本發(fā)明涉及植被生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的涉及一種基于土壤種子庫技術(shù)的網(wǎng)袋式植被生態(tài)修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
荒山植被恢復(fù)的新技術(shù)、新方法植被恢復(fù)在立地條件好的地方較為容易，多年來經(jīng)過了國家科技工作者的努力，已經(jīng)取得了豐碩的果實(shí)。困難立地由于氣候惡劣、土壤瘠薄、植被稀少、水分短缺等自然條件使植被恢復(fù)極為困難。而且，傳統(tǒng)植被恢復(fù)通常以造林為主，樹種單一，工程浩大，費(fèi)用較高，包括客土、育苗、栽植、固定、管理等，尤其是對采石場、廢棄尾礦、建筑拆遷地等工程。
目前，植被恢復(fù)問題關(guān)鍵集中在困難立地的植被恢復(fù)和區(qū)域受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、原生植被的生態(tài)恢復(fù)，因此還需要新的技術(shù)和方法來支撐。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于土壤種子庫技術(shù)的網(wǎng)袋式植被生態(tài)修復(fù)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在困難立地、受損生態(tài)系統(tǒng)原生植被的恢復(fù)問題。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
基于土壤種子庫技術(shù)的網(wǎng)袋式植被生態(tài)修復(fù)方法，包括如下步驟：
步驟1、植被類型調(diào)查：于待恢復(fù)區(qū)域，選取3-5個(gè)30m×30m的樣地開展植被調(diào)查，確定恢復(fù)地區(qū)的關(guān)鍵物種；常規(guī)測定土壤pH值及養(yǎng)分組成；
步驟2、種子采收與調(diào)制：秋季采收關(guān)鍵種及其伴生種植物中的陽性先鋒植物的種子，進(jìn)行種子調(diào)制，準(zhǔn)備土壤種子庫的種子；
步驟3、配制土壤庫基質(zhì)：按質(zhì)量比配制土壤庫基質(zhì)：
步驟4、土壤養(yǎng)分調(diào)整：向土壤庫基質(zhì)中添加植物營養(yǎng)液，進(jìn)行攪拌，調(diào)整土壤養(yǎng)分；
步驟5、吸濕保水劑的拌入：以有機(jī)高分子聚合物聚丙烯酰胺作為吸濕保水劑，將吸濕保水劑按質(zhì)量比0.03％播撒于步驟4的土壤庫基質(zhì)中，并拌勻；
步驟6、種子浸泡處理：調(diào)制完的種子按喬木10％～30％、灌木30％～40％、草本植物40％～50％的種子質(zhì)量比，將種子混拌均勻，先以0.1％硫酸銅浸種5-10分鐘或0.1％高錳酸鉀液浸種30分鐘，無菌水沖洗3-5次后，瀝干水分，再以50～150ppm赤霉素浸泡處理30～120分鐘，然后晾干備用；
步驟7、制備土壤種子庫：將步驟6的混合種子與步驟5的土壤庫基質(zhì)按質(zhì)量比5％～10％的比例，混拌均勻；調(diào)整土壤種子庫的濕度在60％～65％，最后調(diào)整土壤種子庫的pH，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)為待恢復(fù)地原有植被土壤的pH的平均值；
步驟8、裝袋：以網(wǎng)袋填裝步驟7所得的土壤種子庫；
步驟9、鋪設(shè)：將步驟8裝有土壤種子庫的網(wǎng)袋，鋪設(shè)于待恢復(fù)區(qū)域，完畢后噴水保濕，必要時(shí)進(jìn)行遮蓋；
步驟10、管理：在種子發(fā)芽后，應(yīng)及時(shí)在網(wǎng)袋上戳空放芽，以利出苗；苗期只需噴霧保濕即可。
進(jìn)一步，在步驟3中，采用如下質(zhì)量組成的原料配制土壤庫基質(zhì)：闊葉樹枯葉粉碎物27.5％，草炭土40％，珍珠巖25％，細(xì)河沙5％，木炭2.5％。
進(jìn)一步，在步驟8中，所用網(wǎng)袋是以棉纖維制作、單層厚度為0.012cm～0.013cm的無紡布制作而成的網(wǎng)袋，網(wǎng)袋直徑5cm～6cm，網(wǎng)袋長度以10～15米為宜。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明提供的基于土壤種子庫技術(shù)降解網(wǎng)袋式植被修復(fù)方法，從恢復(fù)地土壤種子庫入手，強(qiáng)調(diào)群落修復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，最終目的是恢復(fù)生物多樣性為主，建立適合受損地區(qū)鄉(xiāng)土植被，符合植被演替的草本-灌木-喬木生態(tài)演替過程。本發(fā)明通過土壤種子庫貯存的種子逐漸萌發(fā)、生長而形成植被群落，能夠最終形成與地域相一致的植被類型。本發(fā)明特點(diǎn)還在于該修復(fù)方法是建立在對植被調(diào)查和土壤理化指標(biāo)測定的基礎(chǔ)上，其恢復(fù)目標(biāo)更加明確，生態(tài)適宜性更加合理，注重解決土壤重建和植被群落重建，保證植被恢復(fù)種源的一致性。
2、本發(fā)明主要采收的種子充分體現(xiàn)地域特色和適地適樹原則，尤其是強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵種在構(gòu)建植被群落中的重要作用，以及其伴生種包括喬木、灌木和草本植物中的陽性先鋒植物的種子，符合植被演替自然規(guī)律。
3、本發(fā)明所配制土壤庫基質(zhì)充分體現(xiàn)原生土壤的質(zhì)地結(jié)構(gòu)，在不破壞恢復(fù)地周邊土壤狀態(tài)前提下，人工配比而成。其配置土中按不同配比加入木纖維、珍珠巖、草炭土、細(xì)河沙、木炭組成的土壤基質(zhì)，經(jīng)再加入N、P、K及鐵鹽溶液和微量元素做營養(yǎng)元素支持；再配以促進(jìn)種子萌發(fā)的赤霉素，為種子萌發(fā)提供基礎(chǔ)條件而構(gòu)成的土壤庫基質(zhì)。
4、本發(fā)明以有機(jī)高分子聚合物聚丙烯酰胺作為吸濕保水劑，其含有較強(qiáng)的有機(jī)親水性基團(tuán)，通過其分子內(nèi)外側(cè)電解質(zhì)離子濃度所產(chǎn)生的滲透壓，對水有強(qiáng)烈的締合作用?？晌?00～500倍的純水，形成“微型水庫”，天旱時(shí)釋放被植物根系吸收利用。其吸水、釋水循環(huán)可逆；吸肥、保肥性好，并緩慢釋放，可極大的減少養(yǎng)分的流失，并將肥效期延長。對環(huán)境和植物無毒無害，不隨雨水流失，多年后自然降解，還原為銨態(tài)氮、水和少量鉀離子，有效改良土壤。土壤中摻入本劑后，由于水分大而提高墑情，白天降低了熱傳導(dǎo)率，致使有本劑的土壤比沒有本劑的土壤白天溫度低1～4℃，而晚間溫度提高2～4℃，使晝夜溫差縮小，非常利于種子萌發(fā)。
5、本發(fā)明以棉纖維制作的針刺無紡布為原料，制成直徑5cm～6cm的網(wǎng)袋，該網(wǎng)袋透水透氣性好，彈性高、抗撕裂又可防止雨水沖刷；無毒無害并可降解；便于搬運(yùn)，填裝。
6、本發(fā)明提供的修復(fù)方法，工程措施簡單、實(shí)用、新穎，土壤種子庫以可降解的網(wǎng)袋封裝，省去客土工作，方便鋪設(shè)；
7、本發(fā)明的基于土壤種子庫技術(shù)降解網(wǎng)袋式植被修復(fù)方法，實(shí)用性強(qiáng)，對巖土綠化、廢棄尾礦、建筑廢棄地、亞高山草甸、草原、公路兩側(cè)、旅游景點(diǎn)等自然植被生態(tài)版塊均可使用。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明實(shí)施例提供的基于土壤種子庫技術(shù)的網(wǎng)袋式植被生態(tài)修復(fù)方法，具體包括以下步驟：
步驟1、植被類型調(diào)查：于待恢復(fù)區(qū)域，選取3-5個(gè)30m×30m的樣地開展植被調(diào)查，確定恢復(fù)地區(qū)的關(guān)鍵物種，包括喬木、灌木、草本植物，尤其是陽性先鋒喬木樹種、先鋒灌木和草本，選出關(guān)鍵種及其伴生種；常規(guī)測定土壤pH值及養(yǎng)分組成；并收集相關(guān)氣象資料；
步驟2、種子采收與調(diào)制：秋季采收關(guān)鍵種(喬木)及其伴生種(喬木、灌木和草本)植物中的陽性先鋒植物的種子，進(jìn)行種子調(diào)制，準(zhǔn)備土壤種子庫的種子；
步驟3、配制土壤庫基質(zhì)：按質(zhì)量比配制土壤庫基質(zhì)：
步驟4、土壤養(yǎng)分調(diào)整：向土壤庫基質(zhì)中添加植物營養(yǎng)液，進(jìn)行攪拌，調(diào)整土壤養(yǎng)分；在本實(shí)施例中，采用國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)植物營養(yǎng)液配方對土壤庫基質(zhì)的土壤養(yǎng)分進(jìn)行調(diào)整，步驟如下：
(1)按土壤體積分別稱量硝酸鈣945g/m3，硝酸鉀607g/m3，磷酸銨115g/m3，硫酸鎂493g/m3。
將以上化合物分別溶解于1升蒸餾水中，加入步驟3的土壤基質(zhì)中，加入后充分?jǐn)嚢琛?/p>
(2)配制鐵鹽溶液：七水硫酸亞鐵5.56g/L，乙二胺四乙酸二鈉7.46g/L，pH＝5.5。
(3)配制微量元素液：碘化鉀：0.83mg/L，硼酸：6.2mg/L，硫酸錳：22.3mg/L，硫酸鋅：8.6mg/L，鉬酸鈉：0.25mg/L，硫酸銅：0.025mg/L，氯化鈷：0.025mg/L；
(4)以上的鐵鹽溶液和微量元素液配制完成后，再按土壤體積分別取鐵鹽溶液2.5L/m3，微量元素液5L/m3，調(diào)節(jié)pH＝6.0；分別加入步驟(3)的土壤基質(zhì)中，加入后充分?jǐn)嚢琛?/p>
步驟5、吸濕保水劑的拌入：以有機(jī)高分子聚合物聚丙烯酰胺作為吸濕保水劑，將吸濕保水劑按質(zhì)量比0.03％播撒于步驟4的土壤庫基質(zhì)中，并拌勻；
步驟6、種子浸泡處理：調(diào)制完的種子按喬木10％～30％、灌木30％～40％、草本植物40％～50％的種子質(zhì)量比，將種子混拌均勻，先以0.1％硫酸銅浸種5-10分鐘或0.1％高錳酸鉀液浸種30分鐘，無菌水沖洗3-5次后，瀝干水分，再以50～150ppm赤霉素浸泡處理30～120分鐘，然后晾干備用。
步驟7、制備土壤種子庫：將步驟6的混合種子與步驟5的土壤庫基質(zhì)按質(zhì)量比5％～10％的比例，混拌均勻，以保證土壤種子庫中具有足夠恢復(fù)植被的種源；調(diào)整土壤種子庫的濕度在60％～65％，一方面以便于后續(xù)步驟8的裝袋工作，另一方面可進(jìn)行吸水和保水，為種子萌發(fā)提供條件。最后調(diào)整土壤種子庫的pH，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)為待恢復(fù)地原有植被土壤的pH的平均值。
步驟8、裝袋：以網(wǎng)袋填裝步驟7所得的土壤種子庫；
所用網(wǎng)袋是以棉纖維制作、單層厚度為0.012cm～0.013cm的無紡布制作而成的網(wǎng)袋，網(wǎng)袋直徑5cm～6cm，網(wǎng)袋長度以10～15米為宜，可進(jìn)行盤卷，形成可盤卷網(wǎng)袋盤。裝袋時(shí)，可用漏斗填裝步驟7的土壤種子庫，像灌腸一樣，網(wǎng)袋長度以10～15米為宜，便于搬運(yùn)；填裝時(shí)，不宜裝的太滿、太實(shí)而撐破網(wǎng)袋，保持土壤庫自然松緊即可。
步驟9、鋪設(shè)：將步驟8裝有土壤種子庫的網(wǎng)袋，鋪設(shè)于待恢復(fù)區(qū)域，完畢后噴水保濕，必要時(shí)進(jìn)行遮蓋。
步驟10、管理：在種子發(fā)芽后，應(yīng)及時(shí)在網(wǎng)袋上戳空放芽，以利出苗；苗期只需噴霧保濕即可。
在步驟3中，采用如下質(zhì)量組成的原料配制土壤庫基質(zhì)：闊葉樹枯葉粉碎物27.5％，草炭土40％，珍珠巖25％，細(xì)河沙5％，木炭2.5％。通過正交實(shí)驗(yàn)得出，以闊葉樹枯葉粉碎物27.5％，草炭土40％，珍珠巖25％，細(xì)河沙5％，木炭2.5％的組成為最佳的土壤庫基質(zhì)(α＝0.05水平上差異顯著)。
實(shí)施例1
以次生楊樺林為例：
步驟1、植被類型調(diào)查：調(diào)查資料顯示，由于楊樺林是闊葉紅松林采伐后，是以山楊(Populus davidiana)、白樺(Betula platyphylla)、長白落葉松(Larix olgensis)、蒙古櫟(Quecus mongolica)等強(qiáng)陽性喬木樹種形成的，山楊和白樺及長白落葉松是該林型的關(guān)鍵喬木物種。林下灌木有毛榛子(Corylus mandshurica)、小花溲疏(Deutzia parviflora)、柳葉繡線菊(Spiraea salicifolia)、東北茶藨(Ribes mandshuricum)、長白茶藨(Ribes komarovii)、山刺玫(Rosa davurica)、刺薔薇(R.aciculalis)、衛(wèi)矛(Euonymus alatus)、瘤枝衛(wèi)矛(E.pauciflorus)、遼東丁香(Syringa wolfi)、藍(lán)靛果忍冬(Lonicera edulis)、金銀忍冬(L.maackii)、黃花忍冬(L.chrysantha)、雞樹條莢(Viburnum sargenti)、暖木條莢(V.burejaeticum)。陽性的草本植物有：寬葉苔草(Carex siderosticta)、落新婦(Astilbe chinensis)、柳蘭(Chamaenerion angustifolium)、千屈菜(Lythrum salicaria)、朝鮮當(dāng)歸(Angelica gigas)、大活(A.dahurica)、大葉柴胡(Bupleurum longiradiatum)、輪葉腹水草(Veronicastrum sibiricum)、桔梗(Plantycodon grandiflorum)、紫斑風(fēng)鈴草(Campanula punctata)、聚花風(fēng)鈴草(C.glomerata)、鈴蘭(Convallaria majalis)、豬牙花(Erythronium japonicum)、大苞萱草(Hemerocallis middendorfii)、毛百合(Lilium dauricum)、東北百合(L.distichum)、玉蟬花(Iris ensata)、溪蓀(I.sanguinea)、東方蓼(Polygonum ochotense)、垂梗繁縷(Stellaria radians)、月見草(Oenothera biennis)、花錨(Halenia corniculata)、辣蓼鐵線蓮(Clematis mandshurica)、齒葉鐵線蓮(C.serratifolia)、黃花鐵線蓮(C.intricata)、廣布野豌豆(Vicia cracca)、茜草(Rubia cordifolia)、黨參(Codonopsis pilosula)、穿龍薯蕷(Dioscorea nipponica)等。土壤白漿土和暗棕色森林土，pH值5.8～6.5，土壤養(yǎng)分較為瘠薄。
步驟2、種子采收與調(diào)制：秋季，根據(jù)上述不同物種種子成熟期，分別采收，進(jìn)行種子干燥、脫粒、風(fēng)選、剔除病蟲害種子、貯存和千粒重測定、種子活力測定、發(fā)芽率測定等工作；
步驟3、配制土壤庫基質(zhì)：采用如下質(zhì)量組成的原料配制土壤庫基質(zhì)：闊葉樹枯葉粉碎物27.5％，草炭土40％，珍珠巖25％，細(xì)河沙5％，木炭2.5％。通過正交實(shí)驗(yàn)得出，以闊葉樹枯葉粉碎物27.5％，草炭土40％，珍珠巖25％，細(xì)河沙5％，木炭2.5％的組成為最佳的土壤庫基質(zhì)(α＝0.05水平上差異顯著)。
步驟4、土壤養(yǎng)分調(diào)整：以國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)植物營養(yǎng)液配方為例：
(1)按土壤體積分別稱量硝酸鈣945g/m3，硝酸鉀607g/m3，磷酸銨115g/m3，硫酸鎂493g/m3。
將以上化合物分別溶解于1升蒸餾水中，加入步驟3的土壤基質(zhì)中，加入后充分?jǐn)嚢琛?/p>
(2)配制鐵鹽溶液：七水硫酸亞鐵5.56g/L，乙二胺四乙酸二鈉7.46g/L，pH＝5.5。
(3)配制微量元素液：碘化鉀：0.83mg/L，硼酸：6.2mg/L，硫酸錳：22.3mg/L，硫酸鋅：8.6mg/L，鉬酸鈉：0.25mg/L，硫酸銅：0.025mg/L，氯化鈷：0.025mg/L；
(4)以上的鐵鹽溶液和微量元素液配制完成后，再按土壤體積分別取鐵鹽溶液2.5L/m3，微量元素液5L/m3，調(diào)節(jié)pH＝6.0；分別加入步驟(3)的土壤基質(zhì)中，加入后充分?jǐn)嚢琛?/p>
步驟5、吸濕保水劑的拌入：以有機(jī)高分子聚合物聚丙烯酰胺作為吸濕保水劑，將吸濕保水劑按質(zhì)量比0.03％播撒于土壤庫基質(zhì)中，并拌勻。
步驟6、種子浸泡處理：調(diào)制完的種子按喬木10％～30％、灌木30％～40％、草本植物40％～50％的種子質(zhì)量比，將種子混拌均勻，先以0.1％硫酸銅浸種5-10分鐘或0.1％高錳酸鉀液浸種30分鐘，無菌水沖洗3-5次后，瀝干水分，再以50～150ppm赤霉素浸泡處理30～120分鐘，然后晾干備用。
在本例中，以需種子100kg計(jì)算：喬木種類為山楊、白樺及長白落葉松三種為恢復(fù)的喬木關(guān)鍵種，其混合后質(zhì)量為10-30kg；灌木種類可選10余種，如毛榛子(Corylus mandshurica)、小花溲疏(Deutzia parviflora)、柳葉繡線菊(Spiraea salicifolia)、東北茶藨(Ribes rnandshuricum)、長白茶藨(Ribes komarovii)、山刺玫(Rosa davurica)、刺薔薇(R.aciculalis)、衛(wèi)矛(Euonymus alatus)、瘤枝衛(wèi)矛(E.pauciflorus)、遼東丁香(Syringa wolfi)、藍(lán)靛果忍冬(Lonicera edulis)、金銀忍冬(L.maackii)、黃花忍冬(L.chrysantha)、雞樹條莢(Viburnum sargenti)、暖木條莢(V.burejaeticum)等，其混合質(zhì)量為30-40kg；草本植物可選20余種，如寬葉苔草(Carex siderosticta)、落新婦(Astilbe chinensis)、柳蘭(Chamaenerion angustifolium)、千屈菜(Lythrum salicaria)、朝鮮當(dāng)歸(Angelica gigas)、大活(A.dahurica)、大葉柴胡(Bupleurum longiradiatum)、輪葉腹水草(Veronicastrum sibiricum)、桔梗(Plantycodon grandiflorum)、紫斑風(fēng)鈴草(Campanula punctata)、聚花風(fēng)鈴草(C.glomerata)、鈴蘭(Convallaria majalis)、豬牙花(Erythronium japonicum)、大苞萱草(Hemerocallis middendorfii)、毛百合(Lilium dauricum)、東北百合(L.distichum)、玉蟬花(Iris ensata)、溪蓀(I.sanguinea)、東方蓼(Polygonum ochotense)、垂梗繁縷(Stellaria radians)、月見草(Oenothera biennis)、花錨(Halenia corniculata)、辣蓼鐵線蓮(Clematis mandshurica)、齒葉鐵線蓮(C.serratifolia)、黃花鐵線蓮(C.intricata)、廣布野豌豆(Vicia cracca)、茜草(Rubia cordifolia)、黨參(Codonopsis pilosula)、穿龍薯蕷(Dioscorea nipponica)等，其混合后質(zhì)量為40-50kg。
步驟7、制備土壤種子庫：將步驟6的混合種子與步驟5的土壤庫基質(zhì)按質(zhì)量比5％～10％的比例，混拌均勻(考慮種子千粒重的差異)，以保證土壤種子庫中具有足夠恢復(fù)植被的種源；調(diào)整土壤種子庫的濕度在60％～65％，一方面以便于步驟7的裝袋工作，另一方面可為種子萌發(fā)提供條件。最后以腐殖質(zhì)酸(胡敏酸)和石灰粉，調(diào)整土壤種子庫的pH，使土壤的pH的平均值在5.8-6.5。
步驟8、裝袋：裝袋時(shí)用漏斗填裝步驟7的土壤種子庫，像灌腸一樣，網(wǎng)袋長度以10～15米為宜，裝滿后兩端扎緊。不宜裝的太滿、太實(shí)而撐破網(wǎng)袋，保持土壤庫自然松緊即可。
步驟9、鋪設(shè)：將步驟8裝有土壤種子庫的網(wǎng)袋，鋪設(shè)于待恢復(fù)區(qū)域，完畢后噴水保濕，必要時(shí)進(jìn)行遮蓋。
步驟10、管理：在種子發(fā)芽后，應(yīng)及時(shí)在網(wǎng)袋上戳空放芽，以利出苗；苗期只需噴霧保濕即可。
盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。