專利名稱：一種改良?jí)A土的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改良?jí)A土的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)熱煤利用方面引入了煙氣脫硫技術(shù)以減少SO2排放，其中最主要、也是最容易實(shí)現(xiàn)的是在大型燃煤電站加裝脫硫設(shè)備。現(xiàn)行的脫硫技術(shù)和正在發(fā)展的脫硫技術(shù)絕大多數(shù)以鈣基物質(zhì)作為吸收劑。燃煤煙氣脫硫后的副產(chǎn)物為CaSO4·2H2O、CaSO4·1/2H2O和CaSO3的混合物，同時(shí)含有—定量的粉煤灰渣，其組成為CaSO4·2H2O83.7％，CaSO4·1/2H2O0.46％，CaSO37％，H2O等8.84％。由于脫硫副產(chǎn)物的主要成分和天然石膏相似，因此也被稱為脫硫石膏。其中CaSO4為普通的建筑材料，而CaSO3則為廢棄物，且由于其不穩(wěn)定極易對(duì)環(huán)境造成二次污染。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的產(chǎn)量與日俱增，但是一直沒(méi)有得到有效的利用。
我國(guó)存在大量的鹽堿土壤。這些土壤不僅不能使作物很好生長(zhǎng)，有的還對(duì)作物有毒害作用，更有甚者，有的鹽堿土地寸草不生，長(zhǎng)年荒蕪，極大地影響了我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，我國(guó)西北、華北、東北和濱海地區(qū)共有34.6萬(wàn)km2的鹽堿土地。受多種因素的影響，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外次生鹽漬化土壤面積還在不斷擴(kuò)大，人類在控制土壤次生鹽漬化和改良利用原生鹽堿土方面還沒(méi)有取得根本性進(jìn)展。鹽堿地地形平坦，土層深厚，適于機(jī)耕，具有潛在肥力。開(kāi)發(fā)利用鹽堿地不僅可以擴(kuò)大耕地面積，增加單位面積產(chǎn)量，從而提高糧食總產(chǎn)量，緩解糧食危機(jī)，而且可以擴(kuò)大綠化面積，改良生態(tài)環(huán)境，改善人們生活。改造如此大面積的不良土壤，一直是我國(guó)農(nóng)業(yè)工作者面臨的巨大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種原料充足、低成本的改良?jí)A土的方法。
本發(fā)明所提供的改良?jí)A土的方法，包括將燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物施入待改良?jí)A土的步驟。
其中，所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量通過(guò)下式計(jì)算RDG＝8.61ηεHρ(Na-KNa)其中，
η——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量放大系數(shù)，其值為1.2-1.5；ε——石膏和燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物中Ca2+等量轉(zhuǎn)換系數(shù)，其值為1.11；H——改良土層厚度，cm；ρ——改良土層容重，g/cm3；Na——代換性鈉含量，mol/kg；K——代換性鈉容許系數(shù)，取0.1；RDG——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量，kg/km2。
所述η在強(qiáng)度堿化土壤中取值為1.2-1.3；在堿土中的取值為1.3-1.5。所述強(qiáng)度堿化土壤的pH值為8.5-9.0，堿化度(ESP)為15-20；所述堿土中的pH值為9.0-9.5，堿化度(ESP)為20-40。
由于堿化土壤的空間變異性大，為了得到更好的改良效果，所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物按如下方法施入待改良?jí)A土將所述待改良?jí)A土按堿化度分區(qū)，每一分區(qū)再分為若干網(wǎng)格，分別計(jì)算每一分區(qū)各網(wǎng)格所需燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量，按分區(qū)施入所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物。
綜合工作量和精度，所述分區(qū)的大小可為400-900m2；所述網(wǎng)格的大小可為20-30m2，優(yōu)選為25m2。
為使燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物能夠充分發(fā)生代換反應(yīng)，所述改良?jí)A土的方法還包括在將燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物施入待改良?jí)A土后，進(jìn)行2-4次灌溉淋洗的步驟；每次灌溉淋洗的總水量為8.0×104-1.0×105m3/km2，其中淋洗水量為1.4×104-1.6×104m3/km2。其中，所述每次灌溉淋洗的總水量?jī)?yōu)選為9.0×104m3/km2，其中淋洗水量?jī)?yōu)選為1.5×104m3/km2。
為提高土壤肥力、增加土壤入滲性能，促進(jìn)改良劑充分發(fā)揮作用，在向待改良?jí)A土中施加所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的同時(shí)，還施加秸稈堆肥。所述秸稈堆肥的施加量可為3.0×105-4.0×105kg/km2。
為了加快土壤改良速度，所述方法中，在向待改良?jí)A土施入所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物之前，所述待改良?jí)A土經(jīng)過(guò)耕翻。
本發(fā)明根據(jù)石膏改良?jí)A化土壤的用量公式Na+與Ca2+交換平衡方程以及石膏和脫硫副產(chǎn)物中Ca2+等量的原理，提出了燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物用量公式。其中，石膏改良?jí)A化土壤的用量公式Na+與Ca2+交換平衡方程為。燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物中的Ca2+把土壤膠體上吸附的鈉交換成游離鈉Na+，游離鈉隨著灌溉水逐漸向下運(yùn)移，有效降低堿化土壤的堿化程度，改善了堿(化)土壤惡劣的理化性狀；同時(shí)能夠有效克服土壤中營(yíng)養(yǎng)元素失衡，提高土壤肥力，增加土壤的通透性，使堿土得到根本治理。如施用脫硫副產(chǎn)物后種植綠肥，經(jīng)過(guò)返壓后進(jìn)行糧草輪作，更能培肥土壤，鞏固堿化土壤的改良效果。
本發(fā)明方法中的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物來(lái)源充足，價(jià)格低廉，符合我國(guó)在能源短缺基本國(guó)情條件下提出的變廢為寶、重復(fù)利用能源的思路，而且效果顯著，經(jīng)過(guò)三年的試驗(yàn)改良后，使不毛之地的向日葵產(chǎn)量達(dá)到了2.25×105kg/km2。利用脫硫副產(chǎn)物改良鹽堿土壤，減少了SO2和NOx污染，保護(hù)了環(huán)境。本發(fā)明方法在堿化土壤改良利用方面有廣泛的應(yīng)用前景，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。
具體實(shí)施例方式
下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特別說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
實(shí)施例1、改良強(qiáng)度堿化土壤一、第一次改良測(cè)量?jī)?nèi)蒙古河套地區(qū)面積為0.019km2強(qiáng)度堿化土的代換性鈉、ESP、SAR、pH值，結(jié)果表明該強(qiáng)度堿化土壤區(qū)的代換性鈉的平均值是25.2mmol/kg、ESP的平均值是17.3、SAR的平均值是18.2、pH值的平均值是8.8。
對(duì)0.019km2的強(qiáng)度堿化土進(jìn)行以下操作1、先平整土地，然后耕翻土地，使耕翻深度達(dá)到30cm。
2、為了保證淋洗效果，將該強(qiáng)度堿化土壤區(qū)中堿化度基本一致的地塊分別進(jìn)行分區(qū)，按500m2/分區(qū)進(jìn)行打堰分區(qū)，共為38個(gè)分區(qū)，每一分區(qū)按25m2/網(wǎng)格劃分為20個(gè)正方形網(wǎng)格。測(cè)量計(jì)算每一網(wǎng)格的土層容重ρ，該土層容重為30cm土層厚度中每10cm厚度土層容重的加權(quán)平均值；測(cè)量計(jì)算每一網(wǎng)格的代換性鈉含量，該代換性鈉含量為30cm土層厚度中每10cm厚度土層代換性鈉含量的加權(quán)平均值。
按照下式計(jì)算每一網(wǎng)格的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量RDG＝8.61ηεHρ(Na-KNa)其中，η——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量放大系數(shù)，取1.3；ε——石膏和燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物中Ca2+等量轉(zhuǎn)換系數(shù)，其值為1.11；H——改良土層厚度，cm；
ρ——改良土層容重，g/cm3；Na——代換性鈉含量，mol/kg；K——代換性鈉容許系數(shù)，取0.1；RDG——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量，kg/km2。
根據(jù)上述公式計(jì)算得出的每一網(wǎng)格燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量得出每一分區(qū)的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量，均勻施入相對(duì)應(yīng)的分區(qū)。并對(duì)每一分區(qū)進(jìn)行耙地混合。強(qiáng)度堿化土壤區(qū)的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物平均用量為2.14g/kg土。
3、對(duì)每一分區(qū)進(jìn)行灌溉淋洗2次，秋季灌溉淋洗一次，第二年春季播種之前灌溉淋洗一次，每次灌溉淋洗的總水量為9.0×104m3/km2，其中淋洗水量為1.5×104m3/km2。第二次灌溉淋洗2天后，測(cè)量該強(qiáng)度堿化土壤區(qū)的代換性鈉、ESP、SAR、pH值，結(jié)果表明該強(qiáng)度堿化土壤區(qū)的代換性鈉的平均值是17.6mmol/kg、ESP的平均值是12.1、SAR的平均值是12.6、pH值的平均值是8.6。
在經(jīng)過(guò)上述處理的改良土壤中播種向日葵，為了消除鹽脅迫對(duì)作物出苗的影響，播種量是常規(guī)播種量的1.3倍，按常規(guī)方法進(jìn)行栽培管理，秋季向日葵的產(chǎn)量達(dá)到1.31×105kg/km2。而未經(jīng)改良的對(duì)照土壤秋季向日葵的產(chǎn)量為0kg/km2。
在收獲向日葵的當(dāng)年秋季再次測(cè)量該0.019km2土壤的代換性鈉、ESP、SAR、pH值，結(jié)果表明強(qiáng)度堿化土壤區(qū)的代換性鈉的平均值是15.8mmol/kg、ESP的平均值是12.1、SAR的平均值是11.8、pH值的平均值是8.5。
二、第二次改良按照第一次改良的方法，再次對(duì)該區(qū)強(qiáng)度堿化土進(jìn)行第二次改良，其中，η的取值為1.3。經(jīng)過(guò)該次改良后，春季種植向日葵前，該強(qiáng)度堿化土的代換性鈉的平均值是15.8mol/kg、ESP的平均值是12.1、SAR的平均值是11.7、pH值的平均值是8.5；秋季向日葵的產(chǎn)量達(dá)到2.25×105kg/km2。而只經(jīng)第一次改良而未經(jīng)過(guò)第二次改良土壤的當(dāng)年秋季向日葵的產(chǎn)量為1.58×105kg/km2。收獲向日葵后，測(cè)得的該土壤區(qū)的代換性鈉的平均值是14.6mol/kg、ESP的平均值是12.1、SAR的平均值是11.6、pH值的平均值是8.3。
實(shí)施例2、改良?jí)A土測(cè)量?jī)?nèi)蒙古河套地區(qū)0.019km2堿化土壤區(qū)的代換性鈉、ESP、SAR、pH值，結(jié)果表明該堿土區(qū)的代換性鈉的平均值是37.1mmol/kg、ESP的平均值是31.2、SAR的平均值是41.5、pH值的平均值是9.2。
對(duì)0.019km2的堿化土壤區(qū)進(jìn)行以下操作
1、先平整土地，然后耕翻土地，使耕翻深度達(dá)到30cm。
2、為了保證淋洗效果，將該堿化土壤區(qū)中堿化度基本一致的地塊分別進(jìn)行分區(qū)，按500m2/分區(qū)進(jìn)行打堰分區(qū)，共為38個(gè)分區(qū)，每一分區(qū)按25m2/網(wǎng)格劃分為20個(gè)正方形網(wǎng)格。測(cè)量計(jì)算每一網(wǎng)格的土層容重ρ，該土層容重為30cm土層厚度中每10cm厚度土層容重的加權(quán)平均值；測(cè)量計(jì)算每一網(wǎng)格的代換性鈉含量，該代換性鈉含量為30cm土層厚度中每10cm厚度土層代換性鈉含量的加權(quán)平均值。
按照下式計(jì)算每一網(wǎng)格的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量RDG＝8.61ηεHρ(Na-KNa)其中，η——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量放大系數(shù)，取1.4；ε——石膏和燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物中Ca2+等量轉(zhuǎn)換系數(shù)，其值為1.11；H——改良土層厚度，cm；ρ——改良土層容重，g/cm3；Na——代換性鈉含量，mol/kg；K——代換性鈉容許系數(shù)，取0.1；RDG——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量，kg/km2。
根據(jù)上述公式計(jì)算得出的每一網(wǎng)格燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量得出每一分區(qū)的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量，均勻施入相對(duì)應(yīng)的分區(qū)，同時(shí)按3.5×105kg/km2的量施入小麥秸稈堆肥。并對(duì)每一分區(qū)進(jìn)行耙地混合。該0.019km2堿土區(qū)的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物平均用量為4.64g/kg土。
3、對(duì)每一分區(qū)進(jìn)行灌溉淋洗2次，秋季灌溉淋洗一次，第二年春季播種之前灌溉淋洗一次，每次灌溉淋洗的總水量為9.0×104m3/km2，其中淋洗水量為1.5×104m3/km2。第二次灌溉淋洗2天后，測(cè)量該堿土區(qū)的代換性鈉的平均值是22.2mmol/kg、ESP的平均值是18.7、SAR的平均值是24.6、pH值的平均值是8.9。
在經(jīng)過(guò)上述處理的改良土壤中播種向日葵，播種量是常規(guī)播種量的1.5倍，按常規(guī)方法進(jìn)行栽培管理，秋季向日葵的產(chǎn)量達(dá)到1.12×105kg/km2。而未經(jīng)改良的對(duì)照土壤秋季向日葵的產(chǎn)量為0kg/km2。
二、第二次改良在收獲向日葵的當(dāng)年秋季再次測(cè)量該0.019km2土壤的代換性鈉、ESP、SAR、pH值，結(jié)果表明堿土區(qū)的代換性鈉的平均值是19.9mmol/kg、ESP的平均值是17.5、SAR的平均值是22.3、pH值的平均值是8.8。按照第一次改良的方法，再次對(duì)該區(qū)堿土進(jìn)行第二次改良，其中，η的取值為1.4。經(jīng)過(guò)該次改良后，春季種植向日葵前，該堿土區(qū)的代換性鈉的平均值是16.3mmol/kg、ESP的平均值是15.8、SAR的平均值是16.2、pH值的平均值是8.6；秋季向日葵的產(chǎn)量達(dá)到1.98×105kg/km2。而只經(jīng)第一次改良而未經(jīng)過(guò)第二次改良土壤的當(dāng)年秋季向日葵的產(chǎn)量為1.63×105kg/km2。收獲向日葵后，測(cè)得的該土壤區(qū)的代換性鈉的平均值是15.8、ESP的平均值是15.1mol/kg、SAR的平均值是15.8、pH值的平均值是8.4。
權(quán)利要求
1.一種改良?jí)A土的方法，包括將燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物施入待改良?jí)A土的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量通過(guò)下式計(jì)算RDG＝8.61ηεHρ(Na-KNa)其中，η——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量放大系數(shù)，其值為1.2-1.5；ε——石膏和燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物中Ca2+等量轉(zhuǎn)換系數(shù)，其值為1.11；H——改良土層厚度，cm；ρ——改良土層容重，g/cm3；Na——代換性鈉含量，mol/kg；K——代換性鈉容許系數(shù)，取0.1；RDG——燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物實(shí)際用量，kg/km2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述η在強(qiáng)度堿化土壤中取值為1.2-1.3；在堿土中的取值為1.3-1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物按如下方法施入待改良?jí)A土將所述待改良?jí)A土按堿化度分區(qū)，每一分區(qū)再分為若干網(wǎng)格，分別計(jì)算每一分區(qū)各網(wǎng)格所需燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的用量，按分區(qū)施入所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述分區(qū)的大小為400-900m2，所述網(wǎng)格的大小為20-30m2；優(yōu)選為25m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述改良?jí)A土的方法還包括在將燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物施入待改良?jí)A土后，進(jìn)行2-4次灌溉淋洗的步驟；每次灌溉淋洗的總水量為8.0×104-1.0×105m3/km2，其中淋洗水量為1.4×104-1.6×104m3/km2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述每次灌溉淋洗的總水量為9.0×104m3/km2，其中淋洗水量為1.5×104m3/km2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于在向待改良?jí)A土中施加所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物的同時(shí)，還施加秸稈堆肥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述秸稈堆肥的施加量為3.0×105-4.0×105kg/km2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述方法中，在向待改良?jí)A土施入所述燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物之前，所述待改良?jí)A土經(jīng)過(guò)耕翻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種改良?jí)A土的方法，其目的是提供一種原料充足、低成本的改良?jí)A土的方法。本發(fā)明所提供的改良?jí)A土的方法包括將燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物施入待改良?jí)A土的步驟。本發(fā)明方法中的燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物來(lái)源充足，價(jià)格低廉，符合我國(guó)在能源短缺基本國(guó)情條件下提出的變廢為寶、重復(fù)利用能源的思路，而且效果顯著，經(jīng)過(guò)三年的試驗(yàn)改良后，使不毛之地的向日葵產(chǎn)量達(dá)到了2.25×10
文檔編號(hào)B09C1/00GK1663701SQ200510063399
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月12日
發(fā)明者楊培嶺, 任樹梅, 王金滿, 石懿, 張建國(guó), 呂志遠(yuǎn), 項(xiàng)光明 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)