CN109673194A - 一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于喀斯特石漠化地区植被和生态环境重建工程技术领域，公开了一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，包括：对需要进行改良的地区进行坡改梯，得到梯层；并在每层堤层四周修建石埂坡；对每层梯层的土壤进行翻耕，得到耕层；在每个耕层上开设排水沟，所述排水沟穿过石埂坡延伸到梯层外；将土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂掺配到每层耕层中，且土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂的掺配量为：每1kg土壤中掺配土壤营养剂150g～400g、土壤改良剂100g～400g、土壤固定剂80g～120g和水土保持剂50g～100g。本发明的方法能够增加土壤的持水容量和减少水土流失。

Description

一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法
技术领域
本发明属于喀斯特石漠化地区植被和生态环境重建工程技术领域，特别涉及一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法。
背景技术
我国是一个岩溶大国，岩溶面积344万km2，占国土面积的1/3。我国西南部是世界3大喀斯特集中分布区之一东亚片的核心部分。碳酸盐岩是形成土地石漠化的母体和诱因，形成的喀斯特环境是西南喀斯特地区最基本的区情。而且，喀斯特石漠化的扩展，是西南喀斯特地区农民生存生产环境的最大威胁。
其中，广西壮族自治区是中国亚热带喀斯特典型地区，石漠化情况严重。广西壮族自治区全区碳酸盐岩面积占土地总面积的40.9％，84个县市有碳酸盐沿出露，主要分布在桂中、桂西和桂西北，是中国喀斯特地貌发育最典型、分布最广的地区之一。人类不合理的活动干扰加剧了岩溶地区的石漠化，影响了其空间景观格局演化和破碎化进程，如果这一问题不能得到及时有效的解决，石漠化治理项目的设计与布局就会受到影响和限制，并直接影响石漠化治理的工作进度和效果。由于脆弱的喀斯特生态地质环境条件和不合理的人类活动的长期作用，石漠化地区相对于其他区域的景观生态特征与问题都更为复杂，景观异质性程度高。例如，尽管在喀斯特区域水热同季、降水丰富，但由于流域内降水量年内分配不均，土层浅薄，土体不连续，以及土壤持水容量低、渗漏严重等特点，易造成土壤季节性干旱，即使在多雨的生长季，也常出现蒸发量大于降水量的干燥期，这在很大程度上影响着植被的恢复。尤其在退化程度较高、裸岩面积较大的石漠化地段，植被系统十分脆弱，群落抗外界干扰的能力很低，受破坏后自我修复能力差，生境和植被的自然恢复难度极大。被破坏后的生境和植被不仅难于自然恢复，而且造成了严重的恶性循环，使得每年都有越来越严重的灾难性的自然灾害，诸如滑坡、泥石流等不断发生。针对已经严重石漠化的地区，在原有的石漠化地区进行植被的恢复，几乎没有效果，因为几场大雨，将会使搬来的客土流失殆尽。实际上，植被、土壤和水分是喀斯特生态系统中三个有相互关联的、重要且敏感的自然环境因素。其中土壤和水分是植被可持续发展的基础，只有有了适合植被快速、稳定生长的土壤和水分，植被才能在短期内恢复，恢复了的植被的根系具有固定土壤的功能，从此才能进入植被恢复的良性循环。显然，改良石漠化的喀斯特区域土壤，减少水土流失，特别是增加其持水容量、增加其保水功能和提高其适应植物生长的能力是石漠化喀斯特山地植被恢复措施中最核心和关键的技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案为：
一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，包括如下步骤：
(1)对需要进行改良的地区进行坡改梯，得到梯层；并在每层堤层四周修建石埂坡；
(2)对每层梯层的土壤进行翻耕，得到耕层；
(3)在每个耕层上开设排水沟，所述排水沟穿过石埂坡延伸到梯层外；
(4)将土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂掺配到每层耕层中，且土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂在掺配量为：每1kg土壤中掺配土壤营养剂150g～400g、土壤改良剂100g～400g、土壤固定剂80g～120g和水土保持剂50g～100g。
进一步的，所述土壤营养剂为需要进行改良的地区附近的腐植酸土或者沼泽地里的泥炭。
进一步的，所述土壤改良剂由以下重量份原料组成：秸秆30份～50份，粉煤灰10份～20份，硅藻土30份～50份，火山灰5份～10份，贝壳3份～10份，复合肥3份～10份，有机肥5份～15份，瓜尔豆胶3份～5份。
进一步的，所述有机肥为干羊粪；所述复合肥为氮磷钾复混肥料，且复合肥中总氮、有效五氧化二磷、氧化钾的百分含量分别为10％～15％、5％～15％和10％～15％。
进一步的，所述土壤固定剂由以下重量份原料组成：农作物废弃物30份～50份、喀斯特地区土壤中的粘土10份～30份、细砂10份～20份、硫酸铝0.5份～2份、硅酸钠1份～3份和膨胀珍珠岩2份～8份；
所述农作物废弃物为富含植物纤维组织的秸秆、甘蔗渣、树叶、杂草、壳类中的一种，或是几种的任意组合；
所述细砂直径在0.3～1.5毫米之间，且喀斯特地区土壤中的粘土含量低于10％。
进一步的，所述水土保持剂为高吸水性树脂，且所述水土保持剂的主要成份为聚丙烯酸偏钠盐，干燥时为粒径30目～80目的球状颗粒，吸水膨胀后为半透明凝胶状，吸水倍率至少为250g/g。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)增加土壤的养分、土壤中的含碳量，改善土壤的理化性质；(2)增加土壤的持水容量和减少水土流失；(3)提高土壤适应植物生长的能力，增加植被恢复的速率和成功率；(4)充分利用需要改良地区的资源，降低改良成本。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明的具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，包括如下步骤：
(1)对需要进行改良的地区进行坡改梯，得到梯层；并在每层堤层四周修建石埂坡；
(2)对每层梯层的土壤进行翻耕，得到耕层；
(3)在每个耕层上开设排水沟，所述排水沟穿过石埂坡延伸到梯层外；
(4)将土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂掺配到每层耕层中，且土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂在掺配量为：每1kg土壤中掺配土壤营养剂150g～400g、土壤改良剂100g～400g、土壤固定剂80g～120g和水土保持剂50g～100g。
以下实施例均选择广西北部湾地区钦州地区的喀斯特石漠化地区为试验场地。
实施例1
一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，包括如下步骤：
(1)对需要进行改良的地区进行坡改梯，得到梯层；并在每层堤层四周修建石埂坡；
(2)对每层梯层的土壤进行翻耕，得到耕层；
(3)在每个耕层上开设排水沟，所述排水沟穿过石埂坡延伸到梯层外；
(4)将土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂掺配到每层耕层中，且土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂在掺配量为：每1kg土壤中掺配土壤营养剂150g、土壤改良剂100g、土壤固定剂80g和水土保持剂50g。
其中土壤营养剂为需要进行改良的地区附近的腐植酸土或者沼泽地里的泥炭。
土壤改良剂由以下重量份原料组成：秸秆30份，粉煤灰10份，硅藻土30份，火山灰5份，贝壳3份，复合肥3份，有机肥5份，瓜尔豆胶3份。
有机肥为干羊粪；
复合肥为氮磷钾复混肥料，且总氮、有效五氧化二磷、氧化钾的百分含量分别为10％、5％和10％。
土壤固定剂由以下重量份原料组成：农作物废弃物30份、喀斯特地区土壤中的粘土10份、细砂10份、硫酸铝0.5份、硅酸钠1份和膨胀珍珠岩2份；
农作物废弃物为富含植物纤维组织的秸秆、甘蔗渣、树叶、杂草和壳类以任意比混合后的混合物；
细砂直径在0.3～1.5毫米之间，且喀斯特地区土壤中的粘土含量为9％。
水土保持剂为高吸水性树脂，且水土保持剂的主要成份为聚丙烯酸偏钠盐，干燥时为粒径30目～80目的球状颗粒，吸水膨胀后为半透明凝胶状，吸水倍率为250g/g。例如购买的货号为HM-4541的树脂。
实施例2
一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，包括如下步骤：
(1)对需要进行改良的地区进行坡改梯，得到梯层；并在每层堤层四周修建石埂坡；
(2)对每层梯层的土壤进行翻耕，得到耕层；
(3)在每个耕层上开设排水沟，所述排水沟穿过石埂坡延伸到梯层外；
(4)将土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂掺配到每层耕层中，且土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂在掺配量为：每1kg土壤中掺配土壤营养剂250g、土壤改良剂250g、土壤固定剂100g和水土保持剂75g。
其中土壤营养剂为需要进行改良的地区附近的腐植酸土或者沼泽地里的泥炭。
土壤改良剂由以下重量份原料组成：秸秆40份，粉煤灰15份，硅藻土20份，火山灰7.5份，贝壳6.5份，复合肥6.5份，有机肥10份，瓜尔豆胶4.5份。
有机肥为干羊粪；
复合肥为氮磷钾复混肥料，且总氮、有效五氧化二磷、氧化钾的百分含量分别为15％、10％和15％。
土壤固定剂由以下重量份原料组成：农作物废弃物40份、喀斯特地区土壤中的粘土20份、细砂15份、硫酸铝1份、硅酸钠2份和膨胀珍珠岩5份；
农作物废弃物为富含植物纤维组织的秸秆和甘蔗渣以任意比混合后的混合物；
细砂直径在0.3～1.5毫米之间，且喀斯特地区土壤中的粘土含量低于5％。
水土保持剂为高吸水性树脂，且水土保持剂的主要成份为聚丙烯酸偏钠盐，干燥时为粒径30目～80目的球状颗粒，吸水膨胀后为半透明凝胶状，吸水倍率为350g/g。
实施例3
一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，包括如下步骤：
(1)对需要进行改良的地区进行坡改梯，得到梯层；并在每层堤层四周修建石埂坡；
(2)对每层梯层的土壤进行翻耕，得到耕层；
(3)在每个耕层上开设排水沟，所述排水沟穿过石埂坡延伸到梯层外；
(4)将土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂掺配到每层耕层中，且土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂在掺配量为：每1kg土壤中掺配土壤营养剂400g、土壤改良剂400g、土壤固定剂120g和水土保持剂100g。
其中，土壤营养剂为需要进行改良的地区附近的腐植酸土或者沼泽地里的泥炭。
土壤改良剂由以下重量份原料组成：秸秆50份，粉煤灰20份，硅藻土50份，火山灰10份，贝壳10份，复合肥10份，有机肥15份，瓜尔豆胶5份。
有机肥为干羊粪；
复合肥为氮磷钾复混肥料，且总氮、有效五氧化二磷、氧化钾的百分含量分别为15％、15％和15％。
土壤固定剂由以下重量份原料组成：农作物废弃物50份、喀斯特地区土壤中的粘土30份、细砂20份、硫酸铝2份、硅酸钠3份和膨胀珍珠岩8份；
农作物废弃物为富含植物纤维组织的秸秆、甘蔗渣、树叶以任意比混合的混合物；
细砂直径在0.3～1.5毫米之间，且喀斯特地区土壤中的粘土含量3％。
水土保持剂为高吸水性树脂，且水土保持剂的主要成份为聚丙烯酸偏钠盐，干燥时为粒径30目～80目的球状颗粒，吸水膨胀后为半透明凝胶状，吸水倍率为500g/g。
改良土壤的保水效果实验：
试验组：取通过实施例2的方法改良后的土壤2.4kg盛放在容器中，用压力喷壶将1.5kg的水喷在土壤上，将下面流出来的水在慢慢倒入土壤中，使得土壤吸水均匀后，称重记录水土重量。
对照组：将没有经过改良的土壤2.4kg盛放在容器中，用压力喷壶将1.5kg的水喷在土壤上，将下面流出来的水在慢慢倒入土壤中，使得土壤吸水均匀后，称重记录水土重量。
为了观察改良土壤的保水效果，在一定的时间间隔里，称量试验组和对照组的水土重量，计算试验组和对照组含水率。表1中列出了测定时间、试验组和对照组土壤中水土的总重量、水的重量和土壤的含水率。
表1试验组和对照组的结果
含水率＝土壤中水重/2.4kg*100％
从表1可看出，随着时间的递增，试验组的含水率和对照组的含水率均在减小；刚开始检测时，试验组的含水率大约为对照组的含水率的2倍；480h后，试验组的含水率为10％左右，而对照组的含水率降至3％，即试验组的含水率为对照组含水率的3倍。
综上所述，本发明的水土保持方法能够增加土壤的养分、土壤中的含碳量，改善土壤的理化性质；增加土壤的持水容量和减少水土流失；提高土壤适应植物生长的能力，增加植被恢复的速率和成功率；充分利用需要改良地区的资源，降低改良成本。
以上公开的仅为本发明的较佳实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对需要进行改良的地区进行坡改梯，得到梯层；并在每层梯层四周修建石埂坡；
(2)对每层梯层的土壤进行翻耕，得到耕层；
(3)在每个耕层上开设排水沟，所述排水沟穿过石埂坡延伸到梯层外；
(4)将土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂掺配到每层耕层中，且土壤营养剂、土壤改良剂、土壤固定剂和水土保持剂的掺配量为：每1kg土壤中掺配土壤营养剂150g～400g、土壤改良剂100g～400g、土壤固定剂80g～120g和水土保持剂50g～100g。
2.如权利要求1所述的喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，其特征在于，所述土壤营养剂为需要进行改良的地区附近的腐植酸土或者沼泽地里的泥炭。
3.如权利要求1所述的喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，其特征在于，所述土壤改良剂由以下重量份的原料组成：秸秆30份～50份，粉煤灰10份～20份，硅藻土30份～50份，火山灰5份～10份，贝壳3份～10份，复合肥3份～10份，有机肥5份～15份，瓜尔豆胶3份～5份。
4.如权利要求3所述的喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，其特征在于，所述有机肥为干羊粪；所述复合肥为氮磷钾复混肥料，且复合肥中总氮、有效五氧化二磷、氧化钾的质量百分含量分别为10％～15％、5％～15％和10％～15％。
5.如权利要求1所述的喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，其特征在于，所述土壤固定剂由以下重量份原料组成：农作物废弃物30份～50份、喀斯特地区土壤中的粘土10份～30份、细砂10份～20份、硫酸铝0.5份～2份、硅酸钠1份～3份和膨胀珍珠岩2份～8份；
所述农作物废弃物为富含植物纤维组织的秸秆、甘蔗渣、树叶、杂草、壳类中的一种或几种；
所述细砂直径在0.3mm～1.5mm之间，且喀斯特地区土壤中的粘土含量低于10％。
6.如权利要求1所述的喀斯特石漠化地区土壤的改良和水土保持方法，其特征在于，所述水土保持剂为高吸水性树脂，且所述高吸水性树脂为聚丙烯酸偏钠盐，干燥时为粒径30目～80目的球状颗粒，吸水膨胀后为半透明凝胶状，吸水倍率至少为250g/g。
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