CN110495281A - 一种生土建筑物的土壤化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土地整治方法，具体涉及一种生土建筑物的土壤化方法。包括以下步骤：步骤1，人工剥离建筑物和附件的内外表土，对剥离的表土进行破碎后保存，即为养分土；步骤2，拆除建筑物整体，对拆除建筑物整体后得到的土体进行状态重构，采用压实的方法构建上部容重小于下部容重的土体构型；步骤3，进行养分重构，向步骤2中所述土体构型的上部中混合养分土，混合比例根据待种植作物和种植面积确定。上述方法仅适用于黄土高原地区废弃窑洞整治，主要解决生土建筑物废弃后，建筑物和附件的内外表土材料性能发生变化，释放出大量的养分元素和中微量元素，但却没有好的方法有效处理和利用这些废弃生土建筑材料，使现有材料资源化利用的问题。

Description

一种生土建筑物的土壤化方法

技术领域

本发明属于土地整治方法，具体涉及一种生土建筑物的土壤化方法。

背景技术

在黄土高原一些地区修建的窑洞一般年代久远，随着城镇化发展和人口迁移，许多古老的以生土建筑为主的宅基地已被废弃。废弃的宅基地占用了大量土地，造成土地的极大浪费，甚至对地质安全带来一定威胁，急需行之有效的方法对其进行整治。

黄土高原地区的窑洞不同于其它的石窑和砖窑，它没有成土成壤的障碍性物质需要清除或改良，相反，窑洞内墙面经长期烘烤和烟熏，窑洞表面黄土长期暴露经风吹雨淋，窑洞内土炕、炉灶和烟囱等经过焙烧，这些土体的晶格结构已发生变化，使矿物态的养分变成离子态，释放出大量的养分元素，中微量元素也随之增多。所以窑洞内外墙面和建筑物院落，以及建筑物中的炉灶、火炕和烟囱等都是构建耕作土层的理想材料。然而如何有效处理和利用目前还没有较好的方法。

发明内容

本发明的主要目的是解决现有技术中生土建筑物废弃后，建筑物内外墙面和建筑物院落，以及建筑物中的炉灶、火炕和烟囱等材料性能发生变化，释放出大量的养分元素和中微量元素，但却没有较好的方法能够有效处理和利用这些废弃生土建筑物，使现有材料资源化利用的问题，提供一种生土建筑物的土壤化方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生土建筑物的土壤化方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1，若有炉灶、土炕和烟囱，人工剥离炉灶、土炕和烟囱的表土，再人工剥离建筑物内外表土；否则，直接人工剥离建筑物内外表土；对剥离的所有表土进行破碎后保存，即为养分土；

步骤2，拆除建筑物整体，对拆除建筑物整体后得到的土体进行状态重构，采用压实的方法构建上部容重小于下部容重的土体构型；

步骤3，进行养分重构，向步骤2中所述土体构型的上部中混合养分土，混合比例根据待种植作物和种植面积确定。

进一步地，还包括步骤4，添加土壤微生物和土壤动物，进一步保证土壤化后的土壤更适合用作耕地。

进一步地，步骤1中，所述保存的方式为堆放，堆放高度小于等于2m，安全角小于50°，堆放时间小于等于6个月。对于高度和安全角是出于施工安全性的考虑，而堆放时间不宜过长，是避免养分元素的流失。

进一步地，步骤1中，所述表土为表面3-8cm的土。

进一步地，步骤2中，所述上部容重小于下部容重的土体构型具体为，上部0-30cm的土体容重为1.2-1.3g/cm³，下部30cm以下的土体容重为1.3-1.6g/cm³。

进一步地，步骤2中，所述压实为机械压实，或经三季降雨自然沉实。

进一步地，所述机械压实具体为，若土壤含水量小于当地土壤下塑限，进行机械碾压；否则，先对土壤进行翻松晾晒再机械碾压。是为了耕种作物的根系更容易下扎。

进一步地，机械压实后，还需对土壤表面进行打毛处理，减小对土地整治后土体上下层整合的影响。

进一步地，步骤3中，所述向步骤2所述土体构型的上部中混合养分土，具体是采用斗容小于1.2m³的挖掘机进行混合，使用斗容较小的挖掘机施工其混合均匀性更好。

上述土壤化方法仅适于在黄土高原地区废弃窑洞的土壤化中应用。由于黄土高原地区的窑洞，在起初修建时没有使用任何有碍于成土成壤的材料，加之又长期暴露于空气当中，经日晒雨淋，土体中矿物质的晶架结构可能发生变化，营养元素从结晶态或矿物态变成离子态而释放出来，对其充分利用具有很高的经济价值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明生土建筑物的土壤化方法，由于建筑物中的炉灶、土炕和烟囱等经过焙烧，建筑物内外表面的表土经长期烘烤、烟熏和风吹雨淋，其土体内部结构会发生变化，释放大量的养分元素和中微量元素，将这部分表土单独收集保存可作为养分土；修建窑洞或拆除建筑物后的土体会将原有整块土体打断，形成断层，对这部分土体进行状态重构形成“上虚下实”的土体构型，既满足土壤化后上部耕作层耕作的需求，又能够避免因拆除后土壤松动易造成塌陷的问题，再将养分土混入上部较松的土中完成土壤化，缩短了土壤肥力恢复的周期，最终将生土建筑物重塑为耕地。解决了废弃生土建筑物占用大量土地无法利用的问题，对生态系统整合，以及农村经济发展意义重大。

2.本发明在养分重构后适当添加土壤微生物和土壤动物，进一步保证了重构土体的土壤化，使土壤的宜耕性增强。

3.本发明的养分土保存采用堆放的方式，减少了养分土存放时的占地面积；限制堆放高度和安全角，确保施工过程的安全性；堆放时间不超过6个月，避免养分土因存放时间过长造成养分的流失。

4.本发明中取自生土建筑物内外表面的养分土，仅剥离内、外墙面和附件表面3-8cm的表土，在施工量适当的情况下又满足了养分土的剥离量。

5.本发明选取适当的上下部土壤厚度和容重，最大化满足土壤化后的耕种需求。

6.本发明可根据土壤状况选择机械压实或自然沉实，同时适用于不同的施工条件。

7.本发明根据土壤的含水量与当地的土壤性状，可选择最合适的机械压实处理流程，达到更好的土壤化效果。

8.本发明对机械压实后的表面进行打毛处理，减小对土地整治后土体上下层整合的影响。

9.本发明混合养分土和上部土时，采用斗容较小的挖掘机，使混合更加均匀，操作更加方便。

附图说明

图1为本发明生土建筑物的土壤化方法流程示意图；

图2为本发明实施例一中窑洞的结构示意图；

图3为本发明实施例一中养分土的堆放示意图；

图4为本发明实施例一中状态重构后的土体构型结构示意图；

其中，1-拱顶；2-窑背；3-窑腿。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

本发明的生土建筑物土壤化方法，基于黄土高原地区的窑洞在修建时基本不使用碍于成土成壤的材料，长期经风吹雨淋后，和建筑物内的炉灶、土炕和烟囱等，经长期火烧和烟熏，其土壤内部的结构会发生变化，释放大量的养分元素和中微量元素，进而形成良好的养分土。充分利用这部分养分土，将废弃的生土建筑物土壤化，使其能够满足于耕作需求。如图1，包括以下步骤：

步骤1，若有炉灶、土炕和烟囱，人工剥离炉灶、土炕和烟囱的表土，再人工剥离建筑物内外表土；否则，直接人工剥离建筑物内外表土；对剥离的所有表土进行破碎后保存，即为养分土；

步骤2，拆除建筑物整体，对拆除建筑物整体后得到的土体进行状态重构，采用压实的方法构建上部容重小于下部容重的土体构型；

步骤3，进行养分重构，向步骤2中所述土体构型的上部中混合养分土，混合比例根据待种植物和种植面积确定。

对黄土高原地区窑洞土壤化过程中，在剥离建筑物及附件的内外表土时，表土剥离过多不仅施工量大，而且表土更深处的养分元素不会太多，而剥离太浅就会造成养分土的浪费，所以最好是剥离表面3-8cm的土，具体的剥离厚度，可以首先对待拆建筑物进行评估，如破旧程度评估和资源化利用性能评估等，然后清除垃圾等异物再进行人工剥离。

养分土在堆放时，为了工程安全，堆放高度小于等于2m，安全角要小于50°，另外，为了保证养分土中的养分元素尽量少流失，堆放时间不得超过6个月，且应当堆放在无污染源，便于工程复配使用的地方，进行统一管理，必要时也可进行一定的养护，保证剥离土养分持续有效。

进行土体构型，要形成“上虚下实”的土体剖面构型，上部0-30cm的土体容重为1.2-1.3g/cm³，下部30cm以下的土体容重为1.3-1.6g/cm³，这种“上虚下实”的土体构型在土壤学上叫做“蒙金土”，是最好的土体构型之一，最利于实现土壤化，上部0-30cm用于构建耕地的耕作层，下部30cm以下为当地土。另外，建筑物刚拆完时，地面土较虚，在施工过程中容易造成塌陷，所以需要采用压实的方法进行处理，可以机械压实，也可利用自然降雨，经三季降雨后自然沉实；如采用机械压实的方式，对土壤的含水量有一定的要求，含水量过大不宜进行机械压实作业，当土壤含水量小于当地土壤下塑限时，可以进行机械碾压，如含水量大于当地土壤下塑限，应翻松晾晒后再进行机械碾压，否则压实后的土层对作物而言，其根系难以下扎，影响作物生长发育。在采用机械压实后，还需对压实面的表面进行打毛处理，否则可能会影响土体上下层的整合。

土体构型完成后再进行养分重构，也就是重塑耕作土层，将养分土与上述土体构型中的上部0-30cm土混合，使土壤达到一定的肥力要求，才能保证农作物的生长。混合时，采用斗容小于1.2m³的中小型挖掘机进行，能使混合度更加均匀，混合后构建上部深度30cm的耕作土层，耕作土层以下为本地土。混合时养分土的添加量依据种植作物类型和田块规划面积大小而定，实行有机无机配施，循序渐进，也可适当添加土壤微生物和土壤动物，使重构后的土体进一步土壤化。

在耕作土层重塑完成后，土壤化的过程即完成，此后便可进行农作物的种植，用地与养地相结合，使土地利用可持续发展。

实施例一

对如图2所示的黄土高原地区居住型窑洞进行土壤化，具体过程如图1所示：

步骤1，人工剥离窑洞内炉灶、土炕和烟囱表面3cm的表土，再人工剥离窑洞内外墙面5cm的表土，对剥离下的表土进行破碎后按照图3所示堆放，作为养分土，其中堆放高度h为1.5m，安全角β为45°，堆放4个月；

步骤2，对窑洞整体进行拆除，经实验得到当地黄土下塑限为15.14％，测得拆除窑洞整体后得到的土壤含水量为16％，所以需先对土壤进行翻松晾晒后，对拆除窑洞整体后得到的土体采用机械碾压的方式进行状态重构，得到如图4所示“上虚下实”的土体构型，其中上虚部分高度b为30cm，相应容重为1.25g/cm³，下部30cm以下容重为1.55g/cm³的土体构型；对压实面的表面进行打毛处理；

参照图2，对窑洞整体进行拆除时，为了施工安全和高效，可以先对窑洞做力学测试实，得到窑洞的窑腿3处最大应力、拱顶1的竖向位移、窑洞窑背2与侧墙交界处的水平位移、窑洞的自重和压力值等，并测量窑洞的跨度和窑腿3间的宽度L，对至少包括上述指标进行综合评判后，遵循：先拆除附件，后拆除主体结构，先拆除简单部分，再拆除复杂部分，先拆除危险结构，后拆除安全部分的原则，依次施工拆除。对于强度薄弱危险的部分，要先进行人工自上而下，逐层分块拆除，不得垂直交叉作业，也不宜直接推到；然后对强度大的主体部分采用机械挖塌，最好采用斗容大于1.2m³的大型挖掘机进行，沿窑洞周围自上而下依次开挖，以便释放窑洞周围土体的应力。

步骤3，向经步骤2处理后得到的土体构型的上部0-30cm中混合养分土，混合时采用斗容为1m³的挖掘机作业；

步骤4，向经步骤3混合后的土壤中施入化肥，加入少许土壤微生物和蚯蚓等土壤动物。

实施例二

对黄土高原地区某处废弃的窑洞进行土壤化，该窑洞原用于村部办公，仅有炉灶和烟囱，没有土炕，具体过程如下：

步骤1，人工剥离窑洞内炉灶和烟囱表面5cm的表土，人工剥离窑洞内外表面3cm的表土，对剥离的表土进行破碎后堆放保存，作为养分土，其中堆放高度为2m，安全角为35°，堆放6个月；

步骤2，对上述窑洞的整体进行拆除，经实验得到当地土壤下塑限为14.5％，测得拆除窑洞整体后得到的土壤含水量为13％，通过机械碾压的方式对土壤进行状态重构，得到“上虚下实”的土体构型，其中上虚部分高度为30cm，相应容重为1.2g/cm³，下部30cm以下容重为1.3g/cm³的土体构型；其中，拆除窑洞应遵循的原则与顺序与实施例一相似，不再重复；

步骤3，向经步骤2处理后得到的土体构型的上部0-30cm中混合养分土，混合时采用斗容为1.1m³的挖掘机进行作业；

实施例三

对黄土高原地区某处废弃的窑洞进行土壤化，该窑洞内没有炉灶、烟囱和土炕，具体过程如下：

步骤1，剥离窑洞内外表面8cm的表土，对剥离下的表土进行破碎后堆放保存，作为养分土，其中堆放高度为1m，安全角为40°，堆放2个月；

步骤2，对上述窑洞的整体进行拆除，采用经过三季降雨自然沉实的方式对土壤进行状态重构，得到“上虚下实”的土体构型，其中上虚部分高度为30cm，相应容重为1.3g/cm³，下部30cm以下容重为1.6g/cm³的土体构型；其中，拆除窑洞需遵循的原则与顺序与实施例一相似，不再重复；

步骤3，向经步骤2处理后得到的土体构型的上部0-30cm中混合养分土，混合时采用斗容为1m³的挖掘机进行施工；

步骤4，向经步骤3混合后的土壤中施入化肥和有机肥，并加入少许土壤微生物和蚯蚓等土壤动物。

本发明的土壤化方法，仅适合用于黄土高原地区窑洞一类的生土建筑，因为在该地区修建窑洞时没有使用任何有碍于成土成壤的材料，加之又长期暴露于空气当中，经日晒雨淋，土体中矿物质的晶架结构可能发生变化，营养元素从结晶态或矿物态变成离子态而释放出来，极为珍贵，作为生物性肥土，具有高肥力基础，可作为构建耕作表土层的理想材料，可大大缩短土壤肥力恢复的周期，使土地可持续高效利用。

本发明解决了废弃窑洞占用土地无法利用的问题，使物尽其用，对生态系统整合，发展农村经济意义重大。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，若有炉灶、土炕和烟囱，人工剥离炉灶、土炕和烟囱的表土，再人工剥离建筑物内外表土；否则，直接人工剥离建筑物内外表土；对剥离的所有表土进行破碎后保存，即为养分土；

步骤2，拆除建筑物整体，对拆除建筑物整体后得到的土体进行状态重构，采用压实的方法构建上部容重小于下部容重的土体构型；

步骤3，进行养分重构，向步骤2中所述土体构型的上部中混合养分土，混合比例根据待种植作物和种植面积确定。

2.如权利要求1所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：还包括步骤4，添加土壤微生物和土壤动物。

3.如权利要求1所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：步骤1中，所述保存的方式为堆放，堆放高度小于等于2m，安全角小于50°，堆放时间小于等于6个月。

4.如权利要求1或2所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：步骤1中，所述表土为表面3-8cm的土。

5.如权利要求1所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：步骤2中，所述上部容重小于下部容重的土体构型具体为，上部0-30cm的土体容重为1.2-1.3g/cm³，下部30cm以下的土体容重为1.3-1.6g/cm³。

6.如权利要求1所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：步骤2中，所述压实为机械压实，或经三季降雨自然沉实。

7.如权利要求6所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：所述机械压实具体为，若土壤含水量小于当地土壤下塑限，进行机械碾压；否则，先对土壤进行翻松晾晒再机械碾压。

8.如权利要求5或6所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：机械压实后，还需对土壤表面进行打毛处理。

9.如权利要求1所述一种生土建筑物的土壤化方法，其特征在于：步骤3中，所述向步骤2所述土体构型的上部中混合养分土，具体是采用斗容小于1.2m³的挖掘机进行混合。