，灌溉管网干管支管的埋设可与前述沟槽开挖统一规划，尽量共用同一沟槽，以减少工程量降低成本。按当地冬季冻土深度确定管网埋深，保证管网不受冻害。每10亩-20亩地设一个出水口。农业灌溉是用水大户，其用水量占全国总用水量的70％，我国是水资源严重缺乏的国家，特别是沙漠地区，干旱缺水十分突出，因此选用最先进的节水灌溉技术方案十分必要，根据调研，建议选用国内外领先的渗灌和痕量灌溉技术和设备，节水效果大大优于国内传统使用的滴灌和喷灌技术，可节水50％左右，用于沙漠治理可减少打井数量一半，大大降低沙漠生态治理成本。对于地下水超采区域要杜绝田间使用落后的防渗渠道灌溉措施，重点通过高效节水灌溉技术解决水源不足问题。

7、整合国内外优质农业科技资源，大幅度提高沙漠变良田的经济和社会效益

生态治沙变良田，不仅仅局限于解决沙漠变绿洲的问题，必须积极整合利用国内外优质农业科技的成果，最终目标要实现大幅度提高经济和社会效益。按照上述生态沙漠治理的方法，可以确保当年改良，当年或次年开始种植，连续三年可把改造好的良田变成符合生态标准的耕地，设施农业、大田种植、农副产品深加工等综合经济效益平均可以达到每亩年收入0.8-2万元，与沙漠治理改造投入的成本相比，投入产出比非常突出，能确保实现贫困农民增收致富，现将需要整合利用的科技创新成果以及结合大规模沙漠治理改造和建设智慧城镇发展思路，促进县域和乡镇经济发展的措施，举例说明如下：

7.1 选择优良种子和种苗，建立种苗生产基地，促进优质高产增收。

7.2 大力开发林下经济，发展立体种植，增加经济效益。

7.3 在发展种植业的基础上，大力发展畜牧业，推广种养结合模式，促进农业循环经济发展。

7.4 建立有机农产品生产基地，实施农超对接，满足城镇居民对优质农产品的需求，确保食品安全，促进国民健康。

7.5 大力开发功能食品，中草药等经济及高产值作物种植、加工、销售产业链，促进农村经济发展和农民增收。

7.6 以乡镇为中心建立生物质开发管理中心，科学有效解决农村秸秆、畜禽粪便、各类有机垃圾无害化处理和资源利用项目开发。

7.6.1 做好农业种植业供给侧肥料结构调整，利用国内高科技成果建立就地生产就近使用生物有机肥供需基础体系。利用当地资源投资建设精品有机肥和微生物肥料工业化生产企业，就近供应农民和种植集团使用，开发商品肥料绿色生产、绿色经营及流通模式，杜绝长途运输，大幅度降低用肥成本，积极努力落实国家“藏粮于技、藏粮于地”的方针。

7.6.2 利用无氧干镏技术，投资建设生物质能源发电企业(国内已有样板)。

7.6.3 利用零排放，无污染的新型造纸技术以农作物秸秆等生物质为主要原料，兴办新型造纸企业(国内已有样板)，提高农村的经济效益和社会效益。

农业科技创新是实现我国大规模沙漠治理使沙漠变良田绿洲的根本出路，本发明是在总结我国沙漠治理经验教训的基础上，结合实践经验，在创新沙漠治理理论的前提下发明的一套高新技术成果，理论根据可靠，治理效果突出，为国家实施战略性治沙方案提供了技术保障，大面积推广普及后可以扼制荒漠化土地的发展，大幅度增加绿色植被面积，减弱沙尘暴的强度，改变大气环境污染，还可增加我国优质农田的面积，促进我国高效农业可持续发展。

附图说明

图1为沟槽正方形网格平面示意图，图中注明了正方形沟槽中-中的尺寸及沟槽的宽度。

图2为A-A剖面图。

具体实施方式

本发明的核心技术是发明内容的3-6项，其中I型和II型改良剂的使用材料均为来源广泛和廉价的各类工农业有机废弃物，选用设计方案及配比时，必须结合当地的资源情况，坚持就地取材，就地使用的原则，以降低沙漠治理成本，具体实施3-6项发明内容时，必须坚持因地制宜的原则，确定具体实施方案。

实施例1

内蒙古自治区某地方案

1、制定治理区域详细总体规划。

2、按规划做好治理区域土地平整工作。

3、沟槽网格平面布局按沟槽中-中正方形网格尺寸4.5m×4.5m，沟槽宽度50cm，深度70cm，同步做好灌溉管网干管支管埋设工作，沟底填I型改良地，厚度40cm，最后将沟槽回填平整。

I型改良剂配方如下：

3.1 干牛粪(粉)35％。

3.2 生物质秸秆粉35％。

3.3 风化煤粉(含腐植酸50％以上、含有机植70％以上)25％。

3.4 农用麦饭石粉5％。

3.5 以上四种材料混合均匀后，添加适量农用复合益生菌，有效活菌数达到≥0.2亿/g的标准。

4、地表覆盖式均匀施入II型改良剂每亩用量3000千克，再用旋耕机旋耕深度25cm，并做好地面平整，II型改良剂配方：在I型改良剂的基础上添加小分子有机碳肥5％；另添加膨润土5％；添加复合益生菌达到有效活菌数≥2亿/g的标准。

5、适时按规划建设温室大棚和实施防风沙绿色屏障种苗移栽，根据情况适量引进种植巨菌草。

6、选用北京某公司开发的痕量灌溉技术方案，按每300亩打深井一眼，实施水源规划。

实施例2

内蒙古自治区某地方案

1、制定治理区域详细总体规划。

2、按规划做好治理区域土地平整工作。

3、沟槽网格平面布局按沟槽中-中正方形网格尺寸5.0m×5.0m，沟槽宽度40cm，深度60cm，同步做好灌溉管网干管支管埋设工作，沟底填I型改良地，厚度30cm，最后将沟槽回填平整。

I型改良剂配方如下：

3.1 生物有机肥75％

3.2 褐煤粉(含腐植酸≥50％，有机质≥70％)25％。

3.3 以上两种材料混合后，添加适量农用复合益生菌，有效活菌数达到≥0.2亿/g。

4、地表均匀覆盖施用II型改良剂每亩用量3000千克，再用旋耕机旋耕深度25cm，并做好地面平整。

II型改良剂配方如下：

4.1 生物有机肥50％。

4.2 精品小分子有机碳肥50％。

4.3 以上两种材料混合后，添加复合益生菌达到有效活菌数≥2亿/g。

5、适时按规划交错建设温室大棚和实施防风沙绿色屏障种苗移栽。

6、选用太原某公司开发的渗灌技术和设备，按每250亩打深井一眼，实施水源规划。

Claims (4)

1.一套生态治沙使沙漠变良田绿洲的方法，是按照循环经济发展理念，针对沙漠形成的原因在创新沙漠治理原理的基础上，采用原创发明与整合现有优质资源技术集成的方法发明的一套使沙漠变良田的措施，具体实施方法如下：

1.1在当地政府领导下，结合治理区域具体情况，确定治理规模，制定包括居住生活区、道路、防护林带、水源及高效节水灌溉方案，农田区块、设施农业、乡政企业建设及发展远景在内的区域总体规划方案。

1.2采用大面积平整与阶梯式平整相结合的方法，做好治理区域的土地平整工作。

1.3网格式沟槽施入具有吸附、保水、保肥、防渗和长效缓释功能的I型改良剂，沟槽平面布局为正方形网格，沟槽中-中尺寸为4-5米，沟槽开挖尺寸宽度40-60cm，深度50-70cm，施入I型改良剂厚度25-45cm后，回填平整。I型改良剂的配方主要由各类生物有机肥、各类生物质粉、各类矿物废料(含工业副产品)三种材料(粉状)按照就近选材，就近按配比组合使用的原则混合后再加入优质固氮、解磷、释钾、碳链分解以及分解硅酸盐和防病抗病的菌种组成的复合益生菌，使有效活菌数达到≥0.2亿/g的标准。

1.4在沙地表面覆盖式施入II型改良剂2-3吨，表层铺撒均匀用旋耕机旋耕平整(深度20-30cm)。II型改良剂的配方是在I型改良剂配方的基础上重点添加2％-100％的水溶性小分子精品有机碳肥，还可加入含适量营养物质有粘性的膨润土1-5％(就近无资源可不加)。并将添加的复合益生菌有效活菌数达到≥2亿/g的标准。

1.5实施防风沙固沙措施，选择速生、耐旱防沙固沙树种和灌木荆条及草类植物，(如巨菌草)按规划移栽建立防风沙绿色屏障。迎风交错布置温室大棚(建设面积占沙漠治理面积的10-15％)，防止风沙破坏。

1.6结合治理区域水资源具体情况，科学制定水源灌溉方案，选择全球最先进的节水灌溉方案(例如国内开发的痕量灌溉和渗灌技术设备)实现大量节约用水的目的。

2.根据权利要求1所述的网格式沟槽施入专用改良剂的措施，也适用于其他网格平面布局及沟槽尺寸的变化。

3.根据权利要求1所述的方法中，去除网格式沟槽措施仅采用覆盖式改良方法，加大II型改良剂施用量(每亩4-6吨)并加大地表旋耕深度，也可实现沙漠生态治理变良田的目标。

4.根据权利要求1所述的方法，仅采用覆盖式改良方法，每亩施用II型改良剂0.5-1.5吨，可以把贫瘠板结的土壤改造成优质良田。