一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，包括：規(guī)劃改良單元和改良小區(qū)，開挖改良小區(qū)表層土壤至40~50 cm，鋪設(shè)10~20 cm厚度的生物炭墊層，回填表土，自然降雨或淋洗排鹽3~5次。本發(fā)明方法簡(jiǎn)便、改良周期短、效果穩(wěn)定、無二次污染。在有效改良鹽堿地土壤的同時(shí)，生物炭墊層使用還能同時(shí)有效控制農(nóng)業(yè)面源污染，促進(jìn)鹽堿地土壤改良及農(nóng)業(yè)生態(tài)的良性發(fā)展。本發(fā)明可應(yīng)用于沿海灘涂鹽堿地土壤的改良，改良后的土壤可用于種植水稻、小麥或鹽堿資源植物等。
【專利說明】
一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鹽堿土改良技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到的是一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的技術(shù)方法。
技術(shù)背景
[0002]圍繞灘涂鹽堿地土壤改良，許多學(xué)者創(chuàng)新和集成了一系列頗具效果的理論和技術(shù)。例如，暗管排鹽、節(jié)水控鹽、灌水排鹽等水利改良技術(shù)，“上覆下改”、“上農(nóng)下魚、溝灌溝排”等物理與農(nóng)業(yè)改良技術(shù)，“秸桿造夾”，混施生物炭，耐鹽堿植物種植，以及改良劑投加等。然而，實(shí)際改良過程中，仍然存在以下較為突出的問題:改良效果不穩(wěn)定，技術(shù)預(yù)期與實(shí)際效果難以匹配;前期改良效果好，但后期返鹽難以控制;技術(shù)規(guī)范繁復(fù)，或成本高;技術(shù)難以適應(yīng)多樣化產(chǎn)業(yè)需求，農(nóng)戶接受度低等。特別是，傳統(tǒng)方法中對(duì)日趨嚴(yán)峻的淡水資源的大量消耗嚴(yán)重制約著鹽堿土壤的持續(xù)、有效改良。
[0003]生物炭是生物質(zhì)材料厭氧燃燒后產(chǎn)生的一種多孔隙結(jié)構(gòu)的碳化物質(zhì)，具有吸附性能優(yōu)良和較強(qiáng)的抗氧化與抗生物分解能力。目前，生物炭材料廣泛用于鹽堿土壤改良。然而，不難發(fā)現(xiàn)，以往相關(guān)報(bào)道大多強(qiáng)調(diào)生物炭用量及其修飾或改性等對(duì)鹽堿土改良的效果與影響，并且，從施用方式來看，幾乎全部是與土壤混合表施;改良技術(shù)核心主要是利用生物炭吸附土壤鹽基離子。需要關(guān)注的是，由于生物炭密度小，大田尺度表施生物炭，其易于隨風(fēng)或農(nóng)業(yè)活動(dòng)干擾進(jìn)入空氣，降低改良效率并產(chǎn)生負(fù)面的環(huán)境與健康影響。另一方面，由于沒有從根本上解決返鹽問題，可能導(dǎo)致生物炭在較短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到吸附飽和，這導(dǎo)致盡管前期的改良效果可能較好，但改良效果難以長(zhǎng)期維持。為了提高改良效率，如果多頻次施用生物炭，不僅存在成本增加問題，而且易于出現(xiàn)因生物炭累積而出現(xiàn)土壤性狀被顯著改變的問題，嚴(yán)重制約土壤生產(chǎn)力。也有研究提出了將生物炭混施于鹽堿土壤，待吸附飽和后再去除表層土壤以降低含鹽量的方法，盡管在短期可能有較高效率，但仍未解決下層土壤蒸散返鹽的根本問題。
[0004]因此，針對(duì)目前生物炭改良鹽堿土技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿土壤的方法。該發(fā)明對(duì)淡水資源相對(duì)不足、大風(fēng)天氣頻繁等地區(qū)鹽堿地的改良更具有優(yōu)勢(shì)，不但可顯著改良灘涂鹽堿土壤、提升土壤生產(chǎn)力，而且效果穩(wěn)定，同時(shí)可為灘涂面源污染削減與控制等問題的根本性改觀提供新的契機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，以快速、高效和持久地改良沿海鹽堿地土壤。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明通過規(guī)劃改良單元和改良小區(qū)，開挖改良小區(qū)表層土壤至40?50cm，鋪設(shè)10?20cm厚度的生物炭墊層，回填表土，自然降雨或淋洗排鹽3?5次;改良后的土壤可用于種植水稻、小麥、蔬菜或鹽堿資源植物等。本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:
[0007]一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0008]步驟一，規(guī)劃改良區(qū)域，平整土地；
[0009]步驟二，以每600m2為一個(gè)改良單元，每單元網(wǎng)格化為5mX6m改良小區(qū)，改良小區(qū)間間隔寬度為0.2?0.3m;
[00?0] 步驟三，開挖改良小區(qū)表層鹽堿土至40?50cm深度，形成生物炭墊層坑基；
[0011]步驟四，在生物炭墊層坑基內(nèi)鋪設(shè)10?20cm厚度的生物炭墊層；
[0012]步驟五，回填表土，翻勻；
[0013]步驟六，排鹽3?5次后得改良后的土壤。
[0014]所述生物炭墊層自上而下依次包括:生物炭墊層A和生物炭墊層B;生物炭墊層A厚度為5?15cm，由生物炭模塊A組成，生物炭墊層B厚度為5?1cm，由生物炭模塊B組成;生物炭模塊A和生物炭模塊B的規(guī)格均為:長(zhǎng)X寬X高=1cm X 20cm X 5cm；
[0015]生物炭模塊A的具體組成為:外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑小于Imm的混合生物炭A;木質(zhì)生物炭占總體積的50?70%，其他生物質(zhì)炭占總體積的30?50% ；
[0016]生物炭模塊B的具體組成為:外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑I?2_的混合生物炭B;木質(zhì)生物炭占總體積的30?50%，其他生物質(zhì)炭占總體積的50?70%。
[0017]所述規(guī)劃改良區(qū)域具體為:改良區(qū)域與未改良區(qū)域以寬0.3?0.5m，深0.4?0.5m溝渠間隔。
[0018]所述排鹽的具體方法包括自然降雨或人為淋洗。
[0019]所述木質(zhì)生物炭由木肩、薪材、木塊、椰殼木質(zhì)原材料在隔絕氧氣下經(jīng)300?600°C燃燒后制備而成;所述其他生物質(zhì)炭由稻殼、秸桿、牛糞非木質(zhì)原材料在隔絕氧氣下經(jīng)300?600 °C燃燒后制備而成。
[0020]所述改良單元與改良小區(qū)的面積和間隔寬度可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。所述改良后的土壤適用于稻/麥輪作、蔬菜、以及鹽堿資源植物種植多種土地利用類型。
[0021]本發(fā)明具有有益效果。
[0022](I)本發(fā)明通過采用生物炭模塊，操作簡(jiǎn)單，只需將適量的生物炭模塊排列成生物炭墊層。生物炭墊層不僅可以迅速、大量吸附鹽堿離子，阻隔鹽堿離子傳輸通道，防止返鹽，并且對(duì)土壤理化性狀具有一定的改善作用。
[0023](2)本發(fā)明以各種生物質(zhì)廢棄物為原材料，成本低，來源豐富且環(huán)保。
[0024](3)本發(fā)明適用于地下水開采受限，海風(fēng)大且頻繁的沿海區(qū)域鹽堿地的改良，有助于緩解沿海灘涂鹽堿區(qū)由于淡水資源不足帶來的鹽堿土壤改良困境。
[0025](4)生物炭不僅吸附性能好，而且抗氧化、抗分解，可以在土壤中可留存幾十年甚至上百年時(shí)間，改良效果持久。
[0026](5)本發(fā)明不僅不會(huì)產(chǎn)生二次污染，而且能同時(shí)顯著控制農(nóng)業(yè)面源污染。
[0027](6)本發(fā)明對(duì)生物炭的大量需求有望帶動(dòng)附近地區(qū)秸桿處理與處置產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，形成種植業(yè)-廢棄物炭化-鹽堿地改良的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的改良小區(qū)平面圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的改良單元示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明的生物炭模塊A示意圖；
[0031 ]圖4為本發(fā)明的生物炭模塊B示意圖。
[0032]圖中:1-改良單元，2-改良小區(qū)，21-作物或植物，22-鹽堿土，23-生物炭墊層A，24-生物炭墊層B，3-改良小區(qū)間間隔，4-溝渠。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]先規(guī)劃改良區(qū)域，平整土地，再進(jìn)行如下步驟:
[0035](I)以每600m2為一個(gè)改良單元I，然后再網(wǎng)格化為改良小區(qū)2，規(guī)格為5m X 6m，改良小區(qū)2間間隔3寬度為0.2?0.3m;
[0036](2)開挖改良小區(qū)2鹽堿土 22至40?50cm深度，形成生物炭墊層坑基；
[0037](3)在生物炭墊層坑基內(nèi)鋪設(shè)10?20cm厚度的生物炭墊層，自下而上依次包括:生物炭墊層B24，由生物炭模塊B組成，厚度為5?1cm ；生物炭墊層A23，由生物炭模塊A組成，厚度為5?15cm。生物炭模塊B和生物炭模塊A的規(guī)格均為:長(zhǎng)X寬X高=1cmX 20cmX 5cm。生物炭模塊B的組成具體為:外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑I?2mm的混合生物炭B，木質(zhì)生物炭占總體積的30?50%，其他生物質(zhì)炭占總體積的50?70% ;生物炭模塊A的組成具體為:外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑小于Imm的混合生物炭A，木質(zhì)生物炭占總體積的50?70%，其他生物質(zhì)炭占總體積的30?50%。
[0038](4)回填表土，翻勻；
[0039](5)自然降雨或淋洗排鹽3?5次，即得改良后的土壤。
[0040]改良后的土壤可用于種植水稻、小麥、蔬菜、以及鹽堿資源植物。
[0041 ] 改良區(qū)域四周開挖寬0.3?0.5m、深0.4?0.5m的溝渠4與未改良區(qū)域隔開。
[0042]實(shí)施例一
[0043]規(guī)劃改良區(qū)域，平整土地后劃分改良單元，然后再網(wǎng)格化為5mX6m的改良小區(qū)，改良小區(qū)間間隔寬度為0.2m;開挖改良小區(qū)鹽堿土至40cm深度，形成生物炭墊層坑基;在坑基內(nèi)自下而上先鋪設(shè)由生物炭模塊B組成的生物炭墊層B，厚度為5cm，再鋪設(shè)由生物炭模塊A組成的生物炭墊層A，厚度為5cm。生物炭模塊A的外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑小于1_的混合生物炭A，木質(zhì)生物炭占總體積的70%，其他生物質(zhì)炭占總體積的30% ；生物炭模塊B的外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑I?2mm的混合生物炭B，木質(zhì)生物炭占總體積的30%，其他生物質(zhì)炭占總體積的70%。
[0044]回填表土，翻勻;排鹽5次，得改良后的土壤，可用于水稻種植。
[0045]改良區(qū)域四周開挖寬0.3m、深0.5m的溝渠與未改良區(qū)域隔開。
[0046]實(shí)施例二
[0047]規(guī)劃改良區(qū)域，平整土地后劃分改良單元，然后再網(wǎng)格化為5mX6m的改良小區(qū)，改良小區(qū)間間隔寬度為0.3m;開挖改良小區(qū)表層鹽堿土至50cm，形成生物炭墊層坑基;在坑基內(nèi)自下而上先鋪設(shè)由生物炭模塊B組成的生物炭墊層B，厚度為1cm，再鋪設(shè)由生物炭模塊A組成的生物炭墊層A，厚度為10cm。生物炭模塊A的外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑小于Imm的混合生物炭A，木質(zhì)生物炭占總體積的60 %，其他生物質(zhì)炭占總體積的40 % ；生物炭模塊B的外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑I?2 mm的混合生物炭B，木質(zhì)生物炭占總體積的40%，其他生物質(zhì)炭占總體積的60%。
[0048]回填表土，翻勻;排鹽4次，得改良后的土壤，可種植蔬菜。
[0049]改良區(qū)域四周開挖寬0.5m、深0.4m的溝渠與未改良區(qū)域隔開。
[0050]實(shí)施例三
[0051]規(guī)劃改良區(qū)域，平整土地后劃分改良單元，然后再網(wǎng)格化為5mX6m的改良小區(qū)，改良小區(qū)間間隔寬度為0.2m;開挖改良小區(qū)表層鹽堿土至45cm，形成生物炭墊層坑基;在坑基內(nèi)自下而上先鋪設(shè)由生物炭模塊B組成的生物炭墊層B，厚度為5cm，再鋪設(shè)由生物炭模塊A組成的生物炭墊層A，厚度為15cm。生物炭模塊A的外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑小于Imm的混合生物炭A，木質(zhì)生物炭占總體積的50 %，其他生物質(zhì)炭占總體積的50 % ；生物炭模塊B的外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑I?2 mm的混合生物炭B，木質(zhì)生物炭占總體積的50%，其他生物質(zhì)炭占總體積的50%。
[0052]回填表土，翻勻;排鹽3次，得改良后的土壤，可種植小麥。
[0053]改良區(qū)域四周開挖寬0.4m、深0.5m的溝渠與未改良區(qū)域隔開。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，規(guī)劃改良區(qū)域，平整土地； 步驟二，以每600m2為一個(gè)改良單元，每單元網(wǎng)格化為5m X 6m改良小區(qū)，改良小區(qū)間間隔寬度為0.2?0.3m; 步驟三，開挖改良小區(qū)表層鹽堿土至40?50cm深度，形成生物炭墊層坑基； 步驟四，在生物炭墊層坑基內(nèi)鋪設(shè)10?20cm厚度的生物炭墊層； 步驟五，回填表土，翻勻； 步驟六，排鹽3?5次后得改良后的土壤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于所述生物炭墊層自上而下依次包括:生物炭墊層A和生物炭墊層B;生物炭墊層A厚度為5?15cm，由生物炭模塊A組成，生物炭墊層B厚度為5?10cm，由生物炭模塊B組成;生物炭模塊A和生物炭模塊B的規(guī)格均為:長(zhǎng)X寬X高=1cm X 20cm X 5cm； 生物炭模塊A的具體組成為:外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑小于Imm的混合生物炭A;木質(zhì)生物炭占總體積的50?70%，其他生物質(zhì)炭占總體積的30?50% ； 生物炭模塊B的具體組成為:外部為可降解性薄膜，內(nèi)部為粒徑I?2mm的混合生物炭B;木質(zhì)生物炭占總體積的30?50%，其他生物質(zhì)炭占總體積的50?70%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于所述規(guī)劃改良區(qū)域具體為:改良區(qū)域與未改良區(qū)域以寬0.3?0.5m，深0.4?0.5m溝渠間隔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于:所述排鹽的具體方法包括自然降雨或人為淋洗。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于:所述木質(zhì)生物炭由木肩、薪材、木塊、椰殼木質(zhì)原材料在隔絕氧氣下經(jīng)300?600°C燃燒后制備而成;所述其他生物質(zhì)炭由稻殼、秸桿、牛糞非木質(zhì)原材料在隔絕氧氣下經(jīng)300?600 °C燃燒后制備而成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于:所述改良單元與改良小區(qū)的面積和間隔寬度可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用生物炭墊層改良沿海灘涂鹽堿地土壤的方法，其特征在于:所述改良后的土壤適用于稻/麥輪作、蔬菜、以及鹽堿資源植物種植多種土地利用類型。
【文檔編號(hào)】A01B79/00GK105960875SQ201610298724
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】韓建剛, 范弟武, 朱詠莉
【申請(qǐng)人】南京林業(yè)大學(xué)