本发明涉及土壤修复技术领域，更具体地说是涉及一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法。
背景技术：
森林生态系统是以木本植物为主体的生物群落，其中，乔木、灌木、草本植物、动物、微生物和土壤之间相互依存相互制约，并与环境相互影响，从而形成的一个稳定的生态系统。它具有丰富的物种，复杂的结构，多种多样的功能，被誉为“地球之肺”。但是，由于人类不合理的经营管理以及过度的砍伐、开荒，致使森林中物种的数量日渐减少，造成了森林生态系统的极度退化，土壤保水能力下降，养分流失严重。
现有技术中，针对退化森林生态系统进行土壤修复的方法有很多，其中，以向土壤中施加复合肥的方法居多，但是这种方法只能暂时丰沃土壤，长期使用会造成土壤盐碱化，事倍功半。
因此，如何提供一种可以有效提升退化森林生态系统土壤养分的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，通过固定土壤水分、添加营养物质等措施，全方位地对土壤质量进行改良。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，过程如下：
1)整地、翻土；2)种植保水植物；3)向土壤中添加保水剂；4)将沼液和生物质炭粉按照1-5∶1质量比混合，并施入土壤中。
以上技术方案达到的技术效果是：整地翻土，保证土壤疏松，利于植物的种植和生长；保水植物和保水剂可有效固定土壤中水分，防止水土流失，从而防止营养成分的流失，而且，保水植物在固定土壤水分的同时，其发达的根系及较强的光合作用，可有效疏松土壤，并为土壤提供养分；沼液中和生物质炭粉可为土壤提供有机碳、有机氮及有机磷等营养元素，快速提升土壤的养分。
作为本发明优选的技术方案，所述保水树种包括高大乔木、小乔木、草本植物及观赏植物。
作为本发明优选的技术方案，高大乔木及小乔木的种植行距均为1-1.5m；株距为0.8-1.2m；行间种植草本植物和观赏植物。
以上技术方案达到的技术效果是：选择适生的、生长快速且根系发达的乡土阔叶树种，根据树种特性如树种大小高低、根系深浅、生长快慢、喜光度、花叶色彩以及生态功能和景观效果等，按照多树种、多层次、多功能的林分结构，依据森林生态学原理，模拟天然森林群落进行景观配置和适地适树安排树种。
作为本发明优选的技术方案，所述保水剂由下述重量份配比的原料混合而成：丙烯酸60-80份、氢氧化钠10-15份、过硫酸钾1-5份、硼砂1-5份、淀粉5-20份及乙氨酸1-5份。
以上技术方案达到的技术效果是：丙烯酸：聚合反应的主要原料，也是反应的基础，其聚合体是高吸水性材料；氢氧化钠：聚合反应的催化剂；过硫酸钾：聚合反应的引发剂；淀粉：减小聚合物颗粒直径，使分子细化；增加吸水能力和植物的营养元素；乙氨酸：高蛋白物质，增加聚合物有机成份；常规肥料：即氮磷钾及微量元素肥料，是植物生长所需的重要养分。
作为本发明优选的技术方案，添加保水剂前，先在两棵相邻植物间挖宽为0.3-0.5m、深0.3-0.5m的坑；然后，依次向其中添加复合肥5-10kg及保水剂15-25kg；最后覆土，并以保鲜膜覆盖。
将保水剂放在中间，可充分吸收水分，并慢慢向下渗透，携带复合肥中的营养元素，渗入到土壤中；保鲜膜可有效防止水分蒸发。
作为本发明优选的技术方案，所述沼液来源于屠宰场有机垃圾经过沼气池发酵后的液体残留物。
屠宰场的垃圾若不及时进行清理会污染环境，本申请利用其进行发酵，一方面保护了环境，另一方面其发酵产物中富含多种微生物及有机物，可快速提升土壤的营养成分。
作为本发明优选的技术方案：所述生物炭粉是以树木枯枝为原料生产的生物质炭粉。
作为本发明优选的技术方案，还包括：5)向土壤中施加微生物菌液。
作为本发明优选的技术方案，所述微生物菌液由枯草芽孢杆菌、乳酸菌、解淀粉芽孢杆菌的发酵液按照任意比例混合而成。
以上技术方案达到的技术效果是：微生物菌液中富含多种微生物，微生物在土壤中经过代谢，其代谢物中富含多种氨基酸等营养物质，达到肥沃土壤的目的。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，达到的技术效果是：
本发明通过种植保水树种、添加保水剂及沼液等措施，全方位、多角度地对土壤进行修复，在提高土壤营养成分的同时，恢复了森林生态系统的平衡；
本发明通过限定保水剂的组成及保水剂的添加方式，有效地保持了土壤的水分，防止了水土流失和营养物质的流失。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明用到的保水剂的制备方法为：将丙烯酸、淀粉、乙氨酸以及硼砂按照一定的重量份配比在常温下进行聚合反应，反应0.5h后加入过硫酸钾和氢氧化钠，在70℃下继续进行二次反应，4h后出料，烘干脱水，并粉碎至0.25mm，最后采用铝箔包装即为成品。
本发明用到的微生物菌液的制备过程如下：将枯草芽孢杆菌(购自山东诺杰科技生物有限公司)、解淀粉芽孢杆菌(购自潍坊益昊生物技术有限公司)、乳酸杆菌(购自潍坊益昊生物技术有限公司)分别放入lb液体培养基中，进行菌种的扩培，得到菌种的扩培液；然后将三种菌种的扩培液对应放入装有树木枯枝、枯叶及厨余垃圾的发酵罐中，设置适合菌种生长的温度，进行发酵，12h后，将三个发酵罐中的发酵液合并，得到微生物菌液，微生物菌液的施加量为1kg/m2土壤。
实施例1
1、一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，过程如下：
1)整地、翻土；
2)种植杨树、梧桐树及柳树；种内及种间种植行距均为1m、株距为0.8m；行间种植1行小飞蓬，小飞蓬的株距为0.2m；
3)在两棵相邻植物间挖宽为0.3m、深0..3m的坑；然后，依次向其中添加复合肥5kg及保水剂15kg；最后覆土，并以保鲜膜覆盖；保水剂由下述重量份配比的原料组成：丙烯酸60份、氢氧化钠10份、过硫酸钾1份、硼砂1份、淀粉5份及乙氨酸1份。
4)将沼液和生物质炭粉按照1∶1质量比混合，并施入土壤中；每平方米土壤施入3kg沼液和生物质炭的混合物；其中，沼液来源于屠宰场有机垃圾经过沼气池发酵后的液体残留物；生物炭粉是以树木枯枝为原料生产的生物质炭粉。
实施例2
1、一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，过程如下：
1)整地、翻土；
2)种植杨树、槭树及金叶榆；种内及种间种植行距均为1.1m、株距为0.9m；行间种植1行观赏苹果，观赏苹果的株距为0.5m；
3)在两棵相邻植物间挖宽为0.5m、深0.5m的坑；然后，依次向其中添加复合肥6kg及保水剂17kg；最后覆土，并以保鲜膜覆盖；保水剂由下述重量份配比的原料丙烯酸65份、氢氧化钠11份、过硫酸钾2份、硼砂2份、淀粉10份及乙氨酸2份。
4)将沼液和生物质炭粉按照2∶1质量比混合，并施入土壤中；每平方米土壤施入3kg沼液和生物质炭的混合物；其中，沼液来源于屠宰场有机垃圾经过沼气池发酵后的液体残留物；生物炭粉是以树木枯枝为原料生产的生物质炭粉。
5)向土壤中施加微生物菌液，微生物菌液由枯草芽孢杆菌、乳酸菌、解淀粉芽孢杆菌的发酵液按照任意比例混合而成。
实施例3
1、一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，过程如下：
1)整地、翻土；
2)种植紫衫、松树及枣树；种内及种间种植行距均为1.2m、株距为1.0m；行间种植1行天竺葵，天竺葵的株距为0.6m；
3)在两棵相邻植物间挖宽为0.4m、深0.4m的坑；然后，依次向其中添加复合肥7kg及保水剂19kg；最后覆土，并以保鲜膜覆盖；保水剂由下述重量份配比的原料丙烯酸70份、氢氧化钠13份、过硫酸钾3份、硼砂3份、淀粉15份及乙氨酸3份。
4)将沼液和生物质炭粉按照3∶1质量比混合，并施入土壤中；平方米土壤施入3kg沼液和生物质炭的混合物；其中，沼液来源于屠宰场有机垃圾经过沼气池发酵后的液体残留物；生物炭粉是以树木枯枝为原料生产的生物质炭粉。
5)向土壤中施加微生物菌液，微生物菌液由枯草芽孢杆菌、乳酸菌、解淀粉芽孢杆菌的发酵液按照任意比例混合而成。
实施例4
1、一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，过程如下：
1)整地、翻土；
2)种植槭树、鹅掌楸及冬青卫矛；种内及种间种植行距均为1.4m、株距为1.1m；行间种植1行冬播，冬播的株距为0.3m；
3)在两棵相邻植物间挖宽为0.5m、深0.3m的坑；然后，依次向其中添加复合肥9kg及保水剂22kg；最后覆土，并以保鲜膜覆盖；保水剂由下述重量份配比的原料丙烯酸75份、氢氧化钠14份、过硫酸钾4份、硼砂4份、淀粉18份及乙氨酸4份。
4)将沼液和生物质炭粉按照4∶1质量比混合，并施入土壤中；每平方米土壤施入3kg沼液和生物质炭的混合物；其中，沼液来源于屠宰场有机垃圾经过沼气池发酵后的液体残留物；生物炭粉是以树木枯枝为原料生产的生物质炭粉。
5)向土壤中施加微生物菌液，微生物菌液由枯草芽孢杆菌、乳酸菌、解淀粉芽孢杆菌的发酵液按照任意比例混合而成。
实施例5
1、一种退化森林生态系统土壤养分快速提升的方法，过程如下：
1)整地、翻土；
2)种植七叶树及夹竹桃；种内及种间种植行距均为1.5m、株距为1.2m；行间种植1行玉兰，玉兰的株距为1m；
3)在两棵相邻植物间挖宽为0.35m、深0.45m的坑；然后，依次向其中添加复合肥10kg及保水剂25kg；最后覆土，并以保鲜膜覆盖；保水剂由下述重量份配比的原料丙烯酸80份、氢氧化钠15份、过硫酸钾5份、硼砂5份、淀粉20份及乙氨酸5份。
4)将沼液和生物质炭粉按照5∶1质量比混合，并施入土壤中；每平方米土壤施入3kg沼液和生物质炭的混合物；其中，沼液来源于屠宰场有机垃圾经过沼气池发酵后的液体残留物；生物炭粉是以树木枯枝为原料生产的生物质炭粉。
5)向土壤中施加微生物菌液，微生物菌液由枯草芽孢杆菌、乳酸菌、解淀粉芽孢杆菌的发酵液按照任意比例混合而成。
以实施例3的方法对辽宁鞍山的退化的森林生土进行试验，试验前，检测试验田的土壤养分含量。
对比例1：不种植保水树种，其它同实施例3；
对比例2：不添加保水剂，其它同实施例3；
对比例3：保水剂直接以施肥的方式施入土壤中，其它同实施例3；
对比例4：不添加沼液和生物质碳粉，其它同实施例3。
分别按照实施例3、对比例1-4的方式对退化的森林系统进行维护，3年后，比较前后土壤中营养成分含量的变化，结果见表1；
表1
由表1可知，本发明公开的方法可在单位时间内快速提升土壤中的营养成分含量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。