CN114303876A - 一种蓄水保肥的土体结构重构方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄水保肥的土体结构重构方法。所述方法包括：对所述低效林草地剥离得到表层沙土，将泥质页岩与表层沙土混合得到复配土，从上自下为沙土层、壤土层、根系延伸层的结构进行回填；所述沙土层由剥离得到的表层沙土构成，所述壤土层由所述复配土构成，所述根系延伸层为剥离表层沙土后暴露出的土壤。本发明进行土体结构重构后，使得土地粘粒含量增加，氮磷钾肥利用率提高，提高了土壤保水保肥性能，实现了风沙区新增耕地沙土向砂壤土、壤土的转变。
Description
技术领域
本发明属于土地工程技术领域，具体涉及一种蓄水保肥的土体结构重构方法。
背景技术
当前，耕地后备资源已濒临枯竭，严重制约我国社会经济发展、威胁国家粮食安全。寻求新的耕地后备资源，是土地开发和利用亟待解决的难题。西北地区地形地貌多元化，水资源欠缺，土壤养分贫瘠、持水保水性差，植被类型、结构、分布单一，低效林草地大面积出现。低效林草地是受人为因素的直接作用或诱导自然因素的影响，林分结构和稳定性失调，林木生长发育逐渐衰竭，***功能逐步退化或丧失，导致森林生态功能及生物产量显著低于同类立地条件下相同林分平均水平林分的总称。低效林草地权属农用地，立地条件较差，且受自然和人为因素影响，其品质明显低于应有的生产力，造成了土地资源的极大浪费。低效林草地是极为重要的潜在耕地后备资源，传统的低效林草地改造难以有效提升土地的利用价值，已不能满足当前的实际需求。
目前对于低效林草地的改造与培育方法包括采用阔叶树种进行补植，对低效林草地进行封育改造，通过3～10年进行更替改造。上述方法仅适用于多为残败和稀疏林分，由于造林后经营管护措施没及时跟上，林分自身恢复和抗御能力较弱，导致林木死亡或损失过多而形成的低效林分。此类方法也无法适用于新增耕地土质沙化、基础肥力较、气候条件复杂的西北地区。目前最为有效的改造方法是采用客土更换林地土壤，以提高成林质量和效果，但改造成本太高，只有在局部更新改造中采用。因此优化土地利用结构，提高土地利用效率，对于土壤资源的合理开发与利用具有紧迫的现实需求。
发明内容
本发明目的在于解决低效林草地改造难度高，改造未能解决土壤质地的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种蓄水保肥的土体结构重构方法来解决本领域内的这种需要。
一方面，本发明涉及一种蓄水保肥的土体结构重构方法，其包括：对所述低效林草地剥离得到表层沙土，将泥质页岩与表层沙土混合得到复配土，从上自下为沙土层、壤土层、根系延伸层的结构进行回填；所述沙土层由剥离得到的表层沙土构成，所述壤土层由所述复配土构成，所述根系延伸层为剥离表层沙土后暴露出的土壤。
进一步地，在一种蓄水保肥的土体结构重构方法中，所述回填壤土层深度为10～30cm，所述回填沙土层深度为0～10cm。
进一步地，在一种蓄水保肥的土体结构重构方法中，所述复配土以体积比计，所述泥质页岩和所述表层沙土的配比为1:3～1:1.5。
进一步地，在一种蓄水保肥的土体结构重构方法中，所述泥质页岩的粒径小于0.25mm。
进一步地，在一种蓄水保肥的土体结构重构方法中，所述低效林草地土体结构重构后，土壤粘粒含量达到8.2％～9.5％。
本发明利用泥质页岩和低效林草地表层沙土进行混合，对新增耕地进行土体结构重后，粘粒含量增加，氮磷钾肥利用率提高，提高了新增耕地土壤保水保肥性能，实现了西北风沙区新增耕地沙土向砂壤土、壤土的转变。由此，本发明进一步请求保护所述方法在土体结构重构中的用途，具体包括其在提高土壤粘粒含量、提高肥料利用率、提高土壤节水效果中的应用，以及应用该方法所制备的土壤。
与现有技术相比，本发明的有益效果或优点：
(1)本发明提供了一种蓄水保肥的土体结构重构方法，该方法所用土地原料为泥质页岩，泥质页岩属于海相沉积物，在西北风沙区广泛分布，同时基于其结构和物质基础，实现就地取材用于低效林草地的整治，与远程拉运黄土复配造田每亩可节约0.5万元；
(2)本发明提供了一种蓄水保肥的土体结构重构方法，该方法在土体结构重构时不混入任何肥料和土壤调理剂，即可实现风沙区新增耕地的沙土向砂壤土、壤土的转变；
(3)本发明提供了一种蓄水保肥的土体结构重构方法，应用该方法对低效林草地进行土体结构重后，粘粒含量增加，氮磷钾肥利用率提高，提高了低效林草地土壤保水保肥性能。
附图说明
图1为低效林草地改造为新增耕地土体结构重构技术示意图。
具体实施方式
下面，结合实施例对本发明的技术方案进行说明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
本实施例提供一种蓄水保肥的新增耕地土体结构重构技术的应用试验。本研究采用的是大田试验，试验在陕西省榆林市靖边县低效林草地改造后的新增耕地进行，同时以非复配沙地做对照。
对泥质页岩进行粉碎得到需要的颗粒大小。粗粉碎：将原泥质页岩经过颚式破碎机的粉碎。细粉碎：把粗粉碎得到的原料使用圆锥破碎机和反击式破碎机，进一步细粉碎。特定粒径：将经过细粉碎的泥质页岩用冲击式制砂机进行粉碎，将泥质页岩加工成0.25毫米以下的粒径。
试验区1：对新增耕地剥离表层沙土10cm。以体积计，对低效林草地沙土与细碎后的泥质页岩以1.5:1比例进行混合得到复配土，用三维混合机混合均匀后，在已被剥离的低效林草地处回填复配土，进行碾压、松土、打浆等使得土壤容重控制在1.4g/cm3。
试验区2：对新增耕地剥离表层沙土20cm。以体积计，对低效林草地沙土与细碎后的泥质页岩以2:1比例进行混合得到复配土，用三维混合机混合均匀后，将该复配土覆盖在已被剥离的低效林草地15cm处，进行碾压、松土、打浆等使得土壤容重控制在1.30g/cm3。最后在表层回填5cm剥离的表层沙土，同样进行碾压、松土、打浆等使得土壤容重控制在1.35g/cm3。
试验区3：对新增耕地剥离表层沙土30cm。以体积计，对低效林草地沙土与细碎后的泥质页岩以3:1比例进行混合，用三维混合机混合均匀后，覆盖在已被剥离的低效林草地20cm处，进行碾压、松土、打浆等使得土壤容重控制在1.35g/cm3。最后在表层回填10cm剥离的表层沙土，同样进行碾压、松土、打浆等使得土壤容重控制在1.25g/cm3。
实验处理为不同肥料类型，实验水平为肥料用量，具体添加方式如表1所示，各处理重复3次，同时在新增耕地和沙地上实施。有机肥的是由当地的羊粪和玉米秸秆按照体积比6:4进行混合，并喷洒复合菌进行高温堆腐而成。
表1，肥料施肥方式
各实验处理下的肥料在犁地之前进行撒施作为基肥，然后再进行翻耕，试验处理方法如表2所示。实验设计T1处理方案为：犁地之前在试验区1中不施入任何肥料；实验设计T2处理方案为：犁地之前在试验区1中施入磷肥40kg/hm2、钾肥37kg/hm2和有机肥7.5t/hm2；实验设计T3处理方案为：犁地之前在试验区1中施入磷肥81kg/hm2、钾肥75kg/hm2和有机肥15t/hm2；实验设计T4处理方案为：犁地之前在试验区2中施入钾肥37kg/hm2和有机肥15t/hm2，在玉米拔节期追肥施入氮肥92kg/hm2；实验设计T5处理方案为：犁地之前在试验区2中施入磷肥40kg/hm2和钾肥75kg/hm2，在玉米拔节期追肥施入氮肥92kg/hm2；实验设计T6处理方案为：犁地之前在试验区2中施入磷肥81kg/hm2和有机肥7.5t/hm2，在玉米拔节期追肥施入氮肥92kg/hm2；实验设计T7处理方案为：犁地之前在试验区3中施入钾肥75kg/hm2和有机肥7.5t/hm2，在玉米拔节期追肥施入氮肥195.5kg/hm2；实验设计T8处理方案为：犁地之前在试验区3中施入磷肥40kg/hm2和有机肥15t/hm2，在玉米拔节期追肥施入氮肥195.5kg/hm2；实验设计T9处理方案为：犁地之前在试验区3中施入磷肥81kg/hm2和钾肥37kg/hm2，在玉米拔节期追肥施入氮肥195.5kg/hm2。
田间管理同一般大田生产，种植制度为一年一季玉米种植。每块试验田种植相同数量的玉米种子，玉米在出苗后根据长势保留2株壮苗，试验区玉米种植情况如图1所示。
表2，实验方案
玉米种植两年后，土壤样品采集后，剔除杂质，自然风干，研磨过筛用于测定土壤颗粒组成、有机质、全氮、全磷、全钾等土壤养分指标，并计算试验田灌水量、玉米产量，测定结果见表3和表4。
表3，各实验设计粘粒、砂粒、有机质变化情况
表3可得，2年试验结果表明，各实验设计粘粒含量达到8.2％～9.5％，较非复配土壤粘粒含量提高8％～9.5％左右；砂粒含量为50％～75％；有机质含量为14.5～17.5g/kg，较非复配土壤提高了45.6％～51.0％。由此可见，新增耕地进行土体结构重构后，粘粒含量、砂粒含量、有机质含量增加，实现了沙土向砂壤土、壤土的转变。
表4，各实验设计土壤养分指标与节水效果变化情况
由表4可得，玉米种植两年后的试验结果表明，各实验设计全氮、速效钾、有效磷含量分别为163.6～190.4mg/kg，71.5～88.9mg/kg，115.8～153.8mg/kg，较非复配土壤分别提高了30.3％～32.9％，37.2％～38.6％和8.3～9.8％。夏玉米全生育期内灌溉水量为92～108m3/亩，节水效果达到了43.0％～46.7％。
同时，应用本发明的实验设计T1～9中氮、磷、钾肥表观利用率均值分别为47.80％、24.76％，60.24％，非复配土壤氮、磷、钾肥表观利用率均值分别为38.26％、17.52％、53.07％，平均分别提高了24.94％、41.30％和13.51％。应用本发明的实验设计T1～9的玉米产量平均达到866kg/亩，较非复配土壤产量均值698kg/亩，平均提高了24.05％。
基于试验过程的成本计算可以发现，一亩地回填黄土深度为20cm，回填土方为667m2*0.2m＝133.4m3，按照过半比例混合，需要黄土133.4/2＝67m3，榆林周边黄土单价为130元/m3(包含人工费，车辆费用，路距以及税费等)，本地泥质页岩单价为75元/m3，所以综合下来应用泥质页岩较黄土省67m3*(130-75)元/m3＝5025元。
由此可见，应用本发明进行土体结构重构后，使得风沙区新增耕地的土地粘粒含量增加，氮磷钾肥利用率提高，提高了土壤保水保肥性能，实现了风沙区新增耕地沙土向砂壤土、壤土的转变。同时，基于成本计算，应用本发明就地使用低效林草地和泥质页岩复配得到的土壤与远程拉运黄土复配造田每亩可节约0.5万元。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种蓄水保肥的土体结构重构方法，其特征在于，所述方法包括：对所述低效林草地剥离得到表层沙土，将泥质页岩与表层沙土混合得到复配土，从上自下为沙土层、壤土层、根系延伸层的结构进行回填；所述沙土层由剥离得到的表层沙土构成，所述壤土层由所述复配土构成，所述根系延伸层为剥离表层沙土后暴露出的土壤。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述回填壤土层深度为10～30cm，所述回填沙土层深度为0～10cm。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，以体积计，所述复配土中，所述泥质页岩和所述表层沙土的配比为1:3～1:1.5。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述泥质页岩的粒径小于0.25mm。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述低效林草地改造为新增耕地土体结构重构后，土壤粘粒含量达到8.2％～9.5％。
6.权利要求1～5任一项所述方法在土体结构重构中的应用。
7.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述方法在提高土壤粘粒含量中的应用。
8.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述方法在提高肥料利用率和土壤节水效果中的应用。
9.一种土壤，其特征在于，采用权利要求1所述方法重构。
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