CN110012691A - 一种基于生物炭的水土流失阻控方法 - Google Patents

一种基于生物炭的水土流失阻控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于生物炭的水土流失阻控方法，包括以下步骤：原料粉碎处理、烘干处理、筛选处理、土地挖槽、秸秆铺设、生物炭混合处理、植株栽培、排水槽挖设、排水槽底层垫设和地表草被种植；通过生物炭与土壤进行混合，能够提高土壤蓄水储养的能力，提高植物的种植存活率，使得植物能够快速生长而对水土流失进行阻控，同时通过秸秆对水流经的土地进行拦阻，使得土壤能够被阻拦，防止水土流失。

Description

一种基于生物炭的水土流失阻控方法
技术领域
本发明涉及水土保持技术领域，具体涉及一种基于生物炭的水土流失阻控方法。
背景技术
水土流失是指人类对土地的利用，特别是对水土资源不合理的开发和经营，使土壤的覆盖物遭受破坏，裸露的土壤受水力冲蚀，流失量大于母质层育化成土壤的量，土壤流失由表土流失、心土流失而至母质流失，终使岩石暴露出来。土地是不可再生资源，我国土地中不利于开发的土地也较多，脆弱的生态环境和人类的不合理利用给土地造成了很多问题。土地的沙漠化、土壤侵蚀和耕地的变迁等问题已经引起了人们的广泛关注。
生物炭，是由有机垃圾，如动物粪便，动物骨头，植物根茎，木屑和麦秸秆等加工而成的一种多孔碳。这些构成生物炭的有机垃圾被称为“生物量”。很多科学家冠以生物炭“黑色黄金”的美誉。生物炭可以保护环境。鉴于其高含碳量和多孔的特性，它不仅可提高土壤蓄水储养的能力，还可保护土壤中的微生物。它像一个地下碳水槽，锁住二氧化碳，最终达到增加作物产量的效果。现有的水土流失阻控方法效果差，不够环保。利用生物炭能够改善土壤蓄水储养的能力，提高植被存活率，有益于防止水土流失，如果利用生物炭来阻控水土流失，则可提高阻控效果，为此，提出一种基于生物炭的水土流失阻控方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种基于生物炭的水土流失阻控方法用于解决现有的水土流失阻控方法效果差，不够环保的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：一种基于生物炭的水土流失阻控方法，包括以下步骤：
S1、原料粉碎处理：准备足量生物废料，将生物废料进行粉碎处理，然后对粉碎后的生物废料通过筛选机进行筛分，筛选出3～10mm大小的颗粒的生物废料；将足量的秸秆进行粉碎；
S2、烘干处理：筛选后的生物废料投进滚筒式烘干机，采用明火烘干，使得生物废料的湿度为5～8％，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化，形成生物炭；
S3、筛选处理：将S2处理后的生物炭用粉碎机粉碎，并用筛选机筛选出70～80目的生物炭，装袋，避光阴凉处储存；
S4、土地挖槽：按5～8m的行距网格状打点划线，用挖掘机沿着划线开挖栽植沟，沟宽1～2m、沟深1～1.5m；
S5、秸秆铺设：将S1中粉碎得到的碎秸秆投入S4中挖出的栽植沟内底部，碎秸秆进行平铺；
S6、生物炭混合处理：对S3中的生物炭与土壤进行混合，使得生物炭占总质量比为15～30％，混合均匀；
S7、植株栽培：将植株根部放入栽植沟内，扶正植株后填充S6中混合后的土壤，并进行水浇灌压实；
S8、排水槽挖设：对栽植沟四周外围挖设排水槽，排水槽宽0.3～0.5m，深0.2～0.3m，多个排水槽之间开挖有槽道进行互相连通；
S9、排水槽底层垫设：将S1中粉碎得到的碎秸秆与土壤进行混合搅拌，然后平铺在排水槽内；
S10、地表草被种植：在地表面种植草被。
优选的，所述S1中秸秆被粉碎成50～80mm长度的碎秸秆。
优选的，所述S2中明火烘干时间30～85min。
优选的，所述S2中进行无氧炭化时，设置炭化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃，马弗炉的升温速度分别设为6℃/min、12℃/min和16℃/min，当马弗炉达到所设置的炭化温度后，在此温度下继续保持50～90min时间，时间结束后停止加热并进行冷却，待马弗炉冷却至室温后，取出处理后的生物炭。
优选的，所述S5中，使得碎秸秆铺设厚度为30～60mm，然后在碎秸秆上部进行平铺土壤，土壤厚度50～90mm，再次在土壤的上部进行平铺碎秸秆，铺设厚度30～50mm。
优选的，所述S9中，碎秸秆与土壤混合物中，碎秸秆质量占比为4～6％，使得铺设厚度为50～100mm，然后进行压实。
优选的，所述S8中排水槽的切面形状为倒梯形。
优选的，所述生物废料包括稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、树木废材和竹木。
优选的，所述S9中土壤压实后进行均匀浇水，并再次进行压实。
优选的，所述S10中草被为虎耳草、玉簪、八角金盘、桃叶珊瑚、杜鹃、紫金牛、八仙花、万年青、一叶兰、麦冬、吉祥草和活血丹。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明提出的一种基于生物炭的水土流失阻控方法，与现有技术相比，具有以下优点：通过生物炭与土壤进行混合，能够提高土壤蓄水储养的能力，提高植物的种植存活率，使得植物能够快速生长而对水土流失进行阻控，同时通过秸秆对水流经的土地进行拦阻，使得土壤能够被阻拦，防止水土流失。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
一种基于生物炭的水土流失阻控方法，包括以下步骤：
S1、原料粉碎处理：准备足量生物废料，将生物废料进行粉碎处理，然后对粉碎后的生物废料通过筛选机进行筛分，筛选出3mm大小的颗粒的生物废料，将足量的秸秆进行粉碎，秸秆被粉碎成50mm长度的碎秸秆，生物废料包括稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、树木废材和竹木；
S2、烘干处理：筛选后的生物废料投进滚筒式烘干机，采用明火烘干，明火烘干时间30min，使得生物废料的湿度为5％，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化，形成生物炭；
其中，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化时，设置炭化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃，马弗炉的升温速度分别设为6℃/min、12℃/min和16℃/min，当马弗炉达到所设置的炭化温度后，在此温度下继续保持50时间，时间结束后停止加热并进行冷却，待马弗炉冷却至室温后，取出处理后的生物炭；
S3、筛选处理：将S2处理后的生物炭用粉碎机粉碎，并用筛选机筛选出70目的生物炭，装袋，避光阴凉处储存；
S4、土地挖槽：按5m的行距网格状打点划线，用挖掘机沿着划线开挖栽植沟，沟宽1m、沟深1m；
S5、秸秆铺设：将S1中粉碎得到的碎秸秆投入S4中挖出的栽植沟内底部，碎秸秆进行平铺，使得碎秸秆铺设厚度为30mm，然后在碎秸秆上部进行平铺土壤，土壤厚度50mm，再次在土壤的上部进行平铺碎秸秆，铺设厚度30mm；
S6、生物炭混合处理：对S3中的生物炭与土壤进行混合，使得生物炭占总质量比为15％，混合均匀；
S7、植株栽培：将植株根部放入栽植沟内，扶正植株后填充S6中混合后的土壤，并进行水浇灌压实；
S8、排水槽挖设：对栽植沟四周外围挖设排水槽，排水槽宽0.3m，深0.2m，多个排水槽之间开挖有槽道进行互相连通，排水槽的切面形状为倒梯形形状设置；
S9、排水槽底层垫设：将S1中粉碎得到的碎秸秆与土壤进行混合搅拌，其中碎秸秆质量占比为4％，将混合后的土壤平铺在排水槽内，使得铺设厚度为50mm，然后进行压实，土壤压实后进行均匀浇水，并再次进行压实；
S10、地表草被种植：在地表面种植草被，草被为虎耳草、玉簪、八角金盘、桃叶珊瑚、杜鹃、紫金牛、八仙花、万年青、一叶兰、麦冬、吉祥草和活血丹。
试验证明，该实施例1的阻控方法，植株、草被植物的种植存活率高，植物能够快速生长，并对水土流失进行阻控，该方法能够有效防止水土流失。
实施例2
一种基于生物炭的水土流失阻控方法，包括以下步骤：
S1、原料粉碎处理：准备足量生物废料，将生物废料进行粉碎处理，然后对粉碎后的生物废料通过筛选机进行筛分，筛选出10mm大小的颗粒的生物废料，将足量的秸秆进行粉碎，秸秆被粉碎成80mm长度的碎秸秆，生物废料包括稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、树木废材和竹木；
S2、烘干处理：筛选后的生物废料投进滚筒式烘干机，采用明火烘干，明火烘干时间85min，使得生物废料的湿度为8％，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化，形成生物炭；
其中，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化时，设置炭化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃，马弗炉的升温速度分别设为6℃/min、12℃/min和16℃/min，当马弗炉达到所设置的炭化温度后，在此温度下继续保持50～90min时间，时间结束后停止加热并进行冷却，待马弗炉冷却至室温后，取出处理后的生物炭；
S3、筛选处理：将S2处理后的生物炭用粉碎机粉碎，并用筛选机筛选出80目的生物炭，装袋，避光阴凉处储存；
S4、土地挖槽：按8m的行距网格状打点划线，用挖掘机沿着划线开挖栽植沟，沟宽2m、沟深1.5m；
S5、秸秆铺设：将S1中粉碎得到的碎秸秆投入S4中挖出的栽植沟内底部，碎秸秆进行平铺，使得碎秸秆铺设厚度为60mm，然后在碎秸秆上部进行平铺土壤，土壤厚度90mm，再次在土壤的上部进行平铺碎秸秆，铺设厚度50mm；
S6、生物炭混合处理：对S3中的生物炭与土壤进行混合，使得生物炭占总质量比为30％，混合均匀；
S7、植株栽培：将植株根部放入栽植沟内，扶正植株后填充S6中混合后的土壤，并进行水浇灌压实；
S8、排水槽挖设：对栽植沟四周外围挖设排水槽，排水槽宽0.5m，深0.3m，多个排水槽之间开挖有槽道进行互相连通，排水槽的切面形状为倒梯形形状设置；
S9、排水槽底层垫设：将S1中粉碎得到的碎秸秆与土壤进行混合搅拌，其中碎秸秆质量占比为6％，将混合后的土壤平铺在排水槽内，使得铺设厚度为100mm，然后进行压实，土壤压实后进行均匀浇水，并再次进行压实；
S10、地表草被种植：在地表面种植草被，草被为虎耳草、玉簪、八角金盘、桃叶珊瑚、杜鹃、紫金牛、八仙花、万年青、一叶兰、麦冬、吉祥草和活血丹。
试验证明，该实施例2的阻控方法，植株、草被植物的种植存活率高，植物能够快速生长，并对水土流失进行阻控，能够有效防止水土流失。
实施例3
一种基于生物炭的水土流失阻控方法，包括以下步骤：
S1、原料粉碎处理：准备足量生物废料，将生物废料进行粉碎处理，然后对粉碎后的生物废料通过筛选机进行筛分，筛选出4mm大小的颗粒的生物废料，将足量的秸秆进行粉碎，秸秆被粉碎成54mm长度的碎秸秆，生物废料包括稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、树木废材和竹木；
S2、烘干处理：筛选后的生物废料投进滚筒式烘干机，采用明火烘干，明火烘干时间34min，使得生物废料的湿度为6％，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化，形成生物炭；
其中，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化时，设置炭化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃，马弗炉的升温速度分别设为6℃/min、12℃/min和16℃/min，当马弗炉达到所设置的炭化温度后，在此温度下继续保持54min时间，时间结束后停止加热并进行冷却，待马弗炉冷却至室温后，取出处理后的生物炭；
S3、筛选处理：将S2处理后的生物炭用粉碎机粉碎，并用筛选机筛选出74目的生物炭，装袋，避光阴凉处储存；
S4、土地挖槽：按6m的行距网格状打点划线，用挖掘机沿着划线开挖栽植沟，沟宽1.2m、沟深1.3m；
S5、秸秆铺设：将S1中粉碎得到的碎秸秆投入S4中挖出的栽植沟内底部，碎秸秆进行平铺，使得碎秸秆铺设厚度为33mm，然后在碎秸秆上部进行平铺土壤，土壤厚度55mm，再次在土壤的上部进行平铺碎秸秆，铺设厚度35mm；
S6、生物炭混合处理：对S3中的生物炭与土壤进行混合，使得生物炭占总质量比为16％，混合均匀；
S7、植株栽培：将植株根部放入栽植沟内，扶正植株后填充S6中混合后的土壤，并进行水浇灌压实；
S8、排水槽挖设：对栽植沟四周外围挖设排水槽，排水槽宽0.4m，深0.23m，多个排水槽之间开挖有槽道进行互相连通，排水槽的切面形状为倒梯形形状设置；
S9、排水槽底层垫设：将S1中粉碎得到的碎秸秆与土壤进行混合搅拌，其中碎秸秆质量占比为5％，将混合后的土壤平铺在排水槽内，使得铺设厚度为55mm，然后进行压实，土壤压实后进行均匀浇水，并再次进行压实；
S10、地表草被种植：在地表面种植草被，草被为虎耳草、玉簪、八角金盘、桃叶珊瑚、杜鹃、紫金牛、八仙花、万年青、一叶兰、麦冬、吉祥草和活血丹。
试验证明，该实施例3的阻控方法，植株、草被植物的种植存活率高，植物能够快速生长，并对水土流失进行阻控，能够有效防止水土流失。

Claims (10)

1.一种基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、原料粉碎处理：准备足量生物废料，将生物废料进行粉碎处理，然后对粉碎后的生物废料通过筛选机进行筛分，筛选出3～10mm大小的颗粒的生物废料；将足量的秸秆进行粉碎；
S2、烘干处理：筛选后的生物废料投进滚筒式烘干机，采用明火烘干，使得生物废料的湿度为5～8％，将烘干后的生物废料投入马弗炉中进行无氧炭化，形成生物炭；
S3、筛选处理：将S2处理后的生物炭用粉碎机粉碎，并用筛选机筛选出70～80目的生物炭，装袋，避光阴凉处储存；
S4、土地挖槽：按5～8m的行距网格状打点划线，用挖掘机沿着划线开挖栽植沟，沟宽1～2m、沟深1～1.5m；
S5、秸秆铺设：将S1中粉碎得到的碎秸秆投入S4中挖出的栽植沟内底部，碎秸秆进行平铺；
S6、生物炭混合处理：对S3中的生物炭与土壤进行混合，使得生物炭占总质量比为15～30％，混合均匀；
S7、植株栽培：将植株根部放入栽植沟内，扶正植株后填充S6中混合后的土壤，并进行水浇灌压实；
S8、排水槽挖设：对栽植沟四周外围挖设排水槽，排水槽宽0.3～0.5m，深0.2～0.3m，多个排水槽之间开挖有槽道进行互相连通；
S9、排水槽底层垫设：将S1中粉碎得到的碎秸秆与土壤进行混合搅拌，然后平铺在排水槽内；
S10、地表草被种植：在地表面种植草被。
2.根据权利要求1所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S1中秸秆被粉碎成50～80mm长度的碎秸秆。
3.根据权利要求1所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S2中，明火烘干时间30～85min。
4.根据权利要求3所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S2中进行无氧炭化时，设置炭化温度分别为300℃、400℃、500℃和600℃，马弗炉的升温速度分别设为6℃/min、12℃/min和16℃/min，当马弗炉达到所设置的炭化温度后，在此温度下继续保持50～90min时间，时间结束后停止加热并进行冷却，待马弗炉冷却至室温后，取出处理后的生物炭。
5.根据权利要求1所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S5中，使得碎秸秆铺设厚度为30～60mm，然后在碎秸秆上部进行平铺土壤，土壤厚度50～90mm，再次在土壤的上部进行平铺碎秸秆，铺设厚度30～50mm。
6.根据权利要求1所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S9中，碎秸秆与土壤混合物中，碎秸秆质量占比为4～6％，使得铺设厚度为50～100mm，然后进行压实。
7.根据权利要求1所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S8中排水槽的切面形状为倒梯形。
8.根据权利要求1所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述生物废料包括稻草秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、树木废材和竹木。
9.根据权利要求1所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S9中土壤压实后进行均匀浇水，并再次进行压实。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于生物炭的水土流失阻控方法，其特征在于：所述S10中草被为虎耳草、玉簪、八角金盘、桃叶珊瑚、杜鹃、紫金牛、八仙花、万年青、一叶兰、麦冬、吉祥草和活血丹。
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