CN107969184A - 一种盐碱土的改良方法及改良剂 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是为了解决现有技术中有效持久的盐碱地质地改良方法研究较少的问题，提供了一种盐碱土的改良方法和改良剂，属于盐碱土改良技术领域。本发明通过向待改良盐碱土加入不同剂量、不同粒级的铁尾矿砂，利用铁尾矿砂改变盐碱土中砂、粉、粘粒的比例，合理调整质地组成，将盐碱土改造成壤土，利用铁尾矿的不规则楞块结构既可以保留大量毛管孔隙，还可构建大量非毛管孔隙和大裂隙，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，能够有效降低土壤盐分，实现盐碱土的持久改良和土壤质地的稳定性。

Description

一种盐碱土的改良方法及改良剂
技术领域
本发明属于盐碱土改良技术领域，特别涉及一种盐碱土的改良方法及改良剂。
背景技术
我国盐碱土面积巨大，从热带到寒温带、从滨海到内陆、从低地到高原，都有盐渍化土壤的分布。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。盐渍土的物理和化学性状都较差，其主要表现为盐分或碱度过高，导致植物根系缺水或受到毒害，土壤质地粘重，团聚体较少，干旱时土壤板结，透水、透气性性差，对农业生产极为不利。
目前，治理盐碱地的措施大致可分为工程改良、化学改良、生物改良等。其中，工程改良措施主要通过平整土地、挖排水沟渠、翻地、旋耕、泡田等耕作措施，利用明沟排水或竖直排水降低水位减少盐碱的上升，或通过灌溉洗盐碱等进行改良，或构建排盐管道和排盐孔，将盐碱地的盐分通过排盐孔和排盐管出田外。相关专利有CN 103621209A治理改良盐碱地的方法、CN101347790A改良盐碱地地方法、CN 105165167A盐碱地脱盐方法、CN102349371A苏打盐碱水田快速脱盐碱耕整地方法、CN 202587801U盐碱地用排盐碱管、CN204810883U排盐碱管、CN 104054425 A盐碱地改良系统及改良方法、CN 105393666 A盐碱地改良方法，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 102232328 A一种改良盐碱地的方法及盐碱地的种植方法，CN 102550159A盐碱地控抑盐方法及盐碱地控抑盐系统，CN 104115586 A一种中重度盐碱地治理方法等。
化学改良主要通过施加有机肥料、无机肥料、调节剂、微生物肥料等改良剂改善土壤结构、增加土壤保水能力、提高土壤养分或利用吸附、置换、中和、保肥、隔盐等方法改良盐碱地土壤。相关专利有CN 102775250 A一种盐碱地肥料，CN 103922846 A盐碱地改良方法，CN 106146198 A抗盐碱有机肥料，CN 102517030 A盐碱地改良剂，CN 104871678 A一种改良盐碱地的方法，CN 106278522 A一种盐碱土壤调理剂，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，CN101624523A一种盐碱土壤改良剂，CN102898237A，粉状盐碱地保水缓释肥，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，CN101481281A苏打盐碱地综合治理剂及其使用方法等。
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为主的农、林、牧生态系统及其复合体系而达到改良利用盐碱地目的的一种措施。生物改良措施能减少土壤水分蒸发，控制地表积盐，增加根系数量，增强土壤微生物活动性，改善土壤理化性质，有效地恢复盐碱地生产力。相关专利有CN 104531721A盐地碱蓬耐盐碱基因及其应用，CN105165167 A盐碱地脱盐方法等。
以上改良方法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，然而对土壤质地的改变没有影响或影响很小。而在盐碱土中，质地组成直接影响土壤盐渍化程度。其中，粒径的形状及规则程度很大程度上影响着毛管孔径、非毛管孔径以及大裂隙的分布，进而影响到土壤的渗透性及盐分的累积。我国存在多种不同质地的盐碱土，如粉质盐碱土、粉黏壤质盐碱土、砂黏壤质盐碱土、粉壤质盐碱土等，其粒径分布中，砂粒(0.05≤砂粒＜2mm)、粉粒含量(0.002≤粉粒＜0.05mm)、粘粒(＜0.002mm)含量差异很大，质地组成不合理，盐渍化严重，排水不畅、洗盐排盐困难，较难治理。因此，有必要对有效持久的盐碱地质地改良方法做进一步研究。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中有效持久的盐碱地质地改良方法研究较少的问题，提供了一种盐碱土的改良方法和改良剂。本发明通过向待改良盐碱土加入不同剂量、不同粒级的铁尾矿砂，利用铁尾矿砂改变盐碱土中砂、粉、粘粒的比例，合理调整质地组成，将盐碱土改造成壤土，利用铁尾矿的不规则楞块结构既可以保留大量毛管孔隙，还可构建大量非毛管孔隙和大裂隙，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，能够有效降低土壤盐分，实现盐碱土的持久改良和土壤质地的稳定性。
本发明的技术方案之一为，一种盐碱土的改良方法，包括如下步骤：
1)对待改良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0.05≤砂粒＜2mm)、粉粒(粒径范围为0.002≤粉粒＜0.05mm)和粘粒(粒径范围为＜0.002mm)的具体质量百分含量，设定砂粒、粉粒和粘粒的质量百分含量分别为x1，x2和x3，并且x1+x2+x3＝1，同时测定土壤容重(g/cm3)，设为A；
2)将铁尾矿砂筛选为砂粒(粒径范围为0.05≤砂粒＜2mm)、粉粒(粒径范围为0.002≤粉粒＜0.05mm)和粘粒(粒径范围为＜0.002mm)三种组分，向待改良盐碱土中添加铁尾矿砂，添加量同时满足以下条件：
其中，Y1为铁尾矿砂中砂粒的添加量(t/hm2)，Y2为铁尾矿砂中粉粒的添加量(t/hm2)，Y3为铁尾矿砂中粘粒的添加量(t/hm2)，H为待改良盐碱土的土层厚度(m)；
然后将铁尾矿砂与待改良盐碱土搅拌均匀，即可进行常规种植作业。
进一步的，上述的改良方法，所述铁尾矿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。
本发明的技术方案之二为，上述盐碱土的改良方法所采用的改良剂，为铁尾矿砂，所述铁尾矿砂为粘粒，粉粒和砂粒中的一种或多种；并且，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，本发明的优势在于：
本发明与现有技术相比，其显著的有益效果体现在：
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、对粉质盐碱土、粉黏壤质盐碱土、砂黏壤质盐碱土、粉壤质盐碱土等质地组成不合理、毛管孔隙、非毛管孔隙失调、返盐返碱严重的盐碱土改良效果明显。在盐碱土中，质地组成直接影响土壤盐渍化程度。盐碱土质地组成不合理，盐渍化严重，排水不畅、洗盐排盐困难，是盐碱地性质恶化的主要原因。本发明将铁尾矿水力分选产生的不同粒级组分以适宜的比例加入盐碱土中，利用铁尾矿改变盐碱土中砂、粉、粘粒的比例，合理调整质地组成，将其改造改造成壤土，既可以保留大量毛管孔隙，还可构建大量非毛管孔隙和大裂隙，并且极大的改变了土壤中毛管孔隙的分布情况。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，有效降低土壤盐分，实现盐碱土的改良。而其他性质与铁尾矿相似的材料，如粉煤灰、钢渣等，由于缺乏铁尾矿砂颗粒的棱块状，无法构建出非毛管孔隙和大裂隙，无法改变土壤中毛管孔隙的分布。
3、降低了改良盐碱土的成本。由于铁尾矿为铁矿山生产废弃物，改良采用铁尾矿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。
以下实施例中的铁尾矿为鞍山式铁尾矿，来自鞍钢集团矿业有限公司尾矿库，筛选水力分级产生的不同粒级组分，按照其粒径分离出三个组分，分别为砂粒(粒径范围为0.05≤砂粒＜2mm)、粉粒(粒径范围为0.002≤粉粒＜0.05mm)和粘粒(粒径范围为＜0.002mm)。其化学组分中，SiO2含量76.1％，总铁含量11.3％，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
在待改良砂黏壤质盐碱土区域取耕层(0～20cm)土壤样品，风干后分析机械组成(见表1)，土壤容重为1.32g/cm3。
表1、砂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(％) 23.1 24.0 52.9
在待改良区域选取30m2地块，平整后向土壤中添加铁尾矿砂，根据公式(1)、(2)和(3)计算，加入量为粘粒0kg，粉粒700kg，砂粒0kg，与耕层土壤搅拌均匀，同时设置对照地块1(30m2，未添加铁尾矿)和对照地块2(30m2，加入铁尾矿砂，其中粘粒0kg，粉粒200kg，砂粒0kg，土壤质地仍为砂黏壤质盐碱土)进行耕作，种植作物为玉米，具体种植作业及管理同大田。
改良后结果见表2和表3。
表2、改良后的土壤机械组成
表3、种植后的土壤理化性质及产量
实施例2
在待改良黏壤质盐碱土区域取耕层(0～20cm)土壤样品，风干后分析机械组成(见表4)，土壤容重为1.41g/cm3。
表4、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(％) 28.2 42.3 29.5
在待改良区域选取30m2地块，平整后向土壤中添加铁尾矿砂，根据公式(1)、(2)和(3)计算，加入量为粘粒0kg，粉粒510kg，砂粒420kg，与耕层(20cm深度)土壤搅拌均匀，同时设置对照地块1(30m2，未添加铁尾矿)和对照地块2(30m2，加入铁尾矿砂，其中粘粒0kg，粉粒120kg，砂粒96kg，土壤质地为黏壤土)进行耕作，种植作物为玉米，具体种植作业及管理同大田。
改良后结果见表5和表6。
表5、改良后的土壤机械组成
表6、种植后的土壤理化性质及产量
实施例3
在待改良砂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7)，土壤容重为1.30g/cm3。
表7、砂壤质盐碱土机械组成
粒径分级 ＜0.002mm 0.002≤～＜0.05mm 0.05≤～＜2mm
含量(％) 6.4 41.0 52.6
在待改良砂壤质盐碱土区域选取30m2地块，平整后向土壤中添加铁尾矿砂，根据公式(1)、(2)和(3)计算，加入量为粘粒300kg，粉粒500kg，砂粒0kg，然后与耕层土壤搅拌均匀，同时设置对照地块1(30m2，未添加铁尾矿)和对照地块2(30m2，加入铁尾矿砂，其中粘粒60kg，粉粒100kg，砂粒0kg，土壤质地为砂质壤土)进行耕作，种植作物为玉米，具体种植作业及管理同大田。
实施结果见表8和表9。
表8、改良后的土壤机械组成
表9、种植后的土壤理化性质及产量
实施例4
在待改良粉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10)，土壤容重为1.31g/cm3。
表10、粉壤质盐碱土机械组成
粒径分级 ＜0.002mm 0.002≤～＜0.05mm 0.05≤～＜2mm
含量(％) 17.8 52.5 29.7
在待改良粉壤质盐碱土区域选取30m2地块，平整后向土壤中添加铁尾矿砂，根据公式(1)、(2)和(3)计算，加入量为粘粒0kg，粉粒0kg，砂粒600kg，然后与耕层土壤搅拌均匀，同时设置对照地块1(30m2，未添加铁尾矿)和对照地块2(30m2，加入铁尾矿砂，其中粘粒0kg，粉粒0kg，砂粒150kg，土壤质地为粉壤土)进行耕作，种植作物为玉米，具体种植作业及管理同大田。
实施结果见表11和表12。
表11、改良后的土壤机械组成
表12、种植后的土壤理化性质及产量

Claims (3)

1.一种盐碱土的改良方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对待改良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，并将砂粒、粉粒和粘粒的质量百分含量分别设为x1，x2和x3，并且x1+x2+x3＝1，同时测定土壤容重，设为A，单位：g/cm3；
2)将铁尾矿砂筛选为砂粒、粉粒和粘粒三种组分，向待改良盐碱土中添加铁尾矿砂，添加量同时满足以下条件：
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其中，Y1为铁尾矿砂的砂粒添加量，Y2为铁尾矿砂的粉粒添加量，Y3为铁尾矿砂的粘粒添加量，添加量的单位：t/hm2，H为待改良盐碱土的土层厚度，单位：m；
然后将铁尾矿砂与待改良盐碱土搅拌均匀，即可进行种植作业。
2.根据权利要求1所述的一种盐碱土的改良方法，其特征在于，所述铁尾矿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。
3.权利要求1所述的盐碱土的改良方法所采用的改良剂，其特征在于，为铁尾矿砂，所述铁尾矿砂为粘粒，粉粒和砂粒中的一种或多种；并且，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。
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