一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法，集成了高效纖維素分解菌群的定向培養(yǎng)技術(shù)、有機(jī)混合物發(fā)酵與制備技術(shù)、混合物撒播技術(shù)和沙丘裸露創(chuàng)面修復(fù)技術(shù)。本技術(shù)充分利用農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)冗余物，制備成具有一定保水性和粘性的有機(jī)混合物，將有機(jī)混合物噴灑在沙丘裸露創(chuàng)面，加以播施差巴嘎蒿等固沙植物種子，人工誘導(dǎo)沙地結(jié)皮快速生成，在沙丘裸露創(chuàng)面逐步建立灌木-草被-結(jié)皮固沙體系，促使退化沙地持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。
【專利說(shuō)明】一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沙漠治理領(lǐng)域，特別涉及一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沙丘固定一般采取設(shè)置草方格沙障和植被固定相結(jié)合的方法，首先設(shè)置草方格沙障，降低風(fēng)沙流動(dòng)，然后種植喬木或灌木，逐漸形成植物沙障，達(dá)到防風(fēng)固沙的效果。然而這種方法耗時(shí)較長(zhǎng)，成效較慢，而且種植的喬灌木成活率較低，同時(shí)在設(shè)置草方格和種植植物的時(shí)候?qū)ν寥辣韺泳哂衅茐淖饔?。一些覆膜法和噴灑固沙膠的方法能起到快速有效的固沙效果，然而這些方法具有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)土壤和植被的長(zhǎng)期穩(wěn)定恢復(fù)造成威脅，不具有持續(xù)性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法，針對(duì)沙丘裸露創(chuàng)面受風(fēng)蝕后迅速擴(kuò)大且難以恢復(fù)的重大生態(tài)問題，利用微生物定向培育技術(shù)，將玉米秸桿、牲畜糞便等農(nóng)牧業(yè)冗余物通過有氧發(fā)酵制備成具有一定保水性和粘性的有機(jī)混合物。然后將混合物噴灑在沙丘裸露創(chuàng)面，加以播施差巴嘎蒿等具有一定粘性的固沙植物種子，誘導(dǎo)沙丘創(chuàng)面快速生成結(jié)皮，逐步建立灌木-草被-結(jié)皮固沙體系，促使沙地持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。該技術(shù)在干旱半干旱地區(qū)退化沙地恢復(fù)中能起到快速、穩(wěn)定的修復(fù)效果，尤其對(duì)半流動(dòng)和半固定沙丘裸露創(chuàng)面的修復(fù)作用明顯。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一、纖維素高效分解菌群的定向培養(yǎng)
[0007]取固定沙丘、丘間低地、沙質(zhì)草地中表層土壤結(jié)皮，破碎后加入少許牛糞混合，組成分解菌源母質(zhì)。然后用纖維素秸桿粉培養(yǎng)液(C源為羧甲基纖維素鈉CMC-Na和秸桿粉)對(duì)菌源母質(zhì)中的微生物菌群進(jìn)行初級(jí)分離，培養(yǎng)3d ;之后，將初級(jí)培養(yǎng)液取IOml轉(zhuǎn)接入纖維素培養(yǎng)液(C源為CMC-Na)中，30°C水浴中搖瓶培養(yǎng)15天。用此法篩選出的微生物菌群即高效纖維素分解菌群(編號(hào)為NMCel)，用于后期有機(jī)混合物快速發(fā)酵。
[0008]步驟二、有機(jī)混合物發(fā)酵與制備
[0009]將玉米秸桿粉碎成大小5cm長(zhǎng)度左右，以2:1的比例加牛糞(秸桿:牛糞的干重比為2:1)混合；同時(shí)將NMCel菌群培養(yǎng)液稀釋20倍，將菌群稀釋液噴灑在玉米秸桿和牛糞的混合物中進(jìn)行攪拌，使有機(jī)混合物保持約200%的持水率(質(zhì)量含水量)。然后將攪拌均勻的有機(jī)混合物置于發(fā)酵池中，每隔2天攪拌一次，保持發(fā)酵在有氧條件下進(jìn)行，每次攪拌的時(shí)候測(cè)定有機(jī)混合物的持水率，持水率不足200%時(shí)加適量菌液，使其始終保持約200%的持水率。發(fā)酵溫度控制在30-35°C為宜。發(fā)酵進(jìn)行到大約1-2個(gè)月的時(shí)候，有機(jī)混合物中就能見到少量菌絲體，混合物顏色發(fā)黑，變得松軟。此時(shí)，發(fā)酵結(jié)束，有機(jī)混合物制備成功，可以進(jìn)行大田利用。
[0010]步驟三、有機(jī)混合物播撒
[0011]在風(fēng)沙強(qiáng)度較弱的5月底到6月初，將有機(jī)混合物以lkg/m2的添加量噴灑到沙丘裸露創(chuàng)面表層，具體噴灑面積以沙丘實(shí)際裸露面積為準(zhǔn)，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物種子，然后將播施種子后的有機(jī)混合物在地表踩壓緊實(shí)；
[0012]步驟四、沙丘裸露創(chuàng)面修復(fù)
[0013]利用具有一定保水性和粘性、并含有特定微生物菌群的有機(jī)混合物，將其撒播在沙丘裸露創(chuàng)面，誘導(dǎo)沙丘創(chuàng)面快速生成結(jié)皮，促進(jìn)差巴嘎蒿等固沙植物種子萌發(fā)，對(duì)萌發(fā)后的幼苗生長(zhǎng)提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐步建立灌木-草被-結(jié)皮固沙體系，促使退化沙地持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟三中，固沙植物選取差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草，每行播撒種子的密度為50-100粒/米。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:
[0016]1、本發(fā)明技術(shù)在步驟一中分解菌群篩選的母質(zhì)是沙地土壤結(jié)皮，這樣篩選出的菌群中含有組成結(jié)皮的微生物類群，對(duì)后期誘導(dǎo)沙丘創(chuàng)面快速生成結(jié)皮具有促進(jìn)作用。
[0017]2、本發(fā)明技術(shù)在步驟二中有機(jī)混合物發(fā)酵中選取玉米秸桿和牛糞等農(nóng)牧業(yè)冗余物，這些材料在農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)非常豐富，成本低廉，運(yùn)輸方便，本技術(shù)充分利用這些農(nóng)牧業(yè)冗余物，提高了它們的利用率，使其變廢為寶，成為沙丘固定的理想材料。
[0018]3、本發(fā)明技術(shù)在步驟三有機(jī)物撒播中加入差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物種子，差巴嘎蒿等蒿屬植物種子在萌發(fā)過程中會(huì)產(chǎn)生生物膠，這對(duì)有機(jī)混合物具有粘合和保水效果，而且沒有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；胡枝子等豆科植物種子個(gè)體一般較大，其萌發(fā)與生長(zhǎng)具有較大的優(yōu)勢(shì)，而且豆科植物在生長(zhǎng)過程中會(huì)進(jìn)行自身固氮，提高了生態(tài)系統(tǒng)的氮素輸入；狗尾草等草本植物生態(tài)幅較廣，適應(yīng)性較強(qiáng)，在退化沙地恢復(fù)中起著舉足輕重的作用。利用沙地特有的這些固沙植物種子組合，在有機(jī)混合物提供良好的養(yǎng)分和水分條件下，可以在沙丘創(chuàng)面形成穩(wěn)定植被，達(dá)到快速固沙的植被修復(fù)效果。
[0019]4、本發(fā)明技術(shù)在步驟四對(duì)沙丘裸露創(chuàng)面修復(fù)中直接向裸露創(chuàng)面噴灑有機(jī)物和播撒固沙植物種子，并沒有對(duì)沙丘土壤進(jìn)行破壞。因此，這種不破壞沙丘本身而使其快速恢復(fù)的固沙技術(shù)具有非常好的生態(tài)效果。
[0020]5、本發(fā)明技術(shù)集成了微生物菌群定向培養(yǎng)、有機(jī)混合物有氧發(fā)酵、混合物與固沙植物種子結(jié)合撒播等技術(shù)，這些技術(shù)相輔相成互為基礎(chǔ)。定向培養(yǎng)的微生物菌群對(duì)結(jié)皮的生成具有促進(jìn)作用，有機(jī)混合物對(duì)固沙植物種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)提供了良好的養(yǎng)分和水分條件，并隨著沙丘創(chuàng)面的修復(fù)，有機(jī)混合物被逐步分解形成無(wú)公害土壤養(yǎng)分物質(zhì)。差巴嘎蒿等種子萌發(fā)時(shí)產(chǎn)生的生物膠對(duì)有機(jī)混合物的粘合及結(jié)皮生成有著積極的效果。在沙丘裸露創(chuàng)面逐漸建立灌木-草被-結(jié)皮固沙體系，促使退化沙地持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明方法的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】[0022]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明方案做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0023]一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法，包括如下步驟:
[0024]步驟一、纖維素高效分解菌群的定向培養(yǎng)
[0025]取固定沙丘、丘間低地、沙質(zhì)草地中表層土壤結(jié)皮，破碎后加入少許牛糞混合，組成分解菌源母質(zhì)。然后用纖維素秸桿粉培養(yǎng)液(C源為羧甲基纖維素鈉CMC-Na和秸桿粉)對(duì)菌源母質(zhì)中的微生物菌群進(jìn)行初級(jí)分離，培養(yǎng)3d ;之后，將初級(jí)培養(yǎng)液取IOml轉(zhuǎn)接入纖維素培養(yǎng)液(C源為CMC-Na)中，30°C水浴中搖瓶培養(yǎng)15天。用此法篩選出的微生物菌群即高效纖維素分解菌群(編號(hào)為NMCel)，用于后期有機(jī)混合物快速發(fā)酵。
[0026]步驟二、有機(jī)混合物發(fā)酵與制備
[0027]將玉米秸桿粉碎成大小5cm長(zhǎng)度左右，以2:1的比例加牛糞(稻桿:牛糞的干重比為2:1)混合；同時(shí)將NMCel菌群培養(yǎng)液稀釋20倍，將菌群稀釋液噴灑在玉米秸桿和牛糞的混合物中進(jìn)行攪拌，使有機(jī)混合物保持約200%的持水率(質(zhì)量含水量)。然后將攪拌均勻的有機(jī)混合物置于發(fā)酵池中，每隔2天攪拌一次，保持發(fā)酵在有氧條件下進(jìn)行，每次攪拌的時(shí)候測(cè)定有機(jī)混合物的持水率，持水率不足200%時(shí)加適量菌液，使其始終保持約200%的持水率。發(fā)酵溫度控制在30-35°C為宜。發(fā)酵進(jìn)行到大約1-2個(gè)月的時(shí)候，有機(jī)混合物中就能見到少量菌絲體，混合物顏色發(fā)黑，變得松軟。此時(shí)，發(fā)酵結(jié)束，有機(jī)混合物制備成功，可以進(jìn)行大田利用。[0028]步驟三、有機(jī)混合物播撒
[0029]在風(fēng)沙強(qiáng)度較弱的5月底到6月初，將有機(jī)混合物以lkg/m2的添加量噴灑到沙丘裸露創(chuàng)面表層，具體噴灑面積以沙丘實(shí)際裸露面積為準(zhǔn)，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物種子，然后將播施種子后的有機(jī)混合物在地表踩壓緊實(shí)；
[0030]步驟四、沙丘裸露創(chuàng)面修復(fù)
[0031]利用具有一定保水性和粘性、并含有特定微生物菌群的有機(jī)混合物，將其撒播在沙丘裸露創(chuàng)面，誘導(dǎo)沙丘創(chuàng)面快速生成結(jié)皮，促進(jìn)差巴嘎蒿等固沙植物種子萌發(fā)，對(duì)萌發(fā)后的幼苗生長(zhǎng)提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐步建立灌木-草被-結(jié)皮固沙體系，促使退化沙地持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。
[0032]進(jìn)一步的，所述步驟三中，固沙植物選取差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草，每行播撒種子的密度為50-100粒/米。
[0033]本發(fā)明的技術(shù)原理為:本發(fā)明一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法，是對(duì)多項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行整合集成，包括:(1)纖維素高效分解菌群的定向培養(yǎng)技術(shù)；(2)有機(jī)混合物發(fā)酵與制備技術(shù)；(3)有機(jī)混合物播撒技術(shù)；(4)沙丘裸露創(chuàng)面修復(fù)技術(shù)。利用沙地土壤結(jié)皮分離和篩選高效纖維素分解菌群，并通過定向培養(yǎng)使其功能持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)揮。充分利用玉米秸桿等農(nóng)作物冗余物、牲畜糞便，甚至家庭和農(nóng)牧場(chǎng)生活與生產(chǎn)垃圾，使其變廢為寶，并使之成為環(huán)保、廉價(jià)、持續(xù)性兼優(yōu)的沙丘固定材料。將有機(jī)混合物噴灑在沙丘裸露創(chuàng)面，加以播施差巴嘎蒿等優(yōu)勢(shì)、適沙生境的當(dāng)?shù)氐墓躺持参锓N子，誘導(dǎo)沙丘創(chuàng)面快速生成結(jié)皮，逐步建立灌木-草被-結(jié)皮固沙體系，促使退化沙地持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。
[0034]本發(fā)明成果已在科爾沁沙地奈曼旗沙日他拉村和堯勒甸子村近500畝半流動(dòng)沙地上進(jìn)行了創(chuàng)面修復(fù)，使沙丘裸露創(chuàng)面的抗風(fēng)蝕能力提高3-7倍，植被蓋度從5%提高到25%左右，結(jié)皮厚度從Ocm提高到2-5cm，有效遏制了沙丘裸露創(chuàng)面的擴(kuò)大，提高了沙丘土壤和植被的穩(wěn)定性。同時(shí)，利用該技術(shù)對(duì)庫(kù)倫旗2000畝人工幼林林下創(chuàng)面進(jìn)行了修復(fù)試驗(yàn)與示范，有效阻止了植樹填埋后裸露面的土壤風(fēng)蝕，改善了林下土壤結(jié)構(gòu)與肥力狀況，使人工林的成活率提高10%左右。
[0035] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于有機(jī)混合物進(jìn)行沙丘裸露創(chuàng)面快速修復(fù)的方法，包括如下步驟: 步驟一、纖維素高效分解菌群的定向培養(yǎng): 取固定沙丘、丘間低地、沙質(zhì)草地中表層土壤結(jié)皮，破碎后加入少許牛糞混合，組成分解菌源母質(zhì)，然后用纖維素秸桿粉培養(yǎng)液對(duì)菌源母質(zhì)中的微生物菌群進(jìn)行初級(jí)分離，培養(yǎng)3d ;之后，將初級(jí)培養(yǎng)液取IOml轉(zhuǎn)接入纖維素培養(yǎng)液中，30°C水浴中搖瓶培養(yǎng)15天，用此法篩選出的微生物菌群即高效纖維素分解菌群，編號(hào)為NMCel，用于后期有機(jī)混合物快速發(fā)酵； 步驟二、有機(jī)混合物發(fā)酵與制備: 將玉米秸桿粉碎成大小5cm長(zhǎng)度左右，以秸桿:牛糞的干重比為2:1混合；同時(shí)將NMCel菌群培養(yǎng)液稀釋20倍，將菌群稀釋液噴灑在玉米秸桿和牛糞的混合物中進(jìn)行攪拌，使有機(jī)混合物保持約200%的持水率；然后將攪拌均勻的有機(jī)混合物置于發(fā)酵池中，每隔2天攪拌一次，保持發(fā)酵在有氧條件下進(jìn)行，每次攪拌的時(shí)候測(cè)定有機(jī)混合物的持水率，持水率不足200%時(shí)加適量菌液，使其始終保持200%的持水率；發(fā)酵溫度控制在30-35°C為宜；發(fā)酵進(jìn)行到大約1-2個(gè)月的時(shí)候，有機(jī)混合物中就能見到少量菌絲體，混合物顏色發(fā)黑，變得松軟；此時(shí)，發(fā)酵結(jié)束，有機(jī)混合物制備成功，可以進(jìn)行大田利用； 步驟三、有機(jī)混合物播撒: 在風(fēng)沙強(qiáng)度較弱的5月底到6月初，將有機(jī)混合物以lkg/m2的添加量噴灑到沙丘裸露創(chuàng)面表層，具體噴灑面積以沙丘實(shí)際裸露面積為準(zhǔn)，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物種子，然后將播施種子后的有機(jī)混合物在地表踩壓緊實(shí)； 步驟四、沙丘裸露創(chuàng)面修復(fù): 利用具有一定保水性和粘性、并含有特定微生物菌群的有機(jī)混合物，將其撒播在沙丘裸露創(chuàng)面，誘導(dǎo)沙丘創(chuàng)面快速生成結(jié)皮，促進(jìn)差巴嘎蒿等固沙植物種子萌發(fā)，對(duì)萌發(fā)后的幼苗生長(zhǎng)提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐步建立灌木-草被-結(jié)皮固沙體系，促使退化沙地持續(xù)穩(wěn)定恢復(fù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟三中，固沙植物選取差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草，每行播撒種子的密度為50-100粒/米。
【文檔編號(hào)】C05F17/00GK103931294SQ201410146127
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】王少昆, 趙學(xué)勇, 王曉江, 張銅會(huì), 李玉霖, 左小安, 云建英, 李玉強(qiáng), 劉新平, 蘇娜, 馮靜, 曲浩, 毛偉, 黃文達(dá), 連杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所