CN107787635A

CN107787635A - 一种粉黏壤质盐碱土的改良方法

Info

Publication number: CN107787635A
Application number: CN201711169131.2A
Authority: CN
Inventors: 邵安林; 许灏; 高江
Original assignee: Angang Group Mining Co Ltd
Current assignee: Ansteel Mining Co Ltd; Angang Group Mining Co Ltd
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2018-03-13

Abstract

本发明的目的是为了解决现有技术中粉黏壤质盐碱土的改良方法研究较少的问题，提供了一种粉黏壤质盐碱土的改良方法。本发明以铁尾矿砂为主对粉黏壤质盐碱土进行质地改造，调整粉黏壤质盐碱土的质地组成以及毛管孔隙、非毛管孔隙和大裂隙的比例，以有机酸、腐熟污泥或腐熟沼渣来抑制尾矿砂的不均匀沉降和分层，构建壤土，从而改良粉黏壤质盐碱土。

Description

一种粉黏壤质盐碱土的改良方法

技术领域

本发明属于盐碱土改良技术领域，特别涉及一种粉黏壤质盐碱土的改良方法。

背景技术

盐碱土是盐土和碱土以及各种盐化和碱化土的总称。其中，盐土是指含有大量可溶性盐类而使大多数植物不能生长的土壤，其盐含量一般达0.6％以上；碱土是指代换性钠离子阳离子代换量的百分率(ESP)超过20％的强碱性土壤。盐碱土常会对农业生产中产生不利的影响，土壤盐分含量过高将导致植物细胞失水，产生“生理干旱”的现象，而碱度过大可引起土体分散、水稳性团聚体数量减少，并对对植物细胞产生毒害，造成生理损害。

目前，治理盐碱地的措施大致可分为工程水利、化学改良、生物改良等。

工程水利改良的重点为洗盐、排盐，其主要举措包括淡水压盐、挖沟排碱、平地深翻、筑堤种植、暗管排盐、围埝造田等。与之相关的专利有CN 1759943 A一种治理改造盐碱地的方法、CN 105165167 A盐碱地脱盐方法、CN 103621209A治理改良盐碱地的方法、CN204810883U排盐碱管、CN101347790A改良盐碱地方法、CN 102349371A苏打盐碱水田快速脱盐碱耕整地方法、CN 104054425 A盐碱地改良系统及改良方法、CN 105165167A盐碱地脱盐方法、CN 202587801U盐碱地用排盐碱管、CN 102550159A盐碱地控抑盐方法及盐碱地控抑盐系统、CN105393666 A盐碱地改良方法等。工程水力改良通常投资较大，改良成本过高。一般用于淡水水源充足、排灌等水利设施完善的地区，对于干旱少雨、水资源匮乏、排水不通畅的盐碱地区则不适用。

化学改良主要通过施加改良剂改善土壤结构、提高土壤保水保肥能力及洗盐、脱盐效果。相关专利有CN101624523A一种盐碱土壤改良剂，CN 102936503 A含有铁尾矿的土壤透气改良增效剂及其制备方法、CN 102936502 A一种利用铁尾矿制备的防返盐碱剂及其在盐碱地中的应用、CN 103922846 A盐碱地改良方法、CN102775250 A一种盐碱地肥料、CN106146198 A抗盐碱有机肥料、CN 102517030A盐碱地改良剂、CN 104871678 A一种改良盐碱地的方法，CN 106220415 A一种用于盐碱土壤改良的功能性水溶肥料及其应用、CN106278522 A一种盐碱土壤调理剂等。化学改良一般原材料组成较为复杂、不具有广泛的适应性，操作及管理比较严格，土壤熟化时间漫长。

生物改良措施即以在盐碱地上引种、栽培耐盐植物或盐生植物改良盐碱地，通过生物分泌有机酸，增加土壤有机质，疏松土壤结构，吸收土壤盐分，实现盐碱土改良。相关专利有CN 104531721 A盐地碱蓬耐盐碱基因及其应用，CN105165167 A盐碱地脱盐方法等。但生物改良方法周期较长，见效慢，且对生物种类有较高的要求。

在盐碱土中，质地组直接影响土壤盐渍化程度，土壤质地结构不合理，常会加剧土壤积盐碱，加重土壤的盐碱化程度。然而以上改良方法虽然在一定程度上或一段时期内能够改变土壤的理化性质，达到洗盐洗碱或防返盐碱的作用，但土壤质地没有发生根本改变。在盐碱土质地分类中，粉黏壤质盐碱土是一种重要的质地类型，其粒径组成中，砂粒(粒径范围为0.05mm≤砂粒＜2mm)含量较低(小于20％)，而粉粒和粘粒含量过高，质地结构不合理，返盐返碱现象比较严重，属于较难治理的一类盐碱土。因此，有必要对粉黏壤质盐碱土的改良方法做进一步研究。

发明内容

本发明的技术方案为一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，包括如下步骤：

1)对待改良粉黏壤质盐碱土进行机械组成分析，确定土壤质地中砂粒(粒径范围为0.05mm≤砂粒＜2mm)、粉粒(粒径范围为0.002mm≤粉粒＜0.05mm)和粘粒(粒径范围为＜0.002mm)的具体质量百分含量，设定其质量百分含量分别为x，y和z，并且x+y+z＝1，同时测定土壤容重，设为A，单位：g/cm³。

2)向待改良粉黏壤质盐碱土中添加粒径范围为0.05mm≤铁尾矿砂＜2mm的铁尾矿砂，控制其添加量同时满足以下条件，添加量单位：t/hm²：

3333HA(1-4x)≤铁尾矿砂添加量≤10000HA(1-2x) (1)

10000HA(4z-1)≤铁尾矿砂添加量≤10000HA(10z-1) (2)

其中，H为待改良粉黏壤质盐碱土的土壤深度，单位：m；

将铁尾矿砂与待改良粉黏壤质盐碱土混合均匀，即可在改良后的土壤耕层进行常规的种植作业。

进一步的，上述的改良方法，所述铁尾矿砂为改良的铁尾矿砂。

进一步的，上述的改良方法，所述改良的铁尾矿砂的制备方法为：取所述铁尾矿砂，与有机酸搅拌均匀，调整铁尾矿砂的pH至6.0～6.5，得到改性的铁尾矿砂。

进一步的，上述的改良方法，所述的有机酸包括水解聚马来酸酐和聚丙烯酸；

所述水解聚马来酸酐的规格为分子量400～800，固含量48～50％，1％水溶液pH为2～3；所述聚丙烯酸的规格为分子量2000～5000，固含量30％，1％水溶液pH值为3.0。

进一步的，上述的改良方法，所述步骤2)中，将铁尾矿砂与待改良粉质盐碱土混合均匀后，再加入质量为铁尾矿砂质量5～10％的腐熟沼渣或腐熟污泥，混合均匀，静置20～40天，即可在改良后的土壤耕层进行常规的种植作业。

进一步的，上述的改良方法，所述的腐熟沼渣为由总碳氮比为25～35：1的沼渣与秸秆混合物经过静态好氧堆肥发酵的产品，产品的含水量为25～30％、pH为8.5±0.5；

所述的沼渣为沼气池以牛粪、鸡粪等富氮原料为原料经厌氧发酵后得到的残渣；

所述的秸秆包括玉米秸秆、小麦或水稻秸秆，粒径≤30mm。

进一步的，上述的改良方法，所述的腐熟污泥为总碳氮比为25～35∶1的污泥与秸秆经过堆肥发酵的产品，产品的pH7.8～9，含水量25～30％；

所述的污泥为生活污水处理厂的脱水污泥，含水量80％±5，pH 8.5±0.5；

所述的秸秆包括玉米秸秆、小麦或水稻秸秆，粒径≤30mm。

进一步的，上述的改良方法，所述铁尾矿砂的重金属成分符合农业部大量元素肥的有毒元素限量标准。

与现有技术相比，本发明有益效果为：

1.本发明工艺简单，易于实施，无污染，原料来源广泛，价格低廉，生产成本低。

2.对粉黏壤质盐碱土有明显的改良效果。在盐碱土中，粉黏壤质盐碱土粒径组成中，砂粒(0.05～2mm)含量较低(小于20％)，而粉粒和粘粒含量过高，产生盐渍化的主要原因为质地结构不合理，土体结构中粉粒和粘粒含量过高，非毛管空隙和大裂隙较少。铁尾矿是一种非常有效的盐碱地改良材料，本发明选用的铁尾矿砂为尾矿中粒级较粗的部分，在质地组成中以砂粒为主，铁尾矿颗粒呈不规则的棱块状，可以较好的构建非毛管孔隙和大裂隙。以铁尾矿砂改变粉黏壤土中砂、粉、粘粒的比例，合理调整质地组成，将粉黏壤质盐碱土改造成壤土，打破粉粉黏壤质盐碱土结构中形成的大量毛管空隙，增加非毛管孔隙和大裂隙的组成，既提高渗透性，利于排水洗盐，又可阻碍毛管水上升，减少盐分累积，实现盐碱土的改良；但由于铁尾矿比重较大、比表面积相对较小且带有负电荷，很难与盐碱土复合，将未经任何处理的铁尾矿直接施入盐碱土中后，很快与盐碱土分离，发生了明显的不均匀沉降及分层现象，形成“上粘下砂”结构。为了解决该问题，本发明以腐熟沼渣中的有机物促进铁尾矿与盐碱土的胶结及复合，降低铁尾矿砂的不均匀沉降和分层现象，确保了土壤质地的均一性和稳定性。

3.降低了改良盐碱土的成本。由于铁尾矿砂为铁矿山生产废弃物，改良采用铁尾矿砂即实现了对其再利用，又降低改良成本。

具体实施方式

以下通过具体的实施方式对本发明作进一步说明。

以下鞍山式铁尾矿，来自自鞍山矿业公司尾矿库，其化学组分中，SiO₂含量76.1％，总铁含量11.31％，粒径范围为0.05mm≤铁尾矿砂＜2mm，重金属等有害成分极低，符合农业部大量元素肥的有毒元素限量标准。

实施例1

在待改良粉黏壤质盐碱土区域取耕层土壤(0～20cm)，风干后分析机械组成(见表1)，土壤容重为1.34g/cm³。

表1粉黏壤质盐碱土机械组成

粒径分级	＜0.002mm	0.002≤～＜0.05mm	0.05≤～＜2mm
				含量(％)	27.8	54.9	17.3

在待改良区域选取30m²地块，平整后，根据公式(1)、(2)计算，向耕层(深度20cm)土壤中添加900kg铁尾矿砂，搅拌均匀，同时设置对照地块1(30m²，未添加铁尾矿)和对照地块2(30m²，加入200kg铁尾矿砂，土壤质地仍为粉黏壤质盐碱土)进行耕作，种植作物为玉米，具体种植作业及管理同大田。

改良结果见表2和表3。

表2、改良后土壤机械组成

表3、种植后土壤理化性质及产量

实施例2

待改良粉黏壤质盐碱土区域耕层土壤(0～20cm)机械组成同表1，土壤容重为1.34g/cm³。

将铁尾矿砂和分子量400～800、固含量48～50％、1％水溶液pH为2～3的水解聚马来酸酐混合，搅拌均匀，调整铁尾矿砂的pH至6.5，得到改性的铁尾矿砂。

在待改良区域选取30m²地块，平整后，根据公式(1)、(2)计算，向土壤中添加900kg改性的铁尾矿砂，与耕层土壤(20cm深度)搅拌均匀，同时设置对照地块1(30m²，原状土壤)、对照地块2(30m²，添加铁尾矿砂未添加有机酸)进行耕作，种植作物为玉米，其他种植作业及管理同大田。

改良结果见表4和表5。

表4改良后土壤机械组成

表5种植后土壤理化性质及产量

实施例3

将沼气池以牛粪为原料经厌氧发酵后得到的沼渣与秸秆以C/N为25～35∶1混合，经过静态好氧堆肥发酵，得到含水量为27.3％，pH为8.5的腐熟沼渣。

在待改良粉黏壤质盐碱土区域取耕层土壤(0～20cm)，土壤机械组成同表1，土壤容重为1.34g/cm³。

在待改良粉黏壤质盐碱土区域选取30m²地块，平整后，根据公式(1)、(2)计算，向耕层盐碱土中添加900kg经筛选后的铁尾矿砂，与耕层添加50kg腐熟沼渣，与耕层土壤(深度20cm)搅拌均匀，静置一个月，设置对照地块1(30m²，原状土壤)、对照地块2(30m²，添加腐熟沼渣但未添加铁尾矿砂)、对照地块3(30m²，添加铁尾矿砂但未添加腐熟沼渣)进行耕作，种植作物为玉米，其他种植作业及管理同大田。

改良结果见表6和表7。

表6改良后土壤机械组成

表7种植后土壤理化性质及产量

实施例4

取生活污水处理厂的含水量80％±5、pH 8.5±0.5的脱水污泥与玉米秸秆粉混合均匀，并控制总碳氮比为25～35：1，经过堆肥后得到含水率为25.7％，pH为8.3的腐熟污泥。

在待改良区域选取30m²地块，平整后，根据公式(1)、(2)计算，向土壤中添加900kg经筛选后的铁尾矿，与耕层土壤搅拌均匀，然后添加60kg腐熟污泥，与耕层土壤(深度20cm)搅拌均匀，静置一个月，设置对照地块1(30m²，原状土壤)、照地块2(30m²，添加腐熟污泥但未添加铁尾矿砂)、对照地块3(30m²，添加铁尾矿砂，未添加腐熟污泥)进行耕作，种植作物为玉米，其他种植作业及管理同大田。

实施结果见表8和表9。

表8、改良后土壤机械组成

表9、种植后土壤理化性质及产量

Claims

1.一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对待改良粉黏壤质盐碱土进行机械组成分析确定土壤质地中砂粒、粉粒和粘粒的具体质量百分含量，将其质量百分含量分别设为x，y和z，并且x+y+z＝1，同时测定土壤容重，设为A，单位：g/cm³。

2)向粉黏壤质盐碱土中添加粒径范围为0.05mm≤铁尾矿砂＜2mm的铁尾矿砂，控制其添加量同时满足以下条件，添加量单位：t/bm²：

3333HA(1-4x)≤铁尾矿砂添加量≤10000HA(1-2x) (1)

10000HA(4z-1)≤铁尾矿砂添加量≤10000HA(10z-1) (2)

其中，H为待改良粉黏壤质盐碱土的土壤深度，单位：m；

将铁尾矿砂与待改良粉黏壤质盐碱土混合均匀，即可在土壤耕层进行种植作业。

2.根据权利要求1所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述铁尾矿砂为改良的铁尾矿砂。

3.根据权利要求1所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述步骤2)中，将铁尾矿砂与待改良砂黏壤质盐碱土混合均匀后，再加入腐熟沼渣或腐熟污泥，混合均匀，即可在改良后的土壤耕层进行常规的种植作业。

4.根据权利要求2所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述改良的铁尾矿砂的制备方法为：取铁尾矿砂，与有机酸搅拌均匀，调整铁尾矿砂的pH至6.0～6.5，得到改性的铁尾矿砂。

5.根据权利要求4所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述的有机酸包括水解聚马来酸酐和聚丙烯酸；

6.根据权利要求3所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述的腐熟沼渣为总碳氮比为25～35∶1的沼渣与秸秆经过静态好氧堆肥发酵的产品，产品的含水量为25～30％、pH为8～9。

7.根据权利要求3所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述的腐熟污泥为总碳氮比为25～35∶1的污泥与秸秆混合堆肥发酵的产品，产品的pH为7.8～9，含水量为25～30％。

8.根据权利要求3所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述腐熟沼渣或腐熟污泥的加入量为所述铁尾矿砂质量的5～10％。

9.根据权利要求1或4所述的一种粉黏壤质盐碱土的改良方法，其特征在于，所述铁尾矿砂的重金属成分符合农业部大量元素肥的有毒元素限量标准。