CN109076739A - 一种滨海重度盐碱地植被恢复方法 - Google Patents

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Abstract

一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，属于生态工程与生态恢复技术领域，包括以下步骤：A、重度盐碱地的调查与选地；B、开展辅助工程措施设计与施工；C、黄腐酸水溶肥料的投入与排水排盐技术的应用；D、混合草种的投放与恢复植被的养护管理。本发明方法具有低成本、高效率、可持续、低风险的生态优势；实现了目标区域盐分降低、土壤保墒的目标；实现了滨海重度盐碱地原土、原位的植被快速恢复。

Description

一种滨海重度盐碱地植被恢复方法
技术领域
本发明属于生态工程与生态恢复技术领域，具体涉及一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，包括重度盐碱地的调查与选地、辅助工程措施及使用关键技术、黄腐酸水溶肥料的投入、混合草种的投放、植被的养护管理，各种技术的融合形成了集成创新，具有低成本、高效率、可持续、低风险的生态优势。
背景技术
我国约有盐碱荒地2.1×106公顷，是我国在一种重要的生态类型，也是我国最具潜力的后备耕地资源，对其开展生态修复，甚至开发利用对改善生态环境、保证粮食安全、发展新型能源和固定二氧化碳等具有重要战略意义，但在如何改良重度盐碱地，重复利用重度盐碱地区位、环境优势，已成为盐碱地过程中的一个重要课题。
以氯化物为主的滨海盐碱地是我国盐碱地的重要类型之一，环渤海地区包含了大连、天津滨海新区、河北渤海新区等我国重要产业区域，光秃的、盐斑随处分布的重度盐碱地，使得该区域的生态环境受到严重挑战，非常不利于整体环境的效果，无法满足招商引资、生产生活对生态环境的要求，不符合我国构建生态良好型社会的政策导向。
传统的重度盐碱地绿化的方法主要是客土替换，即将重度盐碱地约1米左右的盐碱土挖走，随即填入约1米左右的非盐碱或低盐碱的客土，再选择人工培育的耐盐树种或草本植被予以种植，可在当前产生较好的生态修复和改良的效果，实现绿化和改良生态环境的目的。这种方法虽然见效快，但工程成本高，且修复效果随着年份的延长而呈现逐年衰退的现象。俗称“一年绿、两年黄、三年见阎王”。重度盐碱地的低成本、原土、植被快速恢复的技术成为原来越多盐碱地生态改良学者和工程技术人员所追求的技术。
发明内容
本发明为了解决重度盐碱地生态恢复成本高、恢复效果不稳定、风险大的问题，提供了一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，该方法采用现代流行工程手段和关键技术排水控盐、黄腐酸的投入抑制了暗管排盐带来的土壤碱化效应，混合草种的搭配提高了植被恢复的效果，各种技术的融合形成了集成创新，通过先进管理措施保持恢复效果的持续稳定。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，包括以下步骤：
A、重度盐碱地的调查与选地：选择土壤类型为全盐含量超过0.6％，pH值在7.5-8.5之间，以氯化物为主的滨海盐土；
B、开展辅助工程措施设计与施工：包括暗管排水工程、微地形改造工程；
C、黄腐酸水溶肥料的投入与排水排盐技术的应用：在夏季第一、二次降雨量大于30mm时，采用暗管排水的方法在12-48小时内将明水通过暗管排出土体；第三次降雨量大于30mm时，采用喷施的方法，施入黄腐酸水溶肥后，在12-48小时内将明水通过暗管排出土体；
D、混合草种的投放与恢复植被的养护管理：播种混合草种，随后进行恢复植被的养护管理。
步骤A中，选择土壤导水率为1.0-3.0cm/小时、土壤质地为砂壤土，重度盐碱地周边有排水沟渠、排水网畅通的地块。
步骤B中，暗管排水工程设计暗管埋深在0.6-1.8m之间，暗管间距为5-80m，暗管坡降在0.5％-3％之间，暗管滤料石子粒径为10-20mm、砂子粒径为0.5-1.5mm。
步骤B中，暗管排水工程中暗管为PE材质双螺旋波纹开孔渗水管，渗水管直径为8-13cm，开孔率为5-15％，开孔为细长孔隙，孔长为渗水管周长1/6，一周交替布置3个孔，孔宽度为0.3-0.5mm。上述暗管的这些参数之间影响排水的效率，直径越大单位时间排出效率越高，开孔率越高汇水效率越高，开孔宽度和滤料直接相关，整个暗管的构造和暗管的强度相关，就是使用过程中会不会被压扁，因此需要严格控制。
步骤B中，微地形改造工程包括在田间将地块起垄，垄台到垄沟的高度为30-40cm，垄台宽度为10-30cm，垄距70-100cm；在垄台上铺设渗水地膜，渗水地膜将垄台完全覆盖，垄沟处裸露，在垄台渗水地膜顶端打孔，打孔密度为1/3-1/2，孔直径与垄台宽度一致。铺设渗水地膜可以抑制蒸发，汇聚雨水，将更多的雨水汇聚到沟中；上面打孔主要是通过孔放气，让盐分汇聚到垄台上，这样可以降低垄沟里的盐分含量；这些孔的密度和直径决定了有多少水分通过垄台蒸发，带上去多少盐分，同时保住了多少水分。
步骤D中，将混合草种播种在垄沟内采用条播的方式，每亩播种10-20斤，将草种与2-3cm的土层混匀，用脚踩实。
步骤D中，混合草种包括羊草、偃麦草、稗草的混合草种，三者的重量份数为1：(1-2.5)：(1-3.0)。羊草休眠不好打破，但耐盐碱性高，偃麦草耐盐性适中出苗好，稗草耐涝，三者是通过分析本方案实施的适宜区域的盐碱、涝害和种子出苗率来配比选择的，主要是增加播种成功率。
步骤D中，恢复植被的养护管理包括，在播种后3-5天内遇到降水，且垄沟内存有明水时，利用暗管将明水在12小时内排出；当出苗后在株高10cm以内时遇到明水，利用暗管将明水在24小时内排出；当株高高于30cm时，遇到降水有明水时，在48小时内将明水排出；在株高20-30cm时，随降水追施尿素15-20公斤/亩、硫酸钾5-10公斤/亩。在排水后播种，通过在苗期补充氮肥和钾肥有利于牧草的快速生长和健康生长。
步骤C中，黄腐酸水溶肥料包括黄腐酸含量≥240g/L，N+P2O5+K2O≥200g/L，腐殖酸≥30g/L的水溶性液体肥料，用量为25-50kg/亩。本发明黄腐酸水溶性肥料还有降低pH值，降低碱化度，为作物提供营养的作用。
本发明的有益效果是：
本发明公开的方法通过实地调查，选择重度盐碱地尤其是重度光板盐碱地开展自然植被的恢复工作，通过对土壤含盐量、导水率、地形地貌、周边排水系统的调查，选择判断该技术发明实施的边界，能够清楚地定义本发明适宜的区域范围。辅助工程的设计为排水排盐技术提供了基础条件。从而能够有效的保证排水排盐技术的顺利实施，从而使后续黄腐酸改良+混种播种技术能够顺利实施。黄腐酸施入的时机和用量能够保证土壤既能达到降盐抑碱的效果，又不对草种产生影响。混播草种具有规避水淹、干旱、高盐风险的效果，三种草种尽管都耐盐，但在耐旱、耐淹等方面各有不同。本发明通过多种技术手段的融合与互补，相比传统的客土置换工程，每亩地节省1万余元，实现了原土、原位植被快速恢复。通过植被的萌发和培育，形成快速恢复的草地。节省了大量的苗木购置费用。而后期的管理可以更好地使植被快速恢复并长期持续生长。因此，本方法的实施能够达到滨海重度盐碱地低成本、高效率、可持续、低风险的生态恢复效果。
黄腐酸的投入抑制了暗管排盐带来的土壤碱化效应，混合草种的搭配提高了植被恢复的效果。
暗管改良技术可以快速高效地降低土壤盐分，保障暗管埋设位置以上部分总体脱盐，微地形技术可以保障局部形成集水脱盐微域，草本植被的恢复减少了大量且昂贵的种苗购置费用，且均为本地土著品种，有效避免了外来入侵品种的生态危害风险。而辅助与高效的管理技术能够保障整体的生态恢复效果。
本申请在步骤C中设计“在12-48小时内将明水通过暗管排出土体”需要控制在12-48小时之内，是因为暗管过早启动，雨水和土壤之间盐分离子交换不充分，导致排出水体中盐分过低，用雨水将盐碱土壤浸泡能在土体和水体之间有充分的离子交换，可以更高效率地淋洗盐分。设计在第三次降雨量大于30mm时施入黄腐酸是本申请的关键，经过前两次大于30mm的降雨量的雨水淋洗，可以淋洗土壤中的盐分，然后在第三次降雨量大于30mm时施入黄腐酸，从而发挥作用，保障植被自然恢复效果。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明方法利用滨海区域夏季降水集中，降水量大等特点，通过特定盐碱土壤类型的筛选，设计辅助工程措施，采用关键时期排水技术合理掌握排水时机，使用黄腐酸水溶剂抑制土壤碱化，重点利用混合播种法提高牧草种子的抗逆性，利用季节性降水贯穿整个技术发明的各个环节，实现了土壤的降盐抑碱。本发明是多项措施下以排水排盐时间控制、排量控制为技术核心的技术集成，尤其特定的技术顺序性和逻辑性。本发明实现了目标区域盐分降低、土壤保墒的目标，实现了滨海重度盐碱地原土、原位的植被快速恢复，形成的一种低成本、高效率、可持续、低风险的生态改良方法。下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
在河北沧州市滨海平原地区的重度盐碱地开展植被快速恢复，滨海重度盐碱地是指土壤含盐量大于0.6％的滨海盐碱荒地，本发明中的方法主要针对滨海重度盐碱地氯化物为主的重度盐碱土壤，通过调查选地、辅助工程设计实施、排水排盐关键技术应用、黄腐酸水溶肥抑制土壤碱化的应用、耐盐牧草种子的混播技术、田间养护技术等融合技术，在重度盐碱地原土上实现植被快速恢复。选择了特定的滨海重度盐土，采用现代流行工程手段和关键技术排水控盐、黄腐酸的投入抑制了暗管排盐带来的土壤碱化效应，混合草种的搭配提高了植被恢复的效果，各种技术的融合形成了集成创新，具体步骤如下：
A、在4月份滨海重度盐碱地土壤冻融后，开展网格化取样，取样间隔为10m*10m，取样深度为0-20cm，通过室内测定确定土壤全盐含量为0.56-3.12％，土壤盐分以NaCl为主，土壤pH在7.7-8.3之间，土壤质地为砂质壤土。地块相对平整，面积为7.6亩，距离地块周边400m处有排水沟，排水沟宽4m，排水沟在约2公里处与主排干相连，符合本发明应用的技术条件。
B、根据上述土壤情况，辅助工程设计暗管埋深为1.2m，暗管间距为10m，暗管坡降为0.5％，暗管滤料石子粒径为10mm，砂子粒径为0.5mm，暗管为PE材质双螺旋波纹开孔渗水管，渗水管直径为11cm，开孔率为8％，孔长为渗水管周长1/6，一周交替布置3个孔，孔宽度为0.3mm。按照图纸设计，在田间开槽，通过激光校准，将滤料和暗管投入，并进行沟槽覆土。在暗管埋设完毕后起垄覆膜打孔。垄台到垄沟的高度为35cm，垄台宽度为10cm，垄距80cm。将垄台用0.01mm渗水地膜覆盖，覆盖至整个垄台，垄沟处裸露，垄台正上方渗水地膜处打孔，孔径10cm，打孔率为垄台正面面积的1/3。
C、在2016年7月中旬和下旬分别进行了两次明水排出，分别用时13小时和12小时，7月下旬在第三次排水前，采用喷施的方法，施入黄腐酸水溶肥后，将明水通过暗管排出土体在16小时内将明水排出土体。所用黄腐酸水溶肥，黄腐酸含量240g/L、N100g/L、P2O550g/L、K2O 100g/L、腐殖酸30g/L，用量为25kg/亩。
D、将羊草、偃麦草、稗草的种子按照1:1.5:2的重量份数比混合均匀，冷处理7天后，采用条播的方法，与2cm土壤混合后踩实。在苗高9cm时遇到降雨有明水，通过暗管排水一次，用时5小时。苗高在32cm时遇到一次降水，在30小时将明水排完，之后遇到降雨有明水均在36小时内排出。在8月底，株高27cm时，结合降水追施尿素15公斤/亩，硫酸钾10公斤/亩。
本发明通过特定盐碱土壤类型的筛选，设计辅助工程措施，采用关键时期排水技术合理掌握排水时机，使用黄腐酸水溶剂抑制土壤碱化，重点利用混合播种法提高牧草种子的抗逆性，利用季节性降水贯穿整个技术发明的各个环节，实现了土壤的降盐抑碱，实现了滨海重度盐碱地原土、原位的植被快速恢复。形成的一种低成本、高效率、可持续、低风险的生态改良方法。显著降低了土壤含盐量，大量减少了土壤蒸发，土壤含水量比对照高出27.4％，含盐量比对照降低了48.3％，植被盖度显著提高。其中，对照是指未铺设暗管，未起垄处理，未施用黄腐酸，未人工种植配比草种，其他处理相同。
表1 本发明技术实施后与对照在含盐量、土壤含水量、植被盖度上的对比
表1中的数据表明，在本发明方法实施前，发明应用地块和对照地块的土壤含盐量阈值分别为0.63-3.12％和0.56-2.94％，平均值分别为1.88％和1.81％差别较小，可以忽略。本发明方法实施后，两个地块的土壤含盐量阈值分别为0.34-0.59％和0.49-1.83％，平均值分别为0.45％和0.87％，土壤盐分相差近1倍，土壤盐分显著降低后，有利于种植植被的生长和土壤中天然植被种子的萌发，说明技术发明的实施对重度盐碱地土壤盐分淋洗、保墒具有显著的效果，更是激发了土壤中天然植被种子的萌发。
表2 本发明技术实施后与对照在含盐量、土壤含水量、植被盖度上的对比
植被盖度/％ 植被种类数/种 生物量(干重)/吨/亩
发明应用地块 87.3 3优势种13种其他 0.56
对照地块 13.5 1优势种3种其他 0.06
表2中的数据表明，与对照地块相比，本发明方法实施后植被盖度为87.3％，显著地高于对照地块的13.5％，较对照高出约6倍。本发明方法实施后植被种类为16种，较对照地块4种显著提高。在植被生物量方面，本发明方法实施地块为0.56吨/亩，显著地高于对照地块的0.06吨/亩。本发明方法实施对盐碱地植被自然恢复起到了较好的、较明显的效果。
人工植被的种植，形成了植被群落微域，微域有着较好的含水量、含盐量条件，这些条件激发了土壤中原来天然植被种子的萌发，这个微域条件越好，萌发的植被种类越多。通过表2可以看出，本发明处理后的土壤效果更好，植被恢复情况相较于对照有很大的优势。

Claims (9)

1.一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、重度盐碱地的调查与选地：选择土壤类型为全盐含量超过0.6％，pH值在7.5-8.5之间，以氯化物为主的滨海盐土；
B、开展辅助工程措施设计与施工：包括暗管排水工程、微地形改造工程；
C、黄腐酸水溶肥料的投入与排水排盐技术的应用：在夏季第一、二次降雨量大于30mm时，采用暗管排水的方法在12-48小时内将明水通过暗管排出土体；第三次降雨量大于30mm时，采用喷施的方法，施入黄腐酸水溶肥后，在12-48小时内将明水通过暗管排出土体；
D、混合草种的投放与恢复植被的养护管理：播种混合草种，随后进行恢复植被的养护管理。
2.根据权利要求1所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤A中，选择土壤导水率为1.0-3.0cm/小时，土壤质地为砂壤土，重度盐碱地周边有排水沟渠、排水网畅通的地块。
3.根据权利要求1所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤B中，暗管排水工程设计暗管埋深在0.6-1.8m之间，暗管间距为5-80m，暗管坡降在0.5％-3％之间，暗管滤料石子粒径为10-20mm、砂子粒径为0.5-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤B中，暗管排水工程中暗管为PE材质双螺旋波纹开孔渗水管，渗水管直径为8-13cm，开孔率为5-15％，开孔为细长孔隙，孔长为渗水管周长1/6，一周交替布置3个孔，孔宽度为0.3-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤B中，微地形改造工程包括在田间将地块起垄，垄台到垄沟的高度为30-40cm，垄台宽度为10-30cm，垄距70-100cm；在垄台上铺设渗水地膜，渗水地膜将垄台完全覆盖，垄沟处裸露，在垄台渗水地膜顶端打孔，打孔密度为1/3-1/2，孔直径与垄台宽度一致。
6.根据权利要求5所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤D中，将混合草种播种在垄沟内采用条播的方式，每亩播种10-20斤，将草种与2-3cm的土层混匀，用脚踩实。
7.根据权利要求1所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤D中，混合草种包括羊草、偃麦草、稗草的混合草种，三者的重量份数为1：(1-2.5)：(1-3.0)。
8.根据权利要求1所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤D中，恢复植被的养护管理包括，在播种后3-5天内遇到降水，且垄沟内存有明水时，利用暗管将明水在12小时内排出；当出苗后在株高10cm以内时遇到明水，利用暗管将明水在24小时内排出；当株高高于30cm时，遇到降水有明水时，在48小时内将明水排出；在株高20-30cm时，随降水追施尿素15-20公斤/亩、硫酸钾5-10公斤/亩。
9.根据权利要求1所述的一种滨海重度盐碱地植被恢复方法，其特征在于，步骤C中，黄腐酸水溶肥料包括黄腐酸含量≥240g/L，N+P2O5+K2O≥200g/L，腐殖酸≥30g/L的水溶性液体肥料，用量为25-50kg/亩。
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