CN111296230B - 一种红树林定植工程的生态基料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红树林定植工程的生态基料及其制备方法和应用，红树林定植工程的生态基料的原材料由多孔材料、泥炭、功能微生物和腐熟畜禽粪便组成，其中多孔材料、腐熟畜禽粪便和泥炭的质量份数比例为1~5：2~3：5~10；功能微生物的添加量为占生态基料总质量的1.5%~3.5%。功能微生物为解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE。多孔材料为陶粒和生物炭大颗粒、大孔隙率轻质物质；泥炭中包括珍珠岩及椰糠；腐熟粪便为发酵过的鸡粪、牛粪。生态基料铺于移栽红树植株苗的潮滩孔洞内。本发明增加土壤/沉积物孔隙，提高沉积物中的水交换能力，增加红树林幼苗根系含氧量，提高红树幼苗的成活率和生长速度。

Description

一种红树林定植工程的生态基料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于植被恢复生态学与工程材料学技术领域，具体涉及一种红树林定植工程的生态基料及其制备方法和应用。

背景技术

红树林是一种热带、亚热带海岸带生态***，具有极大的初级生产力，具有抵抗风暴潮和风暴浪、防止海岸侵蚀、促进滩涂淤积的防灾减灾的功能。红树林建设是实现岸线生态减灾的重要抓手。

风暴潮、风暴浪等岸线自然灾害登陆区域，往往岸线缺乏红树林屏障，导致海堤崩塌、淹没村庄与农田，并造成巨大的社会与经济损失。近几十年沿海开发，工厂、围垦、养殖、房地产、港口码头等项目造成大量原生红树林损毁，岸线向海推进，堤外水深加深，滩涂淹水时长增加，波流动力增强，依靠红树林自然繁衍成林往往需要几十年甚至上百年。因此，为了提高岸线的红树林生态减灾功能，需要借助辅助的工程措施，在滩面淹水时长较长的低潮位区进行红树林定植技术开发。

适宜的海水盐度、温度和溶氧量、土壤/沉积物的营养元素含量等是红树林健康生长的必要因素。岸线处海水盐土和温度、沉积物中营养元素含量在小尺度范围变化较小。红树林在根系不发达的幼苗阶段，其生长易受到根际溶解氧含量的限制。低潮滩区域淹水时间较长，沉积物/土壤中溶解氧含量较低，红树林幼苗定植过程，为了提高幼苗的稳固性，根系通常掩埋较深。囿于长时间的淹水条件，根际沉积物溶氧量少，严重抑制红树林幼苗根系的呼吸能力，致使红树林幼苗生长困难，在风暴潮、风暴浪高发季节很容易损毁。

目前尚未有针对低潮滩环境下的红树林微生物生态基料类产品。

发明内容

目的：为解决现有技术的不足，本发明提供一种红树林定植工程的生态基料及其制备方法和应用，生态基料中的微生物产酸产气的生长过程、容重小的多孔材料与泥炭、大颗粒多孔材料的骨架作用共同促进了土壤团聚体形成和生态基料的水交换能力，增大沉积物中的通气孔隙，为植株根系持续提供充足氧气；腐熟畜禽粪便为功能微生物和红树幼苗提供营养。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种红树林定植工程的生态基料，所述红树林定植工程的生态基料的原材料由多孔材料、泥炭、功能微生物和腐熟畜禽粪便组成，其中多孔材料、腐熟畜禽粪便和泥炭的质量份数比例为1~5：2~3：5~10；功能微生物的添加量为占生态基料总质量的1.5%~3.5%。

所述红树林定植工程的生态基料用于移栽红树植株苗的潮滩孔洞内，提高红树植物根系溶解氧量，创造优良的红树根际环境，提升红树成活率。

在一些实施例中，所述的红树林定植工程的生态基料，所述功能微生物为解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE。

所述的红树林定植工程的生态基料，所述解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE，菌种保藏号为CCTCC NO：M2013086，于2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为武汉市武昌珞珈山。

在一些实施例中，所述的红树林定植工程的生态基料，所述多孔材料的粒径为2~30mm。

多孔材料为陶粒和生物炭等大颗粒、大孔隙率轻质物质；泥炭中包括珍珠岩及椰糠等成分；腐熟粪便为发酵过的鸡粪、牛粪等。生态基料铺于移栽红树植株苗的潮滩孔洞内。本发明增加土壤/沉积物孔隙，提高沉积物中的水交换能力，增加红树林幼苗根系含氧量，提高红树幼苗的成活率和生长速度。实验测定表明，同对照相比，使用本产品2个月后，低潮位沉积物中水体溶解氧含量增加了50~90%；8个月后红树林的株高、茎粗和地上鲜重增加1.1~2.3倍。

第二方面，提供所述的红树林定植工程的生态基料的制备方法，包括：

步骤a、将多孔材料浸入解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE的含菌量为0.2~2×10⁷ cfu*ml^-1菌液中24~36小时，自然晾干；

步骤b、将紧跟步骤a处理过的多孔材料、腐熟畜禽粪便、泥炭按照质量份比例1~5：2~3：5~10混合均匀，含水量不超过50%；

步骤c 、将步骤b所形成的混合物中添加质量分数为1.5%~3.5%解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE菌粉，菌粉的含菌量≥1×10¹⁰ cfu*g^-1；

步骤d 、将步骤c所形成的混合物用搅拌机搅拌，使发酵料充分混匀，置于发酵车间、室温稳定5~10d；即得红树林定植工程的生态基料。

第三方面，提供所述的红树林定植工程的生态基料在低潮位水域红树林定植工程中的应用。

在一些实施例中，所述的应用，包括：

1）整地：在低潮位将要种植红树林区域平整土地，使土地由海向陆自然倾斜，避免基料被海水冲走；

2）施用基料：退潮时，在光滩上挖深约30~120cm，直径20~100cm的圆柱形孔洞，在孔洞内铺入10~80cm厚度的生态基料；

3）种植幼苗：在孔洞的生态基料上放植培育的红树林幼苗，并覆盖原土厚度10~50cm，使生态基料自然沉降。

在一些实施例中，所述的应用，同单一泥质土相比，底层沉积物水体溶解氧含量增加了50~90%。

本发明中，微生物、多孔材料、腐熟畜禽粪便以及泥炭等材料能够改善红树植株根系环境营养、供氧的功能。功能微生物菌株可以活化土壤/沉积物中难溶解的氮磷钾等营养物质，利于植物根系的吸收利用；微生物利用泥碳和畜禽粪便等有机物质的过程中将小分子结构有机物转化成结构复杂的有机胶体，其胶结作用使土壤/沉积物中形成稳定的水稳定团粒结构，微生物生长过程产气、团粒增加、多孔材料等增大土壤孔隙，改良土壤/沉积物理化性质，改善土壤/沉积物导水能力。本发明内容对于我国沿海低潮滩红树林的快速定植与恢复具有深远的应用前景。

有益效果：本发明提供的一种红树林定植工程的生态基料及其制备方法和应用，通过多孔材料、泥炭、腐熟畜禽粪便以及功能微生物菌株配制成的红树林用生态基料，同其他培育、种植红树林的生态基料及其应用相比，具有如下优点：

1）功能微生物菌株具有促生和改变土壤/沉积物结构作用。红树林种子在萌发初期易受多种真菌侵害，功能微生物菌株可产生多种抑菌活性物质，降低幼苗的感染率，其生产的活性物质可促进植物根系的生长；另一方面，微生物代谢物胶结土壤微粒，形成较大团聚体，增加沉积物中通气孔隙，加快孔隙中水体交换，为植物根系提供更多充足溶解氧。

2）泥炭质地蓬松，在生态基料中与多孔材料共同起骨架作用，短期之内即可为幼苗根系的伸长提供足够的空间，同时潮间带环境中，孔隙具有强水体交换能力，利于根系的需氧的生理活动进行。

3）生态基料功能微生物固定在多孔材料中，为其提供了适宜的生存环境，在后期发酵中及施用后最大限度地保证了微生物的存活率，便于微生物长期地发挥作用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种低潮位水域红树林定植工程的生态基料，由陶粒、鸡粪堆肥、泥炭以及解淀粉芽孢杆菌组成。其中陶粒的粒径为5~30mm，解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE（含菌量≥1×10¹⁰cfu*g^-1），鸡粪堆肥为自然完全发酵，含水量≤20%；泥炭主要成分为珍珠岩和椰糠。多孔材料、鸡粪堆肥、泥炭的添加比例分别为1：2：7，解淀粉芽孢杆菌的添加含量为1.5%。

具体实施步骤如下：

1）将陶粒浸入解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE的0.2×10⁷cfu ml^-1菌液中24小时，自然晾干；

2）步骤1）的陶粒、鸡粪堆肥、泥炭按照质量份比例1：2：7混合均匀，含水量46%；

3）在步骤2）形成的混合物中添加质量分数为1.5%解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE菌粉（含菌量1×10¹⁰ cfu*g^-1），并充分混合。

4） 将步骤3）形成的混合物用搅拌机均匀搅拌，使发酵料充分混匀，置于发酵车间、温度25℃，使其自然稳定6d。

于9月25日在光滩划定区域平整土地，并使土地由海向陆自然倾斜，坡度约2~4°；退潮时，在光滩上挖深约70cm、直径30cm的圆柱形孔洞，孔洞底部铺入50cm生态基料，将白骨壤幼苗埋入洞中，孔洞底部铺入50cm潮滩土作为对照。在孔洞70cm处埋入内径5mm的包裹无纺布的乳胶管。12月15日，用微型水泵通过乳胶管吸水，测量土壤/沉积物深层溶液中溶解氧含量。结果显示，同对照相比，使用生态基料的沉积物深层溶液中溶解氧含量相对增加75%。次年6月25日，测定白骨壤生物量，相较于对照，使用生态基料白骨壤株高增加2.3倍，茎粗增加1.2倍，地上部鲜重增加1.6倍。

实施例2

一种低潮位水域红树林定植工程的生态基料，由生物炭、鸡粪堆肥、泥炭以及解淀粉芽孢杆菌组成。其中生物炭的粒径为5~20mm；解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE（含菌量2×10¹⁰cfu*g^-1），鸡粪堆肥为自然完全发酵，含水量≤20%；泥炭主要成分为珍珠岩和椰糠。生物炭、鸡粪堆肥、泥炭的添加比例分别为2：3：5，解淀粉芽孢杆菌的添加含量为2.0%。

具体实施步骤如下：

1）将生物炭浸入解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE的1×10⁷cfu ml^-1菌液中24小时，自然晾干；

2）步骤1）的生物炭、鸡粪堆肥、泥炭按照质量份比例2：3：5混合均匀，含水量40%；

3）在步骤2）形成的混合物中添加质量分数为2.0%解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE菌粉（含菌量2×10¹⁰ cfu*g^-1），并充分混合。

4） 将步骤3）形成的混合物用搅拌机均匀搅拌，使发酵料充分混匀，置于发酵车间、温度20±5℃，使其自然稳定10d。

10月9日在低潮位将要种植红树林区域平整土地，并使土地由海向陆自然倾斜2~5°；退潮时，在光滩上挖深约60cm，直径30cm的圆柱形孔洞，孔洞底部铺入50cm生态基料，将秋茄幼苗埋入洞中，孔洞底部铺入50cm潮滩土作为对照。在孔洞60cm处埋入内径5mm的包裹无纺布的乳胶管。12月16日，用微型水泵通过乳胶管吸水，测量土壤/沉积物深层溶液中溶解氧含量。结果显示，同对照相比，使用生态基料的沉积物深层溶液中溶解氧含量相对增加81%。次年6月26日，测定秋茄生物量，相较于对照，使用生态基料秋茄株高增加1.8倍，茎粗增加1.1倍，地上部鲜重增加1.5倍。

实施例3

一种低潮位水域红树林定植工程的生态基料，由生物炭、牛粪堆肥、泥炭以及解淀粉芽孢杆菌组成。其中生物炭的粒径为2~20mm；解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE（含菌量2×10¹⁰CFU/g），牛粪堆肥为自然完全发酵，含水量≤35%；泥炭主要成分为珍珠岩和椰糠。生物炭、牛粪堆肥、泥炭的添加比例分别为2：2：5，解淀粉芽孢杆菌的添加含量为2.0%。

具体实施步骤如下：

1）将生物炭浸入解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE的2×10⁷cfu ml^-1菌液中24小时，自然晾干；

2）步骤1）的生物炭、牛粪堆肥、泥炭按照质量份比例2：2：5混合均匀，含水量40%；

3）在步骤2）形成的混合物中添加质量分数为2.0%解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE菌粉，并充分混合。

4） 将步骤3）形成的混合物用搅拌机均匀搅拌，使发酵料充分混匀，置于发酵车间、温度20~33℃，使其自然稳定7d。

于10月9日在光滩划定区域平整土地，并使土地由海向陆自然倾斜，坡度约2~4°；退潮时，在光滩上挖深约70cm、直径30cm的圆柱形孔洞，孔洞底部铺入50cm生态基料，将秋茄幼苗埋入洞中，孔洞底部铺入50cm潮滩土作为对照。在孔洞70cm处埋入内径5mm的包裹无纺布的乳胶管。12月15日，用微型水泵通过乳胶管吸水，测量土壤/沉积物深层溶液中溶解氧含量。结果显示，同对照相比，使用生态基料的沉积物深层溶液中溶解氧含量相对增加89%。次年6月25日，测定秋茄生物量，相较于对照，使用生态基料秋茄高增加1.6倍，茎粗增加1.2倍，地上部鲜重增加1.8倍。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种红树林定植工程的生态基料，其特征在于，所述红树林定植工程的生态基料的原材料由多孔材料、泥炭、功能微生物和腐熟畜禽粪便组成，其中多孔材料、腐熟畜禽粪便和泥炭的质量份数比例为1~5：2~3：5~10；功能微生物的添加量为占生态基料总质量的1.5%~3.5%；多孔材料为陶粒和/或生物炭；

所述红树林定植工程的生态基料用于移栽红树植株苗的潮滩孔洞内，提高红树植物根系溶解氧量，创造优良的红树根际环境，提升红树成活率；

所述功能微生物为解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE；所述解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE，菌种保藏号为CCTCC NO：M2013086。

2.根据权利要求1所述的红树林定植工程的生态基料，其特征在于，所述多孔材料的粒径为2~30mm。

3.根据权利要求1所述的红树林定植工程的生态基料，其特征在于，泥炭中还包括珍珠岩和/或椰糠；腐熟粪便为发酵过的鸡粪和/或牛粪。

4.权利要求1-3任一项所述的红树林定植工程的生态基料的制备方法，其特征在于，包括：

步骤a、将多孔材料浸入解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE的含菌量为0.2~2×10⁷ cfu*ml^-1菌液中24~36小时，自然晾干；

步骤b、将步骤a处理过的多孔材料、腐熟畜禽粪便、泥炭按照质量份比例1~5：2~3：5~10混合均匀，含水量不超过50%；

步骤c 、将步骤b所形成的混合物中添加质量分数为1.5%~3.5%解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens IAE菌粉，菌粉的含菌量≥1×10¹⁰ cfu*g^-1；

步骤d 、将步骤c所形成的混合物用搅拌机搅拌，使发酵料充分混匀，置于发酵车间、室温稳定5~10d；即得红树林定植工程的生态基料。

5.权利要求1-3任一项所述的红树林定植工程的生态基料在低潮位水域红树林定植工程中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，包括：

1）整地：在低潮位将要种植红树林区域平整土地，使土地由海向陆自然倾斜，避免基料被海水冲走；

2）施用基料：退潮时，在光滩上挖深30~120cm，直径20~100cm的圆柱形孔洞，在孔洞内铺入10~80cm厚度的生态基料；

3）种植幼苗：在孔洞的生态基料上放植培育的红树林幼苗，并覆盖原土厚度10~50cm，使生态基料自然沉降。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，同单一泥质土相比，底层沉积物水体溶解氧含量增加了50~90%。