本發(fā)明屬于環(huán)境保護，具體涉及一種施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、生物土壤結(jié)皮(biological?soil?crust，簡稱“bsc”)是旱區(qū)普遍存在的地被物，它是土壤表面微生物和土壤顆粒相互膠結(jié)而形成的致密土層，因其獨特生態(tài)功能被喻為全球旱地“活皮膚”。苔蘚結(jié)皮是生物結(jié)皮最高級演替階段，相較于藻類、地衣結(jié)皮，光合作用與無性繁殖能力更強，所以苔蘚結(jié)皮是生物結(jié)皮的重點研究對象。已有研究表明，苔蘚結(jié)皮通過增強土壤顆粒間團聚力作用，不僅能強化沙面固定、改善土壤理化性質(zhì)，還會增加土壤有機質(zhì)含量和土壤中微生物活性。玉米秸稈被喻為“土壤工程師”，大量研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田會優(yōu)化土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)和改善土壤團粒結(jié)構(gòu)。粉碎秸稈是直接利用機械將秸稈破碎成屑狀(直徑6mm左右)，炭化秸稈是利用高溫缺氧分解法將秸稈熱裂解成粘粒狀。目前，玉米作為我國主要經(jīng)濟作物產(chǎn)量逐年上升，由此產(chǎn)生了大量廢棄玉米秸稈，不科學的處理方式造成秸稈浪費嚴重。苔蘚結(jié)皮以其獨特抗逆性已成為旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)演變關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但我國旱區(qū)土壤地力不足導(dǎo)致結(jié)皮生長緩慢。

2、目前，我國玉米秸稈主要施用形式是粉碎和炭化。關(guān)于施用秸稈對植物生長的影響，不同領(lǐng)域?qū)W者已進行多方面的研究。例如，陳合龍等對不同秸稈還田方式對玉米生長及產(chǎn)量的影響研究表明，采用科學秸稈施用模式，不僅能減短玉米成熟期，并且能夠有效增加玉米產(chǎn)量；李世忠等通過玉米秸稈還田對寧夏引黃灌區(qū)土壤養(yǎng)分和土壤酶活性的影響發(fā)現(xiàn)，施用秸稈會有效提高土壤有機質(zhì)、全氮、有效氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量比；張慧琦等為了解炭化秸稈用量對砂質(zhì)土孔隙度和持水性的影響，通過調(diào)查分析不同炭化秸稈和供試土壤質(zhì)量比組合，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施用炭化秸稈能有效增強砂質(zhì)土含水量，提高砂質(zhì)土孔隙度。然而，多年來，不同領(lǐng)域?qū)W者大多集中于施用秸稈對高等植物生長特性、土壤理化性質(zhì)等方面的研究，對微生物生長特性影響的相關(guān)研究還相對較少。因此秸稈施用模式對結(jié)皮生長特性影響機制有待進一步探究。

3、基于上述的現(xiàn)有技術(shù)研究現(xiàn)狀，本發(fā)明通過探究秸稈施用方式對苔蘚結(jié)皮培育的影響，從而提供一種能夠快速繁育苔蘚結(jié)皮的生長方法，同時為玉米秸稈的使用方式對苔蘚結(jié)皮的影響提供理論支持，從而為旱區(qū)環(huán)境的苔蘚結(jié)皮的可持續(xù)發(fā)展的提供技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法和應(yīng)用，。

2、本發(fā)明提供了一種施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，包括在接種有結(jié)皮種子土的土壤表面再施用一層玉米秸稈，從而培育苔蘚結(jié)皮的生長；其中，所述玉米秸稈包括粉碎秸稈和/或炭化秸稈的任意一種。

3、優(yōu)選地，所述炭化秸稈可提高土壤電導(dǎo)率，促進所述苔蘚結(jié)皮與土壤中間的營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，提高結(jié)皮對養(yǎng)分的吸收能力和所述苔蘚結(jié)皮對于固碳、固氮能力；所述粉碎秸稈可增大土壤的孔隙度，為所述苔蘚結(jié)皮提供更充足氧氣，促進所述苔蘚結(jié)皮與外界氣體的交換，為所述苔蘚結(jié)皮的有氧呼吸提供條件；使用所述玉米秸稈可提高所述苔蘚結(jié)皮生長的結(jié)皮層的含水量，進一步促進苔蘚結(jié)皮的生長，形成良性的循環(huán)。

4、施加炭化秸稈會提高土壤電導(dǎo)率，這不僅會提高結(jié)皮對養(yǎng)分的吸收能力，還能促進結(jié)皮對于碳、氮的固定能力。培育末期，分別對施用炭化秸稈進行結(jié)皮層下土壤c、n含量測定。結(jié)果表明，隨著施加炭化秸稈增多結(jié)皮層厚度增加，但是結(jié)皮層下土壤c、n含量隨之越低，這說明，施用炭化秸稈會通過促進結(jié)皮與土壤中營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，進而增強結(jié)皮對土壤養(yǎng)分利用。

5、優(yōu)選地，所述粉碎秸稈可增大土壤的孔隙度，為所述苔蘚結(jié)皮提供更充足氧氣，增強所述苔蘚結(jié)皮與外界氣體的交換，促進所述苔蘚結(jié)皮的有氧呼吸。

6、苔蘚結(jié)皮由于缺乏維管組織、沒有真正根系統(tǒng)等形態(tài)學特征，造成結(jié)皮氣體調(diào)節(jié)能力差；并且育苗盤下層儲水盤中，水體上表面長期貼合密盤底部降低基質(zhì)透氣性，影響結(jié)皮有氧呼吸對物質(zhì)轉(zhuǎn)化與利用。而通過施用粉碎秸稈會增大土壤孔隙度，增強結(jié)皮與外界氣體交換能力，進而為結(jié)皮提供更充足氧氣，促進結(jié)皮有氧呼吸。另一方面，粉碎秸稈因持水能力強會提高結(jié)皮層含水量，水分是旱區(qū)結(jié)皮生長發(fā)育重要環(huán)境因素。由于苔蘚擴繁主要依靠植物體碎片產(chǎn)生原絲體，原絲體分枝進而發(fā)育成植物體，處于發(fā)育階段的原絲體抗旱性極差，所以結(jié)皮對環(huán)境水分變化非常敏感。當基質(zhì)短期缺水時，苔蘚結(jié)皮會因自我保護機制作用轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)，較好水分條件下有利于增強土壤中養(yǎng)分含量，從而一定程度上有利于苔蘚結(jié)皮繁育。此外，施用粉碎秸稈能顯著提高結(jié)皮層中的微生物含量和酶的活性，進而促進其快速生長發(fā)育。

7、優(yōu)選地，施用所述粉碎秸稈的量為6g/m2～400g/m2。

8、優(yōu)選地，所述炭化秸稈的施用量為10g/m2-150g/m2。

9、優(yōu)選地，所述粉碎秸稈包括將玉米秸稈粉碎后過10目～35目篩獲得粒徑為0.6mm～2mm的秸稈粉末，制得所述粉碎秸稈，所述秸稈粉末中的部分呈細絲狀。

10、優(yōu)選地，所述炭化秸稈包括將玉米秸稈400℃～500℃厭氧熱解制得所述炭化秸稈。

11、優(yōu)選地，所述施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法的具體步驟包括：

12、s1.采集苔蘚結(jié)皮，遮光自然風干后粉碎制成所述結(jié)皮種子土；

13、s2.在土壤上接種所述結(jié)皮種子土；

14、s3.準備玉米秸稈；

15、s4.施用秸稈，培育苔蘚結(jié)皮。

16、進一步地，s1中，采集所述苔蘚結(jié)皮的標準包括：所述苔蘚結(jié)皮為試驗區(qū)發(fā)育良好的苔蘚結(jié)皮樣品，平均覆蓋率80％左右，平均厚度為8.32±0.38mm(n＝16)，進行所述苔蘚結(jié)皮的采集。

17、s1中，采集所述苔蘚結(jié)皮的標準包括：所述苔蘚結(jié)皮中，苔蘚類型以真蘚科的真蘚(bryum?argenteum)和新真蘚(bryum?kunzei)為優(yōu)勢種，土生對齒蘚(didymodonvinealis)和厚肋流蘇蘚(crossidium?crassinerviume)為伴生種。

18、優(yōu)選地，采集時所述苔蘚結(jié)皮的平均覆蓋率為～80％，平均厚度為8.32±0.38mm。

19、優(yōu)選地，粉碎的所述苔蘚結(jié)皮過10目～35目篩后得到所述結(jié)皮種子土。

20、進一步地，s2中，所述土壤為沙質(zhì)壤土，自農(nóng)田地表50cm處采集干燥后用80目孔徑過篩獲得。

21、進一步地，s2中，所述土壤為沙質(zhì)壤土，自農(nóng)田地表50cm處采集干燥后用80目孔徑過篩獲得。在砂質(zhì)土中施用炭化秸稈，會顯著提高砂質(zhì)土中有效磷和有效鉀的含量，使砂質(zhì)土具有更高的肥料利用率。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果至少在于：

23、本發(fā)明通過施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的合理施加方式，為施加玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長提供了技術(shù)指導(dǎo)，能夠?qū)⑥r(nóng)作廢料用作原料促進培育苔蘚結(jié)皮，變廢為寶，為旱區(qū)生態(tài)修復(fù)提供了技術(shù)指導(dǎo)，培育方法簡單易推廣，綠色環(huán)保。

技術(shù)特征：

1.一種施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于，包括在接種有結(jié)皮種子土的土壤表面再施用一層玉米秸稈，從而培育苔蘚結(jié)皮的生長；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于，所述炭化秸稈可提高土壤電導(dǎo)率，促進所述苔蘚結(jié)皮與土壤中間的營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，提高結(jié)皮對養(yǎng)分的吸收能力和所述苔蘚結(jié)皮對于固碳、固氮能力；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于，施用所述粉碎秸稈的量為6g/m2～400g/m2；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于：所述粉碎秸稈包括將玉米秸稈粉碎后過10目～35目篩獲得粒徑為0.6mm～2mm的秸稈粉末，制得所述粉碎秸稈，所述秸稈粉末中的部分呈細絲狀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述炭化秸稈包括將玉米秸稈400℃～500℃厭氧熱解制得所述炭化秸稈。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于，具體步驟包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于：s1中，采集所述苔蘚結(jié)皮的標準包括：所述苔蘚結(jié)皮中，苔蘚類型以真蘚科的真蘚(bryumargenteum)和新真蘚(bryum?kunzei)為優(yōu)勢種，土生對齒蘚(didymodon?vinealis)和厚肋流蘇蘚(crossidium?crassinerviume)為伴生種；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于：s2中，所述土壤為沙質(zhì)壤土，自農(nóng)田地表50cm處采集干燥后用80目孔徑過篩獲得。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法，其特征在于，s2中，所述土壤為沙質(zhì)壤土，自農(nóng)田地表50cm處采集干燥后用80目孔徑過篩獲得。

10.采用如權(quán)利要求1-9任一項所述的施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法在干旱或半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種施用玉米秸稈促進苔蘚結(jié)皮生長的方法和應(yīng)用；屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域；所述方法包括采集發(fā)育良好的苔蘚結(jié)皮去除雜質(zhì)后干燥、粉碎制成結(jié)皮種子土，接種在土壤上，然后將玉米粉碎秸稈或炭化秸稈施用于土壤中，培育苔蘚結(jié)皮。通過合理施加玉米秸稈，促進了苔蘚結(jié)皮生長，為干旱或半干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供了技術(shù)指導(dǎo)，本發(fā)明提供的方法綠色環(huán)保，簡單易推廣。

技術(shù)研發(fā)人員：羅亞勇,王鶴松,李玉強,張蕊,牟曉明,姚博,夏咪
受保護的技術(shù)使用者：中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17