一种高原植被修复组合物及高原地区的植被恢复方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域，特别涉及一种高原植被修复组合物及高原地区的植被恢复方法。

背景技术

高原地区植被的主要类型(苔藓、地衣)高山灌丛、高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠、高山垫状植被等。由于高原地区气候恶劣，部分地区植被覆盖率并不高。

高原地区由于太阳辐射强烈、日照时间长、蒸发量极大，气温低、空气稀薄、干湿季分明，气候环境极其恶劣，高原地区的植被遭到破坏后难以恢复。高原地区自身环境承载能力极为有限，土壤层形成较为年轻，土壤层薄弱，经上百甚至上千年形成薄弱土层和草甸层，恶劣的气候条件阻碍植被的生长，一旦土壤层遭到破坏，植被短期内很难恢复或恢复效果不佳。

选择其它植物或采用传统的植被恢复方法对高原地区被破坏的植被进行恢复效果不佳，传统的植被修复方法大多数为人工播种、铺植草皮等建植方法。高原地区因其特有的气候特点，一般外来植物很难适应当地的气候，植物不易存活，或存活几年后退化死亡。铺植草皮虽然利用了当地的高原草甸，但利用效率底，植被成活率不高，有限的草甸无法应对大面积的破坏区域。此外，在高原地区进行的工程建设难免会对施工地的植被进行破坏，被破坏的高原植被依靠传统的人工播种、铺设草皮的建植方法，受高原地区的恶劣气候的影响，往往因保水性差难以恢复或恢复效果差。

因此，研发一种高原植被修复组合物及高原地区的植被恢复方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种高原植被修复组合物及高原地区的植被恢复方法，能有效解决传统修复高原植被的效果差、恢复慢的技术缺陷。

本发明公开了一种高原植被修复组合物，包括：高原草甸、草种、土壤改良纤维覆盖物、保水剂、过筛土和水；

其中，所述土壤改良纤维覆盖物包括木纤维、生物炭、腐殖质、蘑菇渣、多聚糖、海藻精、羧甲基壳聚糖、生化黄腐酸钾、硅藻土、贝壳粉、木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌。

作为优选，以高原植被修复组合物的重量份计，包括：

其中，以土壤改良纤维覆盖物的总重量计，所述土壤改良纤维覆盖物包括：

所述土壤改良纤维覆盖物包括：木纤维50～60重量份、生物炭14～18重量份、腐殖质25～30重量份、蘑菇渣10～15重量份、多聚糖3～6重量份、海藻精1～3重量份、羧甲基壳聚糖1～2重量份、生化黄腐酸钾1～3重量份、硅藻土1～3重量份、贝壳粉3～5重量份、木霉菌0.001～0.005重量份、固氮菌0.001～0.005重量份和复合芽孢杆菌0.001～0.005重量份；

所述高原草甸为经过人工养护和人工分离后的高原草甸。

作为优选，所述人工养护具体步骤为：将高原草甸块覆盖无纺布，对盖有无纺布的高原草甸块浇水，每次浇水后揭开无纺布，使得高原草甸块被光照照射，得到人工养护的高原草甸。

进一步的，人工养护更具体为：将高原草甸块进行集中养护，植被顶部进行遮盖，视天气情况，每3～5天浇水一次，浇水量保证植物根系层土壤湿润。浇水过后揭开无纺布1～2天，使植被接受阳光照射，保证其活性；作为优选，所述光照为自然光。

作为优选，所述人工分离具体步骤为：将人工养护的高原草甸去掉底部的土壤并分离得到单株高原植物。

进一步的，高原草甸进行人工分离处理，保留高原草甸植物地上部分1-2cm，去除草甸底部多余土壤，保留草甸8-10cm厚；保留绝大部分草甸根性(即保留完整的茎和部分根系，保证草冠活性)，形成单株高原植物，保证草冠的活性，便于喷播施工，以防大块草甸堵塞机械管道。高原草甸经过多年的生长，对高原气候条件较为适应，多年的自然驯化，能更好的适应当地气候，而这点是其他外来植物所无法比拟的。

进一步的，所述土壤改良纤维覆盖物具有良好的改善土壤理化性质和促进植物成坪的性能。土壤改良纤维覆盖物从根本上改良了土壤的成分比例，进而改善土壤结构，提高土壤自身持水保肥能力。

其中，所述木纤维为经过消毒和再循环热处理的木纤维，是一种可循环利用的植物纤维物质，对木材或纸张的混合物高温蒸煮提取后200℃加热所得。经过热处理的木纤维更轻更细，单位重量可覆盖更大面积，保水和粘合性能更优越，且经过无菌处理，使木纤维消除了杂草种子和病原体。木纤维独具大量不规则的空隙，具有超强的亲水性能，吸湿速度快，干燥后不易板结，为种子迅速萌发、壮苗提供了理想的生长环境，因此木纤维可为土壤提供有机质，并提高保水能力。

所述生物炭为源自木材高温分解制成，生物炭具有高孔隙度的颗粒结构，生物炭的孔径为0.1809μm，多孔颗粒十分容易聚集营养物质和有益微生物，还可以提高土壤的水肥保持能力，增加阳离子交换量，为土壤益生微生物提供活动场所，从而使土壤变得肥沃，利于植物生长。

所述腐殖质为土壤有机质的主要部分，腐殖质为黑色的无定形的有机胶体，含有植物生长发育所需要的元素，能改善土壤，增加肥力。腐殖质在土壤中能在一定条件下缓慢地分解，释放出以氮和硫为主的养分来供给植物吸收。

所述蘑菇渣由菇类生产下脚料经粉碎发酵而制得，其含有蛋白质、氨基酸、菌体蛋白、Ca、Zn、Mg等大量营养物质，经发酵易于被植物吸收利用。

所述多聚糖为多糖交联物，能提供保水能力，同时还能增加基质矩阵的粘度和粘结强度，以防止冲刷。

所述海藻精以海藻酸为主要成分，还含有植物必需的元素、植物生长激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素)、维生素、腐殖酸及植物抗逆因子等。海藻精能促进种子萌发，提高发芽率，利于植物生长。海藻精有利于育全苗、育壮苗，能促进植物根系发育，有利于植物吸收水分和养分。

所述羧甲基壳聚糖为一种水溶性壳聚糖衍生物，由壳聚糖在碱性条件下与氯乙酸制得。羧甲基壳聚糖含有植物生长过程中所需的几乎全部氨基酸、氮、磷、钾等物质，能促进植物吸收养分，增加植物抗性，还具有抗菌能力和改善土壤的作用。羧甲基壳聚糖具有良好的稳定性和可降解性，其降解物作为优质的有机肥料可供作物吸收，能有效改善土壤的团粒结构并具有一定的保墒效果。

所述生化黄腐酸钾为纯天然发酵品，富含植物生长过程中所需的几乎全部氨基酸、氮、磷、钾、糖类及多种酶类等物质，具有高生物活性功能的促长因子，提高植物微量元素的吸收与运转，并具有一定的抗寒抗旱作用，能促进植物根系生长和提高根系活动，有利于植株对水分和营养元素的吸收。

所述硅藻土为一种硅质岩石，具有特殊多孔性构造和较大的比表面积，吸附性能强、容重轻，在土壤中能起到保湿、疏松土质和改良土壤的作用，助长农作物生长效果并具有改良土壤的作用。

所述贝壳粉的主要成分是碳酸钙，并含有少量氨基酸、多糖物质以及少量的壳质素，贝壳粉还含有一定的微量元素(铜、镁、钾、钼、磷、锰、铁、锌)，能为植物生长提供多种营养元素，且具有抗菌和抑菌作用。

所述木霉菌，在生长繁殖过程中能分解纤维素等有机质，产生氨基酸、多糖等物质，不仅能促进植物生长发育，而且能增加植物的抗性，有效防治土传性真菌病害，被广泛用于生物防治及生物肥料。

所述固氮菌，能在土壤中自行繁殖固定空气中的游离氮。固氮菌碳源广泛，包括葡萄糖、果糖、蔗糖、乙酸、硝酸盐、氨、氨基酸、延胡索酸、葡糖酸和乙醇。固氮菌作为有益固氮菌，在土壤中能和多种植物根际中固定空气中的氮，供植物氮素营养，又能分泌激素刺激植物生长。

所述复合芽孢杆菌包含枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及侧孢芽孢杆菌，在生长繁殖过程中能产生有机酸、氨基酸、多糖和激素等有利于植物吸收和利用的物质。枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌及侧孢芽孢杆菌在土壤中繁殖后能产生赤霉素和吲哚乙酸等多种生理活性物质，使作物生长健壮，增强作物抗寒抗旱抗病和抗逆能力，在作物根部形成有益菌群，有效抑制土传病害发生。

所述木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌，在生长繁殖过程分解纤维素等有机质，产生氨基酸、多糖等物质利于植物吸收和利用，还能在作物根部形成有益菌群，有效抑制土传病害发生，增强植物抵抗病菌能力。

所述蘑菇渣、腐殖质、贝壳粉等其余组分能进一步改良土壤的化学性质，增加土壤活力，促进植物建植。

作为优选，所述人工养护具体步骤为：将高原草甸块覆盖无纺布，对盖有无纺布的高原草甸块浇水，每次浇水后揭开无纺布，使得高原草甸块被光照照射，得到人工养护的高原草甸。

作为优选，所述人工分离具体步骤为：将人工养护的高原草甸去掉底部的土壤并分离得到单株高原植物。

作为优选，所述过筛土为种植用土壤。

作为优选，所述过筛土的粒径小于1cm×1cm，具有丰富的养分，适合植被生长。

进一步的，所述过筛土的粒径小于1cm×1cm，能避免过大的土球或其他杂物堵塞喷播机械设备的管道。

作为优选，所述草种为先锋草种和乡间本土植物，所述先锋草种与乡间本土植物的重量比为4∶6。

进一步的，所述草种先锋草种和乡间本土植物的混合草种，先锋草种与乡间本土植物的比例为4∶6。先锋植物，能迅速生长，形成一定的植株密度，具有固定土壤和熟化土壤的作用。乡间本土植物，适应海拔4000米以上地区生长，不会随植物生长年份而发生退化。先锋植物能迅速成坪，且环境适应性较强，避免破坏区土壤长时间裸露，后期黑麦草退化为其他植物提供有机养分。乡间本土植物在瘠薄的土壤环境中能生长，能迅速适应高原地区的恶劣气候，不易退化和死亡，且与周围环境相协调。

作为优选，所述保水剂为聚丙烯酰胺，具有调节土壤水分、改良土壤、提高土壤养分的作用。

本发明还公开了一种高原植被修复组合物的制备方法，包括以下步骤：

S101：对高原草甸进行人工养护；

S102：对S101人工养护后的高原草甸进行人工分离处理；

S103：将S102人工分离的高原草甸、草种、土壤改良纤维覆盖物、保水剂、过筛土和水混合，制得高原植被修复混合物。

进一步的，在步骤S101之前还包括：将大面积的高原草甸块进机械行切割成25cm×25cm的高原草甸块，整块保存，其中，25cm×25cm的高原草甸块进行人工养护和人工分离处理。

本发明还提供了一种高原地区的植被恢复方法，包括以下步骤：

S201：制备高原植被修复组合物；

S202：将高原植被修复组合物采用离心泵喷播至高原地区的作业区。

S203：将喷播了高原植被修复组合物的高原地区的作业区覆盖无纺布，进行保温保湿，使得高原地区的植被得到恢复。

本发明公开的高原植被修复组合物，包括：高原草甸、草种、土壤改良纤维覆盖物、保水剂、过筛土和水；本发明发现高原草甸比一般的植被容易存活，将高原草甸与草种、土壤改良纤维覆盖物、保水剂、过筛土和水混合后喷播至高原地区，其中的高原草甸含有高原植被，高原植被更能适应高原地区的土壤和气候，一方面能很好的吸收土壤改良纤维覆盖物的营养物质并利用过筛土的环境迅速的在高原地区生长，另一方面还能带动草种的发芽和生长，本发明中的高原草甸经过人工养护和人工分离，能均匀的分散在高原植被修复组合物中，喷播后能均匀的分布到高原地区；本发明发现聚丙烯酰胺作为保水剂，具有调节土壤水分、改良高原土壤和提高高原土壤养分的作用。较其他化学保水剂相比，聚丙烯酰胺能在高原土壤中使用有效期较长。且聚丙烯酰胺无毒无害，反复释水、吸水，其高吸水性，能为草种提供萌发所需水分，并在植物生长后期调节植物生长所需的水环境；此外，本发明的草种与原有高原植被混合喷播，有效利用了原有的珍贵的高原草甸，且混合草种植物的迅速生长也为原有高原植物提供了有利的生长环境。因此，本发明的适用范围不仅为高原地区，还可适用于其他平原地区类似被破坏区域的生态恢复。

综上所述，与现有技术相比，本发明公开的高原地区的植被恢复方法具有以下优点：

1、能对高原施工地区的植被进行有效修复，且修复时间短；传统方法一般45天左右植株可形成层一定的密度和覆盖度，而本高原地区的植被恢复方法30天左右即可成坪，并形成一定的密度和覆盖度。

2、施工方便，且施工成本低，可进行大面积作业。

3、高原草甸利用效率高，高原草甸添加混合草种，有效解决有限的高原草甸恢复大面积破坏的难题。

4、土壤改良纤维的使用，通过增加土壤有机质含量和微生物群，建立良好的土壤生态小循环，改善原有土层的理化性质，给植物生长提供营养。

具体实施方式

本发明公开了一种高原植被修复组合物及高原地区的植被恢复方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

下面结合实施例，进一步阐述本发明。

本发明实施例中使用的原料或试剂均为市售或自制来源。

实施例1

本发明的实施例1公开了一种高原植被修复组合物，包括：高原草甸、草种、土壤改良纤维覆盖物、保水剂、过筛土和水；其中，土壤改良纤维覆盖物包括木纤维、生物炭、腐殖质、蘑菇渣、多聚糖、海藻精、羧甲基壳聚糖、生化黄腐酸钾、硅藻土、贝壳粉、木霉菌、固氮菌和复合芽孢杆菌。

实施例2

本发明的实施例2公开了高原植被修复组合物，具体实施步骤如下：

按照以下重量份配置高原植被修复组合物，

其中，以土壤改良纤维覆盖物的总重量计，土壤改良纤维覆盖物包括木纤维50～60重量份、生物炭14～18重量份、腐殖质25～30重量份、蘑菇渣10～15重量份、多聚糖3～6重量份、海藻精1～3重量份、羧甲基壳聚糖1～2重量份、生化黄腐酸钾1～3重量份、硅藻土1～3重量份、贝壳粉3～5重量份、木霉菌0.001～0.005重量份、固氮菌0.001～0.005重量份和复合芽孢杆菌0.001～0.005重量份。

进一步的，人工养护具体步骤为：将高原草甸块覆盖无纺布，对盖有无纺布的高原草甸块浇水，每次浇水后揭开无纺布，使得高原草甸块被光照照射，得到人工养护的高原草甸。

进一步的，人工分离具体步骤为：将人工养护的高原草甸去掉底部的土壤并分离得到单株高原植物。

进一步的，过筛土为种植用土壤。

进一步的，过筛土的粒径小于1cm×1cm。

进一步的，草种先锋草种和乡间本土植物。

进一步的，草种为先锋草种和乡间本土植物，先锋草种与乡间本土植物的重量比为4∶6。

进一步的，保水剂为聚丙烯酰胺。

实施例2的高原植被修复组合物制备方法如下：

S101：对高原草甸进行人工养护；

S102：对S101人工养护后的高原草甸进行人工分离处理；

S103：将S102人工分离的高原草甸、草种、土壤改良纤维覆盖物、保水剂、过筛土和水混合，制得高原植被修复混合物。

采用实施例2制备的高原植被修复组合物进行高原地区的植被恢复，包括以下步骤：

S201：制备高原植被修复组合物；

S202：将高原植被修复组合物采用离心泵喷播至高原地区的作业区；

S203：将喷播了高原植被修复组合物的高原地区的作业区覆盖无纺布，进行保温保湿，使得高原地区的植被得到恢复。

实施例3

本发明的实施例3公开了高原植被修复组合物，具体实施步骤如下：

按照以下重量份配置高原植被修复组合物，

其中，以土壤改良纤维覆盖物的总重量计，土壤改良纤维覆盖物包括木纤维50重量份、生物炭14重量份、腐殖质25重量份、蘑菇渣10重量份、多聚糖3重量份、海藻精1重量份、羧甲基壳聚糖1重量份、生化黄腐酸钾1重量份、硅藻土1重量份、贝壳粉3重量份、木霉菌0.001重量份、固氮菌0.001重量份和复合芽孢杆菌0.001重量份。

其中，高原草甸的人工养护和人工分离的具体实施步骤为：

1)对高原地区的植被切割成高原草甸块(25cm×25cm)；

2)将步骤1)切割的高原草甸块(25cm×25cm)覆盖无纺布后，对盖有无纺布的高原草甸块每3～5天浇水一次，浇水量保证植物根系层土壤湿润。浇水过后揭开无纺布1～2天，使植被接受自然光照射，保证其活性，得到人工养护高原草甸块；

3)对步骤2)的养护高原草甸块进行人工分离处理，保留其地上部分1-2cm，底部去除多余的土壤，保留绝大部分草甸根性，保留草甸8-10cm厚，进之后进行人工手撕分离植被，形成单株的高原植物，保证草冠的活性分离，得到人工分离处理的高原草甸。

实施例3的高原植被修复组合物制备方法如下：

S101：对高原草甸进行人工养护；

S102：对S101人工养护后的高原草甸进行人工分离处理；

S103：将S102人工分离的高原草甸、草种、土壤改良纤维覆盖物、保水剂、过筛土和水混合，制得高原植被修复混合物。

进一步的，S103的原料添加顺序为：优先加入过筛土和土壤改良纤维覆盖物后进行预搅拌，之后加入S102的高原草甸、草种和保水剂混合直至混合物均匀。

采用实施例3制备的高原植被修复组合物进行高原地区的植被恢复，包括以下步骤：

S201：制备高原植被修复组合物；

S202：将高原植被修复组合物采用离心泵喷播至高原地区的作业区；

S203：将喷播了高原植被修复组合物的高原地区的作业区覆盖无纺布，进行保温保湿，使得高原地区的植被得到恢复。

进一步的，喷播高原植被修复组合物时首先进行预喷播，设定喷播时稳定的动力，避免出现动力不足或动力过大的情况。喷播从一侧向另一侧均匀喷播，喷播厚度为3-5cm。

进一步的，S203后还包括对喷播后的高原地区覆盖无纺布以保温保湿。

实施例4

施工地点：米拉山林拉高等级公路。

施工前情况：施工地海拔4750米，施工前，土壤表层原有高原草甸已清除，土壤裸露，无植被分布。土壤中石砾和卵石较多，土壤深翻不易。气温和土壤温度较低。

试验设计：施工区域分A和B两个区组，A组为对照组，客土喷播，喷播原料为混合草种和分离的高原草甸。B组为试验组，客土喷播，喷播原料为实施例4的原植被修复组合物。两区组使用混合草种相同，且用量相同，先锋草种为多年生黑麦草6g/m²，乡间本土植物为野生垂穗披碱草9g/m²。两区组面积相同，均为200m²，使用的高原草甸量相同，高原草甸13m²，草甸厚10cm，总重为2400kg，人工处理方式相同。

施工过程，具体步骤如下：

1、清理土壤表层中的大石块，并对土壤进行翻耕和平整，划分区组A和区组B。

2、对收集的高原草甸块进行处理，保留高原草甸植物地上部分1-2cm，去除草甸底部多余土壤，保留草甸10cm厚。

3、人工分离步骤2的高原草甸块(13m²，重2400kg)，按单株将高原草甸撕开，分离的植物保留完整的茎和部分根系，保证草冠活性。

4、A区喷播混合物制备。将步骤3的高原草甸(2400kg)和草种(包括黑麦草1.2kg、野生垂穗披碱草1.8kg)加入载有水的喷播机罐体，搅拌均匀。

5、B区喷播混合物制备。将过筛土(7000kg)、土壤改良纤维覆盖物(45kg)加入载有水(3000kg)的喷播机罐体，进行预搅拌，之后加入步骤3的高原草甸(2400kg)、草种(包括黑麦草1.2kg，野生垂穗披碱草1.8kg)和保水剂(4kg)混合直至混合物均匀。

6、混合物搅拌均匀后进行喷播作业。A和B区喷播方式相同。首先进行预喷播，设定喷播时稳定的动力，避免出现动力不足或动力过大的情况。喷播从一侧向另一侧均匀喷播，喷播厚度为4-4.5cm。喷播过后覆盖无纺布以保温保湿。

7、施工10个月后，对角线法采集A区和B区0-20cm土壤混合样品，每个区组采集混合土样9份，分别检测土壤的pH值、全量氮、速效氮、全量磷、速效磷、全量钾、速效钾和有机质含量。

8、检测方法：pH值用酸度计法，全氮用半微量凯氏定氮法，速效氮用Zn-硫酸亚铁还原半微量凯氏定氮法，全磷用氢氟酸-高氯酸消煮钼锑抗比色分光光度法，速效磷用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色分光光度法，全钾用氢氟酸-高氯酸消煮火焰光度法，速效钾用乙酸铵浸提火焰光度法，有机质用重铬酸钾-硫酸氧化外加热法，土壤容重采用环刀法测定。A区和B区土壤质地检测结果如下表1所示。

表1A区和B区土壤质地检测结果

施工效果：施工13天左右，A区黑麦草已发芽，15天左右高羊茅和披碱草发芽。施工10天左右，B区部分草茎已存活，黑麦草已发芽见绿，13天高羊茅和披碱草发芽。施工1个月以后，A区植被形成一定的覆盖度，密度达58％左右。B区施工20天左右，植被生长茂密，植物密度达85％，植物生长健壮。施工10个月后，检测A区和B区的土壤质地，表1说明，两区的土壤pH变化不大，但B区的全氮、速效氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量均高于A区，且速效氮和速效钾含量变化较为明显。B区的土壤有机质含量高于A区，土壤容重小于B区。结果表明，土壤改良纤维覆盖物的使用有利于提高土壤中N、P、K含量，提高土壤有机质含量，改善土壤质地。

结论：施工1个月后，B植被生长茂密，植物密度及长势较A区高，原有高原草甸的植被存活且长势较好，混合草种也发芽生长，且土壤改良纤维覆盖物的使用具有改善土壤质地的效果，利于植被建坪和生长，表明本植被恢复方法在高原地区的生态恢复有成效，生态恢复效果较传统的人工播种效果好，可推广使用。

经实地试验，本发明公开的高原植被修复组合物和高原地区的植被恢复方法能对高原地区工程建设后被破坏的植被进行有效的修复，使施工地的植被基本能恢复至施工前的状态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。