一种互花米草防治和综合利用的方法

本发明涉及生物入侵控制和滨海湿地生态恢复，尤其涉及一种抑制互花米草恶性扩张并将其资源化利用，以促进盐地碱蓬种子萌发和幼苗生长的方法。

背景技术：

0、技术背景

1、互花米草在1979年首次从美国引进，随后在中国沿海地区迅速扩张，给我国滨海湿地生态系统带来了严重的威胁，是我国常见的入侵植物。互花米草的入侵危害主要表现为通过种间竞争，威胁本土植物如盐地碱蓬、芦苇、海三棱藨草等。互花米草的生态除控是滨海湿地生态修复的首要任务之一。然而，由于互花米草耐淹、耐盐、强繁殖能力等生物特性，致使治理难度极大。传统的碎根、翻耕、火烧等治理方法，只能取得短期效果；围堤水淹法等措施需要特定环境和条件，且成本高，有政策限制；化学农药法，可能造成残毒，具有极大的环境风险。因此，互花米草防控迫切需要科学、高效、长期且稳定的综合解决方案。

2、盐地碱蓬(suaeda salsa)，属于藜科(chenopodiaceae)碱蓬属植物，为一年生草本植物，盐地碱蓬可以耐受含盐量高达10g*kg-1的盐土，并且可以吸附土壤中的盐分，因而被人们称为滨海盐碱土壤上的“先锋植物”。盐地碱蓬还可以对各种重金属如铅、镉等重金属离子起到吸附和富集作用，进而降低周围环境中重金属的含量，起到防治重金属污染并净化水体的作用。然而随着人为干扰的加剧和生态环境的破坏，近年来许多盐地碱蓬群落退化严重，且在自然状态下盐地碱蓬萌发率都较低。

3、近年来，生物炭作为土壤改良剂引起了广泛关注，添加生物炭可以有效改善盐碱土壤的物理、化学和生物性质，从而对植物的生长产生影响。生物炭一定程度上会促进耐盐湿地植物的生长。而互花米草具有较高生物量且获取方便，通过对其合理的资源化利用以制备成生物炭，不仅可以达到化害为利的目的，且可将土壤中的盐分泌出，保留在植株表面，有效去除土壤中的盐分。因此，通过将互花米草制为生物炭，对控制其恶性扩张，合理消除互花米草入侵危害，提供一种新的方法途径。

4、除了生物炭的单独施加，将生物炭与其它有机肥料或者微生物菌剂共同施加往往具有更好的效果。蚯蚓粪属于天然有机肥料，主要将有机物质转化为肥料和土壤改良剂，来满足植物生长的营养需求。此外，微生物菌剂可提供有益微生物和养分，其与生物炭及蚯蚓粪的联合使用具有更好的供肥、保肥和改良土壤的能力。

5、淹水是影响盐地碱蓬萌发和生长的关键环境因子，因此探究恢复盐地碱蓬的措施，必须考虑淹水变化环境可能对恢复措施的影响。

6、为了探究恢复盐地碱蓬群落的新的可行性途径，优化互花米草资源的合理利用方式以达到化害为利的目的，亟需一种长期有效控制互花米草扩张，同时能更好地促进盐地碱蓬种子萌发和幼苗生长的方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种利用盐地碱蓬群落就地生物替代互花米草群落，并利用替代下的互花米草制备成生物炭，以促进盐地碱蓬种子萌发和幼苗生长的方法。该方法能控制互花米草的恶性扩张，合理消除互花米草入侵危害。

2、为实现上述目的，本发明的第一个发明点提出一种互花米草防治和综合利用的方法。

3、该方法包括：

4、s1，通过物理手段去除盐地上生长的互花米草；

5、s2，将收获得到的互花米草植株制成互花米草生物炭；

6、s3，准备盐地碱蓬种子：将盐地碱蓬种子清洗后备用；

7、s4，将互花米草生物炭混入土壤中；

8、s5，将步骤s3中的盐地碱蓬种子播撒在土壤中，灌水培养；

9、s6，数据记录和处理。

10、进一步地，在步骤s1中，可通过物理拔除和/或旋耕相结合的方式，在当年6月份左右清除滨海湿地生长的互花米草植株。

11、进一步地，在步骤s2中，将得到的互花米草制备成生物炭的过程包括：清洗获得的互花米草植株，进行脱盐处理后，在300-500℃下裂解1-3小时，得到互花米草生物炭。具体地，可在300-500℃区间中的任一温度值进行裂解，例如300℃、350℃、400℃或450℃或500℃；裂解时间为1-3小时，例如1小时、1.5小时、2小时、2.5小时或3小时，以彻底裂解互花米草植株，产生有利于种子生长的有机质。

12、热解温度对互花米草生物炭性能有重要影响。升温裂解互花米草是一个炭化程度和芳香性逐渐增加而亲水性和极性不断减弱的过程。通过多次实验反复摸索，本发明选取300-500℃这个温度区间，保证炭化程度和营养比例的平衡。

13、进一步地，在步骤s3中，准备盐地碱蓬种子，其中所述种子为盐地碱蓬群落的成熟盐地碱蓬种子，优选为秋季黄河三角洲保护区潮间带或潮上带盐地碱蓬群落的成熟盐地碱蓬种子。

14、进一步地，清洗选取的成熟种子，并将种子置于通风阴凉处自然风干，之后储存在低温环境中，优选为低于8℃的环境中备用。

15、进一步地，在步骤s4中，将得到的互花米草生物炭按照与土壤的质量比为1：(20-100)的比例混合，具体可为1：20、1：30、1：40、1：50、1：60、1：70、1：80、1：90或1：100。

16、在一些实施例中，将得到的互花米草生物炭与蚯蚓粪和/或微生物菌剂联合作为土壤改良剂，以实现更好的育苗效果。

17、进一步地，所述互花米草生物炭、所述蚯蚓粪和所述微生物菌剂的最优用量可根据盐地碱蓬种植地被水淹没的时间频率进行调整。

18、所述蚯蚓粪的营养成分包括氮、磷和钾，其中氮、磷和钾元素占蚯蚓粪总重的比例为10-15g/kg氮、10-15g/kg磷和5-10g/kg钾，优选为13g/kg氮、11g/kg磷和8g/kg钾。

19、所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、抗生菌、光合菌和硝化细菌中的至少一种，微生物菌剂剂中每一种有效菌的数量不少于30亿/g，微生物菌剂剂的总有效活菌数≥3000亿/g。

20、若互花米草生物炭与蚯蚓粪和/或微生物菌剂联合使用，则蚯蚓粪与土壤的质量比为1：(6-12)，具体可为1：6、1：7、1：8、1：9或1：10；所述微生物菌剂与土壤的质量比为1：(200-300)，具体可为1：200、1：250或1：300。

21、进一步地，所述互花米草生物炭、所述蚯蚓粪和所述微生物菌剂的最优用量可根据碱蓬种植地被水淹没的时间频率进行调整。

22、进一步地，在步骤s5中，在播撒盐地碱蓬种子之前，对土壤杂物进行清杂，并浅旋耕；

23、具体地，在清除互花米草植株后的一个月，即在同一年7月份-9月份左右，进一步的旋耕土壤深度约20cm，进行2-3次，以求将其根状茎进一步去除。将。这样可以进一步抑制随后长出的互化米草植株，从而实现根除的目的。之后，在次年4-5月份，在种植盐地碱蓬之前通过机械粉碎的方式进行枯枝杂物的清理，清杂后需浅旋耕。之后按照每亩1.5kg-2kg盐地碱蓬种子的用量进行撒播。在播撒盐地碱蓬种子后，向土壤灌水至最大持水量的50-70％，如50％、60％或70％。

24、进一步地，在步骤s6中，测定幼苗株高，取样，测量根长、茎长、叶长及鲜重，后将幼苗放入烘箱烘至恒重，测定总生物量；并根据测定的数据，计算盐地碱蓬种子的萌发率、发芽势、发芽指数、活力指数和萌发速率。

25、具体地，记录各个处理下第一个苗萌发的时间。萌发后每天记录一遍早晚的苗的数量，培养周期30天。培养结束后，先测定幼苗株高。再进行破坏性取样。测量根长、茎长、叶长及鲜重后将样品放入80℃烘箱烘至恒重，测定总生物量。根据测定的数据，计算盐地碱蓬种子的萌发率、发芽势、发芽指数、活力指数和萌发速率。

26、所述种子萌发率、发芽势、发芽指数、活力指数和萌发速率的计算公式包括：

27、发芽率(萌发率)(g)＝m/n×100％

28、式中m为发芽试验结束后种子发芽数；n为供试种子数。

29、发芽势(gr)＝n/n×100％

30、式中n为发芽高峰期种子发芽数(发芽数最高那几天的发芽数)；n为供试种子数。

31、发芽指数gi＝∑gt/dt

32、式中gt为在t日内发芽数；dt为发芽日数。

33、活力指数(vi)＝s×gi

34、式中s为种苗生长量(长度或重量)；gi为发芽指数。

35、萌发速率：第一株苗发芽的时间(每过12小时观察一次)。

36、本发明的第二个发明点为，上述方法在盐地植物种植领域的应用，具体为控制互花米草的恶性扩张、促进盐地植物种子萌发和幼苗的生长。

37、由于互花米草是一种典型的盐生植物，通常生长在河口、海湾等沿海滩涂的潮间带及受潮汐影响的河滩上，以河口地区的淤泥质海滩上生长最好，并形成密集的单物种群落，侵占了本土植物的生长空间。为此，本发明提出的方法主要针对盐地生长的互花米草群落，具体为黄河三角洲保护区潮间带或潮上带盐地互花米草群落。

38、互花米草清除后，应迅速进入生态修复阶段，即选择同互花米草存在竞生关系的植物品种，通过快速占领互花米草清除后空出的生态位抑制其再生。同时，互花米草入侵往往会降低土壤容重，导致土壤储碳能力的下降，从而造成生态系统的退化。因此，选择的盐生植物还需要能在贫瘠的土壤中生存。

39、通常可供选择的竞生盐生植物包括芦苇，盐地碱蓬和海三棱藨草。海三棱藨草喜欢半淹水的环境，而由于互花米草超强的促淤能力和蒸腾作用，能迅速将潮汐带来的水分通过蒸腾作用排干，而海三棱藨草种子在萌发前如果没有充分的水分就不会萌发，因此该环境不利于海三棱藨草的生长。而在还未完全脱离海水的高盐的潮滩上，只有盐地碱蓬以其独特地盐生结构能扎根于潮滩。盐地碱蓬作为盐生植物，生长的适宜盐度为0.3％-2％。除了耐盐外，还有极强的耐涝、耐旱能力，能在严酷的盐生环境条件下生存。通常盐地碱蓬扎根以后，潮滩上有机质会越聚越多，从而加速了潮滩的土壤化过程。随着潮滩的淤高，盐土中含盐量逐步降低，当含盐量降低至0.6％-1.0％时，植株矮小的芦苇才适宜生长。

40、同时，盐地碱蓬作为盐生植物，在盐地土壤中种植后对土壤起到积极的修复作用，不仅可明显降低土壤含盐量，还可增加土壤有机质含量及土壤养分，改善土壤肥度、降低土壤中重金属镉含量，对维持生态系统的稳定和增加土壤的碳汇能力具有重要作用。

41、再次，盐地碱蓬的成本低、来源广，不会造成二次污染。

42、鉴于上述原因，盐地碱蓬是互花米草理想的替代群落，选择盐地碱蓬是本发明方法得以实现的关键一步。

43、与现有技术相比，本技术具有以下优点：

44、1)对于互花米草的清除，传统的物理法效果短暂难以持续，水淹法条件苛刻成本高，同时受政策影响；化学除草法会污染环境，存在毒害隐患；而本发明提出的生物群落生物替代，通过占据互花米草的生长空间，并能长期有效地抑制互花米草的再生。

45、2)互花米草本身含有的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、钙、磷等氨基酸，植株的内部呈海绵状，有许多竖直的通气孔,适合生物炭对比表面积、孔容及吸附能力等指标的要求。互花米草对淹水环境中的水体中污染物(如镉)的吸附性能远高于大孔树脂、棉花秸秆活性炭等市场现有生物炭，可在增加、吸附并固定土壤中的矿质元素的同时，增加土壤养分的有效性，增加na+的淋溶，从而更加有效的减轻盐渍土中植物的盐分胁迫，改善盐水中的植物生长和养分吸收，具有良好的治污能力，并增加土壤的有机质含量，达到增产的作用。通过就地取材，把互花米草高温活化可制得高效生物炭，实现了资源的合理利用，一举两得，变废为宝，达到化害为利的目的。

46、3)由于盐地互花米草原先的爆发性增长，对鸟类栖息空间和原有湿地系统造成破坏，因此在践行本发明的生物替代过程后，滨海湿地被破坏的生态环境也会得到修复。

47、4)本发明还提出将互花米草生物炭与蚯蚓粪/微生物菌剂联合使用，以进一步提高改良效果。蚯蚓粪中含有大量有机质成分，互花米草生物炭可以增加其有机质的分解释放。此外，添加微生物菌剂，如固氮菌、硝化细菌、解磷菌等，提高土壤微生物的活性和能够提高土壤的阳离子交换容量，所以三者联合施加后，可更加明显提高土壤团聚体的稳定性，增加土壤的保水性能和养分含量，进而间接促进植物对养分的吸收利用，增加植物的生物量。

48、5)本发明的研究数据表明，互花米草生物炭的施加改善了盐地碱蓬种子萌发率低的问题，显著提高了盐地碱蓬种子的萌发比例，促进植株根系及整个植株的生长。实验组(施加互花米草生物炭)种子萌发率提高至66％以上，生物量积累约为对照组(不施加互花米草生物炭)的3倍。由此可见，本发明提出的方法具有切实可行的意义。