一种应用于退耕地中土壤动物生态恢复的生物土壤制备方法

摘要

一种应用于退耕地中土壤动物生态恢复的生物土壤制备方法，涉及一种退耕地生态恢复的土壤制备方法。本发明是要解决目前生物土壤对土壤动物的恢复和改良关注很少，土壤动物单纯靠自然恢复，恢复速度慢，群落组成不完整的技术问题。本发明：一、生物土壤基的制作；二、生物土壤基在预恢复目标自然生态系统中的培养；三、生物土壤向退耕地移植。本发明的优点：本发明中生物土壤在自然生态系统中培养，吸引和扩增生物土壤中的土壤动物，然后移植到退耕地的方法，保证了土壤动物都是本地种，避免外来物种入侵，无生态风险，能够有效促进退耕地中土壤动物的恢复，也能够达到改良土壤、增加土壤有机质、增大土壤孔隙度、保水增肥的效果，操作简单。

说明书

技术领域

本发明涉及一种退耕地生态恢复的土壤制备方法。

技术背景

随着我国生态文明建设的进一步加强和生态保护意识的提高，主要生态功能区的大量 违规垦殖耕地和中低产田，都已经开展或即将开展退耕还林、退耕还草和退耕还湿等耕作。 目前，退耕地的植被恢复采用种子库自然恢复、人工种植或移栽的辅助恢复等手段，在短 期内能够得到有效的恢复。相对植被恢复而言，土壤的恢复较为缓慢。长时间耕作使得耕 地土壤的物理、化学和生物性质与其开垦前的自然生态系统土壤性质相比均发生了显著变 化。

自然土壤生物中，既含有丰富的细菌、真菌、放线菌和藻类等土壤微生物，也含有弹 尾类、蜱螨类、线虫、软体动物和原生动物等丰富的土壤动物。土壤动物是土壤生态系统 的重要组成部分，数量巨大，组成多样。土壤动物的取食和活动直接影响土壤物质循环和 能量流动，对土壤形成、发育、演变和功能的维持起到重要作用。因此，土壤动物恢复是 退耕地土壤恢复的重要组成部分。土壤动物的组成和数量，已经成为土壤生态恢复的重要 指标。

生物土壤是土壤恢复和改良的重要手段。但目前普遍采用的生物土壤及其各种改良 剂，都主要集中在土壤微生物上，对土壤动物的恢复和改良关注很少，土壤动物单纯依靠 自然恢复，恢复速度慢，群落组成不完整。

发明内容

本发明是要解决目前生物土壤对土壤动物的恢复和改良关注很少，土壤动物单纯依靠 自然恢复，恢复速度慢，群落组成不完整的技术问题，而提供一种应用于退耕地中土壤动 物生态恢复的生物土壤制备方法。

本发明的一种应用于退耕地中土壤动物生态恢复的生物土壤制备方法是按以下步骤 进行的：

一、生物土壤基的制作：将重量份数为10份～30份的作物秸秆、30份～35份附生真 菌的软腐朽木、30份～55份的泥炭和5份的退耕地土壤充分混合，得到生物土壤基；所 述的10份～30份的作物秸秆、30份～35份附生真菌的软腐朽木、30份～55份的泥炭和5 份的退耕地土壤均从野外直接获取；

二、生物土壤基在预恢复目标自然生态系统中的培养：将步骤一得到的生物土壤基分 割成厚度为20cm～40cm和面积为2m²～5m²的矩形生物土壤基，将矩形生物土壤基在相互 间隔为10m～30m的条件下均匀分散堆积在退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统 中，在退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统中培养1个月～6个月，得到生物土壤； 所述的退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统和退耕地之间的距离小于等于10km；

三、生物土壤向退耕地移植：将步骤二得到的生物土壤回收，然后按照厚度为 5cm～20cm、面积为2m²～10m²和间隔为10m～30m均匀分散平铺在退耕地中，生物土壤移 植到退耕地的初始30天内要保持生物土壤的湿度不低于步骤二得到的生物土壤湿度的 70％。

退耕地是预进行退耕还草地、林地或湿地的违规垦殖耕地和中低产田。

本发明的原理：一方面，土壤动物，特别是中小型节肢动物对环境响应敏感。自然生 态系统经过较长时间的垦殖、施用农药和化肥干扰后，土壤动物的种类和数量的显著下降， 群落的组成也与其垦殖前的自然生态系统差异显著；另一方面，自然生态系统中土壤动物 数量大，种类多，分布广，繁殖迅速。本发明采用理化条件良好的生物土壤基，在自然生 态系统中容易吸引土壤动物的栖息定居和繁殖扩增。同时，土壤动物活动范围相对较小， 栖息需求空间小，回收后的生物土壤移植到退耕地中，能够较长时间的保证生物土壤中的 土壤动物生存和繁殖，并能够作为土壤动物种源，逐步向周围土壤扩展。

本发明的优点：

一、本发明能够有效促进退耕地中土壤动物的恢复，解决目前生物土壤改良仅关注微 生物，缺少促进土壤动物恢复的方法的问题；

二、本发明中生物土壤采用自然生态系统中培养方式，吸引和扩增生物土壤中的土壤 动物，然后移植到退耕地的方法，保证了土壤动物都是本地种，避免外来物种入侵，无生 态风险；

三、本发明生物土壤的使用，在促进土壤动物恢复的同时，也能够达到改良土壤、增 加土壤有机质、增大土壤孔隙度、保水增肥的效果；

四、本发明方法步骤简单，操作容易，效果显著。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式为一种应用于退耕地中土壤动物生态恢复的生物土壤制 备方法，具体是按以下步骤进行的：

一、生物土壤基的制作：将重量份数为10份～30份的作物秸秆、30份～35份的附生 真菌的软腐朽木、30份～55份的泥炭和5份的退耕地土壤充分混合，得到生物土壤基； 所述的10份～30份的作物秸秆、30份～35份附生真菌的软腐朽木、30份～55份的泥炭和 5份的退耕地土壤均从野外直接获取；

二、生物土壤基在预恢复目标自然生态系统中的培养：将步骤一得到的生物土壤基分 割成厚度为20cm～40cm和面积为2m²～5m²的矩形生物土壤基，将矩形生物土壤基在相互 间隔为10m～30m的条件下均匀分散堆积在退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统 中，在退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统中培养1个月～6个月，得到生物土壤； 所述的退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统和退耕地之间的距离小于等于10km；

三、生物土壤向退耕地移植：将步骤二得到的生物土壤回收，然后按照厚度为 5cm～20cm、面积为2m²～10m²和间隔为10m～30m均匀分散平铺在退耕地中，生物土壤移 植到退耕地的初始30天内要保持生物土壤的湿度不低于步骤二得到的生物土壤湿度的 70％。

本实施方式的原理：一方面，土壤动物，特别是中小型节肢动物对环境响应敏感。自 然生态系统经过较长时间的垦殖、施用农药和化肥干扰后，土壤动物的种类和数量的显著 下降，群落的组成也与其垦殖前的自然生态系统差异显著；另一方面，自然生态系统中土 壤动物数量大，种类多，分布广，繁殖迅速。本实施方式采用理化条件良好的生物土壤基， 在自然生态系统中容易吸引土壤动物的栖息定居和繁殖扩增。同时，土壤动物活动范围相 对较小，栖息需求空间小，回收后的生物土壤移植到退耕地中，能够较长时间的保证生物 土壤中的土壤动物生存和繁殖，并能够作为土壤动物种源，逐步向周围土壤扩展。

本实施方式的优点：

一、本实施方式能够有效促进退耕地中土壤动物的恢复，解决目前生物土壤改良仅关 注微生物，缺少促进土壤动物恢复的方法的问题；

二、本实施方式中生物土壤采用自然生态系统中培养方式，吸引和扩增生物土壤中的 土壤动物，然后移植到退耕地的方法，保证了土壤动物都是本地种，避免外来物种入侵， 无生态风险；

三、本实施方式生物土壤的使用，在促进土壤动物恢复的同时，也能够达到改良土壤、 增加土壤有机质、增大土壤孔隙度、保水增肥的效果；

四、本实施方式的方法步骤简单，操作容易，效果显著。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将重量份数为 20份的作物秸秆、35份附生真菌的软腐朽木、40份的泥炭和5份的退耕地土壤充分混合， 得到生物土壤基；所述的20份的作物秸秆、35份附生真菌的软腐朽木、40份的泥炭和5 份的退耕地土壤均从野外直接获取。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同的是:步骤一中所述的 附生真菌的软腐朽木为软腐白桦、黑桦、岳桦、蒙古栎、白杨或山杨木。其它与具体实 施方式一至二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中当退耕 地预恢复目标类型分别为草地、林地和湿地时，自然生态系统分别为自然草地、自然林地 和自然湿地生态系统。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中将步骤 一得到的生物土壤基分割成厚度为30cm和面积为4m²的矩形生物土壤基，将矩形生物土 壤基在相互间隔为20m的条件下均匀分散堆积在与退耕地预恢复目标相同类型的自然生 态系统中，自然培养5个月，得到生物土壤。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中将步骤 二得到的生物土壤回收，然后按照厚度为15cm、面积为8m²和间隔为20m均匀分散平铺 在退耕地中。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中所述的 泥炭为泥炭沼泽中的自然泥炭。其它与具体实施方式一至六之一相同。

采用下述试验验证本发明效果：

试验一：本试验为一种应用于退耕地中土壤动物生态恢复的生物土壤制备方法，具体 是按以下步骤进行的：

2011年5月-9月选择在黑龙江省三江平原“退耕还草甸”地中进行试验：

一、生物土壤基的制作：将重量份数为30份的水稻稻壳、30份的附生真菌的半分 解白桦朽木屑、35份的泥炭和5份的退耕地土壤充分混合，得到生物土壤基；所述的30 份的水稻稻壳、30附生真菌的半分解白桦朽木屑、35份的泥炭和5份的退耕地土壤均直 接于2011年5月从退耕地周边的林地、草甸、沼泽和退耕地中获得，原料充分混合前保 持其原有湿度条件；

二、生物土壤基在预恢复目标自然生态系统中的培养：将步骤一得到的生物土壤基分 割成厚度为20cm和面积为2.5m²的矩形生物土壤基，将矩形生物土壤基在相互间隔为10m 的条件下均匀分散堆积在退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统中，在退耕地预恢复 目标相同类型的自然生态系统中培养2个月，得到生物土壤；所述的退耕地预恢复目标相 同类型的自然生态系统和退耕地之间的距离为1km；步骤二中退耕地预恢复目标类型为 草地，自然生态系统为小叶章草甸；

三、生物土壤向退耕地移植：将步骤二得到的生物土壤回收，然后按照厚度为10cm、 面积为1m²和间隔为25m均匀分散平铺在退耕地中，生物土壤移植到退耕地的初始30天 内要保持生物土壤的湿度不低于步骤二得到的生物土壤湿度的70％，必要时需要通过补 水方式补给土壤水分。

2011年9月和2013年6月采样分离土壤动物表明，使用试验一中生物土壤的退耕地 中生物土壤周边0～5m的土壤动物种类比没有使用试验一中生物土壤的退耕地土壤动物 种类多22％～43％，密度高15％～35％，生物土壤起到较好的土壤动物种源的作用，促进了 土壤动物的恢复。

试验二：本试验为一种应用于退耕地中土壤动物生态恢复的生物土壤制备方法，具体 是按以下步骤进行的：

2011年5月～9月选择在黑龙江省三江平原“退耕还林”地中进行试验：

一、生物土壤基的制作：将重量份数为20份的水稻秸秆、35份的附生真菌的半分 解柴桦朽木屑、40份的泥炭和5份的退耕地土壤充分混合，得到生物土壤基；所述的20 份的水稻秸秆、35份的附生真菌的半分解柴桦朽木屑、40份的泥炭和5份的退耕地土壤 均直接于2011年5月从退耕地周边的林地、草甸、沼泽和退耕地中获得，原料充分混合 前保持其原有湿度条件；

二、生物土壤基在预恢复目标自然生态系统中的培养：将步骤一得到的生物土壤基分 割成厚度为25cm和面积为3m²的矩形生物土壤基，将矩形生物土壤基在相互间隔为20m 的条件下均匀分散堆积在退耕地预恢复目标相同类型的自然生态系统中，在退耕地预恢复 目标相同类型的自然生态系统中培养1.5个月，得到生物土壤；所述的退耕地预恢复目标 相同类型的自然生态系统和退耕地之间的距离为1km；步骤二中退耕地预恢复目标类型 为林地，自然生态系统为自然次生桦树林地；

三、生物土壤向退耕地移植：将步骤二得到的生物土壤回收，然后按照厚度为20cm、 面积为2m²和间隔为20m均匀分散平铺在退耕地中，生物土壤移植到退耕地的初始30天 内要保持生物土壤的湿度不低于步骤二得到的生物土壤湿度的70％，必要时需要通过补 水方式补给土壤水分。

2011年9月和2013年6月采样分离土壤动物表明，使用试验二生物土壤的退耕地中 生物土壤周边0～5m的土壤动物种类比没有使用试验二的生物土壤的退耕地土壤动物种 类，多35％～45％，密度高30％～48％。生物土壤起到较好的土壤动物种源的作用，有效促 进了退耕还林地土壤动物的恢复。