[發明專利]利用荊條灌叢加快土石山區次生灌叢群落向喬木頂級群落演替的方法

有效

• 申請號: 202010054109.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111133861B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 曹建生;司夢可;翟建文;陽輝;朱春雨;王賀輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: A01B79/00
• 分類號: A01B79/00;A01B79/02;A01B77/00;B02C19/22
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產權代理事務所(普通合伙) 13128
• 代理人: 張培元

1.利用荊條灌叢加快土石山區次生灌叢群落向喬木頂級群落演替的方法，其特征在于：在土石山區的生態修復進程中，一方面保留或引進荊條灌叢群落，發揮荊條灌叢群落在地區生態修復過程中的天然效用，另一方面針對荊條灌叢群落在水源涵養功能方面的劣勢，對荊條灌叢進行如下的系統化人工干預：

A、在每年雨季過后對荊條灌叢進行收割，收集灌叢枝條和地表枯落物進行粉碎；

B、在灌叢收割區巖土表層進行機械鉆孔，然后將上一步驟經過粉碎處理的灌叢枝條、枯落物作為填充基料進行孔內回填，并在回填過程中添加水分和組合化的生物菌劑輔料；

C、對填充有生物材料的鉆孔定時添加水分并覆蓋可降解膜，對土壤動物和微生物的局域生態環境進行人工干預優化，加速改善土壤理化性質和地區水源涵養能力，加快土石山區的生態修復進程；

步驟A中，每年雨季結束后對荊條灌叢區進行人工收割，灌叢收割位置為距離地表10-20cm處，能夠在發揮灌叢植被在雨季保持水土的功能的同時減低雨季過后對土壤水分的消耗，根系的保存有利于植被來年萌發生長，在下一年雨季中持續發揮荊條灌叢水土保持功能；

步驟A中，對于所收割的灌叢進行粉碎，將收割灌叢與地表枯落物進行分塊收集，利用粉碎設備提高枝條、枯落物的機械破碎率，為后續的鉆孔填充提供基料；

步驟B中，依據如下步驟確定鉆孔密度：①收集單位面積粉碎枝條和枯落物總量并進行稱量；②計算自然填充狀態下粉碎枝條、枯落物填充密度；③依據單位面積粉碎枝條總質量與填充密度，計算單位面積填充體積；④依據單個鉆孔體積與單位面積總填充體積計算單位面積內鉆孔數量；

步驟B中，使用機械設備在坡地進行垂向鉆孔，鉆孔直徑為15-25cm，鉆孔深度為30-50cm；鉆孔分布方式為梅花狀分布，以增加鉆孔分布的均勻性和提高雨季對降雨的攔蓄能力；鉆孔行、列間距均為0.5-1.5m；

步驟B中，將粉碎枝條枯落物回填入鉆孔中的操作步驟包括：①將單個鉆孔內粉碎枝條、枯落物均分為兩份，取其中一份進行孔內填充；②將組合化的生物菌劑按含水量為65%加水調和，填充入鉆孔中間層；③將剩余粉碎枝條、枯落物填充入鉆孔上層。

2.根據權利要求1所述的利用荊條灌叢加快土石山區次生灌叢群落向喬木頂級群落演替的方法，其特征在于：步驟B中，所述組合化的生物菌劑的質量配比如下：食用菌糠40%，活性炭粉20%，腐生菌混合液15%，豆餅粉2%，石膏1%，碎屑巖余量；其中，所述食用菌糠按質量配比包含木屑：玉米芯：麥麩=1：1：1；所述腐生菌混合液包含等體積份的如下腐生菌原液：枯草桿菌、黑曲霉、短小芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌。

3.根據權利要求1所述的利用荊條灌叢加快土石山區次生灌叢群落向喬木頂級群落演替的方法，其特征在于：步驟C中，依據干濕季節的差異向鉆孔中定期添加水量，控制添加水分后粉碎枝條、枯落物含水量為45-75%；步驟C中，當環境溫度持續低于4℃時對填充后的鉆孔覆蓋可降解玉米淀粉膜，并在薄膜上開若干小孔，保證土壤動物和好氧微生物呼吸作用正常進行。

4.權利要求1所述方法的專用設備，其特征在于：包括安裝于車體上并伸出車體的架體，于所述架體上樞接有向地面延伸的導軌，于所述導軌與架體之間裝配有角度調節機構，于導軌上滑動連接有用于地面掘進和荊條粉碎回填的挖掘回填機構；

所述挖掘回填機構包括與導軌滑動連接的動力部和與動力部的輸出端連接的執行部，所述動力部包括固定于安裝座上的驅動電機，所述安裝座滑動連接于所述導軌上；于所述導軌與驅動電機之間裝配有用于控制挖掘回填機構升降的升降機構；所述執行部包括下邊沿上構造有若干挖掘齒的旋挖筒，一轉軸與動力部的輸出端連接并具有同軸伸入旋挖筒內的伸入端，于所述伸入端構造有螺旋葉片，于所述轉軸與旋挖筒之間構造有用于切換轉軸和旋挖筒同步轉動或轉軸單獨轉動的轉換機構；所述轉換機構包括構造于轉軸上的安裝盤，于所述安裝盤上沿其周向均勻裝配有若干棘爪，于旋挖筒的上端蓋上與各棘爪相對應處分別開有與棘爪配合的齒槽，于旋挖筒的上端蓋上安裝有壓環，所述壓環封閉各齒槽的上部開口，且壓環內徑小于安裝盤的外徑；所述旋挖筒包括旋挖齒構造于其底端的套筒，所述套筒的頂端通過若干沿其周向間隔設置的連桿與上端蓋固連；所述旋挖筒包括旋挖齒構造于其底端面上的底環，于底環與上端蓋之間沿底環的周向間隔設有若干固定桿；于所述導軌遠離架體的一端構造有安裝板，于安裝板上安裝有離合機構，所述轉軸穿經離合機構伸入旋挖筒內；當離合機構處于閉合狀態時，轉軸與離合機構螺紋連接；所述離合機構包括與安裝板固連的固定套，于固定套內裝配有兩半內螺紋套，兩半內螺紋套相互拼接構成完整的內螺紋套，各半內螺紋套靠近旋挖筒的一端為漸縮狀結構，一喇叭狀活塞裝配于漸縮狀結構上，所述喇叭狀活塞具有與固定套內壁滑動連接的凸緣，于固定套內壁上沿其周向間隔形成有凸條，各凸起沿固定套的軸向延伸，于所述凸緣上相對于各凸條處開有與凸條適配的滑槽，所述喇叭狀活塞與固定套之間形成驅動腔，于固定套上構造有接頭；于兩半內螺紋套的外壁上分別形成有半環形裝配槽，兩半內螺紋套相互拼接以使兩半環形裝配槽構成完整的環形裝配槽，于所述完整的環形裝配槽內裝配有處于被壓縮狀態的環形彈簧。