CN109089748A - 一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源的方法，步骤是：1)、勘查河岸带自然地理情况、掌握水位年周期变化；2)、苗床制备。将农林废弃物进行粉碎后与畜禽粪便按照比例进行进行腐熟，发酵后，与泥土按照比例混匀；3)、植物繁殖。选择百喜草和狗牙根进行混合播种，扁穗牛鞭草扦插、香附子移栽；4)、日常养护。包括植物幼苗期的水分、养分及病虫害管理；5)、植物移栽；6)、淹水前割草。在淹水前进行修剪，保留植株高；7)、次年管护，对死亡、长势差的区域进行补植；8)、粗放管理。喷施杀菌剂和施肥。方法易行，操作简便，提高了河岸带生态系统的去氮能力，同时兼顾河岸带的生态护坡建设，实现了河岸带的生态功能和观赏特性。

Description

一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源的方法

技术领域

本发明属于生态环境治理技术领域，更具体涉及一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源的方法，适用于土壤严重退化、基质以粘土为主的河岸带生态修复与重建，同时兼顾河岸带生态护坡绿化建设。

背景技术

河岸带又称河岸带、水位涨落带等，是河流、湖泊以及水库等水体由于季节性水位涨落，导致部分土地周期性淹水和露出水面，成为一段特殊的区域。河岸带独有的生态水文学过程、生物地球化学过程和生物地理区系，对进入河岸带生态系统氮、磷、沉积物等非点源截留和去除具有重要的现实价值和潜在价值，是铵态氮(NH₄ ⁺)、铵态氮(NO₃ ^－)等非点源氮素通过河岸带缓冲区进入临近水体的最后一道生态屏障。研究结果表明，全球农业河流去氮能力为350～1250kg km^-2d^-1，而国内的丹江口水源地河流去氮能力为 18～67kg km^-2d^-1。因此，加强河岸带强化脱氮综合修复技术研究、提高河岸带去氮能力就显得尤为必要了。

一般认为，植物固持和微生物硝化与反硝化被认为是河岸带生态系统NH₄ ⁺、NO₃ ^－截留去除的两种主要途径，而土壤质地和有机质含量是又影响河岸带去氮能力关键因素。河岸带因周期性的淹没和浸泡，不仅河岸带植被几乎全部死亡，而且部分河岸带土壤严重退化，基质以粗砂和砾石为主，保水性能极差，脱氮微生物及湿地植物难以生长。虽然传统的硬质化河岸带在防止水土流失等方面发挥着重要作用，但也隔断了水体与河岸带之间的物质和能量交换，限制了植物的发展空间。因此，通过河岸带土壤改良和生态护坡建设，有利于提高局部土壤含水率、蓄热能力及粘粒含量、降低土壤通气性、促进土壤形成利于反硝化反应的局部缺氧环境，这对于提高河岸带去氮能力具有非常重要的影响。通过中国专利数据库检索系统查询，目前尚未发现利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源、同时兼顾河岸带生态护坡建设的专利申请或有关文献公开。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以部分土壤严重退化、基质以粘土为主的河岸带为对象，解决其土壤缺少有机碳源、植被稀少、河岸带整体景观效果差等问题，本发明的目的是在于提供了一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源、同时兼顾河岸带生态护坡建设的方法，方法易行，操作简便，目的是改良河岸带土壤和植被状况，提高了河岸带生态系统的去氮能力，同时兼顾河岸带的生态护坡建设，实现了河岸带的生态功能和观赏特性。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源的方法，其步骤是：

1)、勘查河岸带自然地理情况、掌握水位年周期变化规律。

2)、苗床制备。将农林废弃物，如锯末、落叶和小麦秸秆(需粉碎至粒径为5－8cm的碎块)等，与畜禽粪便按照7:3的比例进行腐熟、堆肥。在堆肥、发酵20－30日后，将其与泥土按照1:3的比例充分混匀均匀，获得一种含有腐熟的农林废弃物混合物的苗床，苗床厚度为15－18cm。

3)、植物繁殖。4月中下旬，将狗牙根和百喜草的种子按照重量比为8:2或者7:3的比例充分混匀，按照播种量10－12g每平方米进行播种。6月(中下旬)，将扁穗牛鞭草、香附子的一种或两种种植于已播种草籽的苗床上。其中，扁穗牛鞭草的茎剪成3节，扦插入土约2节左右，密度为10×10cm；香附子的定植密度为10×10cm。所述的选择百喜草(Paspalumnotatum Flugge)和狗牙根(Cynodon dactylon(Linnaeus)Persoon)进行混合播种，选择扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa(Linnaeus f.)R.Brown)或者香附子 (Cyperusrotundus L.)的一种或者两种进行扦插或者移栽定植。

4)、水分管理。狗牙根和百喜草的种子播种后，立即浇水至苗床基质湿润至少5cm。出苗前，晴朗天气，每天浇水2次，苗床基质湿润深度为5－8cm；阴天，每天浇水1 次，苗床基质湿润深度为5－8cm。出苗后，每3－4日浇水一次，苗床基质湿润深度为 8－10cm。扁穗牛鞭草扦插、香附子移栽后，及时浇水，苗床基质湿润深度为8－10cm。

5)、养分管理。在狗牙根和百喜草的植株高度10cm以上，15cm以下时，进行第一次施肥，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为6－8g每平方米。施肥后立即浇水，苗床基质湿润深度8－10cm，以免发生肥害。扁穗牛鞭草扦插、香附子移栽25－30日后，进行第二次施肥，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为8－10g每平方米。施肥后立即浇水，苗床基质湿润深度8－10cm，以免发生肥害。

6)、病虫害管理。病虫害管理以预防为主，防治为辅。采用百菌清、多菌灵、代森锰锌等药剂每月喷施1次(浓度为800或900或1000倍液)进行杀菌；采用啶虫咪、溴氰菊酯等药剂每40－50日喷施1次(浓度为2000或2500或3000倍液)进行虫害预防，虫害发生时采用阿维菌素、氯氰菊酯等药剂喷施，防治浓度为1000－1500倍液。

7)、植物移栽。选择长势良好的植物，连同苗床的基质，切割成10×10cm的植物块(保证每个植物块包含狗牙根、百喜草、扁穗牛鞭草、香附子其中的一种或二至四种的任意组合)。于水库低水位(150-155米)运行期间(7-8月)，在河岸带上选取合适的位置挖种植穴种植(河岸带的坡度小于10度，土壤基质以粘土为主)。挖穴深度为略大于植株块厚度(0.5cm左右)，大小为正好将植物块放入。回填少量(约20％左右)原土且人工夯实，使植物块与土完全紧密结合，浇水并保持土壤的含水率约85％左右。

8)、淹水前割草。在植物正常生长后保持土壤湿润。在淹水前10－15日进行修剪，保留植株高度为15cm，目的是减少淹水后植株腐烂、消解，进而影响水质。

9)、次年管护。次年水位降低(150-155米)后，及时清除表面覆盖物，促使植物尽快返绿。同时，对少量死亡、长势差的区域进行补植。

10)、粗放管理。植物长势稳定后，可进行粗放管理。即，每年在水位降低至地表露出水面10－15日后，喷施百菌清、多菌灵、代森锰锌等药剂1次(浓度为1000或 1500倍液)；施肥1次，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为10 －12g每平方米，且施肥后立即浇水、以免发生肥害；在淹水前10－15日将植株修剪至高度为15cm，目的是减少淹水后植株腐烂、消解，进而影响水质。

本方法简单易行，操作方便，可以迅速提高河岸带土壤有机碳源含量、提高土壤反硝化能力，又同时兼顾河岸带的生态护坡建设，实现河岸带的生态功能和观赏特性，有效促进了河岸带生态系统的健康与可持续发展。

与现有技术比较，本发明具有以下优点和效果：

1)、利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源，可以有效改良河岸带土壤，提高局部土壤含水率、蓄热能力及粘粒含量、降低土壤通气性、促进土壤形成利于反硝化反应的局部缺氧环境，有利于提高河岸带的去氮能力；

2)、通过选择耐水淹型的植物进行河岸带进行草地建植，在水位下降后可以迅速返绿，覆盖裸露河岸，既可以提高河岸带的观赏特性，又可以发挥水土保持的作用，同时还可以通过植物固持来实现河岸带生态系统NH₄ ⁺、NO₃ ^－截留去除，实现河岸带生态护坡建设；

3)、原材料农林废弃物具有来源广泛、数量多、成本低、易降解等特点，较易实现河岸带周围农林废弃物的资源化利用新途径。

本发明的其他优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而作为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。本实施例方法实施于河南省浙川县境内的丹江口水库库岸带的某一段。实验前该处库岸带坡面土壤退化严重，基质以粗砂和砾石为主，保水性能极差，土壤肥力低，脱氮微生物及湿地植物难以生长，严重限制了该区域河流的去氮能力，也影响着库岸带生态功能和景观功能的发挥。

实例1：

一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源、同时兼顾河岸带生态护坡建设的方法，其步骤是：

1)、在勘察该段河岸带的地形的基础上，根据水位年周变化规律，选择本实施例的区域；

2)、苗床制备。将农林废弃物，如锯末、落叶和小麦秸秆(需粉碎至粒径为6cm的碎块)等，与畜禽粪便按照7:3的比例进行腐熟、堆肥。在堆肥、发酵20日后，将其与泥土按照1:3的比例充分混匀均匀，获得一种含有腐熟的农林废弃物混合物的苗床，苗床厚度为15左右cm。

3)、植物繁殖。4月中下旬，将狗牙根和百喜草的种子按照重量比为8:2的比例充分混匀，按照播种量10g每平方米进行播种。6月中下旬，将扁穗牛鞭草、香附子种植于已播种草籽的苗床上。其中，扁穗牛鞭草的茎剪成3节，扦插入土约2节左右，密度为10×10cm；香附子的定植密度为10×10cm。

4)、水分管理。狗牙根和百喜草的种子播种后，立即浇水至苗床基质湿润至少5cm。出苗前，晴朗天气，每天浇水2次，苗床基质湿润深度为5cm；阴天，每天浇水1次，苗床基质湿润深度为5cm。出苗后，每4日浇水一次，苗床基质湿润深度为8cm。扁穗牛鞭草扦插、香附子移栽后，及时浇水，苗床基质湿润深度为8cm。

5)、养分管理。在狗牙根和百喜草的植株高度10cm以上，15cm以下时，进行第一次施肥，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为8g每平方米。施肥后立即浇水，苗床基质湿润深度8cm。扁穗牛鞭草扦插、香附子移栽28日后，进行第二次施肥，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为10g每平方米。施肥后立即浇水，苗床基质湿润深度8cm。

6)、病虫害管理。病虫害管理以预防为主，防治为辅。采用百菌清、多菌灵、代森锰锌等药剂每月喷施1次(浓度为1000倍液)进行杀菌；采用啶虫咪、溴氰菊酯等药剂每40日喷施1次(浓度为2500倍液)进行虫害预防，虫害发生时采用阿维菌素、氯氰菊酯等药剂喷施，防治浓度为1000倍液。

7)、植物移栽。选择长势良好的植物，连同苗床的基质，切割成10×10cm的植物块(保证每个植物块包含狗牙根、百喜草、扁穗牛鞭草、香附子其中的一种或二至四种的任意组合)。于水库低水位(150-155米)运行期间(7-8月)，在河岸带上选取合适的位置挖种植穴种植(河岸带的坡度小于10度，土壤基质以粘土为主)。挖穴深度为略大于植株块厚度(0.5cm左右)，大小为正好将植物块放入。回填少量(约20％左右)原土且人工夯实，使植物块与土完全紧密结合，浇水并保持土壤的含水率约85％左右。

通过该方法的实施，即在在表层的砾石下方增加的植物块，在一定程度上，改善了该处以粗砂和砾石为主的土壤基质，土壤有机碳含量显著增加，由实验前的1.9g/kg提高到25.3g/kg。采集改造后的表层土壤样品，通过乙炔抑制-气相色谱法测定了其反硝化速率，结果显示每1km²的库岸带每年最低可去除5270kg的氮，表明添加的利用农林废弃物制备的库岸带土壤有机碳源可以有效增加了库岸带的反硝化脱氮能力。同时，第二年植物返绿达75％，表面其又同时兼顾河岸带的生态护坡建设，实现河岸带的生态功能和观赏特性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (1)

1.一种利用农林废弃物制备河岸带土壤有机碳源的方法，其步骤是：

1)、勘查河岸带自然地理情况、掌握水位年周期变化规律；

2)、苗床制备：将农林废弃物，锯末、落叶和小麦秸秆：粉碎至粒径为5－8cm的碎块，与畜禽粪便按照7:3的比例进行腐熟、堆肥，在堆肥、发酵20－30日后，将其与泥土按照1:3的比例混匀均匀，获得一种含有腐熟的农林废弃物混合物的苗床，苗床厚度为15－18cm；

3)、植物繁殖：4月中下旬，将狗牙根和百喜草的种子按照重量比为8:2或7:3的比例混匀，按照播种量10－12g每平方米进行播种，将扁穗牛鞭草、香附子的一种或两种种植于已播种草籽的苗床上，其中，扁穗牛鞭草的茎剪成3节，扦插入土2节，密度为10×10cm；香附子的定植密度为10×10cm；

4)、水分管理：狗牙根和百喜草的种子播种后，浇水至苗床基质湿润至少5cm，出苗前，晴朗天气，每天浇水2次，苗床基质湿润深度为5－8cm；阴天，每天浇水1次，苗床基质湿润深度为5－8cm，出苗后，每3－4日浇水一次，苗床基质湿润深度为8－10cm，扁穗牛鞭草扦插、香附子移栽后，浇水，苗床基质湿润深度为8－10cm；

5)、养分管理：在狗牙根和百喜草的植株高度10cm以上，15cm以下，进行第一次施肥，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为6－8g每平方米，施肥后浇水，苗床基质湿润深度8－10cm，扁穗牛鞭草扦插、香附子移栽25－30日后，进行第二次施肥，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为8－10g每平方米，施肥后浇水，苗床基质湿润深度8－10cm；

6)、病虫害管理：采用百菌清、多菌灵、代森锰锌药剂每月喷施1次进行杀菌；采用啶虫咪、溴氰菊酯药剂每40－50日喷施1次进行虫害预防，虫害发生时采用阿维菌素、氯氰菊酯药剂喷施，防治浓度为1000－1500倍液；

7)、植物移栽：选择长势的植物，连同苗床的基质，切割成10×10cm的植物块，每个植物块包含狗牙根、百喜草、扁穗牛鞭草、香附子其中的一种或二至四种的任意组合，于水库低水位：150-155米，运行期间7-8月，在河岸带上选取位置挖种植穴种植：河岸带的坡度小于10度，土壤基质以粘土，挖穴深度大于植株块厚度0.5cm，大小为正好将植物块放入，回填20％原土且人工夯实，使植物块与土完全紧密结合，浇水并保持土壤的含水率85％；

8)、淹水前割草：在植物正常生长后保持土壤湿润，在淹水前10－15日进行修剪，植株高度为15cm；

9)、次年管护：次年水位降低后，清除表面覆盖物，促使植物返绿，同时，对死亡、长势差的区域进行补植；

10)、粗放管理：植物长势稳定后，进行粗放管理，每年在水位降低至地表露出水面10－15日后，喷施百菌清、多菌灵、代森锰锌药剂1次；施肥1次，其中，纯氮、五氧化二磷、氧化钾的比例为10:5:5，用量为10－12g每平方米，施肥后浇水；在淹水前10－15日将植株修剪至高度为15cm。