CN113455135B - 一种构建种植土壤肥沃耕层的方法 - Google Patents

一种构建种植土壤肥沃耕层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种构建种植土壤肥沃耕层的方法，包括如下步骤：（1）土壤翻耕；（2）施入土壤改良剂和基肥；（3）育苗；（4）种植；（5）田间管理；（6）刈割；本发明首先在翻耕的土壤中施入土壤改良剂，土壤改良剂用多孔碳负载铁锰氧化物替代了常规使用的铁锰氧化物，通过将铁锰氧化物负载于多孔碳上面，起到了提升铁锰氧化物分散度，防止结块，一方面提高对重金属的去除效果，另一方面多孔碳和聚丙烯酰胺一道也可以起到土壤保水的效果，其次，在对土壤进行改良的基础上，本发明首次采用中国台湾甜象草进行种植，能够很好的起到拓深耕层，改善耕作层结构，提升土壤有机质，显著改善土壤综合性能。

Description

一种构建种植土壤肥沃耕层的方法
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种构建种植土壤肥沃耕层的方法。
背景技术
我国耕地资源紧张，人均占有耕地面积居世界较低水平。粮食安全的根本在耕地、关键在耕地质量。我国耕地退化面积占耕地总面积的40%以上。全国各地耕地退化情况不尽相同，东北黑土层变浅，比开垦初期下降了20-30厘米；南方土壤pH值小于6.5的比例比30年前扩大了13个百分点，华北耕层变浅，小麦玉米轮作区耕层平均厚度比30年前变浅5厘米。未来我国粮食消费需求仍呈刚性增长趋势，在严守耕地数量红线的同时，更要保证高标准的耕地质量。
另外，我国耕地还存在重金属污染、土壤肥力下降，土壤保水能力不足，从而导致耕地用水量大，作物产量和品质降低等一系列问题，如何在拓深耕层的同时对土壤进行改良是我国耕地急需解决的问题同时对提升作物产量质量、促进耕地可持续利用有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在拓深耕层的同时对土壤进行改良的方法，该方法一方面能够有效拓深耕作层，另一方面能够提高土壤保水能力，去除土壤重金属污染，提升土壤肥力，促进耕地的可持续发展。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种构建种植土壤肥沃耕层的方法，包括如下步骤：
（1）土壤翻耕：年前对待处理的耕地进行翻耕，翻耕深度20-40cm；
（2）施入土壤改良剂和基肥：在翻耕后将耕地进行平整，之后开行，行深约10-20cm，在行的底部施入土壤改良剂和基肥；
（3）育苗：选取萌发肥硕、无病虫害的茎秆为种节，将准备好的种节腋芽朝上，并与地面成45°角斜插于土壤中，节芽入土 3 厘米，在育苗期保持土壤湿润，待苗长到20～25cm时即可成为移植的苗种；
（4）种植：在气温高于18℃，4月-5月时将中国台湾甜象草移栽到田间种植穴，用定根水浇透根部，定期浇定根水保持土壤湿润，直到种苗转青；
（5）田间管理：在种植一个月左右进行除草松土和施加尿素，2个半月后进行第二次除草松土和施加尿素，在丰雨季节种植地要及时排水防涝，天气干旱应及时浇水，经常保持土壤湿润；
（6）刈割：种植后50~60天，当草长到100 ~ 120cm时即刈割，以后每隔30~40天，青苗高80 ~ 100cm时再次刈割；在每次收割后两天，结合松土浇水追肥一次，追施人畜粪肥；
其中，所述土壤改良剂由如下组分组成：
聚丙烯酰胺5-10份，硫酸亚铁2-6份，过磷酸钙3-8份，多孔碳负载铁锰氧化物15-35份，啤酒糟6-12份，根瘤菌3-5份，草木灰 20-50份。
优选的，步骤（2）中土壤改良剂的施加量为100-150Kg/亩。
优选的，多孔碳负载铁锰氧化物的制备方法为：
（1）多孔碳的制备：首先，将废弃的生物质原料洗涤、干燥、粉碎成颗粒，然后将所述生物质颗粒在氮气气氛下进行高温碳化后得到碳化物；之后将所述碳化物加入氢氧化钾溶液中进行搅拌，搅拌一段时间后进行干燥处理后得到碱碳混合物，将所述碱碳混合物在氮气气氛下进行高温活化处理，最后进行洗涤、过滤、干燥，即得到所述多孔碳材料；
（2）多孔碳负载铁锰氧化物的制备：首先，将FeSO4·7H2O和KMnO4分别配制成溶液，然后在不断的搅拌下，将FeSO4·7H2O和KMnO4溶液同时缓慢加入到步骤（1）的多孔碳中，之后立即加入NaOH溶液将上述混合液的pH值调至7-8，并继续搅拌一段时间，然后过滤、洗涤、干燥即得所述多孔碳负载铁锰氧化物。
优选的，所述生物质原料为花生壳、瓜子壳、玉米秸秆、水稻秸秆、废弃树枝中的一种或多种。
优选的，所述高温碳化的温度为300～500℃，碳化时间为2～5小时，所述氢氧化钾溶液的浓度为1-4mol/L，氢氧化钾溶液与碳化物的质量比为3:1，所述高温活化的温度为600～800℃，活化时间为 2～6 小时。
优选的，所述多孔碳、FeSO4·7H2O和KMnO4的质量比为20-60：5-12：1-2。
优选的，所述基肥为猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明首先在翻耕的土壤中施入土壤改良剂，土壤改良剂用多孔碳负载铁锰氧化物替代了常规使用的铁锰氧化物，通过将铁锰氧化物负载于多孔碳上面，起到了提升铁锰氧化物分散度，防止结块，一方面提高对重金属的去除效果，另一方面多孔碳和聚丙烯酰胺一道也可以起到土壤保水的效果，而采用硫酸亚铁、过磷酸钙、啤酒糟、根瘤菌和草木灰进行复配，能够显著改善土壤的肥力，其次，在对土壤进行改良的基础上，本发明结合采用根系发达的中国台湾甜象草进行种植，能够很好的起到拓深耕层，改善耕作层结构，提升土壤有机质，显著改善土壤综合性能。
具体实施方式
下面将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。
实施例1
一种构建种植土壤肥沃耕层的方法，包括如下步骤：
（1）土壤翻耕：2018年年底对已经荒废3年的一块耕地（约1.8亩）进行除草、翻耕，翻耕深度35cm；
（2）施入土壤改良剂和基肥：在翻耕后将耕地进行平整，之后开行，行深约15cm，在行的底部施入土壤改良剂220Kg和基肥牛粪1800Kg；
（3）育苗：选取萌发肥硕、无病虫害的茎秆为种节，将准备好的种节腋芽朝上，并与地面成45°角斜插于土壤中，节芽入土 3 厘米，在育苗期保持土壤湿润，待苗长到20～25cm时即可成为移植的苗种；
（4）种植：在气温高于18℃，第二年4月-5月时将中国台湾甜象草移栽到田间种植穴，每亩约900株，株距32×40厘米，用定根水浇透根部，定期浇定根水保持土壤湿润，直到种苗转青；
（5）田间管理：在种植一个月左右进行除草松土和施加尿素（每株约10g），2个半月后进行第二次除草松土和施加尿素（每株约25g），在丰雨季节种植地要及时排水防涝，天气干旱应及时浇水，经常保持土壤湿润；
（6）刈割：种植后约55天，当草长到100 ~ 120cm时即刈割，以后每隔30天，青苗高80 ~ 100cm时再次刈割；在每次收割后两天，结合松土浇水追肥一次，追施人畜粪肥每亩20Kg；
所述土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）称取硫酸亚铁2kg，过磷酸钙3kg，多孔碳负载铁锰氧化物20kg，聚丙烯酰胺6kg，啤酒糟9kg，根瘤菌4kg，草木灰30kg；
（2）将粉碎后的草木灰加入到硫酸亚铁、过磷酸钙中，然后加入6kg水后进行搅拌混合，之后进行干燥，得混合物A；
（3）将啤酒糟进行粉碎后接入根瘤菌，之后将接入根瘤菌的啤酒糟加入到混合物A中，再加入聚丙烯酰胺和多孔碳负载铁锰氧化物后混合均匀即得所述土壤改良剂。
其中，所述多孔碳负载铁锰氧化物的制备方法为：
（1）多孔碳的制备：首先，将废弃的水稻秸秆原料洗涤、干燥、粉碎成颗粒，然后将所述水稻秸秆颗粒在氮气气氛下400℃进行高温碳化3小时后得到碳化物；之后将所述碳化物加入氢氧化钾溶液中进行搅拌（所述氢氧化钾溶液的浓度为3mol/L，氢氧化钾溶液与碳化物的质量比为3:1），搅拌2h后进行干燥处理后得到碱碳混合物，将所述碱碳混合物在氮气气氛下700℃进行高温活化处理 3小时，最后进行洗涤、过滤、干燥，即得到所述多孔碳材料；
（2）多孔碳负载铁锰氧化物的制备：首先，将100gFeSO4·7H2O和18.7gKMnO4分别加入到1.2L水中配制成溶液，然后在不断的搅拌下，将FeSO4·7H2O和KMnO4溶液同时缓慢加入到步骤（1）的600g多孔碳中，之后立即加入NaOH溶液将上述混合液的pH值调至7-8，并继续搅拌2h，然后过滤、洗涤、干燥即得所述多孔碳负载铁锰氧化物。
Figure 342175DEST_PATH_IMAGE001
从表1可以看出，种植前和种植后，该块土壤的各层有机质、全氮、全磷、全钾以及微生物量均有显著变化。
测定土壤改良前和改良后耕地土壤的如下指标：
（1）在土壤修复改良之前后对该块地采用TCLP毒性浸出方法测定土壤中的重金属含量（取耕地中的4个小块，分别测定后取平均值）。
（2）采用环刀法测定改良前后土壤的总孔隙度。
Figure 118370DEST_PATH_IMAGE002
由上表可以看出，在对土壤进行改良后均起到了改良土壤的作用，土壤中的重金属含量、土壤孔隙度均有明显改善。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种构建种植土壤肥沃耕层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）土壤翻耕：年前对待处理的耕地进行翻耕，翻耕深度20-40cm；
（2）施入土壤改良剂和基肥：在翻耕后将耕地进行平整，之后开行，行深约10-20cm，在行的底部施入土壤改良剂和基肥；
（3）育苗：选取萌发肥硕、无病虫害的中国台湾甜象草茎秆为种节，将准备好的种节腋芽朝上，并与地面成45°角斜插于土壤中，节芽入土 3 厘米，在育苗期保持土壤湿润，待苗长到20～25cm时即可成为移植的苗种；
（4）种植：在气温高于18℃，4月-5月时将中国台湾甜象草移栽到田间种植穴，用定根水浇透根部，定期浇定根水保持土壤湿润，直到种苗转青；
（5）田间管理：在种植一个月左右进行除草松土和施加尿素，2个半月后进行第二次除草松土和施加尿素，在丰雨季节种植地要及时排水防涝，天气干旱应及时浇水，经常保持土壤湿润；
（6）刈割：种植后50～60天，当草长到100～120cm时即刈割，以后每隔30～40天，青苗高80～100cm时再次刈割；在每次收割后两天，结合松土浇水追肥一次，追施人畜粪肥；
其中，所述土壤改良剂由如下组分组成：
聚丙烯酰胺5-10份，硫酸亚铁2-6份，过磷酸钙3-8份，多孔碳负载铁锰氧化物15-35份，啤酒糟6-12份，根瘤菌3-5份，草木灰 20-50份；
在步骤（2）中土壤改良剂的施加量为100-150Kg/亩；
多孔碳负载铁锰氧化物的制备方法为：
（1）多孔碳的制备：首先，将废弃的生物质原料洗涤、干燥、粉碎成颗粒，然后将所述生物质颗粒在氮气气氛下进行高温碳化后得到碳化物；之后将所述碳化物加入氢氧化钾溶液中进行搅拌，搅拌一段时间后进行干燥处理后得到碱碳混合物，将所述碱碳混合物在氮气气氛下进行高温活化处理，最后进行洗涤、过滤、干燥，即得到所述多孔碳材料；
（2）多孔碳负载铁锰氧化物的制备：首先，将FeSO4·7H2O和KMnO4分别配制成溶液，然后在不断的搅拌下，将FeSO4·7H2O和KMnO4溶液同时缓慢加入到步骤（1）的多孔碳中得到混合液，之后立即加入NaOH溶液将上述混合液的pH值调至7-8，并继续搅拌一段时间，然后过滤、洗涤、干燥即得所述多孔碳负载铁锰氧化物；
所述多孔碳、FeSO4·7H2O和KMnO4的质量比为20-60：5-12：1-2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质原料为花生壳、瓜子壳、玉米秸秆、水稻秸秆、废弃树枝中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温碳化的温度为300～500℃，碳化时间为2～5小时，所述氢氧化钾溶液的浓度为1-4mol/L，氢氧化钾溶液与碳化物的质量比为3:1，所述高温活化的温度为 600～800℃，活化时间为 2～6 小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基肥为猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刈割后的甜象草可用于作为青绿饲料。
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