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土地的改良方法范文1
关键词 盐碱地;改良;技术措施
中图分类号 S156.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2011)12-0282-01
所谓盐碱地,是指土壤中含有过量可溶性盐类的土地,不适合植物尤其是农作物的生长。根据土壤中所含盐分和碱分的多少,还可进一步将盐碱地划分为轻度(0.10%~0.25%)、中度(0.25%~0.50%)和重度(0.50%~0.60%)。根据联合国教科文组织和粮农组织的不完全统计,各种盐碱地往往是在一定的自然条件下,由多方面因素共同作用而造成的。其中,影响盐碱地形成的主要因素有气候条件、地理条件、土壤质地条件、地下水以及河流和海水的影响等。全世界盐碱地的面积为9.543 8亿hm2,其中我国盐碱地的面积为9 913万hm2。
人们对于盐碱地改良的研究由来已久,在长期的生产生活实践中,已经逐步形成了很多行之有效的技术措施。对盐碱地进行改良,一方面是排除已经积累在土壤中的盐分,另一方面是防止盐分进一步积累到土壤中(即返盐)[1]。但是盐碱地的发生与发展是一个极其复杂的过程,既受自然条件,如地貌、地形、土壤、气候及水文地质等方面因素的影响,又受人类活动,如土地利用方式、农业耕作方式、水利工程设施等因素的影响[2]。由于各地的自然条件不同,土壤中的含盐量与盐分的组成也有差异。因此,为了达到改良盐碱地的目的,应该根据各地的自然经济特征,因地制宜地进行综合治理。
1 改良前准备工作
应该在治理之前先做2项准备工作:一是要组织大量人力、物力对盐碱地做全面的调查分析,特别是要做好对于盐碱地土壤情况的调查,如了解土壤盐渍化的起因、现状和未来的发展趋势。二是要对盐碱地土壤的演变规律有一个正确的认识,并在此基础上来利用规律指导实践。由于盐碱地土壤的类型繁杂,发生程度不一,土壤情况各异,其中最活跃的因素是土壤中水分、盐分的运动[1],给改良盐碱地增加了一定难度。笔者对各种盐碱地改良技术措施进行归纳,包括整地法、深耕深翻法、锄地法、填沙法、排水洗盐法、有机肥料法、化学改良法以及生物改良法等,以期提高土壤质量。
2 改良方法
2.1 整地法
削高垫底,平整土地,可以使从降雨和灌溉过程中获得的水分均匀下渗,提高冲洗土壤中盐分的效果,也可以防止土壤斑状盐渍化,减轻盐碱危害。
2.2 深耕深翻法
盐分在土壤中的分布规律:土地表层盐分聚集多,越到下层就会越少。经过深耕深翻,可以把土壤表层中的盐分翻到土壤的下层,同时把下层含有盐分较少的土壤重新翻到土壤的表层。通过深耕晒垡能够切断土壤毛细管,减弱土壤水分蒸发,提高土壤活性以及肥力,增强土壤的通透性能,从而能够有效地起到控制土壤返盐的作用[3]。这一做法有利于耕作蓄水。盐碱地深耕深翻的时间最好是在春季和秋季,因为春、秋季是土壤一年中返盐较重的季节。但在深翻盐碱地的时候,春宜迟,秋宜早,以保作物全苗。特别是在秋季耕翻,尤其有利于杀死病虫卵和清除杂草。
2.3 锄地法
锄地可以疏松表层土壤,切断土壤的毛细管。当盐碱地作物出现滞长现象时,不宜平锄、浅锄,而应早锄,适当深锄;适时锄地,浅春耕,抢伏耕,早秋耕,耕干不耕湿。这样可以降低盐碱地的危害程度,促进农作物正常生长和发育。
2.4 填沙法
对于盐碱化程度较轻的土地,可以把含有较细颗粒度泥沙的河水引入地块,从而使泥沙沉淀下来,也可以使土壤中的盐分充分溶解、便于淋洗。之后再通过排水系统将溶解的盐分排出。而对于盐碱化程度比较重的土地,最好可以按照实际的行距、株距挖坑,将坑内的盐碱化土壤挖出,再填入适量沙土,待降雨或者灌溉后方可进行播种[4]。因为泥沙中含有丰富的有机物质和矿物养分,所以填充泥沙能够增加土壤的肥力,从而达到改良土壤的目的。使用此方法一定要预先进行专门的规划和设计,并且要注意加强灌溉管理,防止泥沙淤积河道。
2.5 排水洗盐法
通过建立水利工程设施,在盐碱地上采用较大定额的灌溉,以充分溶解土壤盐分表层土壤中的可溶性盐碱经下渗排到深层土壤中或者被直接淋洗[1]。对含有盐分的大量水可以通过排水沟加以排除。排水洗盐法可以起到淋盐洗碱的作用。在整个过程中排水是保证冲洗效果的关键措施,无排水的冲洗,应尽量避免。
2.6 多施有机肥料,合理施用化肥
盐碱化土地一般都具有低温、土瘦、结构差的特点[1]。因此,可以在盐碱地中大量投入人粪尿、绿肥、饼肥、畜禽粪便、秸秆、麦草肥以及混合制成的肥料等有机肥。有机肥料经过微生物的分解会转化形成腐殖质,而分解过程中又会产生大量有机酸,一方面可以中和土壤的碱性,另一方面可以加速分解养分,促进养分的转化,提高磷的有效性[1]。
通过施用有机肥料,可增加土壤中有机物质含量,由此提高土壤肥力,促进作物生长,抑制盐类对植物的不良影响,提高作物耐盐力。同时,有机肥料中含有大量有机质,对土壤中的有害阴、阳离子起到缓冲作用。因此,使用有机化肥能够提高土壤缓冲能力,改善土壤物理性状和盐分组成,降低土壤碱性。同时,腐殖质可以使土壤透水性增强,使用化肥可以加强淋溶作用,减少水分蒸发和抑制土壤返盐。
此外,无机肥料也可增加作物的产量,要扩大有机肥源。如果施肥的同时配合灌溉洗盐,改良的效果会更加显著。
然而,盐碱地在施用化肥时要避免再施用碱性肥料,如钙镁磷肥、氨水等,宜施入中性和酸性的肥料,以施有机肥料和高效复合肥为主,并注意控制低浓度化肥的施用。高浓度复合肥无效成分少,残留少。其中,硫酸钾复合肥是微酸性肥料,比较适合施用于盐碱地,且具有改良盐碱地的良好作用。但是化肥每次用量不宜过多,以避免加重土壤的次生盐渍化[1]。
2.7 化学改良方法
盐碱地因为其含有碱性盐类如重碳酸钠、碳酸钠,会破坏土壤的结构,降低通透性,直接危害作物的生长,需进行化学改良。最常用的方法是施用石膏(即硫酸钙),再灌溉冲洗,即可达到改良的效果[5]。每年在盐碱地上施石膏1 125 kg/hm2,3年后盐碱化程度会明显下降。有些地方施用麦糠,也取得一定的效果。
2.8 生物改良方法
可以选用抗碱作物种植在盐碱地,如棉花、苜蓿、油葵、高粱、大豆、玉米、葡萄等抗碱作物品种,从而减轻盐碱危害,确保作物增产丰收。也可以选种水稻,是中国改良并利用盐碱地的一个重要方法。在插秧之前先进行排水洗盐,在水稻的生长期淹灌以及大量排水换水,就可以冲洗和排走土壤中多余的盐分,能够较快地起到改良盐碱地的作用。要想通过种植水稻来达到改良盐碱地的效果,就必须要有健全的灌排水利工程系统,从而保证按时按量的供水、排盐和控制地下水位。在水旱轮作区,为了减轻淹灌对旱作区的不良影响,必须在水稻田的周围挖很多排水沟,将地下水位控制在临界深度以下。因此,在不适于旱作的广大地区推广种植水稻改良盐碱地的方法,更容易取得良好的效果,既可以减少盐碱危害,改良盐碱化土地,又可以收获水稻,此方法值得大力推广。
3 参考文献
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土地的改良方法范文2
1盐碱地改良利用措施
1.1建立良好的工程体系在改良时应结合盐碱地的成因和性质,制定针对性的措施,完善盐碱地的改良工程体系,工程体系主要包括指平整土地、建立排灌溉系统及换土等措施。在干旱和半干旱地区,盐碱地地表蒸发量较大,可以通过整平措施来降低水分的蒸发,还可以通过土壤的翻动来减少盐分的上升。建立排灌溉系统,能够满足盐碱地的灌水需求量,防止气候干旱和过涝对土壤造成的伤害,这是盐碱地改良中的重要措施。在具体应用中,盐碱地地区的农民探索出了新的模式,在农田中挖掘一定面积的水沟,用土筑成台田,用来种植农作物,并在沟中养鱼,而在干旱时可以从沟内引水灌溉。在内陆盐碱地的改良过程中可以考虑采用井灌井排的方式,在农田中打一口深井,干旱时可以用井水灌溉,雨水比较多时盐分会随着水而渗入到井中。由于这种改良方式所需井的数量比较多,具有比较高的投资成本,在具体应用时可以考虑和沟渠等相结合。
1.2综合性措施由于盐碱地的成因涉及到的因素比较多,所以在改良时应采取综合性的措施,从多方面着手进行改良和治理,最终提高土壤的利用率。除常见的一些措施之外,还可以考虑通过植树造林来降低地下水位,同时抑制盐分的上升,植树造林还有其他生态意义上的功能,能够防止旱涝灾害的影响和干扰等。盐碱地的形成和地下水位之间存在着紧密的联系,通过降低地下水位,对于盐碱地的改良具有重要的促进作用。对于盐碱地来说,地下水的补偿来源主要依靠降雨,在植树造林后,土壤中的雨水一部分能够被树木所利用,增加水的消耗。一些树木的根系可以直接应用地下水,通过树木的蒸腾作用,能够有效地降低地下水位。
2盐碱地造林技术
2.1选择合适的林木在盐碱地的改良过程中,生物措施是重要的改良措施,在进行盐碱地造林时应当因地制宜,选择合适的耐盐林木。林木资源是一种重要的生态资源,对于生态环境的作用和影响是其他植被所无法替代的,在盐碱地造林中要研究林木耐盐性和其他的生物特点,通过比较和评价林木的耐盐碱水平,选择优良的耐盐碱林木,积极地应用到盐碱地造林过程中。为了得到品质较好的耐盐碱林木,可以通过生物方法(如利用转基因技术)来创造新的林木品种。目前,我国在盐碱地林木研究中已经研发出了新的品种,为盐碱地造林带来了新的希望和可能。
2.2选择合适的土壤改良方法在盐碱地造林时,应选择合适的土壤改良方法,只有这样才有可能成功造林。目前,我国在苗木培育等技术方面的发展,促进了盐碱地造林技术的进步,如常见的容器苗造林方法,能够为苗木适应盐碱地提供一个过渡期,可有效提高林木的成活率。通过改进盐碱地的土壤结构,能够为苗木的生长提供良好的外部环境。例如,常用的保水剂,能够在苗木栽培的初级阶段保障根系的需水需要,能够改善苗木的生存状态,有利于苗木的存活和生长。目前,已应用了比较多的土壤改良剂,这些改良剂能够增强土壤的肥力,减少土壤盐分所造成的危害。一些高效的土壤改良剂已经得到广泛的应用,其均能改善土壤结构,增加土壤中有机质的含量,而且效率比较高、持久有效。目前,我国盐碱地造林取得了比较好的效果,在苗木的存活率及生长量等方面都有大幅度的提高。2.3加强后期管理盐碱地造林和普通的造林工作一样,管理工作是重中之重,对于苗木的存活和生长具有重要的影响。对于盐碱地造林来说,由于条件比较恶劣,所以应当更加重视。要根据当地的气候条件结合林木的生长规律,做好浇水和排水工作是林木成活的关键。在管理过程中要防止病虫害的影响等,当林木幼小或者比较弱小时,容易受到病虫的危害,此阶段应当尤未重视预防病虫害。可以根据具体的条件与其他作物进行搭配种植,如大豆等作物,这些作物能够产生林木生长所需要的元素,增加土壤的肥力。为了减少林木的蒸发,早期可以适当地增加林木的密度。同时,由于盐碱地土壤肥力不足,在管理过程中应根据需要及时追肥,这是促进林木生长的重要措施。
3结语
土地的改良方法范文3
关键词:脱硫石膏;土壤改良;废弃物资源化
1引言
在众多电厂烟气脱硫工艺中,湿式石灰石-石膏法以其稳定、高效等优点成为最成熟、应用最广泛的脱硫工艺.[1]。但采用这种工艺处理烟气同时会产生大量副产物脱硫石膏,随着石灰石-石膏法的推广应用,我国脱硫石膏排放量不断增长。
脱硫石膏的主要成分和天然石膏相同,都是CaSO.4·2H.2O,其物理、化学特征和天然石膏有着共同的规律。但由于多数电厂的燃煤品质差,煤种频繁变化,因此脱硫技术存在缺陷,造成脱硫石膏质量不稳定,易产生二次分解.[2]。若对其处置不当,不仅浪费了大量可利用的钙和硫资源,而且也易引起二次污染和占地问题。因此,寻求烟气脱硫石膏的废物资源化再利用已迫在眉睫。近年来关于脱硫石膏在工业应用方面已有广泛报道,主要是针对建筑材料生产的研究.[3,4]。除了工业应用,随着人们对脱硫石膏性能和应用途径的深入研究,其对土壤改良方面的潜能逐渐被人们所挖掘,本文将对脱硫石膏在土壤改良的应用研究进行详细阐述。
2脱硫石膏在土壤改良中的综合利用
脱硫石膏含有丰富的S、Ca和Si等植物必需或有益的矿物质.[5],它可以改善低产土壤的理化性质,给作物提供良好的土壤环境,使得作物产量提高,因而在土壤改良上具有广泛的应用前景。
2.1脱硫石膏对碱性土壤的改良
脱硫石膏改良碱化土壤的原理是,石膏中的CaSO.4不断溶解产生钙离子代换土壤的钠离子,从而降低土壤的碱化度、pH值以及土壤粘粒的分散性,增加土壤透水性.[6]。在我国,脱硫石膏的土地化利用主要体现在对碱性土壤的改良,关于脱硫石膏改良碱地的研究引起了研究人员的广泛关注。王金满等.[7~9]分别采用土柱、盆栽和田间三种实验方法研究脱硫石膏对碱化土壤的改良效果。试验结果表明,适量添加脱硫石膏不但能显著降低碱化土壤的碱化度(ESP)、钠吸附比(SAR)和pH值,而且还可以增加向日葵的出苗率和产量。清华大学陈昌和教授所带领的团队在国际上率先利用脱硫石膏对我国大面积基本不长任何作物的碱化土壤进行规模化、连续性改良.[10]。在内蒙古托克托县,他们以玉米为种植作物进行碱化土壤脱硫石膏改良试验示范工作。通过近三年的试验研究,烟气脱硫石膏完全可以用于碱性土壤的改良,且改良效果非常明显,土壤的各项理化指标均有改进.[11];针对燃煤烟气脱硫石膏改良碱化土壤是否影响土壤重金属环境关系到土壤安全问题,在宁夏自治区利用这些脱硫石膏改良碱化土壤并种植油葵,并连续五年监测土壤中的重金属含量。结果表明,脱硫石膏中的Hg、Pb、Cr、Cd 等重金属元素含量低于我国相关标准要求及试验田土壤背景值,施用脱硫石膏不会引起土壤重金属元素总量变化。利用脱硫石膏改良碱化土壤不影响重金属的含量,为今后脱硫石膏改良碱化地的大面积示范推广提供了安全可靠的依据.[12]。宁夏大学的肖国举等则选择宁夏西大滩碱化土壤采用田间试验设计方案进行脱硫石膏改良碱化土壤种植水稻.[13]、枸杞.[14]和甜高粱.[15]等农作物的施用量研究。试验研究表明,在碱化土壤中施用脱硫石膏能显著降低土壤碱化度、总碱度和pH值,从而改善土壤的理化性质,促进农作物的生长发育。但是,脱硫石膏施用量不同,土壤碱化度、总碱度和pH值降低的值不同。
2.2脱硫石膏对酸性土壤的改良
脱硫石膏中富含大多数酸性土壤缺乏的 Si、S、Ca、Mo 等元素,而这些元素已被证实是可提高农产品品质的元素。在我国,将脱硫石膏应用于改良酸性土壤的报道较少,而美国则在酸性土壤改良方面的研究起步较早。Clark等.[16]研究了脱硫石膏对美国酸性土壤上种植的6种饲料作物或玉米的影响。研究结果表明,脱硫石膏能显著增加饲料作物的产量。Chen等.[17]使用脱硫石膏改良酸性土壤用以种植紫花苜蓿。研究发现,由于脱硫石膏中含有大量微量和常量营养元素,它的添加可以显著地增加土壤的pH值,降低酸性土壤中Al和Mn的毒性,从而增加了紫花苜蓿的产量。Crews等.[18]还对酸性森林土壤施用脱硫石膏后的改良情况进行了试验,所选作物为橡树。研究结果表明,尽管烟气脱硫石膏施用能促进橡树的生长,但同时也易引起硼的毒性。2000年以来,广东生态环境与土壤研究所与清华大学合作开展脱硫石膏对南方酸性土壤改良的研究工作。他们采用盆栽和田间试验相结合的试验方法,以花岗岩红壤、砂页岩及赤红壤等典型南方酸性土壤为供试土壤,研究脱硫石膏对花生、大豆和萝卜的营养作用及机理。结果表明,在酸性土壤上适量施用脱硫石膏,可以提高土壤养分含量,改善土壤理化性质,提高土壤供肥性能和持水能力,增强作物对养分的吸收,从而促进作物生长,提高产量.[19~23]。他们还对脱硫石膏环境安全性进行了深入研究.[24]。结果表明,脱硫石膏中的总Pb、Cd、Cr、As、Se、Ni和Cu等指标基本上都低于国标最高容许量和土壤环境质量二级标准,符合国家控制标准,但普遍高于土壤自然背景值含量。用8~10g/kg的脱硫石膏处理农作物,可食部分重金属均无超常累积现象,未导致农产品重金属的富集残留污染,不影响农产品安全品质。
3结语
我国对于脱硫石膏资源化利用的研究正在不断深人,而脱硫石膏土地资源化是实现其综合利用的一个非常有前景的方向。应用脱硫石膏实现酸、碱性土壤改良,不仅可以为燃煤电厂节约废弃物处理费用,还可以改善农业生态环境,增加农产品收入,符合农业可持续发展原则。该项目的推广实施,将创造巨大的社会效益和生态效益,具有长远意义。
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土地的改良方法范文4
1、盐碱地种稻概述
1.1 盐碱地种稻
盐碱地种稻是指在土壤中含有较多的可溶性盐分、不利于作物生长的土地上进行水稻种植。
1.2 盐碱地分类
盐碱地可以分为轻度盐碱地、中度盐碱地和重度盐碱地。轻度盐碱地含盐量在千分之三以下,出苗率80%左右;重度盐碱地含盐量超过千分之六,出苗率低于50%;介于二者中间为中度盐碱地。用PH值表示为:轻度盐碱地PH值为7.1-8.5,中度盐碱地PH值为8.5-9.5,重度盐碱地PH值为9.5以上。
1.3 盐碱地改良注意事项
注意有些地方浇水时大水漫灌,或低洼地区只灌不排,以致地下水位很快上升而积盐,使原来的好地变成了盐碱地,造成次生盐渍化。为防止次生盐渍化,水利设施要排灌配套,严禁大水漫灌,灌水后要及时耕锄。
盐碱土形成的根本原因在于水分状况不良,所以在改良初期,重点应放在改善土壤的水分状况上面。一般分几步进行,首先排盐、洗盐、降低土壤盐分含量;再种植耐盐碱的植物,培肥土壤;最后种植作物。
2、盐碱地改良方法
近半个世纪以来,我国盐碱地改良和利用技术已取得长足发展,形成了以物理改良、水利改良、生物改良和化学改良为核心的四大治理体系。在此主要就灌溉洗盐、整地改良、合理培肥等方面进行论述。
2.1 灌溉洗盐
通过灌水措施使土壤盐分溶解、下渗,把表土层中的可溶性盐碱排到深层土中或淋洗出去,侧渗入排水沟加以排除。
同时要加台土地平整,使水分均匀下渗,提高降雨淋盐和灌溉洗盐的效果,防止土壤斑状盐渍化。
2.2 整地改良
要深耕深翻、适时耙地。盐分在土壤中的分布情况为地表层多,下层少,经过耕翻,可把表层土壤中盐分翻扣到耕层下边,把下层含盐较少的土壤翻到表面。翻耕能疏松耕作层,切断土壤毛细管,减弱土壤水分蒸发,有效地控制土壤返盐。盐碱地翻耕的时间最好是春季和秋季。春、秋是返盐较重的季节。秋季耕翻尤其有利于杀死病虫卵,清除杂草,深埋根茬,加强有机质分解和迟效养分的释放,所以值得提倡。
适时耙地可疏松表土,截断土壤毛细管水向地表输送盐分,起到防止返盐的作用。耙地要适时,要浅春耕,抢伏耕,早秋耕,耕干不耕湿。
2.3 合理培肥
增施有机肥,合理施用化肥,有机无机相结合。盐碱地一般有低温、土瘦、结构差的特点。有机肥经微生物分解、转化形成腐殖质,能提高土壤的缓冲能力,并可和碳酸钠作用形成腐殖酸钠,降低土壤碱性。腐殖酸钠还能刺激作物生长,增强抗盐能力。腐殖质可以促进团粒结构形成,从而使孔度增加,透水性增强,有利于盐分淋洗,抑制返盐。有机质在分解过程中产生大量有机酸,一方面可以中和土壤碱性,另一方面可加速养分分解,促进迟效养分转化,提高磷的有效性。因此,增施有机肥料是改良盐碱地,提高土壤肥力的重要措施。此外对盐碱地采取绿化措施,种植耐盐碱的植物,能够起到很好的培肥土壤作用。
化肥对改良盐碱的作用也很重要,化肥给土壤中增加氮磷钾,促进作物生长,提高作物耐盐力的同时,也增加了作物产量,多出秸秆,扩大有机肥源,以无机促有机。施用化肥可以改变土壤盐分组成,抑制盐类对植物的不良影响。施用化肥时要避免施用碱性肥料,如氨水、碳酸氢铵、石灰氮、钙镁磷肥等,而应以中性和酸陛肥料为好。硫酸钾复合肥是微酸性肥料,适合在盐碱地上施用,且有改良盐碱地的良好作用。
3、盐碱地改良种稻的实践
黑龙江省农业技术推广站在杜蒙、林甸等地实施了盐碱地改良种稻项目,初步探索出了重度盐碱地改良种稻的处理方法。
3.1 解决盐碱地育苗问题。选择耐盐碱的水稻品种,实行客土育苗,大棚大钵体培育带蘖壮秧,提高水稻的耐盐碱能力,育苗用水为深井水。
3.2 解决盐碱高问题。一是水利措施。灌排相间,单排单灌,并增设强排泵站,便于洗盐碱,防止暴雨内涝,及时排除明水;二是改良土壤。大量应用牛粪等生物有机复合肥、盐碱地改良剂、沸石粉、稻壳粉等进行土壤改良,提高土壤肥力,改善土壤结构,提高土壤的通透性。采取秋翻地,通过冬季冻融交替,提高洗盐排碱效果;三是酸化措施。水稻生长关键阶段用稀硫酸调整PH值,排水后施酸调整,减轻危害。
3.3 解决本田盐碱危害及肥料固定问题。主要采取有机、生理酸性肥料,生物有机复合肥、盐碱地专用肥,大颗粒缓释肥料,增施磷肥和锌肥。施肥方法主要采取少施肥、勤施肥、叶面肥等相互配合。
土地的改良方法范文5
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.15.016
Abstract: This study focus on the importance of soil factors to the quality of arable land,and get Nong’an County,Jilin Province as a case. Based on date from farmland evaluation in Nong’an County, making sure what soil factor limit the quality of arable land and proposing targeted soil improvement method. Then calculate the degree of arable land quality and analysis the effect of soil improvement to the degree of arable land quality. The results show that there are three soil factors exist to limit the quality of arable land in experimental zone, they are soil organic content, soil construction and soil pH. Through improvement of these soil factors in different combination, the national natural degree of arable land quality from 11 to 10 and national utilizable degree from 10 to 9 at most in Nong’an county. Correspondingly, the national natural degree index of arable land quality from 1 756 to 2 345 and national utilizable degree index from 1 003 to 1 242 at most. Soil improvement can play an important role in arable land quality enhancement.
Key words: soil improvement; arable land quality; land remediation; Nong’an County
粮食安全问题一直是全社会关注的重大问题。中国人多地少、耕地资源稀缺、后备资源匮乏,工业化、城镇化的快速发展还将占用大量耕地。稳定耕地数量、提升耕地质量、挖掘产能潜力则是破解耕地保护难题、确保国家粮食安全的有效方法[1]。土壤作为组成土地的自然要素之一,是植物生长的基地。作物生长需要的具体条件虽然各有不同,但除阳光外,其余的条件全部或部分是由土壤供给的。在《农用地分等规程》(TD-T1004-2003)中,其所推荐的13个农用地分等因素中有9个与土壤直接相关[2-5]。由此可见,土壤对耕地质量有显著影响。
但是,长期以来中国的耕地整治和基本农田建设多关注于田水路林村等方面,缺乏对耕地不良土壤性质的有效改良措施,使得整治后的耕地质量并没有明显提高[6-13]。何冠谛等[14]在喀斯特地区进行的土地整治研究对土壤有所涉及,但偏重于土壤调查。在土地整治中引入农用地分等定级成果,提出了在可持续发展条件下提高耕地基础地力的主要措施[15-17]。张德才等[18]应用5年耕地土壤定位监测取得的数据,对作物产量、肥料施用和土壤主要养分属性状况等进行分析,提出了一些改良土壤的途径。吴金华等[19]结合陕西省神木县农用地分等定级成果,分析了相关因素对土地等级的影响,提出了土地整治的重点方向和主要工程内容。而全国土地整治规划提出要将耕地质量提升一个利用等别,基于此,本研究针对不同土壤限制因子提出改良方法,明晰在差异化投入水平下进行土壤限制因子改良对耕地质量等别提升的影响,为转变耕地整治模式、提升耕地生产力、提高粮食产量提供思路和方法上的借鉴,符合中国土地整治的基本方向[20-27],有助于维护国家粮食安全。
1 研究区概况与典型试验区确定
1.1 研究区概况
农安县隶属吉林省长春市(124°31′-125°45′E, 43°55′-44°55′N),位于长春市西北约60 km2的松辽平原腹地(图1)。目前,建成区20 km2,常住人口23.2万人,初具中等城市规模。全县总人口120万,其中农业人口90万。根据2011年农安县土地变更调查,全县农用地面积436 183.68 hm2,耕地面积390 160.21 hm2。农安县耕地等别(利用等别)分布表现为高等地和低等地少,代表较优效益的中上水平的利用等别较多。其中9等别地最多,10和8等别地数量相当,这3个等别的面积之和为367 718.17 hm2,占全县耕地的94.24%。研究数据主要来源于农安县农用地分等工作以及农安县耕地质量等别成果补充完善工作。
1.2 确定典型试验区
为便于进行土壤限制因子改良对耕地质量等别提升影响的对比分析,根据农安县耕地的质量状况,从中选取具有代表性且存在多个土壤限制因子的田块作为试验区。试验区位于农安县西北部的西林村,面积346.04 hm2,县域内与其质量状况相似的耕地面积较大,存在剖面构型、土壤有机质含量和土壤酸化程度3个土壤限制因子。试验区一年一熟,基准作物为水稻,其在农安县的位置如图2所示,试验区耕地质量情况见表1。
2 研究方法
2.1 研究技术路线
农用地分等指标及其分等过程较好地体现了土地生产力形成的机理[28],依据农用地分等成果来衡量耕地的质量,能够客观地揭示耕地生产力,理清土壤因素对土地生产能力的影响,明确土壤限制因子改良的实际作用效果,为耕地保护、耕地整理及保障国家粮食安全提供科学依据[29]。农用地分等别有3个层次的评价成果,即自然质量等别、利用等别和经济等别。土壤限制因子改良直接影响的是自然质量等别,而利用等别体现的是实际生产能力,因此,选取国家自然质量等别和国家利用等别作为衡量土壤限制因子改良对耕地质量提升效果的指标。
首先通过对农安县耕地质量情况的调查分析选择典型试验区,再确定此试验区影响耕地质量等别的土壤限制因子,并提出针对各个土壤限制因子的改良措施。在对试验区存在的土壤限制因子选取一个或多个进行不同组合模式改良后,根据农安县农用地分等流程再对其进行分等评价,以此评判试验区改良后的耕地质量情况。最后通过对比分析,揭示不同改良组合模式下,土壤限制因子改良对耕地质量提升的影响。
2.2 耕地质量等别转换模型
在判别改良后耕地的质量等别时,为使评价结果全国可比,需对评价县级成果进行国家级转换。按照省等与国家等转换关系,将农安县计算的自然质量等和利用等结果对应转换为国家级自然质量等指数和利用等指数,并依据规定隔断划分出国家级农安县耕地自然质量等别和利用等别。按照农用地分等工作中确定的吉林省农用地等指数与标准粮产量的回归方程,确定农安县耕地省级等指数向国家级等指数平衡转换模型为:
ZG=ZS×2.088-110.836;
LG=LS×1.311 6+371.44;
式中,ZG表示国家级自然等指数;ZS表示省级自然等指数;LG表示国家级利用等指数;LS表示省级利用等指数。
依据等指数平衡转换规则,计算汇总单元的国家级等指数,按照400分的等间距确定国家级自然等别,按照200分的等间距确定国家级利用等别。并按要求转换成1等别最优、15等别最差的表示方式。
2.3 不同改良组合模式设计
根据《农用地分等规程》中关于吉林省农用地分等工作推荐因素的规定[3]与土壤限制因子筛选方法[30-32],结合农安县农用地分等成果,确定试验区耕地质量土壤限制因子为:土壤有机质含量、剖面构型、酸碱化程度。针对这3个土壤限制因子,提出不同的改良组合模式,借此对比分析在不同改良组合模式下土壤限制因子改良对耕地质量等别提升的影响。
探索单个及多个土壤限制因子改良对耕地质量等别提升的影响。单因子改良指对试验区存在的3个土壤限制因子中的一个进行改良;双因子指对试验区存在的3个土壤限制因子中的两个进行改良;3因子改良指对试验区存在的3个土壤限制因子全部进行改良。不同改良组合模式设计如表2。
3 改良效果与分析
通过分析试验区改良前后的耕地质量情况(见表3),可以明晰在不同改良组合模式下土壤限制因子改良对耕地质量等别的提升效果。
在单因子改良模式下,即对试验区存在的3个强烈土壤限制因子中的一个进行改良的情况下,耕地的国家自然等指数与国家利用等指数均有提升,但国家自然等和国家利用等可能均有所提升,也可能仅其中之一有所提升,亦可能两者均没有变化,这是由于一个耕地等别对应的指数是一个区间,单个土壤限制因子改良后的耕地质量指数可能无法越过原有的等别区间。但从国家自然等指数与国家利用等指数的变换情况可知,即使是单个土壤限制因子的改良仍然能在一定程度上提升耕地的质量水平。
在双因子改良模式下,即对试验区存在的3个强烈土壤限制因子中的两个进行改良的情况下,耕地的国家自然等指数与国家利用等指数均有明显提升,国家自然等和国家利用等提升的概率与幅度与低投入水平下相比均有所提高,但也并非两者均必定会提升,这是由于一个耕地等别对应的指数是一个区间,而选择进行改良的两个土壤限制因子可能限制强度并没有达到能够引起改良后的耕地质量指数超越原有的等别区间的强度。但明显可得出的是在双因子改良模式下,耕地质量情况得到了较大的提升,比较容易直接引起耕地质量等别的变化。
在3因子改良模式下,即对试验区存在的3个强烈土壤限制因子均进行改良的情况下,耕地的国家自然等指数与国家利用等指数均显著提升,国家自然等和国家利用等也均有所提高。由此可以得出在3因子改良模式下,土壤限制因子改良对提升耕地质量等别的效果明显。
4 小结与讨论
在不同改良组合模式下,土壤限制因子改良对耕地质量等别的影响程度不同。3因子改良模式下,土壤限制因子改良往往能直接提升耕地质量等别,对提升耕地质量效果显著;双因子改良模式下,耕地质量等别是否提升取决于改良的土壤限制因子的限制强度及其在耕地等别评定中所占的权重,能在一定程度上提升耕地的质量水平;单因子改良模式下,土壤限制因子改良往往不能直接提升耕地质量等别,但其耕地质量指数一般会有所提升,对提高耕地质量的效果比较有限。
对农安县典型试验区存在的土壤有机质含量、剖面构型和土壤酸碱化程度3个土壤限制因子提出了针对性的改良措施,并在组合模式下进行相应改良,国家自然等最高提升1等,国家利用等最高提升1等,最大提升效果将国家自然等指数从1 756提升至2 345,将国家利用等指数从1 003提升至1 242。
土地的改良方法范文6
关键词:园林施工;滨海;盐碱土;改良;植物
中图分类号:TU986文献标识码: A
一、天津滨海地区自然环境
(一)盐渍土的分布
滨海地区盐渍化土地面积占天津市盐渍化土地总面积的25%,而其盐土的面积却占全市盐土面积的79.9%,重度盐渍化土地占全市重度盐渍化土地面积的32.1%。
(二)盐渍土的特点
天津滨海地区海拔低、潜水埋藏浅,潜水位的变化主要受降水和蒸发控制。潜水盐分组成以NaCl为主,是海水型潜水,矿化度一般为7~10g/L,高者达70~100g/L。潜水埋深一般为1.0~1.5m。这种高水位和高矿化的潜水直接参与土壤的形成过程。
天津滨海盐渍土的土壤现代盐分累积过程,即使在不再受现代海潮浸渍之后,很长时期内仍保持有海水浸渍的深刻影响。在滨海新区,由于受海潮侵袭蒸发浓缩的影响,形成一条与海岸线大致平行的高矿化地下咸水带,矿化度有的超过100g/L,已显著高于海水的盐度,并直接影响到大面积滨海盐土的形成与发展。
二、盐碱良的原理分析
盐碱土壤的改良在很大程度上是对水盐运动的调节。研究溶质在土壤中的移动过程和规律,对于解决土壤盐渍化、改善盐碱土壤有重要作用。目前,对流 - 弥散方程模型、黑箱模型、可动水-不动水体模型构成了当今世界上溶质运移研究的三大学派。
我国研究人员利用已有的水盐运动的方程模型,对土壤盐碱问题进行了深入的研究,并取得了丰富的成果。我国学者模拟盐渍化土壤水盐运动状态,分析得出在水分迁移速度极低的情况下,盐分的水动力弥散成为盐分迁移的主要形式,验证了深层土壤中地下水蒸发对于土壤水盐运动是一个十分重要的影响因素,对盐分的运移速度有直接影响。在土壤水盐平衡的潜水“临界深度”方面,研究表明当潜水埋深大于临界深度,地面潜水蒸发停止,地下水和土壤中的盐分不再积累于地表,土壤积盐与潜水埋深呈负相关。研究还表明在潜水埋深小于 2 m 的情况下,只要土体中有淡水向上运动蒸发,就会产生盐分的向上移动;在潜水埋深大于 2 m 的情况下,潜水并不能直接参与上层土体的水盐运动过程。
三、滨海地区园林施工中盐碱良措施
(一)化学改良
化学改良盐碱土壤主要有两方面作用。
1、凝聚土壤颗粒,改善土壤结构。很多改良剂有膨胀性、分散性、黏着性等,能够使因盐碱而分散的土壤颗粒聚结从而改变土壤的孔隙度,提高土壤通透性,达到改善土壤结构的目的。
2、置换土壤 Na+,促进盐分淋洗。改良剂本身带有或者发生化学反应产生的离子能够置换 Na+,促进盐分淋洗。也有的采用酸性改良剂可以直接中和土壤中的碱,并且溶解 CaCO3,释放Ca2+以置换土壤中的 Na+。
化学改良剂可以分为很多种。简略的分类可以分为 2 种: 一种含钙型改良剂,如石膏、煤矸石氧化钙、石灰石、磷石膏等; 一种是酸性改良剂,如硫磺、硫酸铝、硫酸、硫酸亚铁等。
不同类型的改良剂表现出了不同的改良效果,但是实施改良时,使用单一改良剂无法解决问题,因此应根据不同改良剂的改良效果,配合使用多种改良剂进行土壤改良。研究表明,褐煤、硫磺、石膏每 1hm2质量配比为 3∶4∶2 时,改善盐碱土的生物学性质、提高盐碱土中的微生物氮和碳的含量效果最好。
(二)植物改良
耐盐植物在生长过程中不仅可以降低土壤的盐碱度,还可以改善盐碱土壤的理化性质,促进土壤生物群落的恢复。植物改良方式比其他改良措施更经济有效,前景十分广阔。
1、盐碱地植物
天津市园林绿化研究所对白蜡、丝棉木、栾树、紫叶李等50多种木本植物进行了耐盐试验,测定了叶片电导率、叶片脯氨酸含量等10项指标。用隶属函数法综合评价供试植物品种的耐盐性,对天津市常用树种进行了耐盐能力分级,编制了《天津市盐碱地绿化树种应用指南》和《天津市盐碱地绿化树种分类应用指南》,指南中以在园林绿地应用的乔灌木树种以乡土树种为主,也含有部分引进驯化成功的外来树种,共计53科132属320种(含变种变型)。
2、植物改良作用
(1)营养生物修复
营养生物修复主要是通过种植耐盐植物实现的。其主要机理和过程是: 耐盐植物通过 Ca2+置换土壤中多余的 Na+直接摄取土壤中盐分; 植物根系的生长延伸改善土壤的通透性,然后通过水分淋洗滤去Na+或者通过植物吸收 Na+从地上部分收获而除去。盐碱土中的钙源主要是可溶性较小( 0.14 mmol/L) 的 CaCO3,但不能被直接用于Na+的置换。耐盐植物的根系呼吸和土壤有机质分解可产生大量的CO2,能提高根区的CO2分压,或者向根区释放质子( H+) ,进而增大CaCO3的溶解率,从而使Ca2 +用来置换Na+。天津市开展了耐盐植物培育技术研究,以椿树和五角枫种子为材料,利用物理诱变技术,获得大量的耐盐突变体。其中耐盐椿树和耐盐五角枫的耐盐能力比对照品种提高了30%以上,在盐碱地上的生长量显著超过对照品种。首次采用细胞质壁分离技术,准确(90%)、快速(20~30min)鉴定番茄、杨树、椿树等植物的耐盐潜力,为培育其它耐盐植物缩短育种周期提供了借鉴。
(2)降低地下水位,减少水涝
“盐随水来、盐随水去”,地下水位的降低可以有效降低底层土壤返盐。国外研究者在对比研究中分析得出: 尽管地下水位受到季节影响,但是在种植 2 年后,种植滨藜土地的地下水位已经比未种植任何植物土地的地下水位降低了近 0.5 m。同时,种植耐盐植物还可以增加地表盖度,抑制土壤表层水分蒸发,进而抑制盐分随水分蒸发向地表运动返盐,减少表层土壤的盐分积累。
(三)工程措施改良盐碱土
1、灌水洗盐
灌水洗盐是应用最多的工程改良措施,同时取得较多的研究成果。研究人员利用咸冰水进行灌溉改良取得了较好的效果。微咸水中具有水合半径的较小钙、镁离子置换钠离子,使黏土颗粒凝聚,土壤通透性得以改善。同时微咸水结冰融化时,咸淡水分离,先融化的咸水对土壤盐具有重要的淋洗作用,同时后融化的淡水对土壤盐进行稀释和冲洗,使上层土壤盐分减少,提高洗盐效果。
2、地下排盐
(1)竖井排盐
通过在黏土夹层中凿孔换沙的方法建立排水孔,修建排水沙孔后,灌溉水或者自然降水的入渗形成地下水流运动的一个源项,类似于单井的水流运动,在水的入渗作用下,土壤盐分被溶解进入地下水,达到了排盐的目的。
(2)明沟排盐
明沟排盐是通过在大田中每隔一定距离挖取一定深度的沟渠来起到排出土体盐分、改良盐碱地的目的明沟排盐占地大、桥涵多、易坍塌,排盐效果受明沟深度限制,清淤工程费用高。
3、平整土地
平整土地对改良盐碱地极为重要,土地盐碱化的发生常与地表不平整有关,相同水文地质条件下,不平整的地面上,排灌不畅通会导致土地留有尾水,高地先干,造成返盐,形成盐斑。盐碱斑部位一般比邻近土地高出2~5 cm,盐碱从边缘到中心逐渐加重。平整土地可使表土水分蒸发一致,均匀下渗,便于控制灌溉定额,保证灌溉质量。
4、覆盖措施
覆盖材料能够吸收降水,积蓄所得的水靠重力下渗,下渗过程能够溶解和带走土壤中的盐碱,降低土壤溶液中盐碱浓度,起到改良盐碱土的作用。同时,覆盖还能够切断土壤毛细作用,减少土壤表层蒸发,抑制返盐。研究表明: 覆盖对盐碱地表层土壤和根系层土壤的水盐运动具有较好的调节作用。覆盖可以有效保持植物下地表和根系层土壤水分,减少盐分积累,并缓解水盐运动剧烈变化; 地膜覆盖在根系层的保持水分和防止盐分积累的作用明显;秸秆覆盖能拦蓄雨水和减少地表蒸发,抑制地表返盐、促进降雨淋盐的作用。
参考文献