本发明涉及种植结构及种植方法，特别涉及沙漠、沙地及盐碱地种植结构及种植方法。
二、
背景技术：
沙漠化每年造成大量种植及畜牧土地的消失，并且沙漠风沙飞扬现在已经成为越来越严重的环境危害。沙漠治理仍然是目前摆在我国和世界各国面前的严峻课题。此外，通过种植农作物、生态林或植被治理利用滩涂沙地，特别是海滩盐碱地，是拓宽农作物用地的一个重要途径。
沙漠(地)治理方法是种植农作物、生态林或植被来固沙，但是沙漠(地)的保水性很差，因此种植农作物、生态林或植被的技术关键之一是既能获得保水防渗的功能，又能保留沙地良好的透气性。海滩盐碱地包含有大量盐水，不适宜农作物或生态林的存活和生长，即使在盐碱地上铺设种植土，但由于底部盐碱地的盐分仍然会随水分向上渗升导致上层种植土盐碱化，因此盐碱地种植农作物、生态林或植被的技术关键之一是能获得防渗的功能，又能保留良好的透气性。
对于沙漠、沙地及盐碱地农作物、生态林或植被种植来说，目前仍然没有找到种植效果好的种植结构、技术和方法，经济且有效的种植结构、技术和方法仍然是目前沙漠、沙地及盐碱地治理有待解决的难题。
三、
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种在沙漠、沙地及盐碱地上种植农作物、生态林或植被成活率和生长率高的种植结构和方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种沙漠、沙地及盐碱地种植结构是，该种植结构为基质土壤层(1)与种植土壤层(2)之间铺设有疏水性纳米无机粉末层(3)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中所述的疏水性纳米无机粉末层(3)是疏水性纳米碳酸钙层(3)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中，基质土壤层(1)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间和/或种植土壤层(2)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间有透水透气布层(4)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中，疏水性纳米碳酸钙层(3)形状最好呈下凹形。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中，疏水性纳米碳酸钙层(3)周围可以围有不渗水且内表面疏水的围沿(5)，疏水性纳米碳酸钙层(3)与围沿(5)密实贴合。
一种沙漠、沙地及盐碱地种植方法是：在基质土壤层(1)上铺设有疏水性纳米无机粉末层(3)，在疏水性纳米无机粉末层(3)之上设置种植土壤层(2)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中所述的疏水性纳米无机粉末层(3)为疏水性纳米碳酸钙层(3)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中，基质土壤层(1)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间和/或种植土壤层(2)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间最好设置有透水透气布层(4)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中，疏水性纳米碳酸钙层(3)最好做成下凹形状。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中，疏水性纳米碳酸钙层(3)周围可以设有不渗水且内表面疏水的围沿(5)，疏水性纳米碳酸钙层(3)与围沿(5)密实贴合。
与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点：(1)本发明采用碳酸钙为纳米级，松装或压实密度很小，即使压实后其空隙率很高，可以具有很多的透气通道，透气性能好；(2)本发明采用疏水性纳米碳酸钙，其纳米尺度和疏水性使其堆积或铺设的本发明疏水性纳米碳酸钙层，在保持较大的空隙率、具有高的透气能力的同时，拥有优异的保水防渗功能，或者说本发明疏水性纳米碳酸钙层可以同时兼具高保水防渗功能和高透气特性，种植农作物、生态林或植被的成活率大大提高，植物生长快；(3)本发明采用的碳酸钙价格低，因此本发明技术途径成本低，对环境没有危害，环境友好，容易推广应用。
四、附图说明
图1为本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构示意图(一)；
图2为本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构示意图(二)；
图3为本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构示意图(三)。
附图中，1指基质土壤，2指疏水性纳米碳酸钙层，3指种植土壤层，4指透水透气布层，5指不渗水且内表面疏水的围沿，6指所种植植物，图中虚框示意一个种植区域。
五、具体实施方式
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构是，在基质土壤层(1)与种植土壤层(2)之间铺设有疏水性纳米无机粉末层(3)。
本发明中，对于沙漠来说，基质土壤是指沙漠土壤；对于沙地来说，基质土壤是指沙地土壤；对于盐碱地来说，基质土壤是指盐碱地土壤。种植土壤层可以是采用沙漠沙、沙地沙及盐碱地沙形成的土壤层，也可以是采用取自沙漠、沙地及盐碱地之外地方的土壤形成的土壤层，还可以是其他合适的土壤层。这些土壤层中，特别是种植土壤层中，可以加有有利于种植物生长的各种物质，比如肥料或保水剂等。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中所述的疏水性纳米无机粉末层(3)是疏水性纳米碳酸钙层(3)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构依次包含：基质土壤层、疏水性纳米碳酸钙层和种植土壤层。本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构可以如图1所示。当然，图1所示的疏水性纳米碳酸钙层最好一直向上延伸接近沙漠表层。
这里所述的本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中，基质土壤层(1)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间和/或种植土壤层(2)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间有透水透气布层(4)。即，本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构也可以如图2所示。这样，透水透气布层可以保护疏水性纳米碳酸钙层，使其在受外力作用下仍然能保证疏水性纳米碳酸钙层的完整性，能始终发挥透气防渗作用。这里所述的透水透气布可以是各种布，透水透气，比如针织物、机织物、第三织物、非织造布、三向(多向)织物、立体织物或复合织物等。透水透气布可以是天然材料所制，比如棉花、麻等；也可以是天然改性材料所制，比如醋酸纤维素、粘胶纤维等；最好是合成有机聚合物所制，比如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙(或丙或丁等)二醇酯、聚酰胺、聚乳酸等。透水透气布最好是毯型织物。本发明所述的防渗是指防止水渗透，即防渗水。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中，如果基质土壤层(1)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间和/或种植土壤层(2)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间没有透水透气布层(4)，最好有中间过渡层，比如中间过渡土壤层、中间过渡草层或者中间过渡植物秸秆层等，设置中间过渡层可望较好地保护疏水性纳米碳酸钙层的完整。种植土壤层上最好有种植保护层，可以保护种植土壤层。种植保护层可以是采用沙漠沙、沙地沙及盐碱地沙形成的土壤层，也可以是采用取自沙漠、沙地及盐碱地之外地方的土壤形成的土壤层，还可以是其他合适的土壤层。中间过渡层和种植保护层中，可以加有有利于种植物生长的各种物质，比如肥料或保水剂等。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中，疏水性纳米碳酸钙层(3)形状最好呈下凹形。这样，以致使被疏水性纳米碳酸钙层阻透的水不会从其边缘流失到旁边的沙土中而渗走。或者，疏水性纳米碳酸钙层(3)周围可以围有不渗水且内表面疏水的围沿(5)，疏水性纳米碳酸钙层(3)与围沿(5)密实贴合。即，本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构还可以如图3所示。这样，即使疏水性纳米碳酸钙层铺设成平面(当然可以不铺设成平面)，其四周围成的不渗水且内表面疏水的围沿，将挡住被疏水性纳米碳酸钙层阻止下透而积聚的水，不至于从疏水性纳米碳酸钙层边缘流失到旁边的沙土中而渗走。
当然，本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构，除前述附图所示的种植结构外，还可以是它们的组合，甚至还可以包含其他特殊沙土层或肥料层等之类的其他设层结构。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构中，疏水性纳米碳酸钙层(3)应该是连续密实层，厚度没有什么限制，只要不要有缺损的地方，这样疏水性纳米碳酸钙层即能发挥防渗作用，其阻透积聚的水不会从缺损的地方流失掉。为了保证疏水性纳米碳酸钙层连续密实而没有缺损，厚度愈大愈好，建议最好大于1毫米。
一种沙漠、沙地及盐碱地种植方法是：在基质土壤层(1)上铺设有疏水性纳米无机粉末层(3)，在疏水性纳米无机粉末层(3)之上设置种植土壤层(2)。这里所述的疏水性纳米无机粉末层(3)是疏水性纳米碳酸钙层(3)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中，基质土壤层(1)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间和/或种植土壤层(2)与疏水性纳米碳酸钙层(3)之间最好设置有透水透气布层(4)。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中，疏水性纳米碳酸钙层(3)最好做成下凹形状。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中，疏水性纳米碳酸钙层(3)周围可以设有不渗水且内表面疏水的围沿(5)，疏水性纳米碳酸钙层(3)与围沿(5)密实贴合。
当然，本发明沙漠、沙地及盐碱地种植方法中，还可以设置有其他特殊沙土层或肥料层等之类的其他设层结构。
本发明采用的疏水性纳米碳酸钙的粒径小于1μm，最好为20nm-0.1μm。疏水性纳米碳酸钙采用表面改性剂进行表面改性以实现表面疏水，表面改性剂为低分子量有机表面改性剂，分子量≤5000。采用表面改性剂，可以是表面活性剂，比如脂肪酸，最好是c12-c18的脂肪酸，或者其他合适的表面活性剂；也可以是偶联剂，比如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或其他偶联剂等；还可以是疏水性高分子聚合物。当然，可以是其他合适的表面改性剂进行表面改性以实现表面疏水，本领域人员可以利用常规知识筛选出理想的表面改性剂。
本发明沙漠、沙地及盐碱地种植结构及种植方法中，种植物的根系在生长过程中最好都在疏水性纳米碳酸钙层之上，以避免破坏疏水性纳米碳酸钙层的连续性和完整性。比如，在沙漠种植水稻或在盐碱地种植农作物，在植物整个生长周期里植物的根系必须始终都处在疏水性纳米碳酸钙层之上。对于沙漠上种植灌木或生态林时，在早期必要的成活期内，种植植物的根系应该在疏水性纳米碳酸钙层之上，当过了必要的成活期后，根系继续往下生长，可以穿过疏水性纳米碳酸钙层；但是，除种植物根系很深的植物外，疏水性纳米碳酸钙层尽可能设置深些，以尽可能保证植物的根系始终处在疏水性纳米碳酸钙层之上，以不破坏疏水性纳米碳酸钙层的连续性和完整性为好。
在内蒙古沙漠某地选择4块面积均为100平方米的正方形沙漠地块(a1地块、b1地块、c1地块和d1地块)进行沙蓬种植试验比较。
实施例1
将a1地块挖去表层沙漠沙，整个形成一个正方形平底、四周为25°斜坡、深度70厘米的大凹坑，然后将粒径80nm的市售疏水性纳米碳酸钙铺在内凹坑的平底和四周斜坡表面上，形成一层厚度12厘米的疏水性纳米碳酸钙层，压实后铺上沙漠沙形成种植土壤层，然后播种沙蓬种子，自然生长发育直至收获。
比较例1-1
b1地块直接播种沙蓬种子，自然生长发育直至收获。
比较例1-2
将c1地块挖去表层沙漠沙，整个形成一个正方形平底、四周为25°斜坡、深度70厘米的大凹坑，然后将粒径15-20μm的市售疏水性微米碳酸钙铺在内凹坑的平底和四周斜坡表面上，形成一层厚度12厘米的疏水性微米碳酸钙层，压实后铺上沙漠沙形成种植土壤层，然后播种沙蓬种子，自然生长发育直至收获。
比较例1-3
将d1地块挖去表层沙漠沙，整个形成一个正方形平底、四周为25°斜坡、深度70厘米的大凹坑，然后将具有粘性的黏土土壤铺在内凹坑的平底和四周斜坡表面上，形成一层厚度12厘米的黏土土壤层，压实后铺上沙漠沙形成种植土壤层，然后播种沙蓬种子，自然生长发育直至收获。
实施例1的沙蓬产量分别是比较例1-1、比较例1-2、比较例1-3的沙蓬产量的2.8倍、2.7倍和2.1倍。
在内蒙古沙漠某地选择4块面积均为100平方米的正方形沙漠地块(a2地块、b2地块、c2地块和d2地块)进行沙枣种植试验比较。
实施例2
将a2地块挖去15厘米厚的表层沙漠沙，然后一个一个靠着、均匀地挖出深30厘米的圆弧形底凹坑，将粒径30nm的市售疏水性纳米碳酸钙铺在凹坑内表面及坑沿上，在凹坑内表面及坑沿上形成一层厚度10厘米的疏水性纳米碳酸钙层，再在凹坑内填上沙漠沙形成种植土壤层，每个凹坑内栽种一棵沙枣幼苗，最后，再在表面铺上15厘米厚的沙漠沙。随后，沙枣幼苗自然生长发育。
比较例2-1
将b2地块挖去15厘米厚的表层沙漠沙，然后同实施例2一样，一个一个靠着、均匀地挖出深30厘米的圆弧形底凹坑，每凹坑内填上沙漠沙形成种植土壤层，栽种一棵沙枣幼苗，最后，再在表面铺上15厘米厚的沙漠沙。随后，沙枣幼苗自然生长发育。
比较例2-2
将c2地块挖去15厘米厚的表层沙漠沙，然后一个一个靠着、均匀地挖出深30厘米的圆弧形底凹坑，将粒径80-100μm的市售疏水性微米碳酸钙铺在凹坑内表面上，形成一层厚度10厘米的疏水性微米碳酸钙层，再在凹坑内填上沙漠沙形成种植土壤层，每个凹坑内栽种一棵沙枣幼苗，最后，再在表面铺上15厘米厚的沙漠沙。随后，沙枣幼苗自然生长发育。
比较例2-3
将d2地块挖去15厘米厚的表层沙漠沙，然后一个一个靠着、均匀地挖出深30厘米的圆弧形底凹坑，将粒径20-30μm的市售疏水性微米滑石粉在凹坑内表面上，形成一层厚度10厘米的疏水性微米滑石粉层，再在凹坑内填上沙漠沙形成种植土壤层，每个凹坑内栽种一棵沙枣幼苗，最后，再在表面铺上15厘米厚的沙漠沙。随后，沙枣幼苗自然生长发育。
实施例2的沙枣成活率分别是比较例2-1、比较例2-2、比较例2-3的2.5倍、2.0倍和2.0倍，生长率分别是比较例2-1、比较例2-2、比较例2-3的2.5倍、2.3倍和2.1倍。
在内蒙古沙漠某地选择4块面积均为100平方米的正方形沙漠地块(a3地块、b3地块、c3地块和d3地块)进行水稻种植试验比较。
实施例3
将a3地块挖去表层沙漠沙，整个形成一个正方形平底、四周为25°斜坡、深度65厘米的大凹坑，然后在内凹坑的平底和四周斜坡表面上铺上一层规格为200g/m2的透气透水的聚丙烯土工布，再在聚丙烯土工布上铺一层厚度15厘米的粒径70nm的疏水性纳米碳酸钙层，再在疏水性纳米碳酸钙层上铺一层规格为300g/m2的透气透水的聚丙烯土工布，随后在聚丙烯土工布上铺一层20厘米黏土沙土壤层，灌上水后形成表面水深10厘米的水田，然后种植水稻，水稻产量达到473公斤/亩。
比较例3-1
将b3地块表层挖去深度50厘米沙漠沙，整个形成一个正方形平底、四周为25°斜坡的大凹坑，将内凹坑的平底和四周斜坡压实后一层20厘米黏土沙土壤层，灌上与实施例3同样的水量后，水很快渗走，难以形成表面有水深的水田，种植水稻，水稻全部枯死。
比较例3-2
将c3地块挖去表层沙漠沙，整个形成一个正方形平底、四周为25°斜坡、深度85厘米的大凹坑，然后将粒径8-15微米的市售疏水性微米碳酸钙铺在内凹坑的平底和四周斜坡表面上，形成一层厚度15厘米的疏水性微米碳酸钙层，压实后铺上一层20厘米沙漠沙土壤层，再压实后再铺上一层20厘米黏土沙土壤层，灌上与实施例3同样的水量后，水很快渗走，难以形成表面有水深的水田，种植水稻，水稻全部枯死。
比较例3-3
将d3地块挖去表层沙漠沙，整个形成一个正方形平底、四周为25°斜坡、深度85厘米的大凹坑，然后将粒径10-15微米的市售疏水性微米滑石粉在内凹坑的平底和四周斜坡表面上，形成一层厚度15厘米的疏水性微米滑石粉层，压实后铺上一层20厘米沙漠沙土壤层，再压实后再铺上一层20厘米黏土沙土壤层，灌上与实施例3同样的水量后，水很快渗走，难以形成表面有水深的水田，种植水稻，水稻全部枯死。
在连云港市某海滩盐碱地选择4块面积均为50平方米的长方形盐碱地块(a4地块、b4地块、c4地块和d4地块)进行小麦种植试验比较。
实施例4
将a4地块挖去表层盐碱沙，整个形成一个长方形平底、四周为25°斜坡、深度45厘米的大凹坑，然后在四周斜坡上铺上4层100微米聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜铺入平底宽度5厘米，将粒径40nm的市售疏水性纳米碳酸钙铺在内凹坑的盐碱地平底和平底边缘的聚丙烯薄膜上，形成一层厚度10厘米的疏水性纳米碳酸钙层，压实后铺上一层30厘米厚的黏土种植土壤层，在其上播种小麦，和普通黏土地块一样进行正常浇水施肥管理。
比较例4-1
将b4地块挖去表层盐碱沙，整个形成一个长方形平底、四周为25°斜坡、深度45厘米的大凹坑，然后在四周斜坡上铺上4层100微米聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜铺入平底宽度5厘米，将粒径20-30微米的市售疏水性微米碳酸钙铺在内凹坑的盐碱地平底和平底边缘的聚丙烯薄膜上，形成一层厚度10厘米的疏水性微米碳酸钙层，压实后铺上一层30厘米厚的黏土种植土壤层，在其上播种小麦，和实施例4的a4地块一样进行浇水施肥管理。
比较例4-2
将c4地块挖去表层盐碱沙，整个形成一个长方形平底、四周为25°斜坡、深度45厘米的大凹坑，然后在四周斜坡上铺上4层100微米聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜铺入平底宽度5厘米，将粒径30-50μm的、经表面疏水处理的硅沙铺在内凹坑的盐碱地平底和平底边缘的聚丙烯薄膜上，形成一层厚度10厘米的疏水性硅沙层，压实后铺上一层30厘米厚的黏土种植土壤层，在其上播种小麦，和实施例4的a4地块一样进行浇水施肥管理。
比较例4-3
将d4地块挖去表层盐碱沙，整个形成一个长方形平底、四周为25°斜坡、深度45厘米的大凹坑，然后在四周斜坡上铺上4层100微米聚丙烯薄膜，聚丙烯薄膜铺入平底宽度5厘米，将粒径100-200μm的、经表面疏水处理的矿渣铺在内凹坑的盐碱地平底和平底边缘的聚丙烯薄膜上，形成一层厚度10厘米的疏水性矿渣层，压实后铺上一层30厘米厚的黏土种植土壤层，在其上播种小麦，和实施例4的a4地块一样进行浇水施肥管理。
实施例4的小麦产量分别是比较例4-1、比较例4-2、比较例4-3的小麦产量的3.3倍、3.7倍和5.1倍。