專利名稱：一種在地面集土的結(jié)構(gòu)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤再造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，是通過特定的集土結(jié)構(gòu)和方法實(shí)現(xiàn)土壤再造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
荒漠礫石草場的植被恢復(fù)問題是各類退化草場植被恢復(fù)中最為困難的一種。由于沙塵暴的吹蝕作用，戈壁礫石草場表面的土壤被風(fēng)吹走，地表布滿礫石。殘存的植物根系外漏。由于礫石的存在，在太陽光直射下礫石溫度急劇升高，加速了土壤水分的蒸發(fā)。由于地表面沒有土壤層，外來的植物種子無法發(fā)芽生根。因此，必須在這類草場表面建立一層土壤，為種子創(chuàng)造種床，有利于植物繁衍生息和植被層面的建立。我們的任務(wù)是將沙塵暴攜帶的混合物沉降在礫石草場表面，在地表建立一個土壤層。并將沙塵暴攜帶的植物種子一同隨土壤沉降。沙塵暴是一種自然現(xiàn)象，當(dāng)沙塵暴肆虐時，狂風(fēng)卷著沙土四處飛揚(yáng)。飛揚(yáng)的沙土飄落之處掩蓋農(nóng)田、道路、房屋、污染環(huán)境。沙塵暴攜帶的沙土是一個混合體，其混合體內(nèi)混有有機(jī)物、植物種子、粗砂、細(xì)土等物質(zhì)。目前還沒有在這類草場上建立土壤層的方法。沙塵暴是一種自然現(xiàn)象，具有自身的發(fā)生發(fā)展規(guī)律。同時它是眾多自然因素中不可或缺的原動力。沙塵暴是一種氣 固兩項(xiàng)流，這種流體本身攜帶大量的沙物質(zhì)、種子資源、營養(yǎng)成分(有機(jī)質(zhì)、各種微量的礦物質(zhì)元素等)。沙塵暴在發(fā)生的時候，強(qiáng)大的風(fēng)力吹蝕了土壤，造成土壤流失，所攜帶的沙土混合物可掩埋農(nóng)田、工廠、草原、道路和房屋。其破壞性極大，同時它也起到搬運(yùn)分配營養(yǎng)物質(zhì)，傳播物種的作用?；哪菰捎诙喾N原因呈現(xiàn)極度退化的狀態(tài)，主要表現(xiàn)是植物稀疏，地表多礫石，草根裸露。牧草呈堆狀分布，地面與草根形成負(fù)位差(3-lOcm)?；哪菰鳛槲覈?億公頃草原的重要組成部分，總面積0.19億公頃。是我國最為脆弱的草原生態(tài)系統(tǒng)之一，也是對我國生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大影響的地區(qū)之一。礫石狀荒漠草原退化的重要標(biāo)志是土壤退化，在強(qiáng)大的風(fēng)力作用下草場的表土喪失，草場表面礫石遍布，植被稀疏?；哪菰俏覈狈睫r(nóng)牧交錯帶與蒙古草原之間的唯一生態(tài)屏障，也是過去利用最過度、退化最嚴(yán)重，生態(tài)恢復(fù)最為困難的地區(qū)之一。這類地區(qū)時常受到西伯利亞冷空氣的影響，是我國沙塵暴重要的發(fā)生地之一。發(fā)生在這類地區(qū)的沙塵暴不但對當(dāng)?shù)氐牟輬霎a(chǎn)生極大危害，也對當(dāng)?shù)氐娜嗣裆a(chǎn)生活產(chǎn)生極大影響，同時，沙塵暴攜帶大量的塵埃長驅(qū)直入我國內(nèi)地，攜帶的沙塵在合適的條件下發(fā)生沉降掩埋道路、農(nóng)田、草場，造成環(huán)境污染，影響人民生產(chǎn)生活?；哪菰闹脖换謴?fù)是草原、畜牧界和科學(xué)界關(guān)注的重點(diǎn)問題。對這類草原的改良利用曾經(jīng)采取過松土補(bǔ)播、圍封、施肥等方法，但收效甚微，且效果不能持久。分析其原因主要是作為植物生長基礎(chǔ)的土壤條件并沒有改善。在改良和恢復(fù)荒漠化草場的實(shí)踐中，人們注意到只有對荒漠化草場的土壤狀況進(jìn)行改善才是抓住了這類草場治理和改良的關(guān)鍵。而表土已不存在，如何把它重新建起來呢？依靠人工的辦法是做不到的，因?yàn)楣こ烫拼罅恕＜词褂锌赡?，這大量的土從何而來。從其他地方取土只能是一種拆了東墻補(bǔ)西墻，是一種破壞。而這個地區(qū)是沙塵暴的頻發(fā)區(qū)，每年均有強(qiáng)沙塵暴的發(fā)生，沙塵暴在爆發(fā)時攜帶大量的沙土混合物，這些沙土混合物中不但含有沙子、土壤，還富含有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀和豐富的礦物質(zhì)微量元素，同時還是豐富的種子庫。結(jié)合工程措施將沙塵暴所攜帶的沙土混合物沉降淤滯在礫石狀和斑禿狀荒漠化草場表面，形成再造的表土層，這個問題就迎刃而解了。再造后的表土層可以提高荒漠草場土壤肥力，營造適宜的土壤微生物生活條件，實(shí)現(xiàn)固土保根、保水促進(jìn)植被生長。增加植被種類，促進(jìn)植被群落的良性演替。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的提供了在風(fēng)沙發(fā)生時在地表集土的結(jié)構(gòu)主要包括上層部分和下層部分，其中上層部分由網(wǎng)格部件和固定部件組成，下層部分由均勻撒堆的雜草或秸桿組成，撒堆厚度控制在2-6cm之間，更具體地，網(wǎng)格部件的網(wǎng)孔尺寸小于雜草或秸桿的長度。特別地，所述的網(wǎng)格部件是尼龍網(wǎng)。特別地，固定部件的數(shù)量可以根據(jù)網(wǎng)格部件的尺寸來確定。特別地，所述固定部件是鐵釘。本發(fā)明的另一個目的是提供一種在地面集土的方法，特別的，這種方法適合于在礫石草地表面集土，更特別 的，該方法適合在沙塵暴多發(fā)地區(qū)的礫石草地表面集土。本發(fā)明所述在地面集土的方法通過使用本發(fā)明所述的集土結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，具體包括:將(蓬松的)雜草或秸桿均勻地撒在地表，厚度控制在2_6cm之間，然后用網(wǎng)孔尺寸小于雜草或秸桿長度的網(wǎng)格部件罩住撒在地表面的雜草和/或秸桿堆下層部件，之后將網(wǎng)格部件通過固定部件固定在地表面。特別地，所述的地表是礫石草地表面。特別地，所述的地表是沙塵暴多發(fā)地區(qū)的礫石草地表面。特別地，可根據(jù)需要集土的厚度來增加雜草厚度。特別地，所述的網(wǎng)格部件是尼龍網(wǎng)。特別地，所述網(wǎng)格部件的固定是通過鐵釘(固定部件)來固定的。撒在地表面的雜草或秸桿的枝條在地面上因其自身不同的自然形態(tài)(角度、彎曲、方向等)，相互支撐和疊壓，形成一個多層次、多縫隙的與鳥巢結(jié)構(gòu)相似的墊層。在風(fēng)沙發(fā)生時，由于風(fēng)沙流的可分離特性，風(fēng)沙流在經(jīng)過鳥巢狀地面結(jié)構(gòu)時在由雜草或秸桿形成的層和縫隙枝條上產(chǎn)生碰撞(具有直射、反射、沉降等)作用，而產(chǎn)生強(qiáng)烈的不規(guī)則的渦流，風(fēng)速降低。同時，風(fēng)沙流內(nèi)的沙土混合物做躍移運(yùn)動時會跌落在由雜草枝條形成的層和縫隙內(nèi)，直至將縫隙填滿。沙土混合物與雜草結(jié)合，形成穩(wěn)定的混合土層，完成了土壤再造過程。
本發(fā)明通過操作簡單的技術(shù)方案完成了地表集土的技術(shù)效果，該技術(shù)方案尤其適用于沙塵暴多發(fā)地區(qū)的礫石草地表面集土。通過該方法可以將沙塵暴發(fā)生時攜帶的沙土混合物沉降在礫石草場上，用來掩埋植物裸露的根系，同時快速地建立一個土壤層。與現(xiàn)有圍封的方法(通過使用網(wǎng)圍欄隔離家畜放牧干擾進(jìn)行多年的自然恢復(fù))本技術(shù)主要有如下優(yōu)點(diǎn):I)、充分利用大自然的力量既利用沙塵暴的力量和沙塵暴發(fā)生時自身攜帶的沙土混合物，不需要耗費(fèi)人力物力去建立土層。2)、不需要人工播種，利用沙塵暴自身攜帶的植物種子來恢復(fù)植被，沙塵暴自身攜帶的種子絕大部分是天然野生的植物種子，抗性強(qiáng)，更適應(yīng)各種惡劣環(huán)境生長。3)、由于沙塵暴所攜帶的沙土混合物一部分被沉降在礫石草場上，減少了沙塵暴向下風(fēng)側(cè)攜帶沙土混合物的總量，因而減少了沙塵暴的危害。


圖1為本發(fā)明在地表集土的結(jié)構(gòu)的上層部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明在地表集土的結(jié)構(gòu)的下層部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本發(fā)明所述的在風(fēng)沙發(fā)生時在地表集土的結(jié)構(gòu)主要包括上層部分I和下層部分2，其中上層部分I由網(wǎng)格部件1-1和固定部件1-2組成，下層部分2由均勻撒堆的雜草或秸桿2-1組成，撒堆厚度控制在2-6cm之間，更具體地，網(wǎng)格部件1-1的網(wǎng)孔1_1_1尺寸小于雜草或秸桿2-1的長 度。所述的網(wǎng)格部件1-1是尼龍網(wǎng)。所述固定部件1-2是鐵釘。實(shí)施例2研究區(qū)設(shè)于內(nèi)蒙古蘇尼特右旗新寶力格嘎查，地理坐標(biāo)為42° 59' N，112° 45' E。屬于干旱大陸性氣候，年平均氣溫為5.(TC，年平均降水量為181.9mm，氣溫變化劇烈，溫差較大，冬季漫長而寒冷，夏季較炎熱，降水偏少，且分布不均。日照時間長，光能充足。年大風(fēng)日數(shù)59.6天，年沙塵暴爆發(fā)日數(shù)平均為12.1天，是國內(nèi)最佳的風(fēng)能區(qū)，也是沙塵暴頻發(fā)地區(qū)之一。植被類型為溫性荒漠草原，草場重度退化，地表礫質(zhì)化，植物稀疏，蓋度< 5%。所選樣地較為平坦，占地面積9200m2 (樣地I)，采取網(wǎng)圍欄防護(hù)。為了改變地表下墊面特征，采取了覆雜草結(jié)合尼龍網(wǎng)(簡稱覆草網(wǎng))的工程措施。所謂覆草網(wǎng)指將蓬松的雜草均勻地撒在退化的草地表面，厚度控制在4-6cm之間，然后用網(wǎng)格狀的尼龍網(wǎng)罩住撒在地表面的草，目的是使其固定，防止被風(fēng)吹走。撒在地表面的雜草其枝條在地面上的形態(tài)各不相同(角度、彎曲、方向等)，相互支撐和疊壓，形成一個多層次、多縫隙的與鳥巢結(jié)構(gòu)相似的墊層。樣地內(nèi)設(shè)置12個30X20m2小區(qū)；小區(qū)間設(shè)2m緩沖帶，小區(qū)與樣地圍欄距離3m。每小區(qū)內(nèi)沿對角線方向等距離設(shè)置5個由鋼尺制作且長度為IOcm的測量尺，垂直地面放置，用于測定蓄土厚度。2009年11月，隨機(jī)選擇9個小區(qū)進(jìn)行覆草網(wǎng)工程實(shí)施，利用冬春季(2009年12月-2010年5月)沙塵暴完成表層土和種子資源蓄積，另外3個小區(qū)設(shè)為對照區(qū)。2010年8月中旬進(jìn)行植被特征調(diào)查，每小區(qū)按對角線方向設(shè)置5個IX Im2樣方，測定植被高度、蓋度、密度、頻度、地上生物量。同時，測定蓄土厚度，并應(yīng)用多點(diǎn)采樣法分別采集再造后的土壤和對照區(qū)內(nèi)O-1Ocm深的土壤,測定土壤營養(yǎng)成分。結(jié)果表明:經(jīng)過再造土壤的草場植被蓋度增加20-40%，植物種類增加，多年生牧草減少，再造的土壤厚度達(dá)到3.5-6.2cm。再造后的土壤鋅增加114.8%、有機(jī)質(zhì)增加33.3 %、全氮增加77.1 %、有效磷增加150.0 %、速效鉀增加7.8%。充分說明再造后的土壤營養(yǎng)情況大大改善，有利于植物生長。經(jīng)初步測定，再造后的土壤每20g重量的土壤內(nèi)含有2粒植物種子，其含種量巨大。實(shí)施例3研究區(qū)地點(diǎn)同例2 —致，在其西北側(cè)設(shè)置樣地2，面積9000m2，采取網(wǎng)圍欄防護(hù)。隨機(jī)設(shè)置10個20 X 20m2小區(qū)，5個設(shè)為對照，另外5個進(jìn)行覆草網(wǎng)處理；厚度控制在2_2.5cm之間，然后用網(wǎng)格狀的尼龍網(wǎng)罩住。同樣，在每小區(qū)內(nèi)沿對角線方向等距離垂直設(shè)置5個由鋼尺制作且長度為IOcm的測量尺，用于測定蓄土厚度。2011年12月，選擇5個小區(qū)進(jìn)行覆草網(wǎng)工程實(shí)施，利用冬春季沙塵暴完成表層土和種子資源蓄積。2012年8月中旬進(jìn)行植被特征調(diào)查，每小區(qū)按對角線方向設(shè)置5個I X Im2樣方，測定植 被密度和地上生物量。同時，測定蓄土厚度。結(jié)果表明:蓄土厚度可控制為2.2-2.Scm0植物種類增加，多年生牧草小針茅數(shù)量增多，草地生物量可達(dá)到102g/m2(烘干重)，是對照區(qū)的1.56倍。
權(quán)利要求
1.一種在地面集土的結(jié)構(gòu)，其特征在于包括上層部分(I)和下層部分(2)，其中上層部分(I)由網(wǎng)格部件(1-1)和固定部件(1-2)組成，下層部分(2)由均勻撒堆的雜草或秸桿(2-1)組成，撒堆厚度控制在2-6cm之間，更具體地，網(wǎng)格部件(1-1)的網(wǎng)孔尺寸小于雜草或稻桿(2-1)的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述的網(wǎng)格部件(1-1)是尼龍網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述固定部件(1-2)是鐵釘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一的結(jié)構(gòu)在風(fēng)沙發(fā)生時在地表集土的方法，具體包括:將雜草或秸桿(2-1)均勻地撒在地表，厚度控制在2-6cm之間，然后用網(wǎng)孔(1-1-1)尺寸小于雜草或秸桿(2-1)長度的網(wǎng)格部件(1-1)罩住撒在地表面的雜草和/或秸桿堆下層部件(2)，之后將網(wǎng)格部件(1-1)通過固定部件(1-2)固定在地表面，從而在風(fēng)沙發(fā)生時實(shí)現(xiàn)地表集土。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述的地表是礫石草地表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述的地表是沙塵暴多發(fā)地區(qū)的礫石草地表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中可根據(jù)需要集土的厚度來增加雜草厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述的網(wǎng)格部件(1-1)是尼龍網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的 方法，其中所述固定部件是鐵釘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在風(fēng)沙發(fā)生時在地表集土的結(jié)構(gòu)主要包括上層部分(1)和下層部分(2)，其中上層部分(1)由網(wǎng)格部件(1-1)和固定部件(1-2)組成，下層部分(2)由均勻撒堆的雜草或秸稈(2-1)組成，撒堆厚度控制在2-6cm之間，更具體地，網(wǎng)格部件(1-1)的網(wǎng)孔(1-1-1)尺寸小于雜草或秸稈(2-1)的長度。本發(fā)明還涉及利用這種結(jié)構(gòu)在地表集土的方法。
文檔編號E02D3/00GK103215939SQ20131012194
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者那日蘇, 王海, 塔娜, 趙山志, 春亮, 韓文軍, 成立新 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所