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一种沙土改良方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-12-24 15:19:39

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 刘恒 | 2024-12-24 15:19:39

本发明涉及土壤改良技术领域,公开了一种沙土改良方法,具体包括以下步骤:向土壤中施加生物炭和有机肥;同时混合播种豆科牧草和禾本科牧草;所述豆科牧草为红豆草和草木樨;所述禾本科牧草为披碱草、无芒雀麦和黑麦草。本发明采用的基于生物炭和有机肥的旱区豆禾牧草混植的沙土改良土壤生态功能的方法,在植物指标与生态系统功能指标两个方面:相较于未施加生物炭和有机肥的方法,施加了生物炭和有机肥但只种植一种、两种、三种或四种牧草的方法均有较显著的提升效果。

本发明提供了一种沙土改良方法,解决了现有技术使用土壤改良剂改良土壤后,土壤的植物指标与生态系统功能指标较差的问题。一种沙土改良方法,具体包括以下步骤:向土壤中施加生物炭和有机肥;混合播种豆科牧草和禾本科牧草;所述豆科牧草为红豆草和草木樨;所述禾本科牧草为披碱草、无芒雀麦和黑麦草;所述红豆草的播量为37.5~44.5kg/hm2,草木樨播量为18~22.5kg/hm2,披碱草播量为22.5~30kg/hm2,无芒雀麦播量为22.5~37.5kg/hm2,黑麦草播量为75~90kg/hm2。

土地沙漠化是当今世界最紧迫的环境问题之一,严重影响人民生活水平的提高、经济和生态环境的可持续发展。在沙漠化较为严重的地区,植被覆盖度较低,生态承载能力弱,且人类长期不合理的开发利用,更会导致沙化土地面积增加,物种多样性降低、地下水资源减少等问题,严重阻碍该区域内农业生产力的提高和经济可持续发展。


濒临沙漠化的地区土壤类型多为流沙土母质或沙坨土母质。流沙土母质为风积沙,以流动沙丘的形态存在,剖面为C型;该土种土质松散,砂层深厚,土壤贫瘠,保水保肥能力极差,沙粒流动性大,植物难以定居,加之风蚀剧烈,农、林、牧难利用。由于流沙对农田、道路、居民点危害很大。沙坨土母质同样为风积沙,剖面为A-C型。因其呈片状分布于沙坨、沙梁、沙峁等特殊地形上,故名砂坨土;土壤质地较粗,以砂土为主,土质松散,呈碎块状或单粒状,在风力作用下,砂粒常有移动,呈半固定状;因其质地粗、通透性强,有机质及养分含量低,保水保肥能力差,不耐旱,温差大,易冷易热;宜种植柠条、紫穗槐、沙柳、花棒等灌木或沙蒿、沙米、沙打旺等牧草。


生物炭是在低氧和缺氧条件下,将农作物秸秆、木质物质、禽畜粪便和其他材料等有机物质经过高温热解而形成的产物。生物炭是含碳量丰富的多孔性物质,其容重小,比表面积大,吸附能力强,稳定性强,在自然条件下通常呈碱性。生物炭添加到土壤中可以增加土壤有机碳的含量,提高土壤营养元素的含量,从而促进植物生长。生物炭中包含矿物质、挥发性有机物和自由基,它们会影响微生物活性,重塑土壤微生物群落,改变催化各种关键生物地球化学循环。牲畜粪便堆肥所得的有机肥在农业上应用广泛,它能将自身发酵产生的养分元素直接释放到土壤中,能够显著改善土壤物理性状,加强土壤保水保肥的能力,减少土壤养分的淋失,缓解土壤和地下水的酸化程度,增加土壤有效养分。有机肥为土壤微生物的活动提供所需的碳源、氮源和能量,并改善了土壤微生态环境的理化性状,促进微生物的生长和繁殖,增加微生物的数量和活性,优化微生物群落的结构和功能。联合施加有机肥和生物炭在降低土壤容重、提高土壤蓄水能力、改善土壤结构、提高土壤团聚体稳定性、土壤阳离子交换量和土壤养分等方面均优于单施生物炭或有机肥。生物炭和有机肥联合施加能够促进土壤微生物的生长,有利于土壤微生物利用碳源,增加土壤微生物多样性。

西北农林科技大学地处中华农耕文明发祥地、国家级农业高新技术产业示范区——陕西杨凌,是教育部直属、国家“985工程”和“211工程”重点建设高校,首批入选国家“世界一流大学和一流学科”建设高校,2022年入选国家第二轮“双一流”建设高校,2个学科入选“双一流”建设学科。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:


1、本发明采用的基于生物炭和有机肥的旱区豆禾牧草混植的沙土改良土壤生态功能的方法,在植物指标与生态系统功能指标两个方面:相较于未施加生物炭和有机肥的方法、施加了生物炭和有机肥但只种植一种、两种、三种或四种牧草的方法均有较显著的提升效果;植物指标方面,本发明总盖度方面提升范围为9.23%~117.59%,地上生物量方面分别提升了16.72%~189.76%;生态系统功能指标方面,本发明的土壤有机碳含量提升了11.65%~486.84%,土壤总氮含量的提升范围为14.84%~137.50%,土壤总磷含量提升范围为4.09%~236.57%,植物生产力最大提升了207.55%,生态系统多功能性最大提高了149.39%。


2、本发明促进了植物生长,提高了植物产量,且改善了土壤生态系统功能的表现,一定程度上实现了沙土改良土壤生态功能评价的提升;且在以上各个植物和生态系统功能指标中,施加了生物炭和有机肥并种植六种牧草的方法与本发明相比较并不显著,因此本发明在取得相近的指标成果的同时节省了一定成本。这项发明旨在通过创新的土壤改良技术,在保证植物达到一定生产力的同时改良干旱区、半干旱区沙质土壤,获得较理想的土壤生态功能评价。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,希望具备此项技术研发的技术方,能够承接此项目。