[精华]腐植酸络合尿素、腐植酸戈壁笼罩膜、戈壁植被叶面菌胖在戈壁综合治理中的应用研究

[精华]腐植酸络合尿素、腐植酸戈壁笼罩膜、戈壁植被叶面菌胖在戈壁综合治理中的应用研究 腐植酸络合尿素、腐植酸沙漠覆盖膜、沙漠植被叶面菌肥在 沙漠综合治理中的应用研究 崔保维 唐宏伟 王建华 陆 明 (北京德邦华源有机肥业有限公司 北京 100002) 摘 要:应用腐植酸络合尿素、腐植酸沙漠覆盖膜、沙漠植被叶面菌肥对科尔沙 地西缘大风口极易流动的沙漠进行了综合治理研究。试验结果表明:喷施沙漠覆 盖营养膜可使沙生植物在短时间内旺盛生长，与喷施的腐植酸沙漠覆盖膜形成很 结实的团聚体根系层;腐植酸络合尿素、沙漠覆盖营养膜和沙漠植被叶面菌肥结 合使用，可使蒸发抑制率提高30%以上，沙漠层含水率提高20%以上，沙漠中 水分可延续至90d，土壤理化性质得到了改善，植物叶片气孔得到了有效调控， 保证了固沙植物的成活;治沙工程完成后当年土地植被盖度?50%，撒播的当年 生和多年生沙生植物出苗率?95%，定植的多年生沙生灌木当年成活率?90%， 完全达到了沙漠治理的理想效果。 关键词:腐植酸络合尿素 腐植酸沙漠覆盖膜 沙漠植被叶面菌肥 流动沙漠综合 治理 Study on the Application of HA-urea, HA-film Mulching Technique and Foliar-microbial Fertilizer for Sand Vegetation in Comprehensive Control on Desert Cui Baowei, Tang Hongwei, Wang Jianhua, Lu Ming (Beijing Debanghuayuan Organic Fertilizer Co., Ltd., Beijing, 100002) Abstract: The application of HA-urea, HA-film mulching technique and foliar-microbial fertilizer for sand vegetation in comprehensive control on moving desert were studied. The results showed that spraying HA-film could promote the growth of psammophyte obviously in the short term, and form soil microaggregate-root layer. The combinative application of the above three production also could inhibit water evaporation by more than 30%, increase water content of desert by more than 20%, and retain water in sand for 90 days. In addition, the physical and chemical properties of soil was improved, leaf stomata was controlled effectively, and so as to ensure the survival of sand-fixation plants. The coverage of vegetation was up to more than 50% after completing sand control engineering, the seedling emergence of perennial and no- perennial psammophyte reached more than 50%, and the seedling survival rate of perennial desert shrub achieved more than 90% in the same year. In conclusion, the above technique could realize the ideal effect of comprehensive treatment on desert. Key words: humic acid-urea; humic acid-film mulching for sand; foliar-microbial fertilizer for sand; comprehensive control on flow desert 目前，全球很多地方都面临着逐渐沙漠化的困境。地球上约有三 分之一的面积是沙漠，全世界约有五分之一的土地正在面临着沙漠化 的威胁，全球的沙漠化正在以每年6万多平方公里的速度延伸。我国 又是世界上土地沙化危害最严重的国家之一，沙漠化面积已达168.9 万平方公里，占国土面积的17.6%，主要分布在内陆盆地、高原，东 西长4500公里，南北宽600公里的沙漠带，并以每年2460平方公里 的速度扩展，全国已有4亿人口受到沙漠化的直接影响。据有关专家 介绍，沙害造成的经济损失每年达1000多亿元。 内蒙古的沙漠化土地面积占北方沙漠化面积的60%以上，沙漠化 严重威胁着沙区人民的生活和发展。多年来，我国通过实施三北防护 林、京津风沙源治理等治沙工程取得了举世瞩目的成就。国家林业局 防沙治沙办公室巡视员王信建介绍说:连续10年的治沙已使我国土 地沙化总体上实现了从扩展到缩减的历史性转变，全国沙化土地面积 由上世纪90年代的年均扩展3436平方公里，转变为目前的年均缩减 1283平方公里。通过一防二治，阻止沙漠化蔓延，稳定了沙区生态 环境，为沙区经济走上良性发展道路奠定了基础。 但目前国内外的“固沙剂不保水、保水剂不固沙”问题突出，而且 价格昂贵无法推广。而我国的沙漠治理普遍采用“草方格”等工程的方 法固沙、保水，多使用塑料地膜和人工浇水的工程法，费工多、成本 高、抽取地下水较多，因此，在地下水不够丰富或水位较深的地方无 法实施。特别是大风口极易流动沙漠更是沙漠治理的重点和难题。而 此类型沙漠得不到治理，也就不能从根本上治理沙漠。因此，如何低 成本、有效的治理大风口极易流动沙漠是沙漠治理中亟待解决的难题。本研究应用腐植酸络合尿素、腐植酸沙漠覆盖膜、沙漠植被叶面菌肥及立体修复荒漠化土地技术，对大风口极易流动沙漠进行了植被恢复研究，旨在为寻找低成本、有效的综合治理极易流动沙漠的技术措施以及沙产业的发展提供技术支撑。 1 试验材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 腐植酸络合尿素 腐植酸络合尿素是北京德邦华源有机肥业有限公司拥有自主知识产权的新产品，是腐植酸与尿素的络合物。该公司率先开拓腐植酸与尿素干法(无水)反应工艺，首创腐殖酸尿素的连续投料连续出料，实现连续生产，应用76 m高塔的腐植酸尿素特殊造粒工艺，解决了腐植酸氮肥造粒和烘干的难题，生产出了真正的腐植酸络合尿素(腐植酸有机氮肥)。该产品能完全溶于水，氮的利用率比传统尿素的氮利用率相对提高38.7%，具有改良土壤和显著的保水、缓释、长效的特点，达到国际领先水平。 1.1.2 腐植酸沙漠覆盖膜 腐植酸沙漠覆盖膜是北京德邦华源有机肥业有限公司研发的另一治理沙漠新产品。该产品采用液相氧化，活化萃取技术，以腐植酸为主要原料，并复配天然高分子原料及大、中、微量元素，采用微乳化成膜技术精制而成。具有普通塑料地膜的抗冻、保水、保苗作用。 1.1.3 沙漠植被叶面菌肥 沙漠植被叶面菌肥是德邦华源有机肥业有限公司研发的又一用于沙漠植被的新产品。采用现代高科技工艺，将生物腐植酸与多种益生菌进行深层液态复合培育，是生物腐植酸、有益菌和有益菌代谢产物的复合物，每毫升中含分解菌、功能菌和再生合成菌20亿以上(国家标准是每毫升2亿以上)。应用该产品有利于沙漠植物形成发达的根系，从而促进植物对氮、磷、钾以及各种中微营养元素的吸收，而 且能大大降低植物叶面水分的蒸发，使沙漠植物的抗风沙能力和抗旱性加强，生长速度加快。 1.1.4 沙漠治理工程车 沙漠治理工程车由北京德邦华源有机肥业有限公司联合洛阳、湖北等厂家自行研制、自行设计、自行制造，具有良好的沙漠行驶和作业能力。能在很多复杂环境下作业，还能到达人员难以进出的地域进行作业，治理效率是人工治理的近千倍。 1.2 试验区域概况 内蒙古赤峰市翁牛特旗马杰村是一个典型的沙地景观。走在沙地上，一脚踩下去，沙子没过脚面。放眼望去，黄白色的沙丘，一座连着一座，宛如沙的海洋，不见尽头。沙漠治理试验基地位于西拉沐沦河南岸，是科尔沁沙地西缘，为科尔沁沙漠的源头，此区域是大风口，为极易流动沙漠，是国家京津唐风沙治理工程主源区之一。年平均温度4,5?，无霜期90,145d，年降雨量350mm，多集中在6,8月份，占全年降雨量的80%，年蒸发量平均为2197.6mm，是降雨量的6.7倍。大风是该区域的气候特征之一，主导风为西北风，年平均风速3.3m/s，?8级风日数40d左右，两米多高的水泥柱往往很快就被流沙淹没，是一个生态环境非常恶劣的区域。 北京德邦华源有机肥业有限有公司于2008年7月27日与翁牛特旗人民政府达成承包15万亩沙漠治理，并建立了面积为1000亩极易流动沙漠治理综合示范试验基地。 1.3 试验时间 试验期间:2008年7月至2012年10月。 1.4 试验方法 1.4.1 沙漠面整平 由于该沙漠区域风速大，沙丘极易流动，形成很多大小不等的沙丘，十月前首先采用改装后的治沙工程车，削平沙丘，整理出沙面。 1.4.2 设置防风沙障 设置防风沙障，给建植的植物工程创造一个稳定的土壤环境。(a)材料:沙柳条;(b)规格:长1.5,1.8m;(c)设置:埋深40cm，地上部 分1.1,1.4m。沙障呈带状设置;风蚀严重沙地沙障呈网格设置，带状设置间距为4m;网格设置间距为4m×6m。具体设置根据当地风向、风速、风蚀程度、地形等因素确定，透风系数为30,左右。 1.4.3 撒施腐植酸络合尿素 2每667 m撒施或穴施腐植酸络合尿素20kg。 1.4.4 种植固沙植物 (a)直播灌木:雨季(7月中旬至8月下旬)穴状直播小叶锦鸡儿和羊柴，每穴有效种子12-18粒，穴距2m×1m。(b)直播种草:沙障间直播一年生和多年生草本植物，其中一年生草本植物选用燕麦。多年生草本选用沙蒿、沙打旺、羊柴、柠条等。(c)雨季(7月中旬至8月下旬)栽植轻基质无纺布苗:樟子松、油松和胡杨，株行距3m×4m。 (d)荨麻采用有机营养钵育苗，在雨季栽植。 1.4.5 喷施腐植酸沙漠覆盖膜 2每667 m用15 kg腐植酸沙漠覆盖膜兑水60kg，采用长杆多喷头喷雾器喷施。 1.4.6喷施沙漠植被叶面菌肥 播种的植物出苗后5个针叶时和定植的植物成活后，喷施沙漠植被叶面菌肥，每隔20天喷施1次，共喷施3次。 2 试验结果与分析 2.1 试验结果 2.1.1 固沙效果 用沙柳设置防风沙障，种植多年生和一年生固沙植物后，将沙漠覆盖营养膜喷施在沙漠表面，结果这些沙生植物在短时间内就可旺盛生长，特别是一年生固沙植物燕麦，生长迅速，其根系非常发达，25cm的沙层基本布满燕麦根系，与喷施的腐植酸沙漠覆盖膜形成很结实的团聚体根系层，达到了理想的固沙效果。在相当于8,10级的风速中连续吹，不起皱、不风蚀。 图1 腐植酸沙漠覆盖膜固沙效果 Fig.1 Effect on sand of humic acid-film mulching for sand 2.1.2 保水效果 施用腐植酸络合尿素，喷施沙漠覆盖营养膜后，蒸发抑制率提高30%以上，沙漠层含水率提高20%以上，沙漠中水分可延续至90d，保证了固沙植物的成活。雨季的雨水可完全渗入沙漠覆盖营养膜层，绝大部分通过吸附作用保存在团聚体层，避免了雨水向沙漠深层的直 接渗透。 沙漠植被叶面菌肥是一种高光效的类植物生长调节剂，播种出苗和定植成活后喷施，可以提高植物光合速率50倍以上，促使植物自动调节叶面气孔开闭，降低叶面水分的蒸发，强的生理代谢还可以把深层土壤中的养分和水分快速送到叶面。 2.1.3 植被覆盖率 治沙工程完成后当年土地植被盖度?50%，撒播的当年生和多年生沙生植物出苗率?95%，定植的多年生沙生灌木当年成活率?90%，完全达到了沙漠治理的理想效果。 2.1.4 种植层土壤理化性质的变化 表1结果表明，使用腐植酸络合尿素后，各植被土壤有机质和全氮含量明显提高，荨麻地速效磷和速效钾含量提高，pH降低;但对碱解氮含量影响不大。 表1 沙漠治理施肥与不施肥种植层土壤成分变化表 Tab.1 Variety of soil components with treatment fertilizer on desert and no fertilizer 有机质全氮碱解氮速效磷速效钾样品编号 pH 备注 (g/kg) (g/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) 燕麦施肥 1号 3.3 0.08 2 2.2 19 8.7 燕麦对照 2号 2.7 0.04 1 2.6 16 8.4 针叶施肥 3号 4.64 0.12 0 2.5 27 8.3 针叶不施肥 4号 2.14 0.06 0 2.6 22 8.2 灌木施肥 5号 3.25 0.06 0 2.5 24 8.2 灌木不施肥 6号 2.02 0.02 0 2.5 23 8.6 荨麻施肥 7号 10.34 0.3 5 26.4 51 7.8 荨麻不施肥 8号 3.24 0.01 0 2.9 18 8.1 2.1.5 五年后植被 沙漠治理试验区域平时不需要人工管护，五年前种的这些沙生植物、只用网围栏防止牛羊进入破坏就可以了，不需要人去浇水，而我国采用常规方式治理沙漠后连续几年都需要浇水护理，否则这些植物就会被风沙吹毁，导致死亡。试验区域五年后，改造后的沙漠变成了真正的绿洲，定植的灌木已经长到1.5米以上，植被生长覆盖率已经达到80%，根本看不出这里原来曾经是沙漠，更关键的是彻底改变了沙漠的性质，而且试验地周边也生长出植物，这块绿洲向沙漠扩展。该项试验研究已受到了联合国粮农组织的重视，并特派专家阿贝尼-米凯利尼前来实地考察。 2.3讨论与分析 2.3.1 防风效果分析 该试验区域位于西拉沐沦河南岸，是科尔沁沙地西缘，科尔沁沙漠的源头，特点是大风口、沙漠极易流动。这样的区域只有防住风才能保证种植沙生植物的成活和生长，因此必须设置防风沙障，并配以施用腐植酸络合尿素和喷施腐植酸沙漠覆盖膜，给沙生植物的出苗、成活、茁壮生长创造了条件，由于治沙工程与生物技术的有机结合，达到了防止8级以上大风的效果。 2.3.2 固沙保水效果分析 腐植酸络合尿素和腐植酸沙漠覆盖膜含有天然高纤维聚合体，保水量可达700倍。与种子一起播种，与轻基质种苗一起定植，然后喷施腐植酸沙漠覆盖膜，可在沙漠表层形成10厘米厚的团聚体层，在 植物根部形成水的聚合体，从而快速促进植物根系的生长。天然沙漠大多是没有地下水的，在沙漠表面喷施腐植酸沙漠覆盖膜可以在沙漠表层表形成高分子膜吸附降雨的水分并防止水分蒸发，还可以强制提升水位，有效利用天然降水。沙漠植被叶面菌肥喷在植物叶面上，能控制叶面气孔的开合度，高于33?或低于13?时叶面气孔自动关闭，低于33?或高于13?时，叶面气孔自动打开，进行交换，从而有利于保持叶面水分，减少无效蒸腾。这就实现了防风、固沙、保水、增肥的目的。 2.2.3 增肥效果分析 腐植酸是含有多种含氧活性官能团的高分子有机胶体，具有弱酸性、吸水保水性、离子交换性、络合性、缓冲性、氧化还原性以及作用于植物的生理活性等特点，腐植酸沙漠覆盖膜最后可完全自然降解为腐植酸土粒，成为有机肥料，既起到了培肥作用，又克服了使用非降解塑料薄膜带来的环境污染和风刮的问题。 沙漠植被叶面菌肥可促进土壤微生物的活动，提高土壤的有机质和速效氮、磷、钾的含量。长期使用后土壤中有益微生物的增加，可提高种子的萌发活性，增加光合作用速率，提高叶绿素含量，增强植物抗逆能力，促进作物的生长发育。已有研究表明:菌剂对棉花的黄萎病、草莓的根腐病有一定的抑制作用，对因灰霉引起的草莓根腐病的防治效果可达85%以上。 3 结论、意义和建议 3.1 结论 本研究结果表明，大风口极易流动的沙漠是可以治理的。治理大风口极易流动沙漠的八字要诀是:防风、固沙、保水、增肥;治理流动沙漠的三大法宝是:腐植酸络合尿素、腐植酸沙漠覆盖膜、沙漠植被叶面菌肥。这项技术在这里可用，整个科尔沁沙地以及我国大部分地区的沙漠地也都适用。沙漠治理后如何发展沙产业，提高沙漠经济还有待进一步探讨。 3.2 科尔沁沙地生态治理的意义 马杰村所在的翁牛特旗属科尔沁沙地西缘，距北京直线距离300公里，是京津唐的风沙源头，在这里防住风、固住沙、保住水，把沙地变成绿地，对改善生态意义重大。按照治理沙漠八字要诀和三大法宝可以完全治理5万平方公里的整个科尔沁沙地，这样不仅可以形成巨大的产业能力，其生态效益更是不可估量的。根据计算，这一沙地每个热季(4,9月)释放的太阳辐射总能量达3.2×1018大卡，相当于平均每天2530万吨标准煤燃烧放出的能量，如此巨大的热浪在这一区域翻滚，何以下雨,反之，这一区域完全治理后，每年可减少水分蒸发量200亿m?，同时生长的植被可生成2亿吨生物能。那么就可利于东部海洋暖湿气流的北上和西进，增加该区域的降雨量，如果增加100毫米的降雨量，则这一区域就相当于增加了2000亿m?的降雨，而且增加降雨范围大约可推进到浑善达克沙地的范围，又为治理浑善达克沙地创造了有利条件。所以从某种意义上是一种“天上调水”的，是一个“生态根本”的必须概念。大力研发和推广这种治沙技术及其模式，形成长效机制，对遏制沙漠化发展，恢复沙漠植被，改善人类生存环境，促进生态、环境、经济、社会的可持续发展有着重要意义。 3.3 建议 沙漠治理只是第一步，关键的是沙漠治理后如何发展具有环境效益、生态效益、经济效益和社会效益的沙产业，如发展沙漠葡萄、沙漠土豆、沙漠文冠果、沙漠梭梭肉苁蓉等，从沙漠淘金。治理荒漠化、沙漠化，发展沙产业是一项系统工程，只有连片开发，大面积实施，才能取得更大的经济、环境和社会效益。但这仅靠先进技术和几家公司是做不到的，需要政府部门大力支持和引导，农村基层组织、广大农民的切实参与也是至关重要，建立“政府、企业、土地、农民、金融紧密结合，市场化运作”的机制，是必由之路。只有这样，才能实现大面积、大规模的沙漠治理。 参考文献 [1]石兆年.用腐植酸开发沙漠资源.中国腐植酸产业发展50年成功宝 典，2007 [2]田原宇，新型腐植酸多功能可降解黑色液态地膜的应用研究.中国 腐植酸产业发展50年成功宝典，2007