[发明专利]一种加速石漠化区岩石风化的水土保持结构及其构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及石漠化区生态修复领域，具体涉及一种加速石漠化区岩石风化的水土保持结构及其构建方法，适合轻中度石漠化地区的生态修复。

背景技术

我国是石漠化面积最大、分布最广的国家，面积超过124万km²。石漠化被环境学家称为“地球癌症”，是喀斯特地区脆弱生态系统经人类不合理的社会经济活动而形成的林草植被稀少，水土流失严重，基岩大面积裸露于地表而具有类似荒漠化景观的土地退化过程。石漠化会导致粮食减产，系统调蓄水源能力减弱、旱涝灾害频发，是区域贫困的主要根源。传统的石漠化治理常偏重于水利水保工程、水土流失防治及造林树种的选择和应用，无法体现石漠化生态系统恢复的真正内涵。

石漠化区的根本生态问题是水土流失严重造成的土层薄、岩石裸露，这是该地区植被恢复的难题。石漠化的工程治理是指应用工程技术手段防治水土流失的技术，生物修复技术则是通过植物、微生物等途径恢复石漠化的技术手段。目前常将工程治理技术和生物技术相结合后对石漠化进行治理，但只是这两种技术的单纯叠加，并没有从根本上解决土层薄、岩石裸露等问题，并且存在植被成活率低、成本高、工程量大等缺陷。因此，如何利用新技术与新理论客观而有效的推进石漠化地区土壤和植被恢复，是当前石漠化生态系统恢复的关注热点。

发明内容

本发明的目的是针对石漠化区生态系统恢复的上述问题，提出一种加速石漠化区岩石风化的水土保持结构及其构建方法。

为实现减轻石漠化区水土流失、增加石漠化区土层厚度的生态恢复目的，可利用高效的碳酸盐风化菌群结合水土防治技术对石漠化进行治理，而提升碳酸盐风化菌的风化效果需要为其构建潮湿、微酸的生长、繁殖环境，针对这一问题，本发明通过构建一种加速石漠化区岩石风化的水土保持结构及其构建方法来达到为碳酸盐风化菌提供潮湿、微酸环境并兼顾防治水土流失的目的，所述水土保持结构的构建将大大提升石漠化区岩石风化的速度，增加土层厚度，且可以有效缓解石漠化区极度干旱的现状，属于一种便捷、环保、长效的石漠化区生态治理措施。

为实现上述目的，本发明提供了一种加速石漠化区岩石风化的水土保持结构，包括设置在凸起岩石内围的凹陷区域的防治水土流失单元以及设置在所述凸起岩石上的加速岩石风化单元，所述防治水土流失单元包括设置在所述凹陷区域底部的半渗透机构、设置在所述凹陷区域岩石内围的储水提水机构、设置在所述凹陷区域内的植生灌草机构，所述加速岩石风化单元包括设置在岩石上的岩石风化菌群基质层、设置在所述岩石风化菌群基质层上的吸水石网袋层、设置在所述吸水石网袋层上的草皮。

优选地，所述半渗透机构包括自下而上依次设置的碎石层、细沙层、半渗透层，其中，碎石层包括设置在下层的小粒径碎石层和设置在上层的大粒径碎石层，所述半渗透层包括位于中心的膨润土及边缘的普通粘土。

优选地，所述碎石层的厚度为5～10cm，其中，所述小粒径碎石层的厚度为2～3cm，所述大粒径碎石层的厚度为3～7cm，所述小粒径碎石层中的碎石粒径大小为0.5～1cm，所述大粒径碎石层的碎石粒径大小为1.5～3cm；所述细沙层的厚度为1～3cm，所述半渗透层的厚度为0.6～5cm。

优选地，所述储水提水机构包括呈U型状设置在凹陷区域岩石内围的吸水提水模块、呈漏斗状设置在U型状的吸水提水模块上方缺口处的水收集模块、由吸水提水模块与水收集模块之间的空间形成的储水模块以及横向设置在所述储水模块内的支撑网板。

优选地，所述吸水提水模块为U型石笼结构，所述U型石笼结构以石笼高度的1/2为界，下半部填充粒径1～3cm的硬质吸水石(如砂积岩类吸水石)，上半部填充粒径2～3cm的软质吸水石(如麦管石、芦管石)，软质吸水石的吸水性要优于硬质吸水石，U型石笼上半部放置吸水性能更强的软质吸水石可以保证水由下端被提升至U型石笼的顶端形成连续的吸水体系。

优选地，所述水收集模块为漏斗网状结构，且所述水收集模块与吸水提水模块为一体结构，其高为3～7cm，网孔面积0.2～0.5cm²，所述水收集模块包括设置在下层的第一碎石层和设置在上层的第二碎石层，所述第一碎石层中碎石粒径为2～2.5cm，所述第二碎石层中碎石粒径为0.5～0.8cm，所述第一碎石层的厚度为3～4.5cm，所述第二碎石层的厚度为1.5～3cm。

优选地，所述植生灌草机构包括填充在所述储水提水机构内侧的原土层、种植在所述原土层内的灌木、种植在所述灌木周围的草皮。