CN106717228B - 一种基于生物质材料损毁土地复垦方法 - Google Patents

一种基于生物质材料损毁土地复垦方法 Download PDF

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    • A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting

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Abstract

本发明公开了一种基于生物质材料损毁土地复垦方法，先收集木屑、作物秸秆、禽畜粪便，晾干、粉碎，再将粉碎后的木屑、作物秸秆等质量混合水热碳化，制成生物炭，将粉碎后的禽畜粪便放入反应釜，加热搅拌，烘干，加入复合增效剂，制成生物质有机肥。本发明根据复垦土壤有机质含量制定三种复垦方案，方案1:生物炭0.5t/ha、有机肥1t/ha与表土层机械混匀；方案2:生物炭1t/ha、有机肥1t/ha与表土层机械混匀，然后填埋式施入木屑5t/ha、秸秆5t/ha；方案3:生物炭1.5t/ha、有机肥1.5t/ha、菌剂0.3t/ha与表土层机械混匀，然后填埋式施入木屑5t/ha、秸秆5t/ha。本发明基于生物质材料再利用，进行损毁土地复垦，实现了变废为宝，成本低，能够使土壤肥力快速提升。

Description

一种基于生物质材料损毁土地复垦方法
技术领域
本发明涉及一种损毁土地复垦方法，具体涉及一种基于生物质材料损毁土地复垦方法。
背景技术
中国是资源大国，同时也是人口大国，人均土地资源短缺，中国土地资源十分有限，人均耕地只有0.11hm2，不到世界人均耕地的1/2。近年来，经济建设和自然灾害损毁的土地达百万亩之多，截至2009年，我国自然灾害共损毁土地133.33万hm2以上，有关数据表明，工矿累计破坏土地约400万hm2，且每年仍以4万hm2的速度递增，而这些损毁的土地复垦率仅为12%，可用耕地资源远远不能满足中国社会经济快速发展的需要，这导致中国人地矛盾加重（梁海超等.安徽农业科学,2011）。为此，国家已将1.2亿hm2耕地作为中国耕地保护的一道红线，要求切实保护耕地，《全国土地利用总体规划纲要（2006-2020年）》明确提出了复垦目标与任务：“到2020年，全国通过土地整理复垦开发补充耕地不低于367万hm2”（胡振琪.科技导报,2009）。由此可见，土地复垦与生态重建成为中国保障土地资源和保护环境的有效措施。
目前，我国土地复垦方法主要包括表土剥离、挖深垫浅、交错回填、煤矸石充填、土壤物理与化学属性重构等，具有工程量大、成本高的不足，复垦后土壤肥力恢复缓慢，并存在土壤污染、复垦失败的风险。因此，寻求低成本、快速、可靠的损毁土地复垦方法既是国家需求，也是社会需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出一种基于生物质材料损毁土地复垦方法，该方法不仅所需材料来源广、成本低，还能快速提升复垦后土壤肥力。
技术方案：
一种基于生物质材料损毁土地复垦方法，包括以下步骤：
步骤1：先收集木屑、作物秸秆、禽畜粪便，晾干、粉碎，再将晾干后的木屑、作物秸秆等质量混合水热碳化，制成生物炭，将粉碎后禽畜粪便放入反应釜，加热搅拌，烘干，加入复合增效剂（复硝酚钠、α-萘乙酸钠、胺鲜酯、聚天冬氨酸、赤霉素），制成生物质有机肥；
步骤2：平整土地，机械深翻损毁土地0-40cm表层土，剔除土壤中垃圾、石子等，并耙平，淡水漫灌约800-1000m³/ha，等待一周；
步骤3：在复垦土地区域随机采集0-30cm土壤样本3-5个，并测定土壤有机质含量；
步骤4：根据有机质含量实施如下三种复垦方案：方案1，当有机质≥2%时，撒施生物炭0.5t/ha、有机肥1t/ha，并与0-30cm表土层机械混匀，耙平，压实；方案2:当2%＞有机质≥1%时，撒施生物炭1t/ha、有机肥1t/ha，并与0-20cm表土层机械混匀，耙平，压实，然后填埋式混施木屑、农作物秸秆，木屑、农作物秸秆施入量均为5t/ha；方案3: 当有机质＜1%时，撒施生物炭1.5t/ha、有机肥1.5t/ha、土壤生物菌剂（有效活菌数≥5亿/g）0.3t/ha，并与0-30cm表土层机械混匀，耙平，压实，然后填埋式混施木屑、农作物秸秆，木屑、农作物秸秆施入量均为5t/ha；
步骤5：再次浇水，使土壤含水率达到5%-8%，等待种植作物。
步骤1中收集木屑、作物秸秆、禽畜粪便，晾干、粉碎，再将晾干后的木屑、作物秸秆等质量混合，加水使含水量不低于40%，放入密闭反应炉，在240℃、10MPa条件下水热碳化，持续4h，制成生物质有机碳。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中将晾干的禽畜粪便粉碎至粒度不大于2mm，加水至15-20%含水量，放入反应釜，水蒸气升温80℃，持续搅拌24h，出料，30℃烘干，添加复合增效剂(复硝酚钠、α-萘乙酸钠、胺鲜酯、聚天冬氨酸、赤霉素)，制成生物有机肥。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中有机肥中加入复合增效剂，有机肥与复合增效剂质量比为100:1，复合增效剂中含有复硝酚钠10g/kg、α-萘乙酸钠40g/kg、胺鲜酯6g/kg、聚天冬氨酸60g/kg、赤霉素90g/kg。
作为上述发明的进一步改进，步骤4中填埋式混施木屑、农作物秸秆，具体方法为间隔80cm挖沟，沟深20cm、沟宽20cm，将木屑5t/ha、农作物秸秆5t/ha混匀，均匀撒入沟内，最后覆土掩埋，使土地平整。
有益效果：
我国生物质资源丰富，木屑、作物秸秆、禽畜粪便来源广，利用不充分，处理不当容易造成环境污染。生物质资源作为一种绿色材料，木屑、作物秸秆经加工制成水热炭具有典型的核壳结构，炭微球的表面含有大量的活性含氧官能团，而内部则为低活性的含氧，能够代替宝贵的泥炭资源，禽畜粪便经加工制成有机肥，有利于克服施用化肥造成土壤板结、肥力下降的缺陷。本发明针对土壤肥力较高（有机质≥2%）的损毁土地，撒施生物炭0.5t/ha，并配施有机肥1t/ha，该方法确保在土地复垦后保持土壤中有机质持续提升，有机肥N素含量高，配施有机肥能够拟补生物炭C/N高、N源不足的缺陷，保障土壤养分供给，避免了土地被复垦后因养分不均衡引起土壤肥力低下的风险。本发明针对土壤养分偏低（2%＞有机质≥1%）的损毁土地，撒施生物炭1t/ha、有机肥1t/ha，然后填埋式混施木屑5t/ha、农作物秸秆5t/ha，该方法一方面通过施入生物炭1t/ha、有机肥1t/ha拟补了土壤本身肥力不足，另一方面填埋式混施木屑5t/ha、农作物秸秆5t/ha促进表层土壤水、热、气、肥供给，在表层（0-30cm）土壤形成激发效应，保障土壤养分持续供给。本发明针对贫瘠土壤（有机质＜1%），撒施生物炭1.5t/ha、有机肥1.5t/ha、土壤生物菌剂（有效活菌数≥5亿/g）0.3t/ha，然后填埋式混施木屑5t/ha、农作物秸秆5t/ha，该方法以高量生物炭1.5t/ha、有机肥1.5t/ha快速改善土壤贫瘠状况，填埋式混施木屑5t/ha、农作物秸秆5t/ha作为补充，改善损毁土地复垦后土壤水、热、气、肥供给，菌剂促进木屑腐熟，激活土壤，快速驯化土壤，达到损毁土地复垦后土壤可持续利用的效果，实现了土地复垦方法高效、复垦后土壤质量过硬的目的。
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例
步骤1：先收集木屑、作物秸秆、禽畜粪便，晾干、粉碎，再将晾干后的木屑、作物秸秆等质量混合，加水使含水量不低于40%，放入密闭反应炉，在240℃、10MPa条件下水热碳化，持续4h，制成生物质有机碳。将晾干的禽畜粪便粉碎至粒度不大于2mm，加水至15-20%含水量，放入反应釜，水蒸气升温80℃，持续搅拌24h，出料，30℃烘干，添加复合增效剂(复硝酚钠、α-萘乙酸钠、胺鲜酯、聚天冬氨酸、赤霉素)，制成生物有机肥；
步骤2：平整土地，机械深翻损毁土地0-40cm表层土，剔除土壤中垃圾、石子等，并耙平，淡水漫灌约800-1000m³/ha，等待一周；
步骤3：在复垦土地区域随机采集0-30cm土壤样本3-5个，并测定土壤有机质含量；
步骤4：根据有机质含量实施如下三种复垦方案：方案1，当有机质≥2%时，撒施生物炭0.5t/ha、有机肥1t/ha，并与0-30cm表土层机械混匀，耙平，压实；方案2: 当2%＞有机质≥1%时，撒施生物炭1t/ha、有机肥1t/ha，并与0-30cm表土层机械混匀，耙平，压实，然后填埋式混施木屑、农作物秸秆，木屑、农作物秸秆施入量均为5t/ha，耙平；方案3: 当有机质＜1%时，撒施生物炭1.5t/ha、有机肥1.5t/ha、土壤生物菌剂（有效活菌数≥5亿/g）0.3t/ha，并与0-30cm表土层机械混匀，耙平，压实，然后填埋式混施木屑、农作物秸秆，木屑、农作物秸秆施入量均为5t/ha；
步骤5：再次浇水，使土壤含水率达到5%-8%，等待种植作物。
步骤1中有机肥中加入复合增效剂，有机肥与复合增效剂质量比为100:1，复合增效剂中含有复硝酚钠10g/kg、α-萘乙酸钠40g/kg、胺鲜酯6g/kg、聚天冬氨酸60g/kg、赤霉素90g/kg。
步骤4中填埋式混施木屑、农作物秸秆，具体方法为间隔80cm挖沟，沟深20cm、沟宽20cm，将木屑5t/ha、农作物秸秆5t/ha混匀，均匀撒入沟内，最后覆土掩埋，是土地平整。

Claims (5)

1.一种基于生物质材料损毁土地复垦方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：先收集木屑、作物秸秆、禽畜粪便，晾干、粉碎，再将晾干后的木屑、作物秸秆等质量混合水热碳化，制成生物炭，将粉碎后禽畜粪便放入反应釜，加热搅拌，烘干，加入复合增效剂，制成生物质有机肥；
步骤2：平整土地，机械深翻损毁土地 0-40cm 表层土，剔除土壤中垃圾、石子，并耙平，淡水漫灌800-1000m³/ha，等待一周；
步骤3：在复垦土地区域随机采集0-30cm土壤样本3-5个，并化验土壤有机质含量；
步骤4：根据有机质含量实施如下三种复垦方案：方案1，当有机质≥2%时，撒施生物炭0.5t/ha、有机肥 1t/ha，并与 0-30cm 表土层机械混匀，耙平，压实；方案 2:当 2%＞有机质≥1%时，撒施生物炭 1t/ha、有机肥1t/ha，并与0-30cm 表土层机械混匀，耙平，压实，然后填埋式混施木屑、农作物秸秆，木屑、农作物秸秆施入量均为5t/ha，耙平；方案3:当有机质＜1%时，撒施生物炭1.5t/ha、有机肥1.5t/ha、有效活菌数≥5亿/g的土壤生物菌剂0.3t/ha，并与0-30cm表土层机械混匀，耙平，压实，然后填埋式混施木屑、农作物秸秆，木屑、农作物秸秆施入量均为5t/ha；
步骤5：再次浇水，使土壤含水率达到5%-8%，等待种植作物。
2.根据权利要求1所述的基于生物质材料损毁土地复垦方法，其特征在于：步骤1中收集木屑、作物秸秆、禽畜粪便，晾干、粉碎，再将晾干后的木屑、作物秸秆等质量混合，加水使含水量不低于40%，放入密闭反应炉，在240℃、10MPa条件下水热碳化，持续4h，制成水热生物炭。
3.根据权利要求1所述的基于生物质材料损毁土地复垦方法，其特征在于：步骤1中将晾干的禽畜粪便粉碎至粒度不大于2mm，加水至15-20%含水量，放入反应釜，水蒸气升温至80℃，持续搅拌24h，出料，30℃烘干，添加复合增效剂，制成生物有机肥。
4.根据权利要求1所述的基于生物质材料损毁土地复垦方法，其特征在于：有机肥中加入复合增效剂，有机肥与复合增效剂质量比为100:1，复合增效剂中含有复硝酚钠10g/kg、α-萘乙酸钠40g/kg、胺鲜酯6g/kg、聚天冬氨酸60g/kg、赤霉素90g/kg。
5.根据权利要求1所述的基于生物质材料损毁土地复垦方法，其特征在于：步骤4中填埋式混施木屑、农作物秸秆，具体方法为间隔80cm挖沟，沟深20cm、沟宽20cm，将木屑5t/ha、农作物秸秆5t/ha混匀，均匀撒入沟内，然后覆土掩埋，使土地平整。
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