專利名稱：對沙化、沙漠化土地的治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程技術(shù)，具體地涉及對沙化土地、沙漠化土地又稱荒漠化土地的治理方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今土壤資源退化已成為全球性的嚴(yán)重問題，全世界受到沙漠化威脅的人數(shù)已近20億，每年仍有500～700萬公頃的耕地變?yōu)樯衬Ｎ覈鞘澜缟仙衬顕?yán)重的國家之一，沙化土地總面積已達(dá)373萬平方公里，年擴(kuò)展速率為2460平方公里，每年因沙漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)540億元。四川阿壩州、甘孜州的草原正在迅速沙化，甘肅、新疆、西藏和青海的大沙漠面積正在擴(kuò)展，內(nèi)蒙古大草原在退化、沙化，青藏高原的高寒草甸在衰竭。近年來風(fēng)沙災(zāi)害，強(qiáng)沙塵暴頻繁發(fā)生，經(jīng)查閱資料推算，河西走廊近50年所發(fā)生的風(fēng)沙災(zāi)害，比漢代至清代近1500年間的次數(shù)還要多。2002年11月10日罕見沙塵暴突襲內(nèi)蒙古，呼和浩特市能見度不足50米，第二天強(qiáng)沙塵暴直達(dá)長春、沈陽、哈爾濱等地，所到之處遮天蓋日，數(shù)百人風(fēng)沙迷眼。每一次強(qiáng)沙塵暴后，不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失，而且嚴(yán)重威脅人民健康。值得注意的是，往年的沙塵暴都是在春季發(fā)生，而今年卻提早到了初冬(成都商報(bào)，罕見沙塵暴突襲北國，2002年11月12日A3版)，面對這愈演愈烈，嚴(yán)重而突如其來的自然災(zāi)害，人們不竟要問，人類能否避免和戰(zhàn)勝這些自然災(zāi)害？我們的回答是肯定的。因?yàn)閺牡厍蜓莼?、土壤形成及生物進(jìn)化的自然規(guī)律來看，沙漠變綠州，綠州變沙漠是完全有規(guī)律可循的。遵循自然規(guī)律，運(yùn)用現(xiàn)代高科技生物工程技術(shù)和手段，人類完全有能力逐步減少以致避免這類自然災(zāi)害的發(fā)生。黨和政府歷來對防治荒漠工作十分重視，早在1958年就提出“向沙漠進(jìn)軍”的號召，十一屆三中全會后，先后實(shí)施了“三北”防護(hù)林建設(shè)工程等一系列大型生態(tài)建設(shè)工程，并于1991年正式啟動(dòng)了第一個(gè)以防治荒漠化為主攻目標(biāo)的全國防沙治沙工程[董光榮等，我國沙漠化現(xiàn)狀，成因與防治對策，中國沙漠，19(4)，1999]，經(jīng)過長期努力，我國防治荒漠化取得了一定成效。但是我們不能不看到，荒漠化加速擴(kuò)展的勢頭始終沒有被遏制，沙化的總面積有增無減，嚴(yán)重地制約了我國資源與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。面對迅速而不斷被沙漠吞蝕的良田綠州，面對可利用土地資源的迅速減少，面對愈來愈頻繁發(fā)生的沙塵暴災(zāi)害，我們痛心疾首，我們，我們的子孫后代怎么活？針對這嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，尋求更有效的途徑防止土地資源退化、沙化與保持水土已是當(dāng)務(wù)之急。總結(jié)過去幾十年的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)人深省的是，雖然投入越來越多，治理力度逐年加大，但荒漠化擴(kuò)展的速度卻越來越快，而且有進(jìn)一步加重的趨勢。多年的努力為什么會得到這樣的結(jié)果呢？我認(rèn)為這與我們對沙漠化過程的認(rèn)識研究和治理技術(shù)直接相關(guān)，特別是沒有把現(xiàn)代高科技生物工程技術(shù)運(yùn)用到當(dāng)前的防沙治沙項(xiàng)目中，即未能找到根治土地沙化的科學(xué)方法。
幾十年來，被我們認(rèn)為治沙最成熟的技術(shù)是植樹造林，草方格沙障和粘土沙障等。這些技術(shù)在某些局部地區(qū)或從表面上看是有效的，但具體分析表明它不能從根本上解決沙化和沙漠化土地的治理問題。特別是這些技術(shù)與科技迅速發(fā)展的今天，沙漠化面積不斷擴(kuò)展，大面積沙漠化土地需要治理的時(shí)代不相匹配。眾所周知，沙化和沙漠化地區(qū)都是蒸發(fā)量大于降雨量的干旱地區(qū)。運(yùn)用上述幾項(xiàng)治沙技術(shù)，既不能減少地表水蒸發(fā)量，又不能增加土地中水的含量。以植樹為例，根據(jù)李新榮博士[李新榮等，沙坡頭地區(qū)固沙植被土壤水分動(dòng)態(tài)研究，中國沙漠，21(3)217-222，2001年]在寧夏沙坡頭的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明固沙植被發(fā)展到9～10年后，土壤含水量開始明顯下降，特別是大于100cm較深層的土壤的含水量下降明顯，深根系固沙植物對根際區(qū)域水分的利用，進(jìn)一步惡化了固沙區(qū)土壤深層的水分狀況，進(jìn)而抑制了這些植物的生長和生存，從而間接地影響了原有固沙植被的組成和穩(wěn)定，這就是單純使用植樹治沙失敗的根本原因。至于草方格沙障和粘土沙障，不僅起不到減少水分蒸發(fā)，增加土壤中水分含量的作用，而且方法原始，勞動(dòng)強(qiáng)度大，與現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)和大規(guī)模沙化土地急需治理的形勢極不相稱。因此要解決上述難題，就必須拓展思路，在技術(shù)上要有新的突破，即必須運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段和方法來根治沙化、沙漠化土地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了從根本上解決土地沙化和沙漠化問題，我們經(jīng)過多年研究，找到了一種治理土地沙化和沙漠化的新方法，即對需要治理土地從恢復(fù)和重建土壤微生態(tài)入手，首先解決植物生存的環(huán)境問題，同時(shí)在該土地上種植耐旱植物，并采用現(xiàn)代生物工程技術(shù)相配合的治理沙化、沙漠化土地的方法，該方法可從根本上解決土壤沙化、沙漠化問題。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明對沙化、沙漠化土地又稱荒漠化土地的治理方法是對需要治理即被治理的沙化、沙漠化土地采用從恢復(fù)和重建土壤微生態(tài)入手，其治理方法包括三種，一是對被治理土地土壤微生態(tài)中的微生物藻類、菌類及原生動(dòng)物進(jìn)行增殖培養(yǎng)；二是將適合被治理土地中生長的微生態(tài)生物藻類、菌類中的優(yōu)勢種群分離出來進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)；再將上述兩種培養(yǎng)的微生物藻類、菌類接種到需要被治理的土地中，三是對被治理的土地直接進(jìn)行治理；以上治理方法同時(shí)都在被治理土地上種植耐旱植物，最后用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，并將遮陽網(wǎng)牢牢地固定在被治理土地表面上。本發(fā)明所用遮陽網(wǎng)可由各種材料制作，其透光率為1％～98％。
本發(fā)明的進(jìn)一步要點(diǎn)是所說的微生物藻類和菌類的增殖培養(yǎng)是取與被治理沙化、沙漠化土地相似自然條件地區(qū)的肥土，因?yàn)檫@種肥土中微生態(tài)生物種群結(jié)構(gòu)較合理，再滲混被治理沙化、沙漠化土地的泥土，然后加入適合該混合土壤中生物所必需的營養(yǎng)元素和水分，如加入氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硼、錳、鉬、鋅等這些生物所必需的營養(yǎng)元素和水，再集中在大棚內(nèi)或是有一定遮陽的地方或是在遮陽網(wǎng)下，讓混合土壤中的微生物藻類、菌類快速繁殖，經(jīng)過7～30天或者更長的時(shí)間繁演期后，將這些培養(yǎng)的土壤連同其中的微生物藻類、菌類接種到被治理的沙化、沙漠化土地中，同時(shí)在該土地上種植耐旱植物，并用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，再將遮陽網(wǎng)固定牢；所說的大規(guī)模培養(yǎng)是將適合被治理土地中微生態(tài)生長的微生物藻類、菌類的優(yōu)勢種群分離出1個(gè)或多個(gè)品種，運(yùn)用現(xiàn)代生物工程技術(shù)對分離出的優(yōu)勢種群藻和菌進(jìn)行工廠化大規(guī)模培養(yǎng)，然后將這些培養(yǎng)的生物接種到需要治理的沙化、沙漠化土地中，同時(shí)在該土地上種植耐旱植物，再用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，并將遮陽網(wǎng)固牢；所說的直接治理是直接向被治理的沙化、沙漠化土地補(bǔ)充或添加該土壤中微生態(tài)生物藻類和菌類所必需的營養(yǎng)元素和水分，如補(bǔ)充或添加氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硼、錳、鋅、鉬等營養(yǎng)元素，并同時(shí)在被治理土地上種植耐旱植物，再用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，再將遮陽網(wǎng)固牢在土地表面上，讓其中生物在遮陽網(wǎng)的保護(hù)下生長繁演，這其中生物種子的來源是在沙化土地和空氣中都有土壤微生態(tài)生物的種子，只是因?yàn)闆]有營養(yǎng)和適合它們生長環(huán)境，它們不能萌發(fā)和生長而矣。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下社會經(jīng)濟(jì)效益1、本發(fā)明從恢復(fù)土壤微生態(tài)入手，首先解決的是綠色植物生存環(huán)境的問題，這是治本、符合生物進(jìn)化、地球演化的自然規(guī)律。因此本發(fā)明技術(shù)最終能遏制沙漠化的擴(kuò)展，能從根本上治理土壤沙化、沙漠化問題，這將是最大的社會效益。
2、本發(fā)明與現(xiàn)有單靠植樹造林治沙技術(shù)相比，前者是結(jié)合干旱缺水沙漠地區(qū)的實(shí)際，運(yùn)用現(xiàn)代生物工程技術(shù)，創(chuàng)造綠色植物生存環(huán)境的同時(shí)，發(fā)展綠色植物，而后者是在綠色植物已經(jīng)死亡不能生存的環(huán)境中種植物，這就是過去許多地方治沙成效不顯著或失敗的根本原因。
3、本發(fā)明與草方格沙障、粘土沙障相比，后者不但方法原始，技術(shù)落后(上世紀(jì)50年代水平)，不便于引入現(xiàn)代化技術(shù)，因此不能解決當(dāng)今大面積土地沙漠化急需治理的問題。而本發(fā)明能充分運(yùn)用現(xiàn)代高科技生物工程技術(shù)手段，根據(jù)地球土壤形成的自然規(guī)律，把荒漠變綠洲自然形成土壤的時(shí)間縮短，既能大規(guī)模快速治理沙漠，又能使治理區(qū)的生物與環(huán)境、生物與生物協(xié)調(diào)發(fā)展，長期共存。
4、本發(fā)明選用遮陽網(wǎng)，已是市售國產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)產(chǎn)品，經(jīng)多次試用，效果很好，特別是經(jīng)固定后，該網(wǎng)連結(jié)成一個(gè)整體，網(wǎng)絡(luò)具彈性，既能很好覆蓋地面，又對來風(fēng)和沙塵有一定緩沖作用，同時(shí)還能減少水分蒸發(fā)，保護(hù)土壤微生物和幼小植物免遭強(qiáng)光輻射傷害。
本發(fā)明的基本原理是我們根據(jù)地球演化，土壤形成、生物進(jìn)化的規(guī)律，本發(fā)明提出了“利用土壤藻類阻止土地退化與保持水土”的研究。其理由是1、土壤藻類和菌類等是相互依存，互為存在的條件，其中藻類是光能自養(yǎng)生物，是有機(jī)物的制造和提供者。在自然條件下，土壤中的菌類和原生動(dòng)物依耐藻類提供的食物而繁演，同時(shí)分解大分子物質(zhì)為簡單的營養(yǎng)成份，供藻類和植物的根吸收利用，這幾個(gè)類群共同活動(dòng)的結(jié)果就能使土壤活化、肥沃。2、在自然條件下，土壤藻類是這幾個(gè)類群發(fā)展的限制因子，沒有它就斷絕了菌類和原生動(dòng)物的食物來源，它們就無法生存，因此，土壤中只要有藻類生長，就會有菌類和原生動(dòng)物生長。3、在干旱條件下，土壤菌類能利用胞外粘多糖，土壤藻類能利用胞外粘蛋白保水、蓄水和阻止水份散發(fā)，甚至它們還能利用這些膠體物質(zhì)吸收空氣中的水份。這樣不僅能使土壤活化增加土壤有機(jī)質(zhì)，而且能提高土壤的保水、蓄水能力。4、土壤藻類不僅能為菌類、原生動(dòng)物提供食物和維生素等，還能不斷地向土壤中釋放氧氣，這樣既有利于土壤中的菌類和原生動(dòng)物生長，又能為高等植物的根呼吸提供良好的供氧環(huán)境。5、在藻類生長的同時(shí)，土壤中菌類和原生動(dòng)物也能相繼成活，而這三個(gè)類群生物的細(xì)胞中含水量通常都在90％左右，因此，可以大大提高土壤中水分的含量。綜上所述，藻類在土壤的形成、活化、肥沃、阻止土地退化和保持水土方面都有巨大作用。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1選擇50畝左右需要治理的沙化土地，就近尋找與其相似自然條件的肥沃土壤，取500公斤左右混入被治理土地表層土500公斤，參照Chu No.10培養(yǎng)藻類的改良培養(yǎng)基和Allen與Amon培養(yǎng)藻類的改良培養(yǎng)基配方(傅華龍等，藻類學(xué)教程P406-P408，四川大學(xué)出版社，1993年)，向這些混合土中添加其所必需的營養(yǎng)元素氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硼、錳、鋅、鉬和水，使其含水量在25％左右，然后將其混合均勻，按5～10厘米的厚度堆放在半陰半陽的地方，堆放7～30天或更長的時(shí)間，并保持含水量在25％左右，讓其中微生物快速繁殖，然后將這種培養(yǎng)了微生物的土和其中生物，撒到被治理土地上，同時(shí)根據(jù)被治理土地的土質(zhì)情況，按上述藻類培養(yǎng)基配方中各營養(yǎng)元素的比例，再參照上述藻類培養(yǎng)基配方向整個(gè)被治理土地補(bǔ)充一些其所必需的營養(yǎng)元素，同時(shí)在被治理土地上種植耐旱植物，然后在整個(gè)被治理土地上覆蓋遮陽網(wǎng)并將其固牢。此項(xiàng)實(shí)例適用于局部沙化地區(qū)，即沙化面積不大的地區(qū)應(yīng)用。
實(shí)施例2選擇一塊需要治理的沙化土地，分析其中主要的礦質(zhì)元素含量，根據(jù)藻類和植物生長的需要，向其沙化土地中補(bǔ)充缺乏的營養(yǎng)元素氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硼、錳、鋅和鉬，并同時(shí)在被治理土地上種植耐旱植物，然后在其整個(gè)表面覆蓋遮陽網(wǎng)，并將遮陽網(wǎng)固牢。此項(xiàng)實(shí)例特別適合有一定降雨量或土中有一定含水量、治理面積大的地區(qū)應(yīng)用。
實(shí)施例3首先確定被治理的土地，然后分離適合該地區(qū)生長的藻類和菌類，如衣藻類(Chlamydomonas sp.)、念珠藻(Nostoc sp.)、魚腥藻(Anabaena sp.)、綠球藻(Chlorooccum sp.)、項(xiàng)圈藻(Anabaenopsis sp.)、解磷菌(Pseudomonas fluorescens，中科院北京微生物所，菌種保藏目錄p48，細(xì)菌1.220)、解鉀菌(Bacillus mucilaginosus，中科院微生物所菌種保藏目錄p8，細(xì)菌1.910)、固氮菌(Azotobacter vinelandii，中科院微生物所菌種保藏目錄p6，細(xì)菌1.824)等將其主要種類分別進(jìn)行工廠化大規(guī)模培養(yǎng)，如藻類可建立大型露天培養(yǎng)池，菌類可進(jìn)行大規(guī)模的固體和液體發(fā)酵培養(yǎng)。由此可獲得大量的藻類和菌類個(gè)體，然后再將這些培養(yǎng)微生物藻類和菌類接種到被治理土地上，同時(shí)在該土地上種植耐旱植物，再在其表面覆蓋遮陽網(wǎng)，并將遮陽網(wǎng)牢牢固定。此項(xiàng)實(shí)例適合于投資規(guī)模大、資金充足、治理面積大的地區(qū)應(yīng)用。
以上三種治沙實(shí)例，主要依據(jù)被治理土地中水分含量、沙化程度和資金投入的多少以及被治理土地地塊的大小，可任選其中的一種方法實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種對沙化、沙漠化土地又稱荒漠化土地的治理方法，其特征是對需要治理即被治理的沙化、沙漠化土地采用從恢復(fù)和重建土壤微生態(tài)入手，其治理方法包括三種，一是對被治理土地土壤微生態(tài)中的微生物藻類、菌類及原生動(dòng)物進(jìn)行增殖培養(yǎng)；二是將適合被治理土地中生長的微生態(tài)生物藻類、菌類中的優(yōu)勢種群分離出來進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)；再將上述兩種培養(yǎng)的微生物藻類、菌類接種到需要被治理的土地中，三是對被治理的土地直接進(jìn)行治理；以上治理方法同時(shí)都在被治理的土地上種植耐旱植物，最后用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，并將遮陽網(wǎng)牢牢地固定在被治理土地表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所說的微生物藻類、菌類的增殖培養(yǎng)是取與被治理沙化、沙漠化土地相似自然條件地區(qū)的肥土，滲混被治理沙化、沙漠化土地的泥土，然后加入適合該混合土壤中生物藻和菌所必需的營養(yǎng)元素和水分，再集中在大棚內(nèi)或是有一定遮陽的地方或是在遮陽網(wǎng)下，讓混合土壤中的微生物藻類、菌類快速繁殖，經(jīng)過7～30天或者更長的時(shí)間繁演期后，將這些培養(yǎng)的土壤連同其中的微生物藻類、菌類接種到被治理的沙化、沙漠化土地中，同時(shí)在被治理土地上種植耐旱植物，并用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，再將遮陽網(wǎng)固牢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所說的大規(guī)模培養(yǎng)是將適合被治理土地中生長的微生態(tài)生物藻類、菌類的優(yōu)勢種群分離出1個(gè)或多個(gè)品種，并運(yùn)用現(xiàn)代生物工程技術(shù)對分離出的優(yōu)勢種群藻和菌進(jìn)行工廠化大規(guī)模培養(yǎng)，然后將這些培養(yǎng)的生物接種到需要治理的沙化、沙漠化土地中，同時(shí)在被治理土地上種植耐旱植物，再用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，并將遮陽網(wǎng)固牢。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所說的直接治理是直接向被治理的沙化、沙漠化土地補(bǔ)充或添加該土壤中微生態(tài)生物藻類和菌類所必需的營養(yǎng)元素和水分，同時(shí)在被治理土地上種植耐旱植物，再用遮陽網(wǎng)覆蓋被治理的整個(gè)土地表面，并將遮陽網(wǎng)固牢。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的對沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所說的營養(yǎng)元素可以是氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硼、錳、鋅、鉬等營養(yǎng)元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所說的遮陽網(wǎng)的透光率為1％～98％的各種材料制作的遮陽網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的對沙化、沙漠化土地的治理方法，其特征是所說的微生物藻類可以是衣藻類、念珠藻、魚腥藻、綠球藻及項(xiàng)圈藻等，菌類可以是解磷菌、解鉀菌、固氮菌等，藻類可建立大型露天培養(yǎng)池培養(yǎng)，菌類可進(jìn)行大規(guī)模的固體和液體發(fā)酵培養(yǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及對沙化、沙漠化土地的治理方法。該方法是從恢復(fù)和重建土壤微生態(tài)入手，一是對需治理的地塊微生態(tài)中的微生物藻和菌進(jìn)行增殖培養(yǎng)；二是將其中的優(yōu)勢種群分離出來，運(yùn)用現(xiàn)代生物工程技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)；再將以上培養(yǎng)的生物接種到需治理的地塊中，三是對需治理的地塊直接添加其微生態(tài)生物藻和菌所必需的營養(yǎng)元素進(jìn)行直接治理，同時(shí)在被治理地塊上都種植耐旱植物，再用遮陽網(wǎng)覆蓋并固定在被治理的地塊表面。本發(fā)明應(yīng)用現(xiàn)代高科技生物工程技術(shù)，首先從解決植物生存的環(huán)境，再種植適宜的植物，這樣可從根本上解決治理沙化、沙漠化土地問題，使被治理區(qū)的生物與環(huán)境、生物與生物協(xié)調(diào)發(fā)展，對保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境意義重大。
文檔編號A01G9/00GK1515648SQ0311713
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月10日
發(fā)明者付華龍 申請人:四川大學(xué)