CN105638011A - 一种滨海高氯盐渍土的改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土壤改良方法，特别涉及一种滨海高氯盐渍土的改良方法。所述方法包括如下步骤：向滨海高氯盐渍土中加入改良剂，进行改良处理；所述改良剂为腐殖酸、生物炭中的至少一种；所述腐殖酸水溶液的浓度为1-20？ppm；所述生物炭的用量为滨海高氯盐渍土重量的0.5-4？%；所述滨海高氯盐渍土呈弱碱性，TDS至少为340？mg/L，土壤中Cl^-离子含量不低于2.5？ppm，SO₄ ^2-离子含量不低于0.5？ppm。本发明所用改良剂能很好地改善土壤性质，降低土壤盐分、促进土壤阴离子迁移，腐殖酸浓度为15？ppm，生物炭用量为4？%时，对高氯盐渍土中Cl^-和SO₄ ^2-离子的迁移效果最好，本发明两种改良剂的利用率高，对盐渍土的改良效果非常好，改良剂用量较少，节约了成本，工艺过程简单，操作方便。

Description

一种滨海高氯盐渍土的改良方法

技术领域

本发明涉及一种土壤改良方法，特别涉及一种滨海高氯盐渍土的改良方法。

背景技术

我国是盐渍土分布广泛的国家，根据第二次全国土壤普查统计，中国盐渍土总面积为3455万hm²，盐碱化耕地约760万hm²，占耕地面积近1/5。影响盐土荒地和滩涂资源开发利用的主要障碍因素是土壤盐碱化，因为滨海盐地区的土壤具有盐分重、养分含量低，地下水矿化度高、土壤盐碱化严重，地上和地下淡水资源缺乏等特性，使得这些后备土地资源一直没有被利用，严重制约着我国农业的进一步发展。

针对盐渍土的危害，国内外学者为探索改良盐渍土壤盐分的方法已做了大量研究，从19世纪初，Reuss开始进行探索，发现了直流电处理土壤，能增加土壤的导水率和引起土壤离子的迁移，改变土壤的性质；到1960年代，前苏联莫斯科大学的瓦久尼娜等对苏打盐土和碱土作了直流电配合水冲洗的室内试验和田间小区试验，探讨了电流与土壤改良剂对苏打盐碱土物理性的综合影响情况，并于1970年写成专著。我国盐碱地改良利用工作起步较晚，大规模的盐碱地改良利用工作，主要是从解放后开始的。国内有许多人将磷石膏、糠醛渣、沼气肥等施加到碱土上，改变了土壤结构，使作物明显增产，也起到了保护周边环境不受污染的目的。李小娟研究了用客土改良的方法来改善盐碱土，研究表明这种方法能有效地降低土壤含盐量，有抑盐、淋盐、压碱和增加土壤肥力的作用。刘建红在盐碱地开发治理研究进展中指出，铺沙有明显的脱盐和压碱的作用，能使土壤pH值和电导率下降，土壤含水率增加，为植物在盐碱土上生长创造了良好的生态环境。在水利工程改良盐碱土方面，冯友军等研究了室内滨海盐渍土水盐运动规律及其影响因素。

近年来对土壤改良剂的研究在不断的发展，也取得了很好的研究效果。土壤盐碱改良剂在一定程度上能够改善土壤的理化性状，降低土壤含盐量。对土壤改良剂的研究始于19世纪末，目前国内外的土壤盐碱改良剂品种繁多，不同改良剂的性质、组成、作用机理及在不同土壤类型上的施用效果相差较大，研究较多的有沸石、粉煤灰、污泥、绿肥、聚丙烯酰胺等改良剂。选择合适的土壤改良剂关系到能否提高研究区的经济效益和生态效益，杨军等研究了在盐碱土中分别施入不同配比的褐煤、沸石、牛粪、醋渣、石膏及木质素有机物对盐碱土的改良效果。曲长凤等研究了石膏、风化煤和微生物菌剂3种改良剂对苏北滩涂盐碱地土壤盐分、养分以及作物的影响。王晓洋等人研究了不同改良剂与石膏配施对滨海盐渍土的改良，发现腐殖酸改良滨海盐渍土效果最好。Laird等认为生物炭还田既可以补偿土壤有机质的消耗，又能够改良土壤肥力，从而实现能量和物质的循环效益最大化.施用生物炭能够促进土壤有机质(SoilOrganicMatter，SOM)水平的提高。

然而，目前在改良土壤时，还存在如下两方面重要的问题尚未得到解决：(1)针对不同性质的盐碱土而言，化学改良剂的效果的差异往往很大，利用何种改良剂以及其使用方法能改良何种性质的盐碱土尚未得出定论；(2)在确定某种改良剂可以处理某种盐碱土时，如何兼顾改良效果和经济成本，尚未有深入的研究。

针对滨海盐渍土含盐量高的特点，目前寻求适合于滨海高氯盐渍土的改良方法急需得到解决。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的就是提供一种针对pH呈弱碱性，TDS至少为340mg/L，土壤中Cl^-离子含量不低于2.5ppm，SO₄ ^2-离子含量不低于0.5ppm的滨海高氯盐渍土的改良方法，具备工艺简单、操作方便、成本低廉、对滨海高氯盐渍土中Cl^-离子和SO₄ ^2-离子有很好地迁移效果的改良方法。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种滨海高氯盐渍土的改良方法，所述方法包括如下步骤：

向滨海高氯盐渍土中加入改良剂，进行改良处理；所述改良剂为腐殖酸、生物炭中的至少一种；所述腐殖酸的水溶液浓度为1-20ppm；所述生物炭的用量为滨海高氯盐渍土重量的0.5-4％；所述滨海高氯盐渍土呈弱碱性，TDS至少为340mg/L，土壤中Cl^-离子含量不低于2.5ppm，SO₄ ^2-离子含量不低于0.5ppm。

对盐碱土的改良而言，腐殖酸和生物质炭在原理上均有一定的效果，生物质炭具有较高的CEC、弱碱性、低密度和较高的C/N比等性质，因此可被用于土壤改良，以改善土壤的理化性质，提高土壤的保肥持水能力。腐殖酸具有弱酸性，对H⁺浓度有较大的缓冲范围，能够在一定范围内调节pH，中和碱性。

本发明的发明人经过大量的实验摸索发现，腐殖酸或生物质炭对于盐碱土的改良而言，其改良效果会因盐碱土性质的不同而产生较大的不同。

对于土壤pH呈弱碱性，TDS至少为340mg/L，土壤中Cl^-离子含量不低于2.5ppm，SO₄ ^2-离子含量不低于0.5ppm的滨海高氯盐碱土而言，本发明可以很有效地对其中的Cl^-离子和SO₄ ^2-离子进行迁移，但是对NO₃ ^-离子的迁移基本没有影响。

因此，显而易见的，本发明提供了一种针对滨海高氯盐渍土中Cl^-离子和SO₄ ^2-离子具有高效迁移效果的改良方法。

优选的，所述改良剂为腐殖酸，腐殖酸的浓度为15-20ppm，该用量下腐殖酸对土壤中Cl^-和SO₄ ^2-阴离子的迁移效果较好。

优选的，所述腐殖酸的浓度为15ppm，该浓度下，腐殖酸对滨海盐渍土中Cl^-和SO₄ ^2-阴离子的迁移效果最好。

优选的，所述改良剂为腐殖酸，进行改良处理时，采用淋洗方法进行处理。

优选的，所述改良剂为生物炭，生物炭的用量为滨海高氯盐渍土重量的4％，该用量下生物炭对滨海盐渍土中Cl^-和SO₄ ^2-阴离子的迁移效果最好。

优选的，所述改良剂为腐殖酸和生物炭的混合物，所述腐殖酸浓度为15ppm，所述生物炭的用量为滨海高氯盐渍土重量的4％，混合改良剂对滨海盐渍土中Cl^-和SO₄ ^2-阴离子的迁移效果最好。

进一步的，所述生物炭为秸秆废弃物通过快速热解获得。

进一步的，所述快速热解的温度为500～800℃。

进一步的，所述快速热解的时间为1.5～3h。

本发明的有益效果在于：本发明所用改良剂均能很好地改善滨海高氯盐渍土的土壤性质，降低土壤盐分、促进土壤阴离子迁移，当腐殖酸浓度为15ppm，生物炭用量为滨海盐渍土重量的4％时，对滨海盐渍土中Cl^-和SO₄ ^2-离子的迁移效果最好，本发明两种改良剂的利用率非常高，对盐渍土的改良效果非常好，改良剂用量适当，处理成本低，工艺过程简单。

附图说明

图1为腐殖酸浓度对土壤Cl^-离子浓度变化趋势图；

图2为腐殖酸浓度对土壤SO₄ ^2-离子浓度变化趋势图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

在滨海区布设多个采样点，每个采样点采用蛇形布点法采样，收集滨海区土壤后用离子色谱仪测定其主要盐基阴离子含量，测定结果如表1所示：

表1滨海土壤检测项目及结果

从表1可以看出，本发明所选用的滨海土壤为Na-Cl型盐碱土；其次为SO₄ ^2-。

向上述滨海高氯盐渍土中加入1ppm腐殖酸水溶液，进行改良处理，腐殖酸采用淋洗的方法进行加入，测定淋洗前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例2

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入5ppm腐殖酸水溶液，进行改良处理，腐殖酸采用淋洗的方法进行加入，测定淋洗前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例3

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入10ppm腐殖酸水溶液，进行改良处理，腐殖酸采用淋洗的方法进行加入，测定淋洗前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例4

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入15ppm腐殖酸水溶液，进行改良处理，腐殖酸采用淋洗的方法进行加入，测定淋洗前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例5

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入20ppm腐殖酸水溶液，进行改良处理，腐殖酸采用淋洗的方法进行加入，测定淋洗前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例6

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入土样重量份0.5％的生物炭，进行改良处理，测定处理前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例7

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入土样重量份1％的生物炭，进行改良处理，测定处理前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例8

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入土样重量份2％的生物炭，进行改良处理，测定处理前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例9

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入土样重量份4％的生物炭，进行改良处理，测定处理前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

实施例10

向实施例1采集的滨海高氯盐渍土中加入15ppm的腐殖酸和土样重量份1％的生物炭，进行改良处理，测定处理前后土壤中Cl^-和SO₄ ^2-离子的含量。

以上实施例中，腐殖酸浓度对滨海盐渍土中Cl^-离子迁移的影响如附图1所示，对滨海盐渍土中SO₄ ^2-离子迁移的影响如附图2所示，生物炭用量对滨海盐渍土中Cl^-离子迁移的影响如表2所示，对滨海盐渍土中SO₄ ^2-离子迁移的影响如表3所示，其中CK为空白组，实施例10中混合改良剂对滨海盐渍土中Cl^-离子的迁移率为99.65％，对滨海盐渍土中SO₄ ^2-离子的迁移率为97.83％，迁移效果最好。

同时对上述实施例中处理前后NO₃ ^-离子的浓度进行了测定，发现腐殖酸和生物炭对滨海高氯盐渍土中NO₃ ^-离子的迁移效果基本不影响，原因是土壤中本身所含NO₃ ^-离子量不大，淋洗量也随之减小，表现为基本无影响。

从附图1可以看出，不同浓度的腐殖酸淋洗下，Cl^-淋出液的变化情况显示：各浓度腐殖酸淋洗下，初始淋出液中Cl^-浓度都较高，随着淋出液体积的增加急剧减小。是由于刚开始淋洗时，使用的水量较少，少量水即能淋溶掉大量的盐分，溶脱非常迅速且高效，继续淋洗，土壤中的盐分浓度将越来越低，淋洗效率也逐渐降低，直至后期淋出液体积为100mL时，Cl^-浓度相对稳定于较小数值。其中以15ppm的腐殖酸淋洗效果最好，到淋出液体积为100mL时，淋洗率达97.36％；至180mL时，淋洗率增加至99.13％。当腐殖酸浓度低于15ppm时，各浓度腐殖酸的初始淋洗量均低于空白淋洗量，可能是由于腐殖酸是一种大分子的酸性物质，其分子结构中带有若干活性基，主要有酚羟基、醇羟基、羧基、甲氧基等，使得土壤中的Cl^-与腐殖酸的活性基发生加成、卤代等作用，土壤中游离态的Cl^-变成了新生成的腐殖酸的分子结构中的一部分，因而无法被检出，在淋出液中表现为淋洗量低于空白淋洗量。

从附图2可以看出，淋出液中SO₄ ^2-浓度变化与Cl^-浓度的变化情况基本一致，随着腐殖酸浓度的增加，淋出液SO₄ ^2-的浓度呈波动式变化。1ppm、5ppm和10ppm的初始淋洗量与空白淋洗量相比，略低于空白淋洗量，可能是由于腐殖酸对SO₄ ^2-同样存在加成或硫代作用，使得土壤中的淋出量略有降低；从离子色谱图1显示的Cl^-和SO₄ ^2-的出峰时间来看，也有可能是由于土壤中Cl^-含量过高，出峰时将部分SO₄ ^2-掩蔽，从而无法检出。最佳腐殖酸淋洗浓度为15ppm。随着淋出液体积的增加，SO₄ ^2-浓度均呈现递减趋势，在淋出液体积为60mL时，各不同浓度腐殖酸淋洗的效果基本达到一致，此时各不同浓度的腐殖酸淋洗率均达到93％左右，之后基本保持相同递减速率，逐渐稳定于较小数值。

从表2可以看出，初试淋洗量最高的是含量为4％的生物质炭，其次为1％，淋洗量最低的为0.5％，略低于对照组。第一次振荡液中Cl^-离子含量最高，土壤中大部分盐基离子都由于振荡操作而与生物质炭充分接触，大部分离子被淋洗出；随着振荡次数的增加，各不同生物质炭含量的淋洗液中Cl^-浓度均急剧下降，是由于土壤中总的Cl^-含量下降，在相同的振荡次数下，含量为1％和4％的生物质炭淋洗Cl^-浓度下降率相同。综合改良剂价格、施用节约等原则，生物质炭对Cl^-离子迁移的最佳浓度为1％。

从表3可以看出，对SO₄ ^2-离子的淋洗效率整体都低于对Cl^-离子的淋洗，原因一是该土壤中所含主要阴离子为Cl^-，原因二是土壤中的NaCl盐较CaSO₄盐容易淋洗。无论从整体淋洗下降率还是初试淋出量来看，含量为4％的生物质炭淋洗效果最佳，因此生物质炭对SO₄ ^2-离子迁移的最佳浓度为4％。

表2

表3

Claims (9)

1.一种滨海高氯盐渍土的改良方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：向滨海高氯盐渍土中加入改良剂，进行改良处理；所述改良剂为腐殖酸、生物炭中的至少一种；所述腐殖酸的水溶液浓度为1-20ppm；所述生物炭的用量为滨海高氯盐渍土重量的0.5-4%；所述滨海高氯盐渍土呈弱碱性，TDS至少为340mg/L，土壤中Cl^-离子含量不低于2.5ppm，SO₄ ^2-离子含量不低于0.5ppm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改良剂为腐殖酸，腐殖酸的浓度为15-20ppm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述腐殖酸的浓度为15ppm。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述改良剂为腐殖酸，进行改良处理时，采用淋洗方法进行处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改良剂为生物炭，生物炭的用量为滨海高氯盐渍土重量的4%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改良剂为腐殖酸和生物炭的混合物，所述腐殖酸浓度为15ppm，所述生物炭的用量为滨海高氯盐渍土重量的4%。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物炭为秸秆废弃物通过快速热解获得。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述快速热解的温度为500~800℃。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述快速热解的时间为1.5~3h。