一種戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構，其特征在于：開設溝槽,溝槽底部戈壁地層（1）上鋪設粘土層（2），生物炭與粘土混合層（3）鋪設于粘土層（2）之上，生物炭與粘土混合層（3）上鋪設生物炭、粘土和有機質的混合層（4），在生物炭、粘土和有機質的混合層（4）之上鋪設礫石層（5），礫石層（5）的厚度在十厘米以下。本發(fā)明所產生的人工土壤具有保水、保肥、以及向作物持續(xù)供水和供肥的能力，其中底層粘土可以防止水分下滲流失，生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤混合層具有攔截養(yǎng)分和水分下滲的作用，而生物炭、粘土或富粘土礦物的土壤和有機質層是作物根系生長的主體，是向作物生長提供水肥的主體部分。
【專利說明】一種戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種種植作物的人工土壤結構，特別涉及一種戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構。
【背景技術】
[0002]中國西部干旱區(qū)特別是新疆自治區(qū)是我國重要的農墾區(qū)，肩負著維護民族團結、邊疆穩(wěn)定和提高各族人民生活水平的重任。以灌溉為特征的綠洲農業(yè)是干旱區(qū)的經濟基礎，在社會經濟和民族和諧中起著舉足輕重的作用。建國以來綠洲土地一直面臨人口增加所帶來的墾植壓力。最近國家要進行西部大開發(fā)，人口的快速膨脹對糧食等農產品的需求造成適生土地資源愈顯不足，由此使鹽堿土地的開墾日益增加，而鹽堿土地的開墾需要大量的水資源，進而造成本來不足的水資源愈顯匱乏。西部干旱區(qū)分布著大面積的戈壁和沙漠等不適合種植作物的土地，與其間零散分布的綠洲相比，戈壁和沙漠具有更優(yōu)良的光熱資源；而與鹽堿土地相比，其鹽分和堿分的含量較低。因此一旦這些非適生土地被賦予作物賴以生長的土質和水分資源，則其作物生長量和質量都高于綠洲土地。而較低的鹽堿含量也使其水資源的剛性需求大大低于鹽堿土地的開墾。不僅如此，由于戈壁和沙漠或表面為卵石覆蓋，或顆粒間孔隙較大，其水分的毛管蒸發(fā)作用也低于綠洲土地，因此在戈壁或沙漠種植作物所需要的水分量甚至會低于綠洲土地。所以尋求一種戈壁或沙漠中種植作物的方法，對西部干旱地區(qū)農業(yè)可待續(xù)發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明解決的技術問題:提供一種戈壁或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構，以解決目前難以在非適生土地中種植植物的難題。
[0004]本發(fā)明的技術方案:一種戈壁或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構， 在戈壁或沙漠上開設溝槽，溝槽底部鋪設粘土層或富粘土礦物的土壤層，生物炭與粘
土或富粘土礦物的土壤層混合層鋪設于粘土層之上，生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤層混合層上鋪設生物炭、粘土或富粘土礦物的土壤層和有機質的混合層，其上鋪設礫石層。
[0005]生物炭與粘土混合層中生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤層二者的混合質量比為 0.1%-10%。
[0006]生物炭、粘土或富粘土礦物的土壤層和有機質的混合層中生物炭、粘土和有機質的混合質量比為1%-10%、70%-98%和1%-20%。
[0007]有機質可以是農家肥、動物糞便或有機垃圾等能夠提供作物養(yǎng)分的有機物質。
[0008]土壤中水分含量通過水分自動調控儀及附帶的管道和閥門系統調控在所種植作物生長所需的范圍之內。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所 產生的人工土壤具有保水、保肥、以及向作物持續(xù)供水和供肥的能力，其中底層粘土可以防止水分下滲流失，生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤混合層具有攔截養(yǎng)分和水分下滲的作用，而生物炭、粘土或富粘土礦物的土壤和有機質層是作物根系生長的主體，是向作物生長提供水肥的主體部分。表層礫石層有減少水分蒸發(fā)流失、減少鹽堿離子在土壤表層富集的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為溝槽的開設與布置俯視圖；
圖2為溝槽中人工土壤和材料的鋪設方法剖面圖，以戈壁土地為例。
具體實施例
[0010]具體技術如圖所示:首先在戈壁灘上開出數十公分至數米不等的溝槽，先在溝槽底部戈壁地層I上鋪設粘土或富粘土礦物的土壤層2，將粘土或富粘土礦物的土壤壓實后，在其基礎上鋪設生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤混合物層3，二者混合的重量比例可以為0.1%至10%。在生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤混合層3之上，鋪設生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤和有機質的混合物層4?；旌衔镏猩锾康暮靠梢詮?%至10%，粘土或富粘土礦物的土壤的含量可以為70%至98%，有機質含量可以從1%至20%，其成分可以是農家肥、動物糞便或腐熟的有機垃圾等能夠提供作物養(yǎng)分的有機物質。在生物炭、粘土或富粘土礦物的土壤和有機質混合層4之上鋪設一層礫石層5。其中前三層的厚度可以從數厘米至數十厘米不等，礫石層5的厚度在十厘米以下。
[0011]實施例1
田間實驗小區(qū)面積為30X5 m2。底層鋪設富粘土礦物土壤，壓實后的厚度為10cm，其上生物炭與富粘土礦物土壤的重量比例為2%，鋪設厚度為20cm ;生物炭與富粘土礦物的土壤和有機質的混合物層厚度30cm，其中生物炭重量比為5%，羊糞重量比為3% ;最上層礫石層厚度5cm。對照組為不施用生物炭的綠洲土地。
`[0012]在實驗區(qū)上種植棉花，其種植方式完全遵照當地慣用方式。棉花品種為中棉所44(598系)。一膜四行。播前施復合肥150 kg/hm2、磷酸二銨750 kg/hm2、磷肥150 kg/hm2。噴除草劑，耙耱平整，機械鋪膜，膜上穴播。棉花生育期機械中耕4次，化控4次，用藥量分別為7.5 g/hm2、22.5 g/hm2、52.5 g/hm2和97.5 g/hm2。葉面肥噴2次，各噴施磷酸二氫鉀1500 g/hm2，硼肥750 g/hm2。追肥3次，其中一次追施尿素300kg/hm2 ;二次追施尿素150kg/hm2 ;三次追施尿素150 kg/hm2。
[0013]相對于綠洲農田對照組的平均植株高度，實驗小區(qū)的植株高度增加10%。此差異主要是因為生物炭的施用改善了土壤的水肥條件，從而提高了其株高生長量因此在打頂時其棉花植株的高度已高于對照組。相對于綠洲農田對照組，實驗小區(qū)的單株果枝數增加了13%。單株結鈴數增加了 156%，皮棉產量提高近30%。這種增產效果產生的原因是生物炭的施用增加了土壤的營養(yǎng)成分和供水能力，從而增強了植株的株高和果枝數，尤其大幅度地提高了單株結鈴數。
【權利要求】
1.一種戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構，其特征在于: 開設溝槽，溝槽底部戈壁地層(I)上鋪設粘土層(2)，生物炭與粘土混合層(3)鋪設于粘土層(2)之上，生物炭與粘土混合層(3)上鋪設生物炭、粘土和有機質的混合層(4)，在生物炭、粘土和有機質的混合層(4)之上鋪設礫石層(5)，礫石層(5)的厚度在十厘米以下。
2.根據權利要求1所述的戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構，其特征在于:生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤混合層(3)中生物炭與粘土或富粘土礦物的土壤的混合質量比為0.1%-10%。
3.根據權利要求1所述的戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構，其特征在于:生物炭、粘土或富粘土礦物的土壤和有機質的混合層(4)中生物炭、粘土或富粘土礦物的土壤和有機質的混合質量比為1%-10%、70%-98%和1%-20%。
4.根據權利要求1或3所述的戈壁灘或沙漠等非適生土地中種植作物的人工土壤結構，其特征在于:有機質為·農家肥、動物糞便或有機垃圾。
【文檔編號】A01G1/00GK103814728SQ201410066238
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權日:2014年2月26日
【發(fā)明者】李心清, 張立科, 楊放 申請人:中國科學院地球化學研究所