CN113196906B - 一种生土原位快速熟化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生土原位快速熟化的方法。本发明的方法为：首先进行生土指标检测确定生土的质地类型，其中，黏土类/砂土类生土熟化的方法包括底层土结构构建、心层土结构构建、表层土结构构建和表层土熟化；壤土类/黏壤土类生土熟化的方法包括土壤的平整和表层土熟化。本发明通过精准测量土壤颗粒组成进行黏土“测土配砂”、砂土“测土控砂”，适用于各种质地类型的生土熟化，适用范围广；精准控制改良后的土壤中的颗粒组成，从根本上重构土壤质地，改变土壤板结、压实、通透性差、保水保肥能力差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种生土原位快速熟化的方法，属于土壤修护技术领域。
背景技术
生土是指未经人类耕种或自然力熟化的“土”，广泛存在于滨海围垦滩涂区、城市建设开挖区、新修农田以及自然沙化区，具有土质结构差、养分贫瘠、酸化或盐碱化、微生物活动微弱等缺陷，不适于作物正常生长。目前生土熟化主要采用施加土壤改良剂、有机肥、秸秆还田等技术措施，通过数年的耕作，使土壤耕性不断改善、肥力不断提高。
传统的熟化方法存在以下缺陷：一是耗时长，往往短则三五年，长则十数年；二是对土壤结构改善效果不理想，对于黏度高、沙化严重的土壤，仅增加土壤肥力，施有机肥、秸秆还田等，虽然能够短期内改善土壤的物理结构，但是不能从根本上改变土壤的质地；三是仅进行表层土壤改良，未形成完整的土层结构，不仅易出现下层生土上移而导致的返砂/返黏或是养分流失等情况，使熟化后的土壤再次退化，而且不利于多年生植物的长期生长；四是缺少量化、精准的改良技术，熟化措施多基于经验，针对性不强、效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有的生土熟化方法中存在耗时长、对土壤结构改善效果不理想、未形成完整的土层结构等问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生土原位快速熟化的方法，首先进行生土指标检测确定生土的质地类型，其中，黏土类/砂土类生土熟化的方法包括底层土结构构建、心层土结构构建、表层土结构构建和表层土熟化；壤土类/黏壤土类生土熟化的方法包括土壤的平整和表层土熟化。
进一步地，所述的生土指标检测包括土壤质地(颗粒组成)和理化指标(pH、盐分、有机质、氮、磷、钾)的检测；生土颗粒组成测定方法采用吸管法或密度计法，并根据如表1所示的国际制土壤质地分类标准进行分类。
表1国际制土壤质地分类
进一步地，所述的底层土结构构建包括土地平整、开沟和铺沙/灌泥；土地平整后坡降应小于1/300；开沟宽度10-20m、长度100-200m、深度0.6-1m，采取间隔同步交替开沟方式，即将生土区划分为相同尺寸的条带，并顺序编号，先开挖奇数号条带，将开挖出的生土堆放在相邻的偶数条带，方便后续回土；质地类型为黏土类的生土应在沟底铺10-20cm的黄沙，黄沙粒径0.4～1mm范围内的比例不低于60％；质地类型为砂土类的生土应在沟底灌泥5～10cm(固化后)，灌泥可采取河底泥直接填充或含泥水多次沉降。
进一步地，所述的心层土结构构建包括回土和铺沙/灌泥，根据生土的质地类型分为黏土类心层土结构构建和砂土类心层土结构构建，构建后使心层结构内的黏粒含量低于25％、砂粒含量低于55％。
更进一步地，所述的黏土类心层土结构构建包括回土和铺沙，回土高度为10-20cm，铺沙高度L沙根据沙子含水量K沙、沙子容重A沙以及回填生土的高度L生、容重A生、黏粒含量N生、砂粒含量S生、含水量K生确定，使心层结构内的黏粒含量低于25％、砂粒含量低于55％，计算如下：
更进一步地，所述的砂土类心层土结构构建包括回土和灌泥，回土高度为10-20cm，灌泥高度L泥根据灌泥含水量K泥、容重A泥、泥中黏粒含量N泥、砂粒含量S泥以及回填生土的高度L生、容重A生、黏粒含量N生、砂粒含量S生、含水量K生确定，使心层结构内的砂粒含量低于55％、黏粒含量低于25％，计算如下：
进一步地，所述的黏土类表层土结构构建包括回土、晾晒、翻耕和铺沙，回土和铺沙的厚度同黏土类心层土结构构建。
进一步地，所述的砂土类表层土结构构建包括回土、灌泥、晾晒和翻耕，回土和灌泥的厚度同砂土类心层土结构构建，利用圆盘犁进行灌泥层的翻耕，视灌泥层湿度和天气状况晾晒1～3天，反复翻耕、晾晒2-3次至灌泥层不结块，含水量20～25％为宜，最大粒径小于10cm；
进一步地，所述的表层土熟化包括铺有机改良材料、添加酸碱调节剂、土壤熟化剂与复合菌剂、圆盘犁翻耕与晾晒、旋耕机粉碎与晾晒、稳定土拌合机粉碎与拌合、豆科植物种植以及结荚前秸秆收获后作为有机改良材料还田。
更进一步地，所述的有机改良材料为农业秸秆(包括豆科植物种植、结荚前收获秸秆)、绿化废弃物、食品厂植物源废弃物经粉碎、无害化处理后的产品，其中绿化废弃物、食品厂植物源废弃物经粉碎、无害化处理后的产品指标应符合《绿化植物废弃物处置和应用技术规程》GB/T 31755-2015的要求，铺设厚度为表层土结构的10％～30％。
更进一步地，所述的酸碱调节剂视生土的酸碱性而定，酸性生土酸碱调节剂为石灰等碱性改良材料，碱性生土酸碱调节剂为木醋液、柠檬酸等酸性改良材料，宜少量多次施加直至表层土的pH至6.5～7.5。
更进一步地，所述的土壤熟化剂由聚丙烯酰胺、磷钾复合肥(酸性土壤用磷酸氢钾，碱性土壤用磷酸二氢钾)、黄腐酸钾、碳酸氢铵按照质量比1：1：2：2组成，每亩用量50～100kg。
更进一步地，所述的复合菌剂由乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、放线菌按照体积比1：1：1：1组成，有效活菌数大于2亿/克，每亩用量2～3kg。
更进一步地，所述的圆盘犁翻耕、晾晒，翻耕深度直至表层土底部，使表层土的回土层、铺沙/灌泥层与有机改良材料、酸碱调节剂、土壤熟化剂、复合菌剂混合均匀，视土壤湿度和天气状况晾晒1～3天，重复翻耕、晾晒至土壤不结块(最大粒径小于10cm)。
更进一步地，所述的旋耕机粉碎、晾晒，旋耕深度与圆盘犁翻耕深度一致，进一步打碎土块，使上述各组分进一步混合均匀，反复旋耕机粉碎、晾晒2～3次，至土壤粒径小于8cm。
更进一步地，所述的稳定土拌合机粉碎、拌合，作业深度与旋耕深度一致，反复粉碎、拌合直至土壤粒径小于5cm。
更进一步地，所述的豆科植物种植宜为生物量大的草本豆科植物。
更进一步地，所述的结荚前秸秆收获为收割机直接将秸秆粉碎，每1～2周翻耕表层土壤一次，4～6周后进行下一茬豆科植物的播种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明通过精准测量土壤颗粒组成进行黏土“测土配砂”、砂土“测土控砂”，适用于各种质地类型的生土熟化，适用范围广；精准控制改良后的土壤中的颗粒组成，从根本上重构土壤质地，改变土壤板结、压实、通透性差、保水保肥能力差等问题；
2.本发明不同于传统土壤仅局限于表层，而是从整个土壤层的构建，分别从底土层、心土层和表土层三个层次全面构建土壤层次，避免传统表层土壤改良不彻底导致的返砂或复黏，并且每层回土和铺沙/灌泥的厚度均按照生土和铺沙/灌泥的具体指标精准计算得出，科学、合理，构建完整的土层结构；
3.本发明的表层土通过圆盘犁翻耕、旋耕机粉碎、稳定土拌合机粉碎和拌合等多种耕作措施，确保各组分的均匀混合，保障改良和熟化的效果；
4.本发明的表层土壤种植豆科植物，充分利用豆科植物的固氮作用，并严格控制收获的时间，在豆科植物根瘤菌长成但没有结豆荚前，将豆科植物打碎直接翻入土壤，同时添加微生物菌剂，加速秸秆分解；每1～2周翻耕表层土壤一次，4～6周后进行下一茬豆科植物的播种，反复进行豆科植物种植和豆荚前秸秆还田，每年可反复2-4次，2～3年即可实现土壤的熟化，能够显著缩短土壤熟化时间、降低改良成本。
附图说明
图1为本发明的一种生土原位快速熟化的方法的流程示意图。
图2为黏土土壤熟化结果示意图；
图3为砂土土壤熟化结果示意图；
附图标记：11.有机改良材料层；12.表层土砂层；13.表层土原土层；21.心层土砂层；22.心层土原土层；31.底层土砂层；32.底层土原土层；41.有机改良材料层；42.表层土泥层；43.表层土原土层；51.心层土泥层；52.心层土原土层；61.底层土泥层；62.底层土原土层。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1：某园林绿化深层生土(黏土)熟化
拟改良区情况：某大型园林绿化工程项目，面积8000亩，位于冲积岛上，土壤形成时间较短，原为水稻田，前期土建施工导致上层土壤全部外运或破坏，拟进行绿化种植区土壤基本为无续状深层土壤，手感黏性强，生土熟化流程如图1所示，包括如下步骤：
(1)生土指标检测
由于区域地势平坦，土壤类型单一，将待熟化区分为48个取样单元，采用棋盘法布局、多点混合取样法进行取样，每30cm取一个样，分2层取样，土壤碱性强、盐分含量低、养分含量低、质地黏重，具体的生土指标检测如表2所示。
表2生土(黏土)指标检测结果
(2)底层土结构构建
按照具体实施方式，将工作区划分为若干个20m*200m的长条，并交替式开深度为40cm的沟；沟底铺10cm河沙(0.4-1.0mm重量比为66.0％)。
(3)心层土结构构建
在砂层上回填原土20cm，根据公式计算为应铺沙7.1cm-14.6cm，最终铺沙10cm。
(4)表层土结构构建
回填生土20cm，采用圆盘犁翻耕后晾晒2天再次进行翻耕，将大土块犁碎，同心层土结构构建计算铺沙10cm。
(5)表层土熟化
铺经堆肥后的秸秆6cm，每亩撒土壤熟化剂80kg、复合菌剂3kg后，将2L木醋液原液稀释100倍后喷洒在表面；采用圆盘犁翻耕、晾晒、旋耕机旋耕、稳定土拌合机粉碎、拌合。
(6)豆科植物种植
将紫花苜蓿与根瘤菌按照10：1拌合后，按照1kg/亩的播种量进行播种，然后用篱笆略微平整(注意深度不宜过深)，后续进行常规浇水、施肥管理。
(7)秸秆收获还田
待紫花苜蓿生长至30-50cm(开花前)，用收割机将苜蓿粉碎后晒2-3天，每亩撒土壤熟化剂80kg、复合菌剂3kg后(2茬后无需撒土壤熟化剂)，将2L木醋液原液稀释100倍后喷洒在表面(视土壤pH情况调整木醋液用量)。每年种植2茬，2年即实现土壤的熟化，其结果如图2所示。
实施例2：某滩涂农田生土(砂土)熟化
拟改良区情况：位于黄河支流滩涂，土壤为河流泥沙沉降形成，土层较浅、下方为卵石、碎石与土壤混合，含沙量高。
(1)生土指标检测
由于区域沿河流呈条状分布、地势向河道一侧略微倾斜，将待改良区按照沿河流方向每500m划分为一个取样单元，采用蛇形法布局、多点混合取样法进行取样，，按照每30cm取一个样，分2层取样，土壤碱性强、盐分含量低、部分养分含量低、土壤含沙量高，具体的生土指标检测结果如表3所示。
表3生土(砂土)指标检测结果
(2)底层土结构构建
按照具体实施方式，将工作区划分为若干个15m*100m的长条，并交替式开深度为30cm的沟；沟底铺10cm塘泥。
(3)心层土结构构建
在泥层上回填原土15cm，根据公式计算为应铺沙4.1cm-8.6cm，最终填塘泥高度为5cm。
(4)表层土结构构建
回填生土15cm，填塘泥5cm后晾晒3天，采用圆盘犁翻耕后再次晾晒2天后翻耕。
(5)表层土熟化
铺经堆肥后的秸秆4cm，每亩撒土壤熟化剂50kg、复合菌剂3kg后，将1L木醋液原液稀释100倍后喷洒在表面；采用圆盘犁翻耕、晾晒、旋耕机旋耕、稳定土拌合机粉碎、拌合。
(6)豆科植物种植
将紫花苜蓿与根瘤菌按照10：1拌合后，按照1kg/亩的播种量进行播种，然后用篱笆略微平整(注意深度不宜过深)，后续进行常规浇水、施肥管理。
(7)秸秆收获还田
待紫花苜蓿生长至30-50cm(开花前)，用收割机将苜蓿粉碎后晒2-3天，每亩撒土壤熟化剂50kg、复合菌剂3kg后(2茬后无需撒土壤熟化剂)，将0.5L木醋液原液稀释100倍后喷洒在表面(视土壤pH情况调整木醋液用量)。每年种植2茬，2年即实现土壤的熟化，其结果如图3所示。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种生土原位快速熟化的方法，其特征在于，首先进行生土指标检测确定生土的质地类型，其中，黏土类、砂土类生土熟化的方法包括底层土结构构建、心层土结构构建、表层土结构构建和表层土熟化；壤土类、黏壤土类生土熟化的方法包括土壤的平整和表层土熟化；
所述的底层土结构构建根据生土的质地类型分为两类，其中，黏土类底层土结构构建包括平整、开沟和铺沙，砂土类底层土结构构建包括平整、开沟和灌泥；
所述的心层土结构构建根据生土的质地类型分为两类，其中，黏土类心层土结构构建包括回土和铺沙，砂土类心层土结构构建包括回土和灌泥；
所述的表层土结构构建根据生土的质地类型分为两类，其中，黏土类表层土结构构建包括回土、晾晒、翻耕和铺沙，砂土类表层土结构构建包括回土、灌泥、晾晒和翻耕；
所述的铺沙的厚度L沙为：
其中，K沙为沙子含水量，A沙为沙子容重，L生为回填生土的高度、A生为回填生土的容重、N生为回填生土的黏粒含量、S生为回填生土的砂粒含量、K生为回填生土的含水量；
所述的灌泥的厚度L泥为：
其中，K泥为灌泥含水量，A泥为灌泥容重，N泥为灌泥中黏粒含量，S泥为灌泥中砂粒含量，L生为回填生土的高度，A生为回填生土的容重，N生为回填生土的黏粒含量，S生为回填生土的砂粒含量，K生为回填生土的含水量。
2.根据权利要求1所述的生土原位快速熟化的方法，其特征在于，所述的生土指标检测包括生土的颗粒组成和理化指标的检测。
3.根据权利要求1所述的生土原位快速熟化的方法，其特征在于，所述的表层土熟化包括铺有机改良材料、添加酸碱调节剂、土壤熟化剂与复合菌剂、圆盘犁翻耕与晾晒、旋耕机粉碎与晾晒、稳定土拌合机粉碎与拌合、豆科植物种植以及结荚前秸秆收获作为有机改良材料还田。
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