CN215530519U - 一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构 - Google Patents
一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，其特征在于：从下到上设置不同土壤层次：设置于底层并由碎石、煤矸石组成的缓冲层；设置于亚表层并由蓄水土壤堆积而成的蓄水层；设置于表层并覆盖以容重土壤的保水层；所述的缓冲层安装有带有若干管孔的波纹管构成的排水管。通过构建海绵土壤剖面进行土壤改良，可按照土壤的表层‑亚表层‑底层进行重构，改善土体结构，使其形成保水层、蓄水层和缓冲层，实现土壤的保水和蓄水功能。利用这一技术可对退化和污染土壤，特别是干旱地区土壤进行修复和改良，并可有效减少后期土壤灌溉，实现水资源高效利用。本发明结构、材料易得，在退化和污染土壤改良方面有很强的应用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于土壤改良和修复技术领域，涉及强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，适用于退化或污染土壤重新构建。
背景技术
土壤作为植物生长的介质，是植物生长所离不开的，土壤肥力是土壤的核心，土壤质量决定着植物生长状况。而由于人为活动的强烈影响，土壤的物理、化学性质发生了改变，如pH值偏高、有机质含量低、有效养分缺乏、土壤板结等。其中土壤污染及其物理性质的退化是最为普遍的，并且严重影响植物的正常生长。土壤的自然发育层次消失，土壤贫瘠，土壤结构差，其土体板结和沙化也是土壤退化的典型特征，因此对退化或污染土壤进行合理改良对生态建设及区域社会经济可持续发展具有重要的现实意义和长远意义。
人与自然相互作用的不和谐是加剧土壤污染和退化的根本原因。土壤退化过程中土壤颗粒组成也发生变化，表现为粗粒部分增加，细粒部分减少，土壤硬度增大，孔隙度变小，土壤持水能力下降，并且土壤中水稳性的团聚体数量减少。运用保水剂构建海绵土壤，不但保水保肥，而且能够调节土壤水肥气热交换，有助于促进土壤团粒结构的形成，且无毒无害，在土壤中可降解，有效期长达3～6年，作为土壤修复基材，使土壤具有很好保水性能；并能达到污染土壤修复和退化土壤改良的目的。同时农业废弃物堆肥基质含有大量的磷、钾、钙、镁等营养元素，具有比表面积大、表面能高、孔隙度大等特点，其施入土壤后会产生明显的理化及生物效益，能改善土壤环境，有利于作物的生长。
目前，污染土壤或退化土壤改良方法有：添加有机质法、添加改良剂和客土法等，但均未考虑重构土体剖面结构对土壤不同层次上的不同功能进行土体的改良，不仅缺乏针对性，而且很大程度上解决不了土壤污染和退化问题。因此，针对土壤不同层次水资源利用特征构建海绵土壤，实用新型一种适合污染或退化土壤改良技术是非常必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有污染土壤或退化土壤改良技术中未分层的缺陷，提供强保水和蓄水性能的海绵土壤结构。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，从下到上设置不同土壤层次：设置于底层并由碎石、煤矸石组成的缓冲层；设置于亚表层并由蓄水土壤堆积而成的蓄水层；设置于表层并覆盖以容重土壤的保水层；所述的缓冲层安装有带有若干管孔的波纹管构成的排水管。
所述的排水管的管孔直径为1～3cm，且在波纹管360度范围内均匀分布。所述的排水管管径为5～10cm。
所述的缓冲层厚度为10cm。
所述的蓄水层厚度为15cm。
所述的保水层厚度为15cm。
本实用新型的积极效果是：
实施本实用新型后，(1)有效提高土壤的保水和蓄水性能。土壤改良后，保水层土壤可抗旱保水，提高土壤含水量和水分利用率，降低土壤容重，促进土壤团粒结构的形成，改进土壤的保水、保湿性能，增强土壤的透气性和透水性，防止土壤结块；同时由于蓄水层中土壤容重低，孔隙度增大，提高土壤入渗性能，加速灌溉水或降水迅速进入底层土壤，大量过剩的入渗降水由PVC排水管排出，排出水可循环利用，不仅减少地表蒸发对土壤水分的影响，还能提高水资源利用率，对污染或退化土壤改良来说，具有重要作用。
(2)通过构建海绵土壤可避免土壤污染、板结、土壤再次退化等问题。由于设置了不同层次，且不同层次对植物生长发挥不同功效，土壤表层主要为植物生长提供养分，亚表层起水分调节功能，保水抗旱，减少水分蒸发，缓冲层为植物生长提供机械支撑能力，同时起到蓄水功能，为植物生长提供水分，可提高水资源利用率，有效降低灌溉需水量，节约成本。
(3)适用性强。可根据不同植物类型，根系生长长度及所需空间，灵活设计改良土体深度。如针对生长乔木土壤的改良，可适当增加各层的厚度，尤其是增加保水层和蓄水层厚度，以保证乔木生长的种植所需深度。
综上，利用本项实用新型，不仅可以大面积对污染或退化土壤进行改良，还可以根据特定种植植物进行单株数穴改良，有利于节约改良成本，提高改良效果，是一种值得推广应用的污染或退化土壤改良方法。
附图说明
图1为本实用新型的强保水和蓄水性能海绵土壤构建图。
图中，1、保水层；2、蓄水层；3、缓冲层；4、排水管。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型的技术要点。
对于西北黄土高原地区属半干旱大陆性气候，降雨少但瞬时强度大，大部分雨水经地表径流排走，不仅浪费水资源，而且造成大面积的水土流失，影响植被生长；尤其是退化土壤保水和肥力低、生态系统脆弱的问题，该区域水资源的高效利用以及土壤改良成为亟待解决的重要问题。土壤改良顺序如下进行：
从下到上设置不同土壤层次：
1)构建缓冲层3。在底部土壤上铺10cm厚的碎石、煤矸石，直径大约为1cm左右，并安装由PVC打孔波纹管构成的排水管4，管孔直径为2cm，且在波纹管360度范围内均匀分布，PVC管管径为10cm；缓冲层3厚度为10cm，完成对缓冲层3的构建。
2)在缓冲层3上铺设蓄水层2。加入蓄水土壤，该蓄水土壤由玉米、稻草秸秆等农业废弃物堆肥基质与土壤按重量比1:10比例搅拌均匀混合，加入的土层厚度为15cm，土壤容重为0.8～1.1g/cm3，完成了蓄水层2的构建。
3)在蓄水层2上部铺设保水层1。在蓄水层2上部加入15cm厚的保水土壤，该保水土壤由填入挖出的备用土和添加按重量比为1％的聚谷氨酸树脂(γ-PGA)构成，土壤容重完成了土壤保水层的构建。
本实用新型玉米、稻草秸秆等农业废弃物堆肥基质富含氮、磷、钾等作物所需营养元素，具有明显的增产增收效果。本实用新型不仅能为农业生产提供肥力资源，还能疏松土壤，增强土壤团粒结构，提供保水性能，增强土壤的通透性，有利于作物根系生长，提高作物的生命活力和抗旱能力。
采用实施例的方案构建海绵土壤的保水率、含水率、累积入渗量与对照土壤进行对比情况如下：
对照组土壤历经21天，其土壤保水率由原来饱和水分降低至7.37％。而构建的海绵土壤的蓄水层保水率较对照组提高了400％，保水层保水率较对照组提高了13.11％。
对照组土壤历经21天，其土壤含水率由原来43.8％降低至9.5％。而构建的海绵土壤的蓄水层含水率较对照组提高了262.8％，保水层含水率较对照组提高了57.9％。
构建的海绵土壤的蓄水层、保水层渗透性较对照组均有所提高。
上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，所属本技术领域的技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，其特征在于：从下到上设置不同土壤层次：设置于底层并由碎石、煤矸石组成的缓冲层；设置于亚表层并由蓄水土壤堆积而成的蓄水层；设置于表层并覆盖以容重土壤的保水层；所述的缓冲层安装有带有若干管孔的波纹管构成的排水管。
2.根据权利要求1所述的一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，其特征在于：所述的排水管的管孔直径为1～3cm，且在波纹管360度范围内均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，其特征在于：所述的排水管管径为5～10cm。
4.根据权利要求1所述的一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，其特征在于：所述的缓冲层厚度为10cm。
5.根据权利要求1所述的一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，其特征在于：所述的蓄水层厚度为15cm。
6.根据权利要求1所述的一种强保水和蓄水性能的海绵土壤结构，其特征在于：所述的保水层厚度为15cm。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115316066A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-11 | 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司 | 一种黄土丘陵沟壑区沟道水土资源综合整治方法 |
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2021
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| CN115316066B (zh) * | 2022-09-02 | 2024-04-19 | 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司 | 一种黄土丘陵沟壑区沟道水土资源综合整治方法 |
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