[发明专利]一种适合高风蚀、水蚀地区的沙地改良方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种适合高风蚀、水蚀地区的沙地改良方法。

【背景技术】

在高风蚀地区如绝大部分沙漠和海边沙丘，高水蚀地区如绝大部分河滩与水土流失地区，土壤的细颗粒成分极易在振动下产生析离分层现象，并为流体（如沙漠中的风，地表径流重的水）所携带分离，分离出的细颗粒在远处沉积形成黄土区和淤积区，同时在原地留下粗颗粒，形成沙化或碎石富集的土地。通常黄土区和淤积区利用容易，但沙化区面积广，自然条件恶劣，目前尚不易规模化利用。

由于高等植物生长需要较高的土壤含水量和土壤微生物群落分解有机物和矿物，固氮，释放植物生长激素和抗生素的配合，而沙化或碎石富集的土地因缺乏良好的土壤团块结构保水能力不足，导致沙地农业用水量通常为旱作农业的3-5倍；且土壤微生物数量相当有限，导致土壤肥力极差且无法保肥；因此不易实现绿化或供人类农业使用。从理论上讲，高风蚀水蚀地区沙地改良，必须采用如下技术路线：

重建土壤微生物群落，要求补充土壤微生物群落栖息材料；土壤微生物群生存所需营养基；同时尽可能使用微生物群快速培养和复壮的低成本方式加快土壤生态的重建。

大幅提高已构建土壤的抗风蚀水蚀能力，在尽量保证土壤透气性基础上提高土壤保水能力。

目前国际上沙地治理体系主要有以下三类：

1、机械固沙是以木条、土块、石块和秸秆及其制品等材料竖立或平铺等方式，形成挡风墙或草方格阻碍风沙的流动，该工艺无法有效改善沙体理化性质。不适合绿化或供人类农业使用；该方法同样可以用于减弱地表径流冲刷作用，即减少水蚀。

2、化学固沙是以天然或合成的高分子材料为基础，以液膜的形式喷覆于沙体表面，将沙粒团聚一层连续膜，防止风蚀的发生。化学固沙相较于机械固沙的最明显的优势在于理论上可大规模机械化实施，且有些高分子材料具有保水保肥等优点。目前化学固沙材料已向生物可降解高分子材料方向发展，降解后的有机质可被微生物转化为植物所需的营养基质，避免二次污染。但是高分子固沙材料虽可以将沙面固封，但也存在如风沙的机械磨损、严重阻碍沙体的水气交流、降低沙面粗糙度导致种子难以停留，昂贵以及形成二次污染等缺陷，很不利于生物群落构建，实际上难以用于沙地绿化和农业使用。

3、生物固沙是建立在植物或微生物基础上的治沙工艺，以生物与沙体的相互作用而固沙。生物固沙工艺需要考虑的因素要远远多于上两种治沙工艺，如降雨量、植被土壤承载量、微生物，乔灌及草本植物的互配比例以及病虫害等因素。就目前而言，生物结皮治沙工艺是该领域研究较深的部分，生物结皮可提供较为完整的生态演化，建立稳态的土壤生成机制，为根治荒漠提供了较为理想的工艺；生物结皮地表粗糙度要大于裸沙面，因此其可以有效地收集凝结水，增加浅沙层的含水量；生物结皮对浅层沙体中的水分有强烈的分配作用，增加了表层土壤的持水量，但其较低的反净辐射能促使表层水的蒸发，影响深根系植物的生长；再者，旱季生物结皮休眠甚至死亡，风沙易将其揭损或掩埋，致使生物结皮呈周期性损坏；最后，生物结皮具有促进土壤发育的特性，但该过程极其缓慢，短时间内无法满足高生物量的微生态圈的建立。

例如，申请日为2011.08.12，申请号为201110233140.X的中国专利公开了一种沙地的保水方法，该发明属于沙地治理领域，具体是一种沙地的保水方法，将沙地整理平整；将古、中生代沉积岩粉碎；将粉碎后的沉积岩平铺在沙地表面；通过机械旋耕将古、中生代沉积岩和沙充分混合，得到30cm厚度的古、中生代沉积岩和沙复合层，该30cm厚度的复合层中，古、中生代沉积岩和沙的体积比为1∶(1～5)。本发明的沙地的保水方法得到的沉积岩和沙混合后的沙土具有良好的渗透性和持水保水性，其物理化学特性与土壤的特性相当，使得在治理后的沙地种植农作物的产量可达到在一般土地上种植相同农作物的产量。

该发明存在问题在于：在风蚀作用下，该沉积岩土因为颗粒小很容易与沙分离形成沙尘暴物质，在漫灌或暴雨时土从沙中分离漂浮到地表，导致风蚀现象及导致地表板结；土壤中缺乏微生物和腐殖质，因生态环节缺失导致实际上土壤肥力很差；成本较低的优势也被劣质粘土较大的用量（运输费用相应增高）所抵消。