CN109759439A - 一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具及方法，包括外筒、内筒、隔板、吸水棉绳和底部椎体，通过底部椎体减少工具嵌入土壤的阻力，增大工具与外界的接触面积，工具均采用铁质材料制成，成本低，可促进土壤有机碳的累积，且不会对土壤产生危害与污染，第一缝隙和第二缝隙使内筒内部的土壤与外界环境进行充分的气、水交换，调节土壤内部水分的蒸发量与凝结量变化，促进土壤中的盐碱物质均匀分布，改善土壤水分特征和土壤性质，操作者将需要的土壤、种子等加入内壁，水分可进入并由高吸水性树脂吸收，由吸水棉绳作为介质传输到内筒的土壤中，形成植物生长的环境，促进植被的有效修复过程，提升土壤环境质量。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境修复、退化土壤修复技术领域，具体为一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具及方法。
背景技术
随着全世界人口剧增，为满足人类日益增长的对工农业产品的需求，土地单位面积上的农牧产品的产量水平越来越高，土地承受压力越来越大，在发展中国家，由于人口日益增长，耕地面积不断减少，大量森林、草地、湿地等被开垦为耕地，进行集约经营，破坏了原有植被和土壤结构，加上化肥、农药的大量使用，使土壤污染和土地退化越来越严重，土地的数量和质量成为人类生存和发展的制约因素，对于植物来说，空气、水分、无机盐、温度、阳光是其生长的基本条件，土壤三相的不同分配和比率，决定着土壤结构和性质，影响植物的生长，而土壤三相的不同分配和比率，影响土壤的通气、透水、供水、保水等物理性质，影响土壤的pH、阳离子交换量、盐基饱和度等化学性质，土地受自然力或人类不合理开发利用，会导致土地质量下降、生产力衰退的过程不断加剧，土地受到人为因素或自然因素或人为、自然综合因素的干扰、破坏和改变土地原有的内部结构、理化性状，呈现土地环境日趋恶劣变化的倾向，逐步减少或失去该土地原先所具有的综合生产潜力；
我国土壤修复技术研究起步较晚且区域发展不均衡性，土壤类型多样性，技术需求多样性等因素，主要以植物修复为主，已建立许多示范基地、示范区和试验区，在其中，物理/化学修复技术中研究运用较多的是：(1)固化- 稳定化；(2)淋洗；(3)化学氧化-还原；(4)土壤电动力学修复，目标是污染场地土壤的原位修复，而联合修复技术中研究运用较多的是联合修复技术中研究运用较多的是：(1)微生物/动物-植物联合修复技术；(2)化学/物化-生物联合修复技术；(3)物理-化学联合修复技术，目标是混合污染场地土壤修复，但是以上土壤修复技术工作存在着一定的不足，表现为耗资大、耗时长、用工量大，处理过程复杂，很容易产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具及方法，通过采用铁质材料，降低成本，促进团聚体的形成，促进土壤有机碳的富集，结构简单，施工量小，安装方便，并且对土壤介质无污染，通过以外筒作为整个工具的支撑骨架，配合多孔镂空结构的底部椎体，增大底部高吸水性树脂与水汽的接触面积，调节改善土壤水分蒸散发、水分凝结以及降水径流排泄过程，促进土壤水分条件改善，以解决上述背景技术中提出耗资大、耗时长、用工量大，处理过程复杂，很容易产生二次污染的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具，包括外筒、内筒、隔板、吸水棉绳和底部椎体，外筒的内部设有内筒，内筒设置为去顶的圆柱体结构，内筒的顶部与外筒顶部的管状结构相连形成一体式结构，内筒的外壁与外筒的内壁不接触，外筒顶部管状结构的外壁上等距开设有第一缝隙，第一缝隙设有六组，六组第一缝隙的位置、形状与第二缝隙相匹配，第二缝隙设有六组，六组第二缝隙等距分布在内筒的侧壁上，内筒的底部等距设有两组第一通孔，两组第一通孔的形状、位置与第二通孔相匹配，第二通孔设有两组，两组第二通孔等距分布在隔板上，隔板的上表面固定连接外筒，隔板的下表面与底部椎体固定连接，底部椎体的侧壁设置为多孔镂空结构，底部椎体的内壁覆有羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂，底部椎体的侧壁设置有通透孔，通透孔设置为等角度均匀分布的六列孔，每列通透孔设有四组。
优选的，所述吸水棉绳穿过第一通孔和第二通孔伸入底部椎体的内部。
优选的，所述外筒的高度尺寸大于内筒的高度尺寸，内筒的底面与隔板的顶面之间的间距设为4cm。
优选的，所述外筒、内筒、隔板和底部椎体均采用铁质材料制成。
优选的，所述第一缝隙和第二缝隙的宽度尺寸均设置为1cm，第一缝隙和第二缝隙的长度尺寸均设置为12cm。
一种如权利要求所述的用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具的使用方法，包括以下步骤：
S1：在使用时首先要使用钻土工具在选定区域用工具打出深度为26cm，宽度为23cm的洞，随后将本工具垂直放于土壤内部，也可根据应用需要调整工具的安装位置，并将本工具周围用土壤填满，直到工具顶部突出地面约1cm；
S2：在内筒的内部填满土壤，土壤上播撒酸浆的种子，再覆盖上0.5-1cm 厚度的相同土质的土壤，酸浆植物得以在盐碱地上进行生长；
S3：内筒内部栽种的酸浆植物根系通过第一缝隙和第二缝隙与外界环境进行充分的气、水交换；
S4：外界环境中的水分被底部椎体内部的高吸水性树脂吸收，并且由吸水棉绳作为介质传输到内筒的土壤中，形成植物生长的环境；
S5：在酸浆植物的生长发育过程中，通过根系的老化、落叶和落果等植物残体返回土壤，一定程度上增加盐碱地的有机质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具及方法，通过以外筒作为整个工具的支撑骨架，配合多孔镂空结构的底部椎体，一定程度上增大了底部高吸水性树脂与水汽的接触面积，使本工具能够更有效地吸水，极大的提升工具吸水性；
2、内筒的外壁与外筒的内壁不接触，在工具内部形成开放空间，使内部土壤与外界环境进行充分的气、水交换，并且给予内置植物根一定的生长空间；
3、第一缝隙的设置使工具内置的植物根部可以通过第一缝隙伸展到外界土壤中，与外界联通，从而有效改善周围土壤有机质的现状，第二缝隙的设置使得内筒内部的土壤可以与外界交换水与空气，促进工具内置植物种子的萌发与生长；
4、隔板可使吸水棉绳穿过，而植物根无法穿过，从而保护植物根部无法接触高吸水性树脂，防止其因吸水过多而中毒腐烂变质，甚至死亡；
5、底部椎体的内壁覆有羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂，这种树脂为无污染物质，不会对土壤产生影响，并且成本低，可以反复吸水失水，有效缓解土壤中水分的蒸发损失，同时下层盐分也无法继续随水分上升，缓解土壤表层盐分的聚集；
6、外筒、内筒、隔板和底部椎体均采用铁质材料制成，一方面铁的使用成本很低，另一方面铁可以通过促进团聚体的形成、与有机碳发生共沉淀和吸附作用以及影响微生物活性的方式分别参与到物理、化学和生物保护机制中，促进土壤有机碳的富集，并且对土壤介质无污染，吸水棉绳在本工具中起到“导管”的作用，为植物生长供给水分，且棉质绳无污染，不会对土壤产生污染。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的安装过程示意图；
图3为本发明的安装完成示意图；
图4为本发明的整体分布示意图。
图中：1、外筒；11、第一缝隙；2、内筒；21、第二缝隙；22、第一通孔；3、隔板；31、第二通孔；4、吸水棉绳；5、底部椎体；51、通透孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具，包括外筒1、内筒2、隔板3、吸水棉绳4和底部椎体5，外筒1的内部设有内筒2，内筒2设置为去顶的圆柱体结构，内筒2的顶部与外筒1顶部的管状结构相连形成一体式结构，内筒2的外壁与外筒1的内壁不接触，在工具内部形成开放空间，使内部土壤与外界环境进行充分的气、水交换，并且给予内置植物根一定的生长空间，以外筒1作为整个工具的支撑骨架，配合多孔镂空结构的底部椎体5，一定程度上增大了底部高吸水性树脂与水汽的接触面积，使本工具能够更有效地吸水，极大的提升其吸水性，外筒1顶部管状结构的外壁上等距开设有第一缝隙11，第一缝隙11设有六组，第一缝隙11的设置使工具内置的植物根部可以通过第一缝隙11伸展到外界土壤中，与外界联通，从而有效改善周围土壤有机质的现状，六组第一缝隙11的位置、形状与第二缝隙21相匹配，第二缝隙21设有六组，六组第二缝隙21等距分布在内筒2的侧壁上，第二缝隙21的设置使得内筒2内部的土壤可以与外界交换水与空气，促进工具内置植物种子的萌发与生长，内筒2的底部等距设有两组第一通孔22，两组第一通孔22的形状、位置与第二通孔31相匹配，第二通孔31设有两组，两组第二通孔31等距分布在隔板3上，隔板3的上表面固定连接外筒1，隔板3的下表面与底部椎体5固定连接，隔板3可使吸水棉绳4穿过，而植物根无法穿过，从而保护植物根部无法接触高吸水性树脂，防止其因吸水过多而中毒腐烂变质，甚至死亡，底部椎体5的侧壁设置为多孔镂空结构，底部椎体5的内壁覆有羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂，这种树脂为无污染物质，不会对土壤产生影响，并且成本低，可以反复吸水失水，有效缓解土壤中水分的蒸发损失，同时下层盐分也无法继续随水分上升，缓解土壤表层盐分的聚集，底部椎体5的侧壁设置有通透孔51，通透孔51设置为等角度均匀分布的六列孔，每列通透孔51设有四组，吸水棉绳4穿过第一通孔22和第二通孔31伸入底部椎体5的内部，外筒1的高度尺寸大于内筒2 的高度尺寸，内筒2的底面与隔板3的顶面之间的间距设为4cm，外筒1、内筒2、隔板3和底部椎体5均采用铁质材料制成，一方面铁的使用成本很低，另一方面铁可以通过促进团聚体的形成、与有机碳发生共沉淀和吸附作用以及影响微生物活性的方式分别参与到物理、化学和生物保护机制中，促进土壤有机碳的富集，并且对土壤介质无污染，第一缝隙11和第二缝隙21的宽度尺寸均设置为1cm，第一缝隙11和第二缝隙21的长度尺寸均设置为12cm。
一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：在使用时首先要使用钻土工具在选定区域用工具打出深度为 26cm，宽度为23cm的洞，随后将本工具垂直放于土壤内部，也可根据应用需要调整工具的安装位置，并将本工具周围用土壤填满，直到工具顶部突出地面约1cm；
步骤二：在内筒2的内部填满土壤，土壤上播撒酸浆的种子，再覆盖上 0.5-1cm厚度的相同土质的土壤，酸浆植物得以在盐碱地上进行生长；
步骤三：内筒2内部栽种的酸浆植物根系通过第一缝隙11和第二缝隙21 与外界环境进行充分的气、水交换；
步骤四：外界环境中的水分被底部椎体5内部的高吸水性树脂吸收，并且由吸水棉绳4作为介质传输到内筒2的土壤中，形成植物生长的环境，吸水棉绳4起到“导管”的作用，为植物生长供给水分，且棉质绳无污染，不会对土壤产生危害；
步骤五：在酸浆植物的生长发育过程中，通过根系的老化、落叶和落果等植物残体返回土壤，一定程度上增加盐碱地的有机质。
综上所述：本发明提供的一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具及方法，通过以外筒1作为整个工具的支撑骨架，配合多孔镂空结构的底部椎体5，一定程度上增大了底部高吸水性树脂与水汽的接触面积，使本工具能够更有效地吸水，极大的提升工具吸水性，内筒2的外壁与外筒1的内壁不接触，在工具内部形成开放空间，使内部土壤与外界环境进行充分的气、水交换，并且给予内置植物根一定的生长空间，第一缝隙11的设置使工具内置的植物根部可以通过第一缝隙11伸展到外界土壤中，与外界联通，从而有效改善周围土壤有机质的现状，第二缝隙21的设置使得内筒2内部的土壤可以与外界交换水与空气，促进工具内置植物种子的萌发与生长，隔板3 可使吸水棉绳4穿过，而植物根无法穿过，从而保护植物根部无法接触高吸水性树脂，防止其因吸水过多而中毒腐烂变质，甚至死亡，底部椎体5的内壁覆有羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂，这种树脂为无污染物质，不会对土壤产生影响，并且成本低，可以反复吸水失水，有效缓解土壤中水分的蒸发损失，同时下层盐分也无法继续随水分上升，缓解土壤表层盐分的聚集，外筒1、内筒2、隔板3和底部椎体5均采用铁质材料制成，一方面铁的使用成本很低，另一方面铁可以通过促进团聚体的形成、与有机碳发生共沉淀和吸附作用以及影响微生物活性的方式分别参与到物理、化学和生物保护机制中，促进土壤有机碳的富集，并且对土壤介质无污染，吸水棉绳4在本工具中起到“导管”的作用，为植物生长供给水分，且棉质绳无污染，不会对土壤产生污染。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具，包括外筒(1)、内筒(2)、隔板(3)、吸水棉绳(4)和底部椎体(5)，其特征在于：所述外筒(1)的内部设有内筒(2)，所述内筒(2)设置为去顶的圆柱体结构，内筒(2)的顶部与外筒(1)顶部的管状结构相连形成一体式结构，内筒(2)的外壁与外筒(1)的内壁不接触，外筒(1)顶部管状结构的外壁上等距开设有第一缝隙(11)，所述第一缝隙(11)设有六组，六组所述第一缝隙(11)的位置、形状与第二缝隙(21)相匹配，所述第二缝隙(21)设有六组，六组第二缝隙(21)等距分布在内筒(2)的侧壁上，内筒(2)的底部等距设有两组第一通孔(22)，两组所述第一通孔(22)的形状、位置与第二通孔(31)相匹配，所述第二通孔(31)设有两组，两组第二通孔(31)等距分布在隔板(3)上，所述隔板(3)的上表面固定连接外筒(1)，隔板(3)的下表面与底部椎体(5)固定连接，所述底部椎体(5)的侧壁设置为多孔镂空结构，底部椎体(5)的内壁覆有羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂，底部椎体(5)的侧壁设置有通透孔(51)，所述通透孔(51)设置为等角度均匀分布的六列孔，每列通透孔(51)设有四组。
2.根据权利要求1所述的一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具，其特征在于：所述吸水棉绳(4)穿过第一通孔(22)和第二通孔(31)伸入底部椎体(5)的内部。
3.根据权利要求1所述的一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具，其特征在于：所述外筒(1)的高度尺寸大于内筒(2)的高度尺寸，内筒(2)的底面与隔板(3)的顶面之间的间距设为4cm。
4.根据权利要求1所述的一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具，其特征在于：所述外筒(1)、内筒(2)、隔板(3)和底部椎体(5)均采用铁质材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具，其特征在于：所述第一缝隙(11)和第二缝隙(21)的宽度尺寸均设置为1cm，第一缝隙(11)和第二缝隙(21)的长度尺寸均设置为12cm。
6.一种如权利要求1所述的用于改善土壤水分特征及恢复土壤有机质的工具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在使用时首先要使用钻土工具在选定区域用工具打出深度为26cm，宽度为23cm的洞，随后将本工具垂直放于土壤内部，也可根据应用需要调整工具的安装位置，并将本工具周围用土壤填满，直到工具顶部突出地面约1cm；
S2：在内筒(2)的内部填满土壤，土壤上播撒酸浆的种子，再覆盖上0.5-1cm厚度的相同土质的土壤，酸浆植物得以在盐碱地上进行生长；
S3：内筒(2)内部栽种的酸浆植物根系通过第一缝隙(11)和第二缝隙(21)与外界环境进行充分的气、水交换；
S4：外界环境中的水分被底部椎体(5)内部的高吸水性树脂吸收，并且由吸水棉绳(4)作为介质传输到内筒(2)的土壤中，形成植物生长的环境；
S5：在酸浆植物的生长发育过程中，通过根系的老化、落叶和落果等植物残体返回土壤，一定程度上增加盐碱地的有机质。
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