CN108650924B - 绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法：对不同的绿化植物废弃物种类进行分类处置：直径大于5cm的枝条进行低温碳化研制初级生物炭，用在盐碱地地下100cm或常水位以上铺设30cm左右的隔离层防止盐分随毛细管上升，同时利用生物炭提高对盐分的吸附能力；直径2～5cm的枝条粉碎成片状或条状，加尿素老化，筛分后粒径小于2cm木片用于土壤表面第一层的覆盖，粒径大于2cm的木片用于土壤表面的第二层覆盖，直径小于2cm的枝条和其它含树叶较多的绿化植物废弃物粉碎成小于1cm的粒径并根据盐碱土盐分含量添加不同量的脱硫石膏进行耗氧堆肥，用于盐碱土中间土体脱盐和改良。与现有技术相比，本发明能达到全面、综合改良盐碱土的目的。
Description
技术领域
本发明涉及城市固体废弃物处置和盐碱土改良领域，尤其是涉及一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法。
背景技术
我国由于国土资源紧缺和土地资源保护意识淡薄，一方面许多土地发生盐渍化或次生盐渍化，另一面由于城市建设发展需要，许多盐碱地用于城市开发建设，其中绿化是这些盐碱地开发时候必须解决的难题。尤其是在我国沿海城市，一方面土地资源紧缺，许多城市通过吹海造田的方式扩大城市可利用面积，这部分土地盐碱化严重，必须进行土壤改良后才能利用。另一方面东部沿海是我国经济发达区域，这部分城市由于紧挨海边，受海水侵蚀严重，这些沿海城市土壤盐碱化严重急需改良。
绿化植物废弃物(greenery waste，yard trimming)主要是指绿化植物生长过程中自然更新产生的枯枝落叶废弃物或绿化养护过程中产生的乔灌木修剪物(间伐物)、草坪修剪物、花园和花坛内废弃草花以及杂草等植物性废弃材料。随着我国城市化进程发展，绿地面积急剧扩增，由此产生的绿化植物废弃物的量也愈来愈多，其合理处置也是当今我国城市化进程中急需解决的难题。由于绿化植物废弃物具有清洁、安全和有机质含量高的特点，因此其土地利用价值非常高。传统的绿化植物废弃物处置再利用方式主要有堆肥和覆盖两种，现在随着生物炭发展的研究深入，利用绿化植物废弃物研制生物炭也引起大家的重视，虽然绿化植物废弃物研制生物炭提高其土地利用价值，但生物炭利用也存在成本高的弊端。而低温研制生物炭初级产品的简单易行，质量虽然不如高温研制的生物炭，但成本大大降低，而且对土壤改良和吸附效果也优于一般的堆肥产品。另外本发明中将用于覆盖的木片进行老化处理，也是符合盐碱地应用特点，具有以下作用：1)提高了木片的吸水和保肥性能，提高盐碱地表层土的保水能力，客服了盐碱地盐分易随水分蒸发后在土壤表层聚积的主要障碍；2)克服了木片直接覆盖存在的C/N比高、易竞争吸附土壤氮素导致植物缺氮的弊端，避免加剧盐碱土养分失调；3)木片用于覆盖，对腐熟度要求略低于一般直接用到土壤中的堆肥产品，而且木片腐熟度太高，反而易腐烂不利于保证有机覆盖物的使用寿命；本发明对木片进行老化处置，和传统的堆肥相比，不但工艺更为简单易操作，而且也符合有机覆盖物的使用特点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法。主要是针对盐碱土盐分特点和主要障碍因子，根据绿化植物废弃物处理处置难现状，对绿化植物废弃物进行分类处置并对盐碱土土层进行重新构建和改良，达到全面和彻底改良盐碱土的目的。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：首先对进入处置场地的绿化植物废弃物进行简单分类，然后对不同种类的绿化植物废物进行不同处置，分别研制盐碱土改良不同需求的改良材料。
为从底部阻止盐分随土壤毛管上升，同时也加强对盐分的吸附，利用大枝条研制生物碳初产品。先将大枝条挑出，将多余的细枝条和树叶去除，将直径5cm以上的枝条用锯切割成30cm每段；为降低成本，建立简易的碳化炉，在相对缺氧的状态下进行自燃式暗火中闷烧1小时(在250℃)；冷却备用。
为减少土层蒸发，降低盐碱土中盐分的表聚趋势。挑选出直径2～5cm的枝条，将多余的细枝条和树叶去除；用切片式粉碎机将枝条粉碎成粒径大于1cm、厚度在0.1～0.5cm之间的木片或木条，然后每立方添加约1公斤左右的尿素，简单堆置老化待用。
为增加盐碱土有机质含量，促进盐分淋溶，将直径小于2cm的枝条和其它含树叶较多的绿化植物废弃物粉碎成小于1cm(85％)的粒径进行耗氧堆肥；为提高堆肥的效果，可以在堆肥前每公斤添加1公斤的尿素和菌种；根据将要改良土壤的盐分含量，每立方堆肥中添加0.5～5公斤不等的脱硫石膏，期间不间断翻堆，堆放3～6月后待用。
第二步进行土层的构建和改造。
先调查待改良盐碱地的地下水位高度；分片作业，将重点种植地块土体进行开挖，开挖深度主要根据地下常水位和种植植物种类。若地下常水位低于100cm，则根据种植植物种类来确定开挖深度，一般种植乔木不低于100cm；种植树高大于1m或冠幅大于0.8m的灌木不低于80cm；种植树高小于1m或冠幅小于0.8m的灌木不低于60cm；种植地被植物和草坪不低于40cm。铺上土工布，然后用之前处理好的绿化植物废弃物生物炭初产品铺设30cm的厚度，其中有的间隙可以用老化好的大木片填平，轻微压实后铺一层土工布。
紧接着进行土体的改良，先调查的盐碱地盐分含量以及种植植物的种类，按照不低于10％的比例添加含脱硫石膏的绿化植物废弃物堆肥产品，其中脱硫石膏添加量根据盐碱地盐分含量从每立方0.5～5.0公斤不同含量分别放置。土体改良厚度主要根据种植植物种类而定，一般高大乔木改良厚度在100cm左右，树高大于1m或冠幅大于0.8m的灌木80cm左右，树高小于1m或冠幅小于0.8m的灌木60cm左右，地被和草坪不低于40cm。
在改良好的土体表层，先覆盖2～5cm厚度的小木片或小木条；然后再在小木片或者小木条的上层铺设5～8cm左右的大粒径的小木片或者小木条；总共有机覆盖物厚度在10cm左右。
第三步、进行暗管排盐系统管道铺设
按一定距离平行铺设渗水管道，渗水管道和地下隔离层相同，形成贯通的排水官网系统，材质选择PVC螺纹管，暗管坡度0.1-0.3％,在每隔100m处于垂直的主排水管相通设置集水井。
本发明根据绿化植物废弃物不同种类和来源特点，分类处置研制不同产品，并根据盐碱土的盐分特性，利用绿化植物废弃物不同产品的特点，通过对盐碱土土层的重新构建和优化，达到全面、综合改良盐碱土的目的。即在底层建立吸附隔离层，利用生物炭初产品吸附性强特点，即吸附盐分同时切断土壤毛管孔隙，防止盐分随土壤毛管上升。在中间层主要利用绿化植物废弃物增加土壤养分含量，改善土壤物理结构，同时利用脱硫石膏增加雨水入渗和排水，利用脱硫石膏中钙离子和硫酸根分别置换盐碱土中的钠离子和氯离子，起到洗盐、排盐的作用。而土壤表层通过不同粒径木片或木条的有机覆盖，一方面降低水分的蒸发，减少水分上升，减少盐分表聚；同时不同粒径的分层覆盖，能起不同的作用。其中第一层用细粒径，即可以增加覆盖的密闭性，减少水分蒸发，同时也有利用覆盖物的分解，提高土壤养分并改善土壤理化性质；而上层用大粒径的覆盖物，即可以减少风蚀，防止有机覆盖被水或风移动，同时也减少腐烂和分解速度，提高覆盖物的使用寿命。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及效果：
1、本发明方法工艺简单，操作简易，利于推广，利用城市园林绿化废弃物做成的盐碱地改良产品，属于废弃物循环利用、变废为宝，原材料成本较低，可以大大降低盐碱地土壤改良的成本，而且对促进城市节能减排，综合提高城市生态环境质量有重要意义，符合循环经济的发展理念。
2、本项目根据盐碱土盐分运动特点和有机质含量低的主要障碍因子，对绿化废弃物分类处置并分别研制不同的改良产品进行针对性应用，通过底层生物炭吸附隔离盐分、中层有机堆肥基质改良和脱盐、表层老化木片有机覆盖防止蒸发三层土层的重新构建和优化，很好地解决了盐碱地盐分随水运动和有机质含量低的两大关键问题。
3、确立整个盐碱地水系贯通的改良模式，通过和局部土体改良相贯通的排水系统，达到全面、综合改良盐碱土的目的。
附图说明
图1为本发明绿化植物废弃物分类处置构建的盐碱地土体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
某沿海地区近海岸区域通过人工吹泥形成了新城陆地，根据建设需要对该地块进行绿化，近海塘区域种植30余年的有成排成片的杨树防护林，每年杨树修剪以及台风等会产生大量的枯枝落叶。
第一步：对盐碱地进行实地调查，盐碱地土壤特性为：pH＝8.7±0.23、含盐量＝0.32±0.078％、有机质＝7.82±0.23mg/kg、Na+＝1.46g/kg、Cl-＝1.74g/kg、质地为粉砂黏土，地下常水位约120cm，属于中盐土。
第二步：利用防护林杨树修剪、台风或者自然产生的枯枝落叶进行就地利用，根据杨树枝条大小进行分类处置。将大直径枝条用锯切割成每段20～30cm，用简易的碳化炉在缺氧的状态下自燃式暗火闷烧1小时(在250℃)，研制生物炭初产品；将直径略小(在3～5cm)不含树叶的枝条用切片式粉碎机粉碎成粒径大于1cm、厚度在0.2cm左右的木片，然后每立方添加约1公斤左右的尿素，简单堆置，每3～4周偶尔翻堆一次，老化3个月后进行筛分，根据粒径小于1cm和大于1cm两个粒径筛分后堆置待用。将剩余的枝条粉碎成小于1cm的粒径进行耗氧堆肥，在堆体中每立方添加约2.5公斤的脱硫石膏和1公斤尿素进行耗氧堆肥，期间每1～2翻堆1次，4月后待用。
第三步：为减少地形开挖的工作量，对种植大树的区域进行整个土体改良，即先开挖大树种植穴到地下100cm处，先铺设30cm的生物炭初产品，然后铺设土工布；将种植穴中挖出的土体进入20％(体积比)的绿化植物废弃物堆肥产品进行大树种植；然后在树冠范围内先铺设先覆盖3cm的粒径小于1cm的小木片，再在小木片上层铺设7cm左右粒径大于1cm的木片。在种植非乔木的地块，添加20％的绿化植物废弃物堆肥产品和90cm的土体土壤翻拌均匀，进行非乔木种植。然后在种植植物的间隙按照3cm厚度的小木片，7cm厚度的大木片进行双层覆盖。
第四步：根据地形构造，每隔100m深挖深度大于120cm的排水沟，在种植乔木的隔离层下铺设暗管和排水沟相通，形成贯通的排水系统。
第五步：定期监测。选择一个典型样点，对改良前、改良后1个月、6个月和12月后进行现场采样监测，土壤中盐分大大降低，养分含量增加，达到改良效果，植物长势也不错。
表1土壤改良监测结果
实施例2
某盐碱地种植植物普遍长势不好，有些植物甚至发生死亡现象，需要对盐碱地进行改良。
第一步：现场踏勘：考虑植物已经种植，再进行全面改造有一定难度，将结合绿化植物废弃物不同产品进行局部改良。
第二步：在盐碱地就近处寻找绿化植物废弃物处置场，对不同绿化植物废弃物种类进行加工的修改完善。其中大直径枝条用锯切割成每段20～30cm，用简易的碳化炉在缺氧的状态下自燃式暗火闷烧1小时(在250℃)，研制生物炭初产品；将直径略小(在3～5cm)且不含树叶的枝条用切片式粉碎机将枝条粉碎成粒径大于2cm、厚度在0.2cm左右的木片，然后每立方添加约1公斤左右的尿素，简单堆置，每3～4周偶尔翻堆一次，老化3个月后进行筛分，分成粒径小于2cm和大于2cm两堆待用。将剩余的枝条粉碎成小于1cm的粒径进行耗氧堆肥，在堆体中每立方添加约1.5公斤脱硫石膏和1公斤尿素进行耗氧堆肥，期间每1～2翻堆1次，4月后待用。
第三步：为减少地形开挖工作量，对不同土体改良进行适当修正。即每隔20m设置隔离层，由于种植的均是小型树种，因此开挖深度约在80cm处，铺设30cm的生物炭初产品，然后铺设土工布，并确保隔离层和排水沟贯通；在种植的植物间隙中铺设5～8cm厚度的绿化植物废弃物堆肥产品，结合翻地耕作，将有机基质翻到土体中。由于种植了植物，翻入深度根据难易程度，越深越好，以达到25～35cm为宜，一般不少于10cm。最后在种植植物的间隙按照3cm厚度的小木片，7cm厚度的大木片进行双层覆盖。
第四步：定期监测。选择一个典型样点和种植的龙爪槐，对改良前、改良后3个月、9个月进行现场采样监测，发现土壤中盐分大大降低，植物长势也明显变好，植物叶色变绿；和对照相比新抽枝条数明显增加，枝条也增长，具体见表2。
表2土壤改良和植物长势监测结果
实施例3
某盐碱地种植植物普遍长势不好，有些植物甚至发生死亡现象，需要对盐碱地进行改良，具体方法如下：
步骤A、绿化植物废弃物的分类处置
第一步：首先对进入处置场地的绿化植物废弃物进行简单分类，然后对不同种类的绿化植物废物进行分类处置；
第二步：生物碳初产品研制：将大枝条挑出，将多余的细枝条和树叶去除，将直径5cm以上的枝条用锯切割成30cm一段；为降低成本，建立简易的碳化炉，在相对缺氧的状态下进行自燃式暗火闷烧1小时(在250℃)；冷却备用；
第三步：挑选出直径2～5cm的枝条，去除多余的细枝条和树叶，用切片式粉碎机将枝条粉碎成粒径大于1cm、厚度在0.1～0.5cm的木片或木条，然后每立方添加0.5～2公斤的尿素，简单堆置老化，期间有条件的每3～4周偶尔翻堆一次；15周后进行筛分，其中粒径小于2cm为小粒径木片或木条，和粒径大于2cm为大粒径木片或木条，分别堆置待用；
第四步：将直径小于2cm的枝条和其它含树叶较多的绿化植物废弃物粉碎成小于1cm(85％)的粒径进行耗氧堆肥，为提高堆肥的效果，可以在堆肥前每公斤添加1公斤的尿素和菌种；同时根据将要改良土壤的盐分含量，添加不同含量的脱硫石膏；若用于盐分含量大于0.3％以上的盐碱土改良，每立方堆肥中添加2.5～5公斤的脱硫石膏；若用于盐分在0.1％和0.3％之间的盐碱土改良，每立方堆肥中添加0.5～2.5公斤的脱硫石膏；若用于盐分含量小于0.1％的盐碱土改良，每立方堆肥中添加0.5公斤的脱硫石膏。在堆肥的前4周一般3～4天翻堆一次，5～8周以后一周翻堆一次，8～12周以后半个月翻堆一次，之后一个月翻堆一次，堆放3～6月后待用。
步骤B、土体开挖和地下隔离层铺设
先调查待改良盐碱地的地下水位高度，分片作业，将重点种植地块地下常水位以上土体全部开挖，若地下常水位低于100cm，则根据种植植物种类来确定开挖深度，一般种植乔木不低于100cm；种植树高大于1m或冠幅大于0.8m的灌木不低于80cm；种植树高小于1m或冠幅小于0.8m的灌木不低于60cm；种植地被植物和草坪不低于40cm。铺上第一层土工布，然后用步骤A中第二步所得生物炭初产品铺设30cm的厚度，其中间隙用步骤A第三步老化好的木片填平，压实后铺上第二层土工布，得到底层生物炭隔离层1，如图1所示；
步骤C、土体的改良
根据调查的盐碱地盐分含量以及种植植物的种类，在步骤B的第二层土工布上铺上步骤A第四步所得堆肥(及按照不低于10％的比例添加含脱硫石膏的绿化植物废弃物堆肥产品，其中脱硫石膏添加量根据盐碱地盐分含量从每立方0.5～5.0公斤不同含量分别放置)，得到有机基质脱盐改良层2，如图1所示；土体改良厚度主要根据种植植物种类而定，一般高大乔木改良厚度在100cm左右，树高大于1m或冠幅大于0.8m的灌木80cm左右，树高小于1m或冠幅小于0.8m的灌木60cm左右，地被和草坪不低于40cm。将改良好土壤覆盖在土工布上。
步骤D、表土层绿化植物废弃物的分层覆盖
在步骤C改良好的土体表层，先覆盖2～5cm厚度的步骤A第三步所得小粒径木片或木条，及小粒径有机覆盖层3；然后再在小粒径有机覆盖层3上层铺设5～8cm厚度的步骤A第三步所得大粒径木片或木条，得到大粒径有机覆盖层4，如图1所示，总共有机覆盖物厚度在8～12cm；
步骤E、设置和土体贯通的盐碱地排水系统
根据待改良盐碱地整个地形坡度或水流走向，从高往低，按一定距离平行铺设渗水管道，该渗水管道与底层生物炭隔离层相通，形成整个盐碱地贯通的排水系统。必要时候通过抬高表土高度、深挖排水沟或下埋PVC螺纹管的暗管(坡度0.1-0.3％)等形式形成排水管道,若地形不能满足从高往低的走向，必要时每隔100m处于垂直的主排水管相通设置集水井，通过强排等形式促进排水。
Claims (9)
1.一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、绿化植物废弃物的分类处置
第一步：对绿化植物废弃物进行分类；
第二步：将直径大于5cm的枝条选出，去除多余细枝条和树叶，切割成30cm一段，在碳化炉内制成生物碳初产品；
第三步：挑选出直径2～5cm的枝条，去除多余的细枝条和树叶，用切片式粉碎机将枝条粉碎成粒径大于1cm、厚度在0.1～0.5cm的木片或木条，然后每立方添加0.5～2公斤的尿素，堆置老化15周，提高其保水保肥能力；之后进行筛分，其中粒径小于2cm为小粒径木片或木条，和粒径大于2cm为大粒径木片或木条，分别堆置待用；
第四步：将直径小于2cm的枝条和其它含树叶较多的绿化植物废弃物粉碎成小于1cm的粒径进行耗氧堆肥，在堆肥前根据将要改良土壤的盐分含量，添加不同含量的脱硫石膏；
步骤B、土体开挖和地下隔离层铺设
先调查待改良盐碱地的地下水位高度，分片作业，将重点种植地块地下常水位以上土体全部开挖，若地下常水位低于100cm，则根据种植植物种类来确定开挖深度，铺上第一层土工布，然后用步骤A中第二步所得生物炭初产品铺设30cm的厚度，其中间隙用步骤A第三步老化好的木片填平，压实后铺上第二层土工布，得到底层生物炭隔离层；
步骤C、土体的改良
根据调查的盐碱地盐分含量以及种植植物的种类，在步骤B的第二层土工布上铺上步骤A第四部所得堆肥，得到有机基质脱盐改良层，其中脱硫石膏添加量根据盐碱地盐分含量从每立方0.5～5.0公斤不同含量分别放置；
步骤D、表土层绿化植物废弃物的分层覆盖
在步骤C改良好的土体表层，先覆盖2～5cm厚度的步骤A第三步所得小粒径木片或木条降低盐碱土蒸发，提高其保水保肥能力；然后再在小粒径木片或木条的上层铺设5～8cm厚度的步骤A第三步所得大粒径木片或木条，主要用于抗风蚀和减少蒸发；总共有机覆盖物厚度在8～12cm；
步骤E、设置和土体贯通的盐碱地排水系统
根据待改良盐碱地整个地形坡度或水流走向，从高往低，平行铺设渗水管道，该渗水管道与底层生物炭隔离层相通，形成整个盐碱地贯通的排水系统。
2.根据权利要求1所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，所述的步骤A的第二步在碳化炉内制成生物碳初产品的条件为：相对缺氧的状态下在250℃进行自燃式暗火闷烧1～2小时。
3.根据权利要求1所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，所述的步骤A的第三步堆置老化的过程中每3～4周翻堆一次。
4.根据权利要求1所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，所述的步骤A的第四步：为提高堆肥的效果，在堆肥前每公斤堆肥中添加1公斤的尿素。
5.根据权利要求1或4所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，所述的步骤A的第四步：为提高堆肥的效果，在堆肥前根据将要改良土壤的盐分含量，添加不同含量的脱硫石膏：
若用于盐分含量大于0.3％的盐碱土改良，每立方堆肥中添加2.5～5公斤的脱硫石膏；
若用于盐分在0.1％和0.3％之间的盐碱土改良，每立方堆肥中添加0.5～2.5公斤的脱硫石膏；
若用于盐分含量小于0.1％的盐碱土改良，每立方堆肥中添加0.5公斤的脱硫石膏。
6.根据权利要求1所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，所述的步骤A的第四步：在堆肥的前4周每3～4天翻堆一次，5～8周以后一周翻堆一次，8～12周以后半个月翻堆一次，之后一个月翻堆一次，堆放3～6月后待用。
7.根据权利要求1所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，步骤B中根据种植植物种类来确定开挖深度具体为：种植乔木不低于100cm；种植树高大于1m或冠幅大于0.8m的灌木不低于80cm；种植树高小于1m或冠幅小于0.8m的灌木不低于60cm；种植地被植物和草坪不低于40cm。
8.根据权利要求1所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，所述的步骤C所述有机基质脱盐改良层的厚度根据种植植物种类而定：乔木改良厚度在80～120cm，树高大于1m或冠幅大于0.8m的灌木60～100cm，树高小于1m或冠幅小于0.8m的灌木50～70cm，地被和草坪不低于40cm。
9.根据权利要求1所述的一种绿化植物废弃物分类处置用于构建盐碱地土体的方法，其特征在于，步骤E所述排水系统通过抬高表土高度、深挖排水沟或下埋PVC螺纹管的暗管，坡度为0.1-0.3％，形成排水管道，若地形不能满足从高往低的走向，每隔100m处设置与排水管道垂直相通的集水井，通过强排形式促进排水。
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