本發(fā)明屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離子型稀土廢棄礦山土壤形成生物土壤結(jié)皮的快速培育方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

生物土壤結(jié)皮技術(shù)在沙地及荒漠化地區(qū)的防風(fēng)固沙、防治水土流失等環(huán)境治理方面取得了較好成效。生物土壤結(jié)皮(biologicalsoilcrusts，bscs)是由隱花植物如藍(lán)藻、荒漠藻、地衣、苔蘚類和土壤中微生物，以及相關(guān)的其它生物體通過菌絲體、假根和分泌物等與土壤表層顆粒膠結(jié)形成的十分復(fù)雜的復(fù)合體，廣泛分布于各類氣候和生境條件。組成bscs的藻類、苔蘚和地衣是常見的先鋒拓殖植物，不僅能在嚴(yán)重干旱缺水、營養(yǎng)貧瘠、極端ph和鹽分等生境條件惡劣的環(huán)境中生長繁殖，并且能通過其生活代謝方式影響并改變環(huán)境，在防風(fēng)固沙、防止土壤侵蝕、土壤物理過程(團(tuán)聚)、土壤水文(降雨攔截與降雨入滲)和土壤生態(tài)等方面發(fā)揮著重要的作用。

國外對bscs的研究始于20世紀(jì)50年代，我國自20世紀(jì)80年代開始致力于bscs相關(guān)研究，主要集中于bscs對旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)功能修復(fù)效果的研究，但應(yīng)用于離子型稀土廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)研究還未見報(bào)道。目前，關(guān)于bscs培育技術(shù)的專利主要有：中國專利(申請)號為201811395757.x的專利提供了一種荒漠苔蘚及其生物結(jié)皮快速增殖方法。該專利將真菌與藍(lán)藻混合接種于流沙，能較快形成穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)皮，但在接種前，需要制備真菌和藍(lán)藻培養(yǎng)液，步驟較為繁瑣，周期較長。中國專利(申請)號為200810035554.x的專利提供了一種荒漠苔蘚及其生物結(jié)皮快速增殖方法。該專利主要是采用組織培養(yǎng)、無機(jī)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方式。中國專利(申請)號為200310125467.0的專利提供一種被培育的苔蘚耐干燥性優(yōu)良、且在苔蘚培育其間易形成群落的苔蘚培育片，和使用該苔蘚培育片的結(jié)構(gòu)綠化方法，采用整個(gè)配子體種植在紙張、纖維碎末上，施加肥料后形成一般的苔蘚結(jié)皮。目前尚未發(fā)現(xiàn)有專利對離子型稀土廢棄礦山形成生物土壤結(jié)皮的快速培育方法及其應(yīng)用進(jìn)行報(bào)道。當(dāng)前離子型稀土廢棄礦山面積大且水土流失嚴(yán)重，生態(tài)修復(fù)刻不容緩。構(gòu)建生物結(jié)皮技術(shù)，創(chuàng)新發(fā)展離子型稀土廢棄礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)，在離子型稀土廢棄礦山的生態(tài)保護(hù)方面顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種生物土壤結(jié)皮及其人工培育方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的生物土壤結(jié)皮能夠有效提高離子型稀土廢棄礦山生態(tài)修復(fù)效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種生物土壤結(jié)皮的人工培育方法，包括以下步驟：

1)選擇若干種不同類型的生物土壤結(jié)皮，分別除雜、風(fēng)干、粉碎后獲得不同類型的碎皮；

2)將步驟1)中獲得的不同類型的碎皮分別接種到土壤表面進(jìn)行7～9周的恒溫光照培育獲得不同類型的候選人工培育生物土壤結(jié)皮；

3)以結(jié)皮覆蓋度為第一篩選指標(biāo)、株高為第二篩選指標(biāo)，篩選獲得最優(yōu)勢的人工培育生物土壤結(jié)皮。

優(yōu)選的，步驟1)中選擇的生物土壤結(jié)皮的類型為4～8種；所述不同類型的生物土壤結(jié)皮以外觀形狀區(qū)別。

優(yōu)選的，所述碎皮的粒徑≤2mm。

優(yōu)選的，步驟2)中所述接種的方法為碎皮接種法，所述接種的接種量為100～500g/m2。

優(yōu)選的，步驟2)中所述土壤的厚度為7～9cm；所述土壤為地表0～20cm的土層，風(fēng)干、過篩后的土壤。

優(yōu)選的，步驟2)中所述培育過程中，每日澆水一次，澆水量為1.1～1.2l/m2/次。

優(yōu)選的，步驟2)中所述培育的前兩周，每隔3天噴灑一次knop營養(yǎng)液；所述knop營養(yǎng)液的噴灑量為0.5～0.6l/m2/次。

優(yōu)選的，步驟2)中所述的恒溫光照培育的光照強(qiáng)度為2000～4000lx，光照周期為12h光照/12h黑暗；所述恒溫光照培育的溫度為17～26℃，濕度為50％～70％，所述恒溫光照培育的co2濃度為0ppm。

本發(fā)明提供了所述的人工培育方法培育獲得的人工培育生物土壤結(jié)皮。

本發(fā)明提供了所述的人工培育生物土壤結(jié)皮在離子型稀土廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的生物土壤結(jié)皮的人工培育方法，通過人工培育生物土壤結(jié)皮，顯著縮短了生物土壤結(jié)皮的產(chǎn)生周期：一塊完整的荒野結(jié)皮，依靠自然生長條件需要2～3年才能形成；而通過本發(fā)明所述的人工培育方法，僅需要2～3個(gè)月時(shí)間就能夠形成一片初始生物結(jié)皮，加速了生物結(jié)皮的培育，為人工生物土壤結(jié)皮在離子型稀土礦山生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

本發(fā)明提供的人工生物土壤結(jié)皮對離子型稀土廢棄礦山土壤具有良好的改良及防治水土流失作用。與對照相比，本發(fā)明提供的人工生物土壤結(jié)皮提高了所述離子型稀土廢棄礦山土壤的ph值，從5.88提高至6.28，使得土壤酸性減弱；同時(shí)，土壤中的有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀等養(yǎng)分，分別提高了294％、21.6％、81.8％、100％、260％、8.9％、52.4％；本發(fā)明提供的人工生物土壤結(jié)皮還具有粘化土壤作用；本發(fā)明所述的人工生物土壤結(jié)皮修復(fù)后的土壤，抗侵蝕能力和保水性能顯著提高。

附圖說明

圖1為人工生物土壤結(jié)皮組和對照組的坡面水土流失狀況對比；

圖2為人工生物土壤結(jié)皮組和對照組的土壤含水量變化曲線；

圖3為人工生物土壤結(jié)皮對土壤養(yǎng)分的影響；

圖4為人工生物土壤結(jié)皮對土壤機(jī)械組成的影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，但是不能把它們理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

本發(fā)明提供了一種生物土壤結(jié)皮的人工培育方法，包括以下步驟：1)選擇若干種不同類型的生物土壤結(jié)皮，分別除雜、風(fēng)干、粉碎后獲得不同類型的碎皮；2)將步驟1)中獲得的不同類型的碎皮分別接種到土壤表面進(jìn)行7～9周的恒溫光照培育獲得不同類型的候選人工培育生物土壤結(jié)皮；3)以結(jié)皮覆蓋度為第一篩選指標(biāo)、株高為第二篩選指標(biāo)，篩選獲得最優(yōu)勢的人工培育生物土壤結(jié)皮。

在本發(fā)明中，選擇若干種不同類型的生物土壤結(jié)皮，分別除雜、風(fēng)干、粉碎后獲得不同類型的碎皮。在本發(fā)明中，選擇的生物土壤結(jié)皮的類型優(yōu)選為4～8種，在本發(fā)明具體實(shí)施過程中選擇6種。在本發(fā)明中，所述不同類型的生物土壤結(jié)皮以外觀形狀區(qū)別，包括苔蘚結(jié)皮、藻結(jié)皮和混合結(jié)皮。本發(fā)明對所述生物土壤結(jié)皮的來源沒有特殊限定，優(yōu)選的采用離子型稀土廢棄礦山生境類似的生物土壤結(jié)皮。在本發(fā)明中，所述生物土壤結(jié)皮優(yōu)選的采用鏟子從環(huán)境中鏟取；所述生物土壤結(jié)皮鏟取過程中，優(yōu)選的連同所述生物土壤結(jié)皮下1cm厚度以內(nèi)的土壤一同鏟取。在本發(fā)明中，所述生物土壤結(jié)皮鏟取后，優(yōu)選的裝于塑料密封袋中保存。在本發(fā)明中，所述除雜優(yōu)選的包括人工挑出肉眼可見的植物殘?jiān)?、土塊、石子等雜物。在本發(fā)明中，所述除雜后進(jìn)行風(fēng)干，所述風(fēng)干優(yōu)選為自然風(fēng)干。本發(fā)明對所述粉碎的方法沒有特殊限定，采用本領(lǐng)域常規(guī)的粉碎方法即可。在本發(fā)明中，所述粉碎后獲得的碎皮的粒度優(yōu)選的≤2mm。

本發(fā)明在獲得不同類型的碎皮后，將獲得的不同類型的碎皮分別接種到土壤表面進(jìn)行7～9周的恒溫光照培育，獲得不同類型的候選人工培育生物土壤結(jié)皮。在本發(fā)明中，所述接種的方法優(yōu)選為碎皮接種法，本發(fā)明對所述碎皮接種法的具體步驟沒有特殊要求，具體參見參考文獻(xiàn)(肖波,趙允格,邵明安.黃土高原侵蝕區(qū)生物結(jié)皮的人工培育及其水土保持效應(yīng)[j].草地學(xué)報(bào),2008,16(1):28-33.)記載。在本發(fā)明中，所述接種的接種量優(yōu)選為100～500g/m2，更優(yōu)選為200～400g/m2，最優(yōu)選為300g/m2。在本發(fā)明中，所述土壤優(yōu)選為地表0～20cm的土層，風(fēng)干、過篩后的土壤。在本發(fā)明中，所述土壤更優(yōu)選的選取離子型稀土廢棄礦山土壤或與其生境類似的土壤。在本發(fā)明中，所述風(fēng)干優(yōu)選為自然風(fēng)干，所述過篩后的土壤粒徑優(yōu)選的≤2mm。

在本發(fā)明中，所述土壤優(yōu)選的放置于培養(yǎng)盤中，所述土壤的厚度優(yōu)選為7～9cm，更優(yōu)選為8cm。在本發(fā)明中，所述培養(yǎng)盤的底部優(yōu)選的平鋪無紡布，所述無紡布的作用是透氣保濕。在本發(fā)明中，所述培養(yǎng)盤的規(guī)格優(yōu)選為42cm×42cm×10cm。

在本發(fā)明中，所述恒溫光照培育過程中，優(yōu)選的，每日澆水一次，澆水量優(yōu)選為1.1～1.2l/m2/次，在本發(fā)明具體實(shí)施過程中，優(yōu)選的每一個(gè)培養(yǎng)盤每次澆水180～220ml，更優(yōu)選為200ml。本發(fā)明中所述澆水的作用是保證培養(yǎng)基土壤充分濕潤。本發(fā)明中在所述培育的前兩周，每隔3天噴灑一次knop營養(yǎng)液；所述knop營養(yǎng)液的噴灑量優(yōu)選為0.5～0.6l/m2/次。在本發(fā)明具體實(shí)施過程中，優(yōu)選的每一個(gè)培養(yǎng)盤每次噴灑knop營養(yǎng)液90～110ml，更優(yōu)選為100ml。在本發(fā)明中，所述knop培養(yǎng)液，以水為溶劑，優(yōu)選的包括以下組分：1.0g/lca(no3)2·4h2o、0.25g/lmgso4·7h2o、0.25g/lkno3、0.25g/lkh2po4和0.003g/lznso4·7h2o。

在本發(fā)明中，所述的恒溫光照培育的光照強(qiáng)度優(yōu)選為2000～4000lx，更優(yōu)選為2500～3500lx；光照周期優(yōu)選為12h光照/12h黑暗；所述恒溫光照培育的溫度優(yōu)選為17～26℃，濕度優(yōu)選為50％～70％，更優(yōu)選為55％～65％；所述恒溫光照培育的co2濃度優(yōu)選為0ppm。

本發(fā)明在所述恒溫光照培育后，以結(jié)皮覆蓋度為第一篩選指標(biāo)、株高為第二篩選指標(biāo)，篩選獲得最優(yōu)勢的人工培育生物土壤結(jié)皮。在本發(fā)明中，對于不同類型的生物土壤結(jié)皮培育的人工生物土壤結(jié)皮進(jìn)行篩選，選取結(jié)皮覆蓋度最高的人工生物土壤結(jié)皮，當(dāng)兩個(gè)以上結(jié)皮覆蓋度相同時(shí)，再以株高為指標(biāo)進(jìn)行篩選。本發(fā)明在篩選獲得所述人工培育生物土壤結(jié)皮后，繼續(xù)培養(yǎng)240～260d，研究人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對離子型稀土廢棄礦山土壤理化和水文性質(zhì)的影響。在本發(fā)明中，所述繼續(xù)培養(yǎng)的光照強(qiáng)度、光照周期、溫度、濕度、co2濃度和澆水量優(yōu)選的與所述恒溫光照培育過程保持一致。在本發(fā)明中，所述繼續(xù)培養(yǎng)的時(shí)間優(yōu)選為241～249d，更優(yōu)選為244d。

本發(fā)明提供了所述的人工培育方法培育獲得的人工培育生物土壤結(jié)皮。

本發(fā)明還提供了所述的人工培育生物土壤結(jié)皮在離子型稀土廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的人工培育土壤結(jié)皮對離子型稀土廢棄礦山土壤具有良好的改良及防治水土流失作用。本發(fā)明提供的人工生物土壤結(jié)皮能夠改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤的抗侵蝕能力和保水性能。

實(shí)施例1

本實(shí)施例研究所用原料采自于國家離子型稀土資源高效開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心的礦山生態(tài)修復(fù)和環(huán)境保護(hù)試驗(yàn)基地(以下簡稱試驗(yàn)基地)，一座經(jīng)硫銨堆浸后的離子型稀土廢棄礦山，位于江西省贛州市定南縣嶺北鎮(zhèn)茶坑村(東經(jīng)115°6′3″，北緯24°57′35″)，但不作為本發(fā)明應(yīng)用范圍上的限定。

人工生物土壤結(jié)皮培育步驟如下：

步驟1：采集生物土壤結(jié)皮。在試驗(yàn)基地選擇發(fā)育良好的6種不同類型的生物土壤結(jié)皮，利用小平鏟，鏟取結(jié)皮連同結(jié)皮下1cm厚的土層，裝入塑料密封袋中。人工挑出肉眼可見的植物殘?jiān)?，剔除土塊、石子等雜質(zhì)后，自然風(fēng)干、粉碎至2mm粒徑，備用。

步驟2：采集培養(yǎng)基土壤。在試驗(yàn)基地，除去土壤表面零星的雜草、石塊等后，掘取0～20cm的土層，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，過篩(2mm)備用。

步驟3：安裝土槽：在培養(yǎng)盤(規(guī)格42cm×42cm×10cm)底部平鋪無紡布，起到透氣保濕效果。然后將培養(yǎng)基土壤裝入培養(yǎng)盤內(nèi)，保持高度為8cm。

步驟4：培育人工生物土壤結(jié)皮。采用碎皮接種法(步驟參考文獻(xiàn)：肖波,趙允格,邵明安.黃土高原侵蝕區(qū)生物結(jié)皮的人工培育及其水土保持效應(yīng)[j].草地學(xué)報(bào),2008,16(1):28-33.)將bscs接種至土槽表面，接種量為200g/m2然后放置于恒溫光照培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。在接種后2周內(nèi)，每個(gè)培養(yǎng)盤，每日澆水1次，水量為200ml，保證培養(yǎng)基土壤充分濕潤，每隔3日噴灑一次100mlknop營養(yǎng)液；兩周后，繼續(xù)每日澆水1次，保證培養(yǎng)基土壤充分濕潤，直至結(jié)皮覆蓋度達(dá)到90％以上。

恒溫光照培養(yǎng)室的培養(yǎng)條件為：光照強(qiáng)度2500lx，光照周期為12h，溫度25℃、濕度60％，co2濃度0ppm。

knop培養(yǎng)液，以水為溶劑，組成為1.0g/lca(no3)2·4h2o、0.25g/lmgso4·7h2o、0.25g/lkno3、0.25g/lkh2po4以及0.003g/lznso4·7h2o。

步驟5：篩選優(yōu)勢生物土壤結(jié)皮種類。培育8周后，以結(jié)皮覆蓋度和株高為指標(biāo)(優(yōu)先看覆蓋度)，從6組生物土壤結(jié)皮中篩選出優(yōu)勢候選人工培育生物土壤結(jié)皮。

步驟6：優(yōu)勢候選人工培育生物土壤結(jié)皮組，每日澆水1次，保證培養(yǎng)基土壤充分濕潤，繼續(xù)培養(yǎng)244天獲得人工培育生物土壤結(jié)皮。

實(shí)施例2

對實(shí)施例1中獲得的人工培育生物土壤結(jié)皮進(jìn)行土壤侵蝕試驗(yàn)

步驟如下：

采用側(cè)噴式人工模擬降雨裝置進(jìn)行。該裝置由2組單噴頭對噴，降雨高度為1m。土槽坡度設(shè)置為15°，土槽下端設(shè)集流裝置收集徑流泥沙樣，底部安裝收集桶，用于降雨侵蝕泥沙和地表徑流的收集觀測。在模擬人工降雨前，確保試驗(yàn)土壤均飽和含水。試驗(yàn)處理包括人工生物土壤結(jié)皮組(bscs)和空白對照組(ck)2種處理。根據(jù)導(dǎo)致土壤流失的主要降雨類型為短歷時(shí)、高強(qiáng)度降雨，降雨時(shí)間多在1h左右，試驗(yàn)設(shè)計(jì)3種降雨強(qiáng)度，60mm/h模擬大雨條件，90mm/h模擬暴雨條件，120mm/h模擬特大暴雨條件，分別歷時(shí)1h。監(jiān)測降雨侵蝕泥沙量和地表徑流量，研究人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響。

通過室內(nèi)模擬人工降雨進(jìn)行土壤侵蝕試驗(yàn)，計(jì)算坡面的產(chǎn)流時(shí)間、坡面徑流量、侵蝕產(chǎn)沙量，分析人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對土壤坡面侵蝕作用的影響。在土壤侵蝕試驗(yàn)中，bscs組和ck組均以面蝕為主，沒有出現(xiàn)明顯的溝侵蝕現(xiàn)象。bscs組的土壤坡面產(chǎn)流早于ck組的坡面。ck組土槽在產(chǎn)流后即伴隨有一定量的泥沙，而bscs土槽的徑流自始至終僅略為混濁。試驗(yàn)結(jié)果(圖1)顯示，在降雨強(qiáng)度為60、90、120mm/h條件下，經(jīng)1h人工降雨試驗(yàn)后，bscs組的產(chǎn)沙量分別為2.64、6.81、18.72g/m2，相比同等降雨條件下ck組的產(chǎn)沙量，分別減少了97％、94％、90％；坡面徑流量變化不顯著，bscs組的坡面徑流量相比ck組分別增加了12％、5％、3％。結(jié)果表明，人工培育生物土壤結(jié)皮的形成提高了坡面徑流量，但影響不顯著；大幅度降低了坡面產(chǎn)沙量，具有抑制產(chǎn)沙作用，顯著地提高了土壤抗侵蝕能力。同時(shí)，降雨強(qiáng)度越小，結(jié)皮坡面不易被沖破，不易出現(xiàn)溝侵蝕現(xiàn)象，能被徑流沖刷的松散物質(zhì)越少，坡面產(chǎn)沙量越少，人工培育生物土壤結(jié)皮相對減蝕效應(yīng)更強(qiáng)。

對實(shí)施例1中獲得的人工培育生物土壤結(jié)皮進(jìn)行保水性試驗(yàn)。

在完成上述土壤侵蝕試驗(yàn)后，土壤均達(dá)到飽和含水率。接著置于陽光溫室中進(jìn)行保水性能試驗(yàn)，間隔4h、8h、18h、24h、32h，持續(xù)監(jiān)測土壤含水率變化，以探究人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對土槽含水率變化特征的影響。

保水試驗(yàn)結(jié)果(圖2)顯示，ck組土壤含水率迅速下降，經(jīng)過32h后，含水率從33.14％下降至16.26％，下降了50.9％；而經(jīng)過32h后，接種結(jié)皮的bscs組土壤含水率緩慢地從33.42％下降至28.92％，僅下降了13.5％。結(jié)果表明，人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育顯著提高了土壤保水性能。

實(shí)施例1中獲得的人工培育生物土壤結(jié)皮對離子型稀土廢棄礦山土壤的改良效果試驗(yàn)

取結(jié)皮下層0～1cm土樣進(jìn)行理化性質(zhì)分析，研究人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對離子型稀土廢棄礦山土壤的改良效果。有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀法；容重測定采用環(huán)刀法；全氮測定采用凱氏法；速效氮測定采用蒸餾法；全磷測定采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法；速效磷測定采用碳酸氫鈉浸取-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法；全鉀測定采用氫氧化鈉熔融-原子吸收分光光度法；速效鉀測定采用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法；ph測定采用玻璃電極法；機(jī)械組成測定使用激光粒度分析儀進(jìn)行測定。

人工培育生物土壤結(jié)皮培育300天后，取結(jié)皮下層0～1cm土樣進(jìn)行理化性質(zhì)測定分析，測定結(jié)果見表1和圖3。結(jié)果表明，人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對離子型稀土廢棄礦山表層土壤的理化性質(zhì)具有顯著的影響，具有較好的土壤改良作用。相比未接種結(jié)皮的ck組，bscs組酸性土壤的ph提高了6.8％，土壤酸性減弱；容重下降了11.6％；土壤養(yǎng)分均有不同程度的提高：有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀含量分別提高了294％、21.6％、81.8％、100％、260％、8.9％、52.4％。

表1結(jié)皮對土壤理化性質(zhì)影響

機(jī)械組成是土壤分類的基本依據(jù)，對土壤孔隙度、容重、含水率、滲透率、粘結(jié)性等有直接影響。根據(jù)土壤顆粒分類標(biāo)準(zhǔn)(gb7845--1987)，將試驗(yàn)土壤按粒徑大小分為5個(gè)級別：黏粒(<0.002mm)、粉(砂)粒(0.002～0.02mm)、細(xì)砂粒(0.02～0.25mm)、粗砂粒(0.25～1mm)和極粗砂(1～2mm)。試驗(yàn)土壤組成以細(xì)砂粒、粗砂粒和粉粒為主。bscs組和ck組的表層0～1cm土壤機(jī)械組成測定結(jié)果(圖4)顯示，與ck組相比，bscs組土壤的粗砂粒和極粗砂的含量幾乎沒有變化，細(xì)砂粒含量有所降低，粘粒和粉粒含量有一定的增加。試驗(yàn)結(jié)果表明人工生物土壤結(jié)皮發(fā)育具有一定的成土作用，其物理、化學(xué)以及生物過程粘化了表層土壤質(zhì)地，一定程度上，提高了土壤粉粒和粘粒的組成，降低了細(xì)砂粒的組成。

由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明提供的人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對離子型稀土廢棄礦山土壤具有改良及防治水土流失作用。具體表現(xiàn)為(與對照相比)：(1)ph從5.88提高至6.28，提高了6.8％，土壤酸性減弱；(2)容重降低了11.6％，有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀分別提高了294％、21.6％、81.8％、100％、260％、8.9％、52.4％；(3)粉粒和粘粒的組成有少量提高，土壤被粘化；(4)抗侵蝕能力和保水性能顯著提高。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種生物土壤結(jié)皮的人工培育方法，包括以下步驟：

1)選擇若干種不同類型的生物土壤結(jié)皮，分別除雜、風(fēng)干、粉碎后獲得不同類型的碎皮；

2)將步驟1)中獲得的不同類型的碎皮分別接種到土壤表面進(jìn)行7～9周的恒溫光照培育，獲得不同類型的候選人工培育生物土壤結(jié)皮；

3)以結(jié)皮覆蓋度為第一篩選指標(biāo)、株高為第二篩選指標(biāo)，篩選獲得最優(yōu)勢的人工培育生物土壤結(jié)皮。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工培育方法，其特征在于，步驟1)中選擇的生物土壤結(jié)皮的類型為4～8種；所述不同類型的生物土壤結(jié)皮以外觀形狀區(qū)別。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的培育方法，其特征在于，所述碎皮的粒徑≤2mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工培育方法，其特征在于，步驟2)中所述接種的方法為碎皮接種法，所述接種的接種量為100～500g/m2。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工培育方法，其特征在于，步驟2)中所述土壤的厚度為7～9cm；所述土壤為地表0～20cm的土層，風(fēng)干、過篩后的土壤。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工培育方法，其特征在于，步驟2)中所述培育過程中，每日澆水一次，澆水量為1.1～1.2l/m2/次。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的人工培育方法，其特征在于，步驟2)中所述培育的前兩周，每隔3天噴灑一次knop營養(yǎng)液；所述knop營養(yǎng)液的噴灑量為0.5～0.6l/m2/次。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工培育方法，其特征在于，步驟2)中所述的恒溫光照培育的光照強(qiáng)度為2000～4000lx，光照周期為12h光照/12h黑暗；所述恒溫光照培育的溫度為17～26℃，濕度為50％～70％，所述恒溫光照培育的co2濃度為0ppm。

9.權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的人工培育方法培育獲得的人工培育生物土壤結(jié)皮。

10.權(quán)利要求9所述的人工培育生物土壤結(jié)皮在離子型稀土廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種離子型稀土廢棄礦山土壤形成生物土壤結(jié)皮的快速培育方法及其應(yīng)用，屬于環(huán)境生物技術(shù)領(lǐng)域，所述人工培育方法，包括以下步驟：1)選擇若干種不同類型的生物土壤結(jié)皮，分別除雜、風(fēng)干、粉碎后獲得不同類型的碎皮；2)將步驟1)中獲得的不同類型的碎皮分別接種到土壤表面進(jìn)行7～9周的恒溫光照培育獲得不同類型的候選人工培育生物土壤結(jié)皮；3)以結(jié)皮覆蓋度為第一篩選指標(biāo)、株高為第二篩選指標(biāo)，篩選獲得最優(yōu)勢的人工培育生物土壤結(jié)皮。繼續(xù)培養(yǎng)240～260d，研究人工培育生物土壤結(jié)皮的發(fā)育對離子型稀土廢棄礦山土壤理化和水文性質(zhì)的影響。本發(fā)明提供的人工生物土壤結(jié)皮對離子型稀土廢棄礦山土壤具有良好的改良及防治水土流失作用。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧揚(yáng)悟;汪江萍;黃金;王慧娟;陳國梁;唐純

受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西離子型稀土工程技術(shù)研究有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.04.29

技術(shù)公布日：2020.08.07