CN111201918A - 一种土壤装置及利用该装置修复退化草地土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种土壤装置及利用该装置修复退化草地土壤的方法，涉及土壤修复技术领域，解决了现有草地退化严重，且草地退化治理成本高、恢复周期长的技术问题。本申请的土壤装置，包括装置本体、缓释肥和覆盖层，装置本体的顶部和内部中空，缓释肥容纳于装置本体内；覆盖层为多孔结构，覆盖层包覆在装置本体上方并与装置本体固定连接。本申请主要用于修复退化草地土壤。

Description

一种土壤装置及利用该装置修复退化草地土壤的方法

技术领域

本申请涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种土壤装置及利用该土壤装置修复退化草地土壤的方法。

背景技术

当前，环境问题日益严重，其中草地退化是主要问题。草地退化主要是指由于气候变化和人类不合理的经济活动等因素，引起的草地生态系统的结构失调、第一生产力下降、生态功能衰退等的逆行演替过程。

人们对于草地土地超载过牧、过度开垦、以及不当的草场管理，远远超过土壤自我修复能力，破坏了草原生态系统物质循环的相对平衡，使生态系统逆向演替，植物种类减少、草质变劣、形成斑秃、露出裸土，如我国松嫩平原南部，已严重退化成盐碱草地，植被层逐渐消失。

目前治理草地退化的措施有很多，可归纳以下两个方面：

⑴封育禁牧。治理的方式通常采用“围栏封育”，即把草场划分成若干小区，解除放牧压力，使草地自然恢复，其作为一种低投入、经济的措施在退化草地恢复中得到广泛应用。

⑵大力实施草地改良。草地改良主要包括浅翻耕、松土改良、补播等措施。对已退化的草地进行土质改良，促使其重新向正演替进展。

但是以上两类治理草地退化的措施仍存在两个明显缺点：一是治理成本较高，无论是封育禁牧，还是大力实施草地改良都需要进行大面积改造工作，需要投入大量人力和物力来运行；二是耗时较长、操作复杂，两种方法都是等待草地自我恢复，此过程非常漫长。

发明内容

本申请的目的在于提供一种土壤装置及利用该装置修复退化草地土壤的方法，用于解决草地退化严重，且草地退化治理成本高、恢复周期长的技术问题。

本申请的土壤装置，包括装置本体、缓释肥和覆盖层，装置本体的顶部和内部中空，缓释肥容纳于装置本体内；覆盖层为多孔结构，覆盖层包覆在装置本体上方并与装置本体固定连接。

本申请的土壤装置，一方面，覆盖层为多孔结构，且覆盖层包覆在装置本体上，能够使植物种子随着风或者雨水等自然条件落入装置本体内，使草籽通过覆盖层中的孔隙长出，而缓释肥能够使草的生长状态更加良好，从而达到快速修复退化草地土壤的目的；另一方面，土壤装置成本低、改善效率高、容易操作，极大地缩短了退化草地土壤的修复周期。

可选地，装置本体是顶部和内部中空的圆柱体。

优选地，装置本体的高小于底面的直径，为扁圆饼状。

优选地，装置本体的下表面直径为20cm，侧面高度为8cm。

优选地，装置本体为可渗透、可降解的膜。

优选地，装置本体为聚乳酸和淀粉共混制得的膜。

优选地，覆盖层的孔径小于缓释肥的粒径，大于植物种子的粒径。

优选地，覆盖层为纯棉纱布。

优选地，缓释肥由生物炭、硝态氮肥、水溶性磷肥、氯化钾混合组成，缓释肥中C：N：P：K的质量比为60:5:1:5。

本申请还提出一种利用土壤装置修复退化草地土壤的方法，适用于如上所述的土壤装置，包括如下步骤：

步骤S1、组装土壤装置：将缓释肥装入装置本体内，将覆盖层包覆在装置本体上，与装置本体固定连接；

步骤S2、在需要修复的土壤处，挖设一定数量的土坑，并将多个土壤装置分别埋入每个土坑中。

本申请的利用土壤装置修复退化草地土壤的方法，与本申请的土壤装置的技术效果一致，在此就不一一赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的土壤装置的整体结构示意图；

图2是本申请的土壤装置的整体结构纵剖图；

图3是本申请的土壤装置的作用效果纵剖图；

图4是本申请的多个土壤装置的野外布设效果图。

附图标记说明：

1—装置本体；2—缓释肥；3—覆盖层。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1是本申请的土壤装置的整体结构示意图，如图1所示，本申请的土壤装置包括装置本体1、缓释肥2和覆盖层3，装置本体1的顶部和内部中空，缓释肥2容纳于装置本体1内；覆盖层3为多孔结构，覆盖层3包覆在装置本体1上方并与装置本体1固定连接。

本申请的土壤装置，一方面，覆盖层3为多孔结构，且覆盖层3包覆在装置本体1上，能够使植物种子随着风或者雨水等自然条件落入装置本体1内，使草籽通过覆盖层3中的孔隙长出，而缓释肥2能够使草的生长状态更加良好，从而达到快速修复退化草地土壤的目的；另一方面，土壤装置成本低、改善效率高、容易操作，极大地缩短了退化草地土壤的修复周期。

可选地，装置本体1是顶部和内部中空的圆柱体。需要指出的是，装置本体1的结构也可以是多棱柱或锥体等其它形状，本申请中以圆柱体为例，进行示例。

优选地，如图1所示，装置本体1是顶部和内部中空的圆柱体时，装置本体1的高小于底面的直径，为扁圆饼状。示例性地，装置本体1的下表面直径为20cm，侧面高度为8cm；这种扁圆饼状的基盘结构，有效增大了土壤装置与周围土壤的接触面积，促进了水分和空气等物质与周围土壤的交换作用，加强了缓释肥施入周围土壤的效果。装置本体的厚度可以忽略不计，这样可以根据圆柱体的有效体积计算出每个土壤装置可以作用的土壤体积，根据圆柱体的有效面积计算出每个土壤装置可以作用的土壤面积(以圆柱体的直径为20cm为例，可以计算出单个土壤装置可以直接作用的土壤面积为314cm²)，便于在实际中计算一定面积的土壤所需的土壤装置的数量和使用规模。

需要指出的是，装置本体1为可渗透、可降解的膜。缓释肥2中的营养物质可透过装置本体1向土壤周围扩散，同时土壤中的水分也可透过装置本体1进入土壤装置内部，加速缓释肥的释放。

示例性地，装置本体1为聚乳酸(PLA，polylatic acid)和淀粉共混制得的膜。PLA是一种合成聚酯，原料来源充足且可再生，尤其具有良好的生物降解性，其分解产物无毒，无二次污染，抗拉压强度为40MPa～60MPa，满足了包裹缓释肥的强度要求，能使松散的缓释肥堆积成形，从而较好地固定装置。将PLA与淀粉进行共混制备，能提高淀粉基塑料的力学性能，同时也能降低PLA基塑料的成本。聚乳酸和淀粉共混制得的膜，渗透性好，可降解，成本低。

具体地，缓释肥2由生物炭、硝态氮肥、水溶性磷肥、氯化钾混合组成。其中，生物炭是在低氧和缺氧条件下，将农作物秸秆、木质物质、禽畜粪便和其他材料等有机物质经过高温热解而形成的产物，是一类富碳(碳源)、高度芳香化和稳定性高的有机物质。如果施用于土壤，其多孔特性和比表面积有利于土壤聚集水分、提高孔隙度、降低容重，从而为植物提供良好的生长环境并对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用。硝态氮肥包括硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵等。这些硝态氮肥具有易溶于水、在土壤中传输速率快的特点，因而易于植物吸收，且硝态氮肥对作物吸收钙、镁、钾等养分无抑制作用。水溶性磷肥适用于一切土壤、一切作物。氯化钾含氧化钾50％～60％，主要以光卤石、钾石盐和苦卤为原料制成，相较其他钾肥品种而言，氯化钾更易溶于水，是速效性肥料，可供植物直接吸收，且氯化钾吸湿性不大，通常不会结块，物理性质良好，便于施用。在一种实施方式中，缓释肥的粒径为1.5～2mm的松散的粉末状。

优选地，根据中国2384个土壤剖面的数据采集分析表明，我国土壤的C:N:P比为60:5:1。根据肥料试验数据库中统计到的大量试验数据和其他文献中的资料，通过进一步的统计分析求得6种主要农作物每生产100kg经济产量所需N:P:K＝3.307:1.354:2.839。因此，将本土壤装置所设置的缓释肥营养元素质量比为C:N:P:K＝60:5:1:5。与普通肥料相比，缓释肥3具有肥效期长、植物吸收利用率高、不易损失、施用安全等特点，可有效增强土壤肥力，提高土壤的自我修复能力，起到持续改良周围退化草地土壤的效果，从而达到土壤逐渐恢复原有生态功能的目的。

需要注意的是，覆盖层3的孔径小于缓释肥2的粒径，能够保证缓释肥2在搬运或实施的过程中不易从覆盖层3中漏出，造成缓释肥2的损失；覆盖层3的孔径大于植物种子的粒径，能够使植物种子落入土壤装置内，并从土壤装置中长出。在一种实施方式中，可以飞机播种种子，落入土壤装置内，可以根据退化草地土壤容易生长的植物种子类型，进行种子播投。

示例性地，覆盖层3为纯棉纱布，纯棉纱布具有可生物降解性、无二次污染、纤长而有韧性、不易断裂的特性，此处的纱布类比于地膜，有利于土壤升温作用，能促进植物种子发芽生长。优选地，纱布为16目纯棉纱布。

需要注意的是，本申请的土壤装置用于修复退化草地土壤，但是并不限于用于修复退化草地土壤，也可用于土地沙漠化治理及相近领域。

实施例二

本申请还提出一种利用土壤装置修复退化草地土壤的方法，适用于如上所述的土壤装置，包括如下步骤：

步骤S1、组装土壤装置：将缓释肥2装入装置本体1内，将覆盖层3包覆在装置本体1上，与装置本体1固定连接；

具体地，图2是本申请的土壤装置的整体结构纵剖图，如图2所示，步骤S1中，缓释肥2与装置本体1顶部留有高度差，优选高度差为1cm，覆盖层3与装置本体1用纤维绳缠绕固定，将覆盖层3固定在装置本体1上。

缓释肥2与装置本体1顶部的高度差，能够防止在风和雨水等自然条件的作用下造成缓释肥的向上多余外渗，以致其在这些条件的作用下不必要的流失，造成浪费；同时空隙也为草籽的生长留出空间，避免拥挤的环境抑制其生长。

步骤S2、在需要修复的土壤处，挖设一定数量的土坑，并将多个土壤装置分别埋入每个土坑中。

可选地，图3是本申请的土壤装置的作用效果纵剖图，如图3所示，步骤S2中，土壤装置出露于土壤外部1cm～3cm，优选3cm。

土壤装置出露于土壤外部，易于土壤装置在野外布设时铺设，也易于植物生长时形成串根于周围扩散，长成草丛，修复退化草地土壤。图4是本申请的多个土壤装置的野外布设效果图，如图4所示，土壤装置能够很好地恢复退化草地土壤。

本申请的利用土壤装置修复退化草地土壤的方法的技术效果与土壤装置的技术效果类似，在此就不一一赘述。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种土壤装置，其特征在于，包括装置本体、缓释肥和覆盖层，装置本体的顶部和内部中空，缓释肥容纳于装置本体内；覆盖层为多孔结构，覆盖层包覆在装置本体上方并与装置本体固定连接。

2.如权利要求1所述的土壤装置，其特征在于，装置本体是顶部和内部中空的圆柱体。

3.如权利要求2所述的土壤装置，其特征在于，装置本体为扁圆饼状。

4.如权利要求3所述的土壤装置，其特征在于，装置本体的下表面直径为20cm，侧面高度为8cm。

5.如权利要求1所述的土壤装置，其特征在于，装置本体为可渗透、可降解的膜。

6.如权利要求5所述的土壤装置，其特征在于，装置本体为聚乳酸和淀粉共混制得的膜。

7.如权利要求1所述的土壤装置，其特征在于，覆盖层的孔径小于缓释肥的粒径，大于植物种子的粒径。

8.如权利要求1所述的土壤装置，其特征在于，覆盖层为纯棉纱布。

9.如权利要求1所述的土壤装置，其特征在于，缓释肥由生物炭、硝态氮肥、水溶性磷肥、氯化钾混合组成，缓释肥中C：N：P：K的质量比为60:5:1:5。

10.一种利用土壤装置修复退化草地土壤的方法，其特征在于，适用于如权利要求1～9任一项所述的土壤装置，包括如下步骤：

步骤S1、组装土壤装置：将缓释肥装入装置本体内，将覆盖层包覆在装置本体上，与装置本体固定连接；

步骤S2、在需要修复的土壤处，挖设一定数量的土坑，并将多个土壤装置分别埋入每个土坑中。

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