一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法
2023-10-30 12:08:42 1
一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法，集成了高效纖維素分解菌群的定向培養技術、有機混合物發酵與製備技術、混合物撒播技術和沙丘裸露創面修復技術。本技術充分利用農牧業生產冗餘物，製備成具有一定保水性和粘性的有機混合物，將有機混合物噴灑在沙丘裸露創面，加以播施差巴嘎蒿等固沙植物種子，人工誘導沙地結皮快速生成，在沙丘裸露創面逐步建立灌木-草被-結皮固沙體系，促使退化沙地持續穩定恢復。
【專利說明】一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法【技術領域】
[0001]本發明涉及沙漠治理領域，特別涉及一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法。
【背景技術】
[0002]沙丘固定一般採取設置草方格沙障和植被固定相結合的方法，首先設置草方格沙障，降低風沙流動，然後種植喬木或灌木，逐漸形成植物沙障，達到防風固沙的效果。然而這種方法耗時較長，成效較慢，而且種植的喬灌木成活率較低，同時在設置草方格和種植植物的時候對土壤表層具有破壞作用。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汙染的風險，對土壤和植被的長期穩定恢復造成威脅，不具有持續性。
【發明內容】
[0003]為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法，針對沙丘裸露創面受風蝕後迅速擴大且難以恢復的重大生態問題，利用微生物定向培育技術，將玉米秸杆、牲畜糞便等農牧業冗餘物通過有氧發酵製備成具有一定保水性和粘性的有機混合物。然後將混合物噴灑在沙丘裸露創面，加以播施差巴嘎蒿等具有一定粘性的固沙植物種子，誘導沙丘創面快速生成結皮，逐步建立灌木-草被-結皮固沙體系，促使沙地持續穩定恢復。該技術在乾旱半乾旱地區退化沙地恢復中能起到快速、穩定的修復效果，尤其對半流動和半固定沙丘裸露創面的修復作用明顯。
[0004]為達到上述目的，本發明的技術方案為:
[0005]一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一、纖維素高效分解菌群的定向培養
[0007]取固定沙丘、丘間低地、沙質草地中表層土壤結皮，破碎後加入少許牛糞混合，組成分解菌源母質。然後用纖維素秸杆粉培養液(C源為羧甲基纖維素鈉CMC-Na和秸杆粉)對菌源母質中的微生物菌群進行初級分離，培養3d ;之後，將初級培養液取IOml轉接入纖維素培養液(C源為CMC-Na)中，30°C水浴中搖瓶培養15天。用此法篩選出的微生物菌群即高效纖維素分解菌群(編號為NMCel)，用於後期有機混合物快速發酵。
[0008]步驟二、有機混合物發酵與製備
[0009]將玉米秸杆粉碎成大小5cm長度左右，以2:1的比例加牛糞(秸杆:牛糞的乾重比為2:1)混合；同時將NMCel菌群培養液稀釋20倍，將菌群稀釋液噴灑在玉米秸杆和牛糞的混合物中進行攪拌，使有機混合物保持約200%的持水率(質量含水量)。然後將攪拌均勻的有機混合物置於發酵池中，每隔2天攪拌一次，保持發酵在有氧條件下進行，每次攪拌的時候測定有機混合物的持水率，持水率不足200%時加適量菌液，使其始終保持約200%的持水率。發酵溫度控制在30-35°C為宜。發酵進行到大約1-2個月的時候，有機混合物中就能見到少量菌絲體，混合物顏色發黑，變得鬆軟。此時，發酵結束，有機混合物製備成功，可以進行大田利用。
[0010]步驟三、有機混合物播撒
[0011]在風沙強度較弱的5月底到6月初，將有機混合物以lkg/m2的添加量噴灑到沙丘裸露創面表層，具體噴灑面積以沙丘實際裸露面積為準，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物種子，然後將播施種子後的有機混合物在地表踩壓緊實；
[0012]步驟四、沙丘裸露創面修復
[0013]利用具有一定保水性和粘性、並含有特定微生物菌群的有機混合物，將其撒播在沙丘裸露創面，誘導沙丘創面快速生成結皮，促進差巴嘎蒿等固沙植物種子萌發，對萌發後的幼苗生長提供豐富的營養物質，逐步建立灌木-草被-結皮固沙體系，促使退化沙地持續穩定恢復。
[0014]進一步的，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]相對於現有技術，本發明的有益效果為:
[0016]1、本發明技術在步驟一中分解菌群篩選的母質是沙地土壤結皮，這樣篩選出的菌群中含有組成結皮的微生物類群，對後期誘導沙丘創面快速生成結皮具有促進作用。
[0017]2、本發明技術在步驟二中有機混合物發酵中選取玉米秸杆和牛糞等農牧業冗餘物，這些材料在農牧交錯區非常豐富，成本低廉，運輸方便，本技術充分利用這些農牧業冗餘物，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、本發明技術在步驟三有機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過程中會產生生物膠，這對有機混合物具有粘合和保水效果，而且沒有二次汙染的風險；胡枝子等豆科植物種子個體一般較大，其萌發與生長具有較大的優勢，而且豆科植物在生長過程中會進行自身固氮，提高了生態系統的氮素輸入；狗尾草等草本植物生態幅較廣，適應性較強，在退化沙地恢復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，在有機混合物提供良好的養分和水分條件下，可以在沙丘創面形成穩定植被，達到快速固沙的植被修復效果。
[0019]4、本發明技術在步驟四對沙丘裸露創面修復中直接向裸露創面噴灑有機物和播撒固沙植物種子，並沒有對沙丘土壤進行破壞。因此，這種不破壞沙丘本身而使其快速恢復的固沙技術具有非常好的生態效果。
[0020]5、本發明技術集成了微生物菌群定向培養、有機混合物有氧發酵、混合物與固沙植物種子結合撒播等技術，這些技術相輔相成互為基礎。定向培養的微生物菌群對結皮的生成具有促進作用，有機混合物對固沙植物種子的萌發和生長提供了良好的養分和水分條件，並隨著沙丘創面的修復，有機混合物被逐步分解形成無公害土壤養分物質。差巴嘎蒿等種子萌發時產生的生物膠對有機混合物的粘合及結皮生成有著積極的效果。在沙丘裸露創面逐漸建立灌木-草被-結皮固沙體系，促使退化沙地持續穩定恢復。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明方法的流程框圖。
【具體實施方式】[0022]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明方案做進一步詳細描述:
[0023]一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法，包括如下步驟:
[0024]步驟一、纖維素高效分解菌群的定向培養
[0025]取固定沙丘、丘間低地、沙質草地中表層土壤結皮，破碎後加入少許牛糞混合，組成分解菌源母質。然後用纖維素秸杆粉培養液(C源為羧甲基纖維素鈉CMC-Na和秸杆粉)對菌源母質中的微生物菌群進行初級分離，培養3d ;之後，將初級培養液取IOml轉接入纖維素培養液(C源為CMC-Na)中，30°C水浴中搖瓶培養15天。用此法篩選出的微生物菌群即高效纖維素分解菌群(編號為NMCel)，用於後期有機混合物快速發酵。
[0026]步驟二、有機混合物發酵與製備
[0027]將玉米秸杆粉碎成大小5cm長度左右，以2:1的比例加牛糞(稻杆:牛糞的乾重比為2:1)混合；同時將NMCel菌群培養液稀釋20倍，將菌群稀釋液噴灑在玉米秸杆和牛糞的混合物中進行攪拌，使有機混合物保持約200%的持水率(質量含水量)。然後將攪拌均勻的有機混合物置於發酵池中，每隔2天攪拌一次，保持發酵在有氧條件下進行，每次攪拌的時候測定有機混合物的持水率，持水率不足200%時加適量菌液，使其始終保持約200%的持水率。發酵溫度控制在30-35°C為宜。發酵進行到大約1-2個月的時候，有機混合物中就能見到少量菌絲體，混合物顏色發黑，變得鬆軟。此時，發酵結束，有機混合物製備成功，可以進行大田利用。[0028]步驟三、有機混合物播撒
[0029]在風沙強度較弱的5月底到6月初，將有機混合物以lkg/m2的添加量噴灑到沙丘裸露創面表層，具體噴灑面積以沙丘實際裸露面積為準，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物種子，然後將播施種子後的有機混合物在地表踩壓緊實；
[0030]步驟四、沙丘裸露創面修復
[0031]利用具有一定保水性和粘性、並含有特定微生物菌群的有機混合物，將其撒播在沙丘裸露創面，誘導沙丘創面快速生成結皮，促進差巴嘎蒿等固沙植物種子萌發，對萌發後的幼苗生長提供豐富的營養物質，逐步建立灌木-草被-結皮固沙體系，促使退化沙地持續穩定恢復。
[0032]進一步的，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]本發明的技術原理為:本發明一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法，是對多項技術進行整合集成，包括:(1)纖維素高效分解菌群的定向培養技術；(2)有機混合物發酵與製備技術；(3)有機混合物播撒技術；(4)沙丘裸露創面修復技術。利用沙地土壤結皮分離和篩選高效纖維素分解菌群，並通過定向培養使其功能持續穩定的發揮。充分利用玉米秸杆等農作物冗餘物、牲畜糞便，甚至家庭和農牧場生活與生產垃圾，使其變廢為寶，並使之成為環保、廉價、持續性兼優的沙丘固定材料。將有機混合物噴灑在沙丘裸露創面，加以播施差巴嘎蒿等優勢、適沙生境的當地的固沙植物種子，誘導沙丘創面快速生成結皮，逐步建立灌木-草被-結皮固沙體系，促使退化沙地持續穩定恢復。
[0034]本發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畝半流動沙地上進行了創面修復，使沙丘裸露創面的抗風蝕能力提高3-7倍，植被蓋度從5%提高到25%左右，結皮厚度從Ocm提高到2-5cm，有效遏制了沙丘裸露創面的擴大，提高了沙丘土壤和植被的穩定性。同時，利用該技術對庫倫旗2000畝人工幼林林下創面進行了修複試驗與示範，有效阻止了植樹填埋後裸露面的土壤風蝕，改善了林下土壤結構與肥力狀況，使人工林的成活率提高10%左右。
[0035] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種基於有機混合物進行沙丘裸露創面快速修復的方法，包括如下步驟: 步驟一、纖維素高效分解菌群的定向培養: 取固定沙丘、丘間低地、沙質草地中表層土壤結皮，破碎後加入少許牛糞混合，組成分解菌源母質，然後用纖維素秸杆粉培養液對菌源母質中的微生物菌群進行初級分離，培養3d ;之後，將初級培養液取IOml轉接入纖維素培養液中，30°C水浴中搖瓶培養15天，用此法篩選出的微生物菌群即高效纖維素分解菌群，編號為NMCel，用於後期有機混合物快速發酵； 步驟二、有機混合物發酵與製備: 將玉米秸杆粉碎成大小5cm長度左右，以秸杆:牛糞的乾重比為2:1混合；同時將NMCel菌群培養液稀釋20倍，將菌群稀釋液噴灑在玉米秸杆和牛糞的混合物中進行攪拌，使有機混合物保持約200%的持水率；然後將攪拌均勻的有機混合物置於發酵池中，每隔2天攪拌一次，保持發酵在有氧條件下進行，每次攪拌的時候測定有機混合物的持水率，持水率不足200%時加適量菌液，使其始終保持200%的持水率；發酵溫度控制在30-35°C為宜；發酵進行到大約1-2個月的時候，有機混合物中就能見到少量菌絲體，混合物顏色發黑，變得鬆軟；此時，發酵結束，有機混合物製備成功，可以進行大田利用； 步驟三、有機混合物播撒: 在風沙強度較弱的5月底到6月初，將有機混合物以lkg/m2的添加量噴灑到沙丘裸露創面表層，具體噴灑面積以沙丘實際裸露面積為準，以行施法播撒差巴嘎蒿、胡枝子、狗尾草等固沙植物種子，然後將播施種子後的有機混合物在地表踩壓緊實； 步驟四、沙丘裸露創面修復: 利用具有一定保水性和粘性、並含有特定微生物菌群的有機混合物，將其撒播在沙丘裸露創面，誘導沙丘創面快速生成結皮，促進差巴嘎蒿等固沙植物種子萌發，對萌發後的幼苗生長提供豐富的營養物質，逐步建立灌木-草被-結皮固沙體系，促使退化沙地持續穩定恢復。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，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】C05F17/00GK103931294SQ201410146127
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】王少昆, 趙學勇, 王曉江, 張銅會, 李玉霖, 左小安, 雲建英, 李玉強, 劉新平, 蘇娜, 馮靜, 曲浩, 毛偉, 黃文達, 連傑 申請人:中國科學院寒區旱區環境與工程研究所