一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法技术

本发明专利技术涉及一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，所述方法包括：土壤剖面自地表0

【技术实现步骤摘要】
一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法


[0001]本专利技术涉及地质环境和生态修复领域，具体涉及一种干旱矿区提高植被水分利用试验方法。

技术介绍

[0002]在我国能源结构中，煤炭在一次能源生产和消费中一直占据主导地位，并且在今后很长一段时间内继续保持其较强的竞争优势。预计在“十四五”期间，煤炭仍将占到我国一次能源生产和消费的一半以上。我国约80％的煤炭资源分布在西部干旱半干旱地区，而西部地区水资源占有量仅为全国的3.9％，在如此大规模高强度的开采下，导致水资源和生态系统严重破坏。同时，对土壤微生物的生长、代谢以及生物群落的多样性和稳定性产生较大负面作用。
[0003]西部干旱半干旱煤矿区气候干旱，蒸发强烈，降雨较为集中，在这种条件下，植被生长的基本用水常常不能满足，土壤水分亏缺问题已然成为矿区植被恢复和土地复垦的制约因素，矿区受损土地需要土地整理与修复，重构合适的土层结构成为植物生长的必需条件，即重构土层既可有利于植物根系的伸展和吸收功能，又能保蓄涵水。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在针对干旱矿区重构土层的土壤水分亏缺，植物对水分利用较低的问题，提供一种接种丛枝菌根真菌(AMF)与黄土夹层联合提高植被对深层水分利用比例的方法。
[0005]本专利技术提出的一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，包括：
[0006]土壤剖面自地表0
‑
20cm深度的砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，将菌剂与砂土混合均匀；
[0007]将所述土壤20
‑<br/>40cm处的深度设置为黄土夹层，即黄土夹层的厚度为20cm，40cm以下均为砂土层；
[0008]在所述土壤中播种，待植被收获后，采集所述植被和土壤样品进行测定，利用稳定氢氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定量研究植物水分吸收特征，获得接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理对植被水分吸收深度与比例的影响。
[0009]根据本专利技术的一种实施方式，所述方法还包括：
[0010]设置不同处理与所述接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理实验对比，包括不接种丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理、不接种丛枝菌根真菌及设置所述黄土夹层处理、接种所述丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理；
[0011]所述土壤为1m厚土层，地表下0
‑
20cm和40
‑
100cm处均为砂土，20
‑
40cm处为所述黄土夹层；
[0012]在所述植被生长期，每3天地表灌溉100ml，并且在所述土壤底部持续供水42天后停止供水及地表灌溉。
[0013]根据本专利技术的一种实施方式，所述稳定氢氧同位素示踪技术包括测定所述植被和土壤样品水的δ
18
O和δ2H；
[0014]根据所述植被水的δ
18
O和δ2H与所述土壤水的δ
18
O和δ2H在土壤剖面上的交点，推断植被的水分主要来源深度；通过MixSIAR模型分析植被对不同深度土壤水分的吸收比例；
[0015]利用MixSIAR模型确定所述植被对不同深度土壤水分的吸收比例，包括：将实测的不同深度土壤水和植被水的δ2H和δ
18
O值，以及不同深度土壤水源的平均同位素判别值即标准误差作为MixSIAR模型的输入数据进行分析。
[0016]根据本专利技术的一种实施方式，所述砂土中加入所述丛枝菌根真菌菌剂时，所述丛枝菌根真菌菌剂与所述砂土的质量比为0.03
‑
0.08:1，优选为0.05:1。
[0017]根据本专利技术的一种实施方式，所述砂土与黄土夹层的密度均为1.3
‑
1.8g
·
cm
‑3，优选为1.6g
·
cm
‑3。
[0018]根据本专利技术的一种实施方式，所述黄土夹层的土壤质地为粒径2～0.1mm含量占16％、粒径0.1～0.01mm含量占77％和粒径小于0.01mm含量占7％。
[0019]根据本专利技术的一种实施方式，所述丛枝菌根真菌菌种为摩西管柄囊霉，所述丛枝菌根真菌菌剂的孢子密度为120
‑
150个/g菌剂。
[0020]根据本专利技术的一种实施方式，所述种子为玉米品种先玉335。
[0021]根据本专利技术的一种实施方式，所述植被样品进行δ2H和δ
18
O测定时，植被应优选根茎结合处的非绿色部分进行测定。
[0022]根据本专利技术的一种实施方式，采集土壤样品时，在植被下方土壤剖面中按照每10cm深度采集土壤样品。
[0023]本专利技术提出的一种干旱矿区重构土层提高植被水分利用的试验方法，对西部干旱半干旱煤矿区矿山环境恢复治理与生态重建具有积极的指导意义，并且方法简单易行，能大范围推广应用，具有极高的环境和社会价值。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例土壤水与植物水δ
18
O对比示意；
[0025]图2为本专利技术实施例土壤水与植物水δ2H对比示意；
[0026]图3为本专利技术实施例不同处理下植被对不同深度土壤水分吸收比例示意。
具体实施方式
[0027]对下述实施例进行详细说明，以便更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点。应理解的是，实施例并不是对本专利技术范围的限制，而只是为了说明本专利技术技术方案的实质思想。
[0028]为解决上述问题，本专利技术提出一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，通过接种丛枝菌根真菌和黄土夹层来联合提高西部干旱半干旱矿区重构土层植被水分利用深度和比例，对于生态恢复具有较好的现实生态意义。
[0029]植物水分吸收深度与比例试验的方法，具体可包括以下步骤：
[0030]1)重构土层的黄土夹层设置
[0031]灭菌后的土壤风干，重构1m厚土层，地表下0
‑
20cm和40
‑
100cm处均为砂土，20
‑
40cm处为黄土，黄土厚度为20cm。
[0032]2)AMF的接种设置
[0033]地表下0
‑
20cm处砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，将菌剂与砂土混合均匀。
[0034]3)植被水分供应与样品采集
[0035]将种子消毒后催芽播种。水分在植被生长期适量供应，为了确保根系发育，苗期每3天上层地表灌溉100ml水，并通过土层底部向上供水，供水高度20cm。在出苗生长42d后停止地表灌溉，同步停止底部供水。植被生长80天收获。在植被下方土壤剖面中按照每10cm深度采集土壤样品。
[0036]4)植被水分利用深度与比例的测定
[0037]将采集的植被和土壤样品进行δ2H和δ
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O测定，从而判断接种菌根与黄土夹层处理对植被水分吸收深度与比例的影响
[0038]在一些实施方案中，上述方法中，所述砂土与黄土的密度为1.3
‑
1.8g
·...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述方法包括：土壤剖面自地表0
‑
20cm深度的砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，将菌剂与砂土混合均匀；将所述土壤20
‑
40cm处的深度设置为黄土夹层，即黄土夹层的厚度为20cm，40cm以下均为砂土层；在所述土壤中播种，待植被收获后，采集所述植被和土壤样品进行测定，利用稳定氢氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定量研究植物水分吸收特征，获得接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理对植被水分吸收深度与比例的影响。2.根据权利要求1所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述方法还包括：设置不同处理与所述接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理实验对比，包括不接种丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理、不接种丛枝菌根真菌及设置所述黄土夹层处理、接种所述丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理；所述土壤为1m厚土层，地表下0
‑
20cm和40
‑
100cm处均为砂土，20
‑
40cm处为所述黄土夹层；在所述植被生长期，每3天地表灌溉100ml，并且在所述土壤底部持续供水42天后停止供水及地表灌溉。3.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述稳定氢氧同位素示踪技术包括测定所述植被和土壤样品水的δ
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O和δ2H；根据所述植被水的δ
18
O和δ2H与所述土壤水的δ
18
O和δ2H在土壤剖面上的交点，推断植被的水分主要来源深度；通过MixSIAR模型分析植被对不同深度土壤水分的吸收比例；利用MixSIAR模型确定所述植被对不同深度土壤水分的吸收比...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕银丽，武超，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：