一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮及制备方法和应用，该生物土壤结皮包括自然生物结皮以及占自然生物结皮干重1％～5％的粘土矿物。本发明专利技术将粘土矿物施加到自然生物结皮上，极易形成有机矿物团聚结构和生物膜

【技术实现步骤摘要】
一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物土壤结皮领域，具体涉及一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]土壤盐渍化是指水溶性盐类在土壤表层或风化层中过度积累导致的一种环境恶化现象，即土壤中存在高浓度的可溶盐。土壤盐渍化通过渗透压的变化和离子效应严重影响微生物群落组成和土壤酶活性，加剧生物多样性丧失和土地荒漠化，进而对农业生产、经济效益以及环境健康可持续发展等产生负面影响。特别是在干旱地区，盐渍化和荒漠化相互作用，对生态环境、经济和社会活动造成不利影响。与物理和化学方法相比，生物修复被认为是一种更可持续的方法来恢复退化土壤。
[0003]生物土壤结皮具有稳定地表、抵御风力侵蚀等生态功能，对于维持荒漠生态系统稳定具有重要作用，并且其在荒漠地区的地表盖度达到40％以上。然而，全球气候变化与人为干扰的不断加剧，可能会加剧盐渍化的负面作用，致使生物结皮面临着全球性退化。有研究表明，生物土壤结皮不仅可以直接影响土壤表层，而且还可以影响土壤性质，并且生物土壤结皮可作为土壤盐分降低剂，在干旱气候条件下有助于改善土壤质量。生物土壤结皮可以被认为是一种土壤保护策略，并积极地用于土壤修复和生态系统恢复。因此，寻找有效的提高生物土壤结皮本身耐盐碱能力以至于其恢复的方式对于土地盐碱化的改善以及荒漠化的防治具有极其重要的现实意义。
[0004]现有改善盐碱化土壤的方式主要有：(1)从灌溉、排水、放淤、防渗等方面改善水利；(2)种植耐盐碱植物，或者是种植牧草、绿肥、造林，改善土壤的理化性质，但是花费时间长、成本高；(3)采用施入石膏、磷石膏、亚硫酸钙等化学物质进行化学改良，见效相对较快，但并不是长久之计。总体而言，这些方法对于改善盐碱化颇有成效，但主要存在成本高、耗时长、不易操作等问题，在荒漠地区用于生物土壤结皮不具有普适性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮及制备方法和应用，解决现有技术中提高生物土壤结皮耐盐碱性的方法成本高、耗时长以及操作不便的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮，包括自然生物结皮以及占自然生物结皮干重1％～5％的粘土矿物。
[0008]优选的，自然生物结皮为发育成熟的藻结皮。
[0009]优选的，粘土矿物为高岭石。
[0010]优选的，粘土矿物占然生物结皮干重的1％～2％。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮的制备方法，包括以下
步骤：
[0012]向自然生物结皮中加入占自然生物结皮干重1％～5％的粘土矿物，混合均匀孵育，得到高耐盐碱性的生物土壤结皮。
[0013]优选的，孵育是在自然环境中进行孵育。
[0014]第三方面，本专利技术提供一种如上生物土壤结皮在固沙中的应用。
[0015]优选的，将生物土壤结皮均匀平铺在裸沙上即可。
[0016]进一步优选的，生物土壤结皮平铺的厚度在2～10mm。
[0017]优选的，固沙的沙土盐度在17.6g kg
‑1以下。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0019]本专利技术将粘土矿物施加到自然生物结皮上，极易形成有机矿物团聚结构和生物膜
‑
矿物结构，其中结构体具有保留水和营养物质的作用，维持生物膜膨胀的功能，并对外部环境建立一个矿物质屏障；同时粘土矿物作为土壤团聚体的无机组分，可为生物结皮的形成提供关键的细粒物质及粘结力，并为结皮生物提供一定保护，从而起到强化结皮抗逆能力及促进结皮形成的作用，提高其耐盐碱性。本专利技术可以将粘土矿物直接施加到自然生物结皮上，也可以形成生物土壤结皮后再进行固沙应用，实现对盐碱土壤的生态修复，改善生物土壤结皮的抗盐碱性质。
附图说明
[0020]图1是不同高岭石添加量的生物结皮中Chl
‑
a的变化(不同小写字母表示处理间差异显著，p＜0.05)；
[0021]图2是不同高岭石添加量的生物结皮中EPS的变化(不同小写字母表示处理间差异显著，p＜0.05)；
[0022]图3是不同高岭石添加量的生物结皮中O2‑
的变化(不同小写字母表示处理间差异显著，p＜0.05)；
[0023]图4是不同高岭石添加量的生物结皮中SOD活性的变化(不同小写字母表示处理间差异显著，p＜0.05)；
[0024]图5是不同高岭石添加量的生物结皮中SOD活性的变化(不同小写字母表示处理间差异显著，p＜0.05)。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]生物土壤结皮中的主要微生物种群为荒漠藻。荒漠藻对盐胁迫的应对机制一方面与藻细胞抵御干旱胁迫的机制一致，即通过分泌胞外多糖(EPSs)来维持细胞内外渗透压平衡，以缓冲水分子的进出和毒害离子的积累。另一方面，通过积累蔗糖等不干扰代谢活动的有机溶质来抵御胁迫。本专利技术通过添加高岭石(粘土矿物)与自然生物土壤结皮共培养，以增强生物结皮的抗胁迫能力，也就是提高土壤抗盐碱的能力。
[0027]粘土矿物粒径小，表面积大，亲水性和疏水性兼备，将粘土矿物直接施加到自然生
物土壤结皮上，极易形成有机矿物团聚结构和生物膜
‑
矿物结构；这些结构体具有保留水和营养物质，维持生物膜膨胀的功能，并对外部环境建立一个矿物质屏障，从而改变了水、气体和化学物质等物质穿过团聚结构内部的含量。粘土矿物作为土壤团聚体的无机组分，可为生物结皮的形成提供关键的细粒物质及粘结力，并为结皮生物提供一定保护，从而起到强化结皮抗逆能力及促进结皮形成的作用，提高其耐盐碱性。
[0028]本专利技术采用的高岭石是粘土矿物的一种，它的表面具有两种结构：具有永久电荷的硅氧烷型表面和可变电荷的羟基型表面，能附着具有不同官能团有机物表面的土壤微生物，产生不同的电化学行为；本专利技术采用的高岭石能够同时起到物理保护和营养供给作用，可显著提升土壤微生物对逆境的抵御能力并有利于其在逆境中生存发展。因此，将生物结皮与粘土矿物结合起来改善其抗盐碱能力具有一定的可行性。
[0029]本专利技术提供一种可以改善生物土壤结皮耐盐碱能力的方法，方法简便易行，经济有效，通过向生物土壤结皮中引入适宜添加量的高岭石，改善生物土壤结皮的生化特性，特别是受盐碱化影响而退化的现象，达到以较简便的方法和较低的经济投入达到提高生物土壤结皮耐盐碱能力，改善土壤理化性质的目的。
[0030]下面通过具体的实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0031]为避免赘述，以下高岭石均采用高岭石样品购自国药化学试剂有限公司。其主要化学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高耐盐碱性的生物土壤结皮，其特征在于，包括自然生物结皮以及占自然生物结皮干重1％～5％的粘土矿物。2.根据权利要求1所述的提高耐盐碱性的生物土壤结皮，其特征在于，所述自然生物结皮为发育成熟的藻结皮。3.根据权利要求1所述的提高耐盐碱性的生物土壤结皮，其特征在于，所述粘土矿物为高岭石。4.根据权利要求1所述的提高耐盐碱性的生物土壤结皮，其特征在于，所述粘土矿物占所述自然生物结皮干重的1％～2％。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的提高耐盐碱性的生物土壤结皮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向自然生物结皮中加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽，汪诗琪，兰书斌，王吉平，夏令，杨列，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：