CN1290967C - 对沙化、沙漠化土地的治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对沙化、沙漠化土地的治理方法。该方法是从恢复和重建土壤微生态入手，一是对需治理的地块微生态中的微生物藻和菌进行增殖培养；二是将其中的优势种群分离出来，运用现代生物工程技术进行大规模培养；再将以上培养的生物接种到需治理的地块中，三是对需治理的地块直接添加其微生态生物藻和菌所必需的营养元素进行直接治理，同时在被治理地块上都种植耐旱植物，再用遮阳网覆盖并固定在被治理的地块表面。本发明应用现代高科技生物工程技术，首先从解决植物生存的环境，再种植适宜的植物，这样可从根本上解决治理沙化、沙漠化土地问题，使被治理区的生物与环境、生物与生物协调发展，对保护自然生态环境意义重大。

Description

对沙化、沙漠化土地的治理方法

一、技术领域

本发明涉及生态环境保护工程技术，具体地涉及对沙化土地、沙漠化土地又称荒漠化土地的治理方法。

二、背景技术

当今土壤资源退化已成为全球性的严重问题，全世界受到沙漠化威胁的人数已近20亿，每年仍有500～700万公顷的耕地变为沙漠。我国是世界上沙漠化最严重的国家之一，沙化土地总面积已达373万平方公里，年扩展速率为2460平方公里，每年因沙漠化造成的直接经济损失高达540亿元。四川阿坝州、甘孜州的草原正在迅速沙化，甘肃、新疆、西藏和青海的大沙漠面积正在扩展，内蒙古大草原在退化、沙化，青藏高原的高寒草甸在衰竭。近年来风沙灾害，强沙尘暴频繁发生，经查阅资料推算，河西走廊近50年所发生的风沙灾害，比汉代至清代近1500年间的次数还要多。2002年11月10日罕见沙尘暴突袭内蒙古，呼和浩特市能见度不足50米，第二天强沙尘暴直达长春、沈阳、哈尔滨等地，所到之处遮天盖日，数百人风沙迷眼。每一次强沙尘暴后，不仅造成重大经济损失，而且严重威胁人民健康。值得注意的是，往年的沙尘暴都是在春季发生，而今年却提早到了初冬(成都商报，罕见沙尘暴突袭北国，2002年11月12日A3版)，面对这愈演愈烈，严重而突如其来的自然灾害，人们不竟要问，人类能否避免和战胜这些自然灾害？我们的回答是肯定的。因为从地球演化、土壤形成及生物进化的自然规律来看，沙漠变绿州，绿州变沙漠是完全有规律可循的。遵循自然规律，运用现代高科技生物工程技术和手段，人类完全有能力逐步减少以致避免这类自然灾害的发生。党和政府历来对防治荒漠工作十分重视，早在1958年就提出“向沙漠进军”的号召，十一届三中全会后，先后实施了“三北”防护林建设工程等一系列大型生态建设工程，并于1991年正式启动了第一个以防治荒漠化为主攻目标的全国防沙治沙工程[董光荣等，我国沙漠化现状，成因与防治对策，中国沙漠，19(4)，1999]，经过长期努力，我国防治荒漠化取得了一定成效。但是我们不能不看到，荒漠化加速扩展的势头始终没有被遏制，沙化的总面积有增无减，严重地制约了我国资源与生态环境的协调发展。面对迅速而不断被沙漠吞蚀的良田绿州，面对可利用土地资源的迅速减少，面对愈来愈频繁发生的沙尘暴灾害，我们痛心疾首，我们，我们的子孙后代怎么活？

针对这严峻的现实，寻求更有效的途径防止土地资源退化、沙化与保持水土已是当务之急。总结过去几十年的经验，发人深省的是，虽然投入越来越多，治理力度逐年加大，但荒漠化扩展的速度却越来越快，而且有进一步加重的趋势。多年的努力为什么会得到这样的结果呢？我认为这与我们对沙漠化过程的认识研究和治理技术直接相关，特别是没有把现代高科技生物工程技术运用到当前的防沙治沙项目中，即未能找到根治土地沙化的科学方法。

几十年来，被我们认为治沙最成熟的技术是植树造林，草方格沙障和粘土沙障等。这些技术在某些局部地区或从表面上看是有效的，但具体分析表明它不能从根本上解决沙化和沙漠化土地的治理问题。特别是这些技术与科技迅速发展的今天，沙漠化面积不断扩展，大面积沙漠化土地需要治理的时代不相匹配。众所周知，沙化和沙漠化地区都是蒸发量大于降雨量的干旱地区。运用上述几项治沙技术，既不能减少地表水蒸发量，又不能增加土地中水的含量。以植树为例，根据李新荣博士[李新荣等，沙坡头地区固沙植被土壤水分动态研究，中国沙漠，21(3)：217-222，2001年]在宁夏沙坡头的实验结果表明：固沙植被发展到9～10年后，土壤含水量开始明显下降，特别是大于100cm较深层的土壤的含水量下降明显，深根系固沙植物对根际区域水分的利用，进一步恶化了固沙区土壤深层的水分状况，进而抑制了这些植物的生长和生存，从而间接地影响了原有固沙植被的组成和稳定，这就是单纯使用植树治沙失败的根本原因。至于草方格沙障和粘土沙障，不仅起不到减少水分蒸发，增加土壤中水分含量的作用，而且方法原始，劳动强度大，与现代化科学技术和大规模沙化土地急需治理的形势极不相称。因此要解决上述难题，就必须拓展思路，在技术上要有新的突破，即必须运用现代科学技术手段和方法来根治沙化、沙漠化土地。

三、发明内容

本发明的目的正是为了从根本上解决土地沙化和沙漠化问题，我们经过多年研究，找到了一种治理土地沙化和沙漠化的新方法，即对需要治理土地从恢复和重建土壤微生态入手，首先解决植物生存的环境问题，同时在该土地上种植耐旱植物，并采用现代生物工程技术相配合的治理沙化、沙漠化土地的方法，该方法可从根本上解决土壤沙化、沙漠化问题。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

本发明对沙化、沙漠化土地又称荒漠化土地的治理方法是对需要治理即被治理的沙化、沙漠化土地采用从恢复和重建土壤微生态入手，其治理方法包括三种，一是对被治理土地土壤微生态中的微生物藻类、菌类及原生动物进行增殖培养；二是将适合被治理土地中生长的微生态生物藻类、菌类中的优势种群分离出来进行大规模培养；再将上述两种培养的微生物藻类、菌类接种到需要被治理的土地中，三是对被治理的土地直接进行治理；以上治理方法同时都在被治理土地上种植耐旱植物，最后用遮阳网覆盖被治理的整个土地表面，并将遮阳网牢牢地固定在被治理土地表面上。本发明所用遮阳网可由各种材料制作，其透光率为1％～98％。

本发明的进一步要点是：所说的微生物藻类和菌类的增殖培养是取与被治理沙化、沙漠化土地相似自然条件地区的肥土，因为这种肥土中微生态生物种群结构较合理，再渗混被治理沙化、沙漠化土地的泥土，然后加入适合该混合土壤中生物所必需的营养元素和水分，如加入氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼、锰、钼、锌等这些生物所必需的营养元素和水，再集中在大棚内或是有一定遮阳的地方或是在遮阳网下，让混合土壤中的微生物藻类、菌类快速繁殖，经过7～30天或者更长的时间繁演期后，将这些培养的土壤连同其中的微生物藻类、菌类接种到被治理的沙化、沙漠化土地中，同时在该土地上种植耐旱植物，并用遮阳网覆盖被治理的整个土地表面，再将遮阳网固定牢；

所说的大规模培养是将适合被治理土地中微生态生长的微生物藻类、菌类的优势种群分离出1个或多个品种，运用现代生物工程技术对分离出的优势种群藻和菌进行工厂化大规模培养，然后将这些培养的生物接种到需要治理的沙化、沙漠化土地中，同时在该土地上种植耐旱植物，再用遮阳网覆盖被治理的整个土地表面，并将遮阳网固牢；

所说的直接治理是直接向被治理的沙化、沙漠化土地补充或添加该土壤中微生态生物藻类和菌类所必需的营养元素和水分，如补充或添加氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼、锰、锌、钼等营养元素，并同时在被治理土地上种植耐旱植物，再用遮阳网覆盖被治理的整个土地表面，再将遮阳网固牢在土地表面上，让其中生物在遮阳网的保护下生长繁演，这其中生物种子的来源是在沙化土地和空气中都有土壤微生态生物的种子，只是因为没有营养和适合它们生长环境，它们不能萌发和生长而矣。

本发明与现有技术相比，具有以下社会经济效益：

1、本发明从恢复土壤微生态入手，首先解决的是绿色植物生存环境的问题，这是治本、符合生物进化、地球演化的自然规律。因此本发明技术最终能遏制沙漠化的扩展，能从根本上治理土壤沙化、沙漠化问题，这将是最大的社会效益。

2、本发明与现有单靠植树造林治沙技术相比，前者是结合干旱缺水沙漠地区的实际，运用现代生物工程技术，创造绿色植物生存环境的同时，发展绿色植物，而后者是在绿色植物已经死亡不能生存的环境中种植物，这就是过去许多地方治沙成效不显著或失败的根本原因。

3、本发明与草方格沙障、粘土沙障相比，后者不但方法原始，技术落后(上世纪50年代水平)，不便于引入现代化技术，因此不能解决当今大面积土地沙漠化急需治理的问题。而本发明能充分运用现代高科技生物工程技术手段，根据地球土壤形成的自然规律，把荒漠变绿洲自然形成土壤的时间缩短，既能大规模快速治理沙漠，又能使治理区的生物与环境、生物与生物协调发展，长期共存。

4、本发明选用遮阳网，已是市售国产工业化生产产品，经多次试用，效果很好，特别是经固定后，该网连结成一个整体，网络具弹性，既能很好覆盖地面，又对来风和沙尘有一定缓冲作用，同时还能减少水分蒸发，保护土壤微生物和幼小植物免遭强光辐射伤害。

本发明的基本原理是：

我们根据地球演化，土壤形成、生物进化的规律，本发明提出了“利用土壤藻类阻止土地退化与保持水土”的研究。其理由是：1、土壤藻类和菌类等是相互依存，互为存在的条件，其中藻类是光能自养生物，是有机物的制造和提供者。在自然条件下，土壤中的菌类和原生动物依耐藻类提供的食物而繁演，同时分解大分子物质为简单的营养成份，供藻类和植物的根吸收利用，这几个类群共同活动的结果就能使土壤活化、肥沃。2、在自然条件下，土壤藻类是这几个类群发展的限制因子，没有它就断绝了菌类和原生动物的食物来源，它们就无法生存，因此，土壤中只要有藻类生长，就会有菌类和原生动物生长。3、在干旱条件下，土壤菌类能利用胞外粘多糖，土壤藻类能利用胞外粘蛋白保水、蓄水和阻止水份散发，甚至它们还能利用这些胶体物质吸收空气中的水份。这样不仅能使土壤活化增加土壤有机质，而且能提高土壤的保水、蓄水能力。4、土壤藻类不仅能为菌类、原生动物提供食物和维生素等，还能不断地向土壤中释放氧气，这样既有利于土壤中的菌类和原生动物生长，又能为高等植物的根呼吸提供良好的供氧环境。5、在藻类生长的同时，土壤中菌类和原生动物也能相继成活，而这三个类群生物的细胞中含水量通常都在90％左右，因此，可以大大提高土壤中水分的含量。综上所述，藻类在土壤的形成、活化、肥沃、阻止土地退化和保持水土方面都有巨大作用。

四、具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

选择50亩左右需要治理的沙化土地，就近寻找与其相似自然条件的肥沃土壤，取500公斤左右混入被治理土地表层土500公斤，参照Chu No.10培养藻类的改良培养基和Allen与Arnon培养藻类的改良培养基配方(傅华龙等，藻类学教程P406-P408，四川大学出版社，1993年)，向这些混合土中添加其所必需的营养元素氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼、锰、锌、钼和水，使其含水量在25％左右，然后将其混合均匀，按5～10厘米的厚度堆放在半阴半阳的地方，堆放7～30天或更长的时间，并保持含水量在25％左右，让其中微生物快速繁殖，然后将这种培养了微生物的土和其中生物，撒到被治理土地上，同时根据被治理土地的土质情况，按上述藻类培养基配方中各营养元素的比例，再参照上述藻类培养基配方向整个被治理土地补充一些其所必需的营养元素，同时在被治理土地上种植耐旱植物，然后在整个被治理土地上覆盖遮阳网并将其固牢。此项实例适用于局部沙化地区，即沙化面积不大的地区应用。

实施例2：

选择一块需要治理的沙化土地，分析其中主要的矿质元素含量，根据藻类和植物生长的需要，向其沙化土地中补充缺乏的营养元素氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼、锰、锌和钼，并同时在被治理土地上种植耐旱植物，然后在其整个表面覆盖遮阳网，并将遮阳网固牢。此项实例特别适合有一定降雨量或土中有一定含水量、治理面积大的地区应用。

实施例3：

首先确定被治理的土地，然后分离适合该地区生长的藻类和菌类，如衣藻类(Chlamydomonas sp.)、念珠藻(Nostoc sp.)、鱼腥藻(Anabaena sp.)、绿球藻(Chlorooccum sp.)、项圈藻(Anabaenopsis sp.)、解磷菌(Pseudomonas fluorescens，中科院北京微生物所，菌种保藏目录p48，细菌1.220)、解钾菌(Bacillus mucilaginosus，中科院微生物所菌种保藏目录p8，细菌1.910)、固氮菌(Azotobacter vinelandii，中科院微生物所菌种保藏目录p6，细菌1.824)等将其主要种类分别进行工厂化大规模培养，如藻类可建立大型露天培养池，菌类可进行大规模的固体和液体发酵培养。由此可获得大量的藻类和菌类个体，然后再将这些培养微生物藻类和菌类接种到被治理土地上，同时在该土地上种植耐旱植物，再在其表面覆盖遮阳网，并将遮阳网牢牢固定。此项实例适合于投资规模大、资金充足、治理面积大的地区应用。

以上三种治沙实例，主要依据被治理土地中水分含量、沙化程度和资金投入的多少以及被治理土地地块的大小，可任选其中的一种方法实施。

Claims (5)

1.一种对沙化、沙漠化土地又称荒漠化土地的治理方法，其特征是对需要被治理的沙化、沙漠化土地采用从恢复和重建土壤微生态入手，其治理方法包括三种，一是对被治理土地土壤微生态中的微生物藻类和菌类及原生动物进行增殖培养：取与被治理的沙化、沙漠化土地相似自然条件地区的肥土，渗混被治理沙化、沙漠化土地的泥土，加入适合在该混合土壤中生物藻和菌所必需的营养元素和水分，再集中在大棚内，或在遮阳网下，让混合土壤中的微生物藻类和菌类快速繁殖，经过7-30天或者更长的时间繁演期后，将这些培养土壤连同其中微生物藻类和菌类接种到被治理的沙化、沙漠化土地中；二是将适合在被治理土地中生长的微生态生物藻类和菌类中的优势种群分离出来进行大规模培养，再将上述方法培养的微生物藻类和菌类接种到需要被治理的土地中；三是对被治理的土地直接进行治理：向被治理的沙化、沙漠化土地中补充或添加该土壤中微生态生物藻类和菌类所必需的营养元素和水分，以上治理方法都同时在被治理的土地上种植耐旱植物，并用遮阳网覆盖被治理整个土地表面，将遮阳网牢牢地固定在其表面上。

2.根据权利要求1所述的对沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所说的大规模培养是将适合在被治理土地中生长的微生态生物藻类和菌类的优势种群分离出1个或多个品种，运用现代生物工程技术对分离出的优势种群藻和菌进行工厂化大规模培养，然后将这些培养的生物接种到需要治理的沙化、沙漠化土地中，同时在被治理土地上种植耐早植物，并用遮阳网覆盖被治理整个土地表面，将遮阳网牢牢地固定在其表面上。

3.根据权利要求1所述的对沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所说的营养元素是氮，磷，钾，钙，镁，铁，硼，锰，锌，钼营养元素。

4.根据权利要求1所述的对沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是遮阳网的透光率为1％-98％的各种材料制作的遮阳网。

5.根据权利要求1所述的对沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所说的微生物藻类是衣藻类，念珠藻，鱼腥藻，绿球藻及项圈藻，藻类建立大型露天培养池培养；菌类是解磷菌，解钾菌，固氮菌，菌类进行大规模的固体或液体发酵培养。