一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料及其护坡方法和应用
阅读说明：本技术 一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料及其护坡方法和应用 (Material for improving soil physicochemical property of coastal sandy saline-alkali soil and slope protection method and application thereof ) 是由 隆小华 邵天韵 徐生 乔治 高秀美 程月琴 陈文超 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于土壤改良技术领域,提供了一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料及其护坡方法和应用。本发明所述物料包括基料、植物纤维粘合剂和土壤固化剂；所述基料包括以下质量份的组分：浮石3～10份、麦饭石3～10份、蛭石3～10份、脱硫石膏10～15份和腐殖酸25～55份。本发明所述护坡方法为将基料施用到边坡上,与边坡耕层土壤混合,然后再将植物纤维粘合剂和土壤固化剂施用到边坡上,与边坡耕层土壤混合。本发明的物料有助于松散干燥、无结构的滨海砂质盐碱地中土壤水稳性团聚体的形成,可以显著提高土壤的通透性、保水性和对土壤中营养元素的固持能力,进而达到改良土壤的物理和化学性状的作用。(The invention belongs to the technical field of soil improvement, and provides a material for improving the soil physicochemical property of coastal sandy saline-alkali soil, a slope protection method and application thereof. The material of the invention comprises a base material, a plant fiber adhesive and a soil curing agent; the base material comprises the following components in parts by mass: 3-10 parts of pumice, 3-10 parts of medical stone, 3-10 parts of vermiculite, 10-15 parts of desulfurized gypsum and 25-55 parts of humic acid. The slope protection method comprises the steps of applying the base material to the side slope, mixing the base material with the side slope plough layer soil, and then applying the plant fiber adhesive and the soil curing agent to the side slope, and mixing the plant fiber adhesive and the soil curing agent with the side slope plough layer soil. The material disclosed by the invention is beneficial to the formation of soil water-stable aggregates in the loose, dry and unstructured coastal sandy saline-alkali soil, and can be used for remarkably improving the permeability, water retention and the holding capacity of nutrient elements in the soil, so that the physical and chemical properties of the soil are improved.)
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，尤其涉及一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料及其护坡方法和应用。
背景技术
土壤是岩石圈表面的疏松表层，是构成环境生态系统的基本要素之一，是陆生植物生活的基质和陆生动物生活的基底。而盐渍土壤是主要低产土类之一，随着工业的发展，灌溉地和设施栽培面积的不断扩大，海水倒灌形成海滨、滩涂盐碱地有不断扩大的趋势。土壤盐渍化已成为一个世界性的资源和生态问题。
盐渍土上植物生长的障碍主要是盐分浓度过高。由于淋溶作用较弱，大量水溶性盐分存留于根层土壤中，如含有高浓度的Na+、Mg2+、SO4 2-、C1-和HCO3 -等，它们可通过不同的方式影响植物的生长。盐碱土壤中的盐分对植物的根系伤害非常严重，植物的根系受到盐毒害后，根系发育不良而早衰，即使投入了大量的肥料也不能被植物吸收利用，造成了高投入低产出的负效应。此外，高钠的盐土土粒的分散度高，物理性质差，有机胶体和无机胶体高度分散，并淋溶下移，表土质地变轻，易堵塞土壤孔隙，并形成粗大的不良结构，导致湿时膨胀泥泞，干时收缩硬结，通透性和耕性极差，气体交换不畅，根系呼吸微弱，代谢作用受阻，养分吸收能力下降，造成营养缺乏。而滨海砂质盐碱地土壤质地为壤质砂土，松散干燥、无结构，粒径>0.02mm的粗砂和细砂含量均在90％以上，粉砂和物理粘粒不足10％，养分含量低。这类土壤很容易受到水流的冲刷，不仅会造成土壤流失，还会造成一定程度的扬尘。
河道护坡是以保护河道周边生态环境和工程建设为目的，通过在河道边坡种植绿植以及设置工程材料或将二者相结合等方式，从而保证河道边坡的稳定性和抗冲刷性采取的工程措施。而由于沙性盐碱地区的土壤中含盐量较高、板结、肥力减弱，历年绿化的成活率较低、生态环境自我保护及恢复能力弱。目前，严重的洪涝灾害使河岸岸坡水土流失，甚至破坏了河岸上游原有的土地和植被，破坏了河流的生态环境。如果不及时采取护坡措施，随着河流工程建设规模的扩大，生态环境的破坏将进一步加剧。为了保持河道岸坡的自然生态环境，减少沿岸河道的水土流失及其他土壤受到侵蚀的情况，同时提高河道岸坡的生物多样性，目前生态护坡技术不断发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料及其护坡方法和应用，本发明的物料有助于松散干燥、无结构的滨海砂质盐碱地中土壤水稳性团聚体的形成，可以显著提高土壤的通透性、保水性和对土壤中营养元素的固持能力，进而达到改良土壤的物理和化学性状的作用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料，包括基料、植物纤维粘合剂和土壤固化剂；所述基料包括以下质量份的组分：浮石3～10份、麦饭石3～10份、蛭石3～10份、脱硫石膏10～25份和腐殖酸25～55份。
优选的，所述植物纤维粘合剂包括以下质量份的组分：二水合硫酸钙60～80份、氢氧化镁20～30份、石蜡0.5～5份和增塑剂0.5～5份；所述增塑剂为环氧脂肪酸丁酯或邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二异辛脂。
优选的，所述土壤固化剂包括以下质量份的组分：水性环氧树脂乳液25～35份、硅溶胶15～40份、偶联剂1.5～4份、硅酸钠7～25份、稳定剂1～6份、辅助分散剂2.5～5份。
优选的，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述稳定剂为十二烷基磺酸钠，所述辅助分散剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素和聚乙二醇中的一种或几种。
优选的，所述基料、植物纤维粘合剂和土壤固化剂分别独立包装。
优选的，所述基料为粉状，所述基料中浮石、麦饭石、蛭石和脱硫石膏的粒径为70～150目。
本发明还提供了一种利用上述物料的护坡方法，包括以下步骤：将基料施用到边坡上，与边坡耕层土壤混合，然后再将植物纤维粘合剂和土壤固化剂施用到边坡上，与边坡耕层土壤混合。
优选的，所述基料总用量为45～120kg/亩，所述植物纤维粘合剂的用量为10～50kg/亩，所述土壤固化剂的用量为15～70kg/亩。
优选的，施用物料1～7天后播撒草种或铺设草皮。
本发明还提供了用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的护坡方法在滨海砂质盐碱地护坡中的应用。
本发明具有如下优点和积极效果：
本发明所述土壤固化剂和植物纤维粘合剂可以改善和提高土壤间的互作力以及抗水性能，在有效提高土壤附着力的同时不降低其他性能，与浮石、麦饭石、蛭石和脱硫石膏等相结合有助于松散干燥、无结构的滨海砂质盐碱地中土壤水稳性团聚体的形成，辅以腐殖酸，还可以显著提高土壤的通透性、保水性和对土壤中营养元素的固持能力，进而达到改良土壤的物理和化学性状的作用。
附图说明
图1为滨海砂质盐碱地边坡土壤原始地貌图；
图2为滨海砂质盐碱地边坡土壤改良前后的对比图；
图3为滨海砂质盐碱地边坡土壤改良对照组与试验组的对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料，包括基料、植物纤维粘合剂和土壤固化剂；所述基料包括以下质量份的组分：浮石3～10份、麦饭石3～10份、蛭石3～10份、脱硫石膏10～25份和腐殖酸25～55份。
在本发明中，所述改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料包括基料，所述基料为粉状，所述基料中浮石、麦饭石、蛭石和脱硫石膏的粒径为70～150目，优选为100～120目。
在本发明中，按质量份数计，所述基料包括浮石3～10份，优选为4～9份，更优选为5～8.5份。
在本发明中，按质量份数计，所述基料包括麦饭石3～10份，优选为4～9.5份，更优选为5～9份。
在本发明中，按质量份数计，所述基料包括蛭石3～10份，优选为4～9份，更优选为5～8.5份。
在本发明中，按质量份数计，所述基料包括脱硫石膏10～25份，优选为12～23份，更优选为15～20份。
在本发明中，按质量份数计，所述基料包括腐殖酸25～55份，优选为30～50份，更优选为35～45份。
在本发明中，所述浮石、麦饭石、蛭石和脱硫石膏的优点和效果分别为：浮石质量轻、强度高、耐酸碱、耐腐蚀，且无污染，孔隙率为70-80％，吸水率为50-60％，降低土壤容重，增大土壤孔隙度；麦饭石具有多孔性，表面非常大，具有很强的吸附作用和交换作用；蛭石质轻，水肥吸附性能好，具有良好的阳离子交换性和吸附性，蛭石的吸水性、阳离子交换性及化学成分特性，使其起着保肥、保水、储水保墒、透气和矿物肥料等多重作用，还可向作物提供自身含有的K、Mg、Ca、Fe以及微量的Mn、Cu、Zn等元素；脱硫石膏中的钙离子可以快速置换土壤中的可代换钠，降低土壤pH值，有效降低土壤盐碱度。
在本发明中，所述腐殖酸能与土壤溶液中的金属离子离合，有利于营养元素向植物传送，并能改良土壤结构，有利于植物的生长；与金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用；在分散体系中作为聚电解质、有凝聚、胶溶、分散等作用；腐殖酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性。
在本发明中，所述改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料包括植物纤维粘合剂，所述植物纤维粘合剂包括以下质量份的组分：二水合硫酸钙60～80份、氢氧化镁20～30份、石蜡0.5～5份和增塑剂0.5～5份；所述增塑剂为环氧脂肪酸丁酯或邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二异辛脂。
在本发明中，按质量份数计，所述植物纤维粘合剂包括二水合硫酸钙60～80份，优选为65～75份，更优选为68～72份。
在本发明中，按质量份数计，所述植物纤维粘合剂包括氢氧化镁20～30份，优选为22～28份，更优选为25～26份。
在本发明中，按质量份数计，所述植物纤维粘合剂包括石蜡0.5～5份，优选为1～4份，更优选为2～3份。
在本发明中，按质量份数计，所述植物纤维粘合剂包括增塑剂0.5～5份，优选为1～4份，更优选为2～3份；所述增塑剂为环氧脂肪酸丁酯或、邻苯二甲酸二辛脂或邻苯二甲酸二异辛脂，优选为邻苯二甲酸二辛脂。
在本发明中，所述改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料包括土壤固化剂，所述土壤固化剂包括以下质量份的组分：水性环氧树脂乳液25～35份、硅溶胶15～40份、偶联剂1.5～4份、硅酸钠7～25份、稳定剂1～6份、辅助分散剂2.5～5份。
在本发明中，土壤固化剂为一种由多种无机、有机材料合成的高分子聚合物微粒技术制备的液体外加剂。
在本发明中，按质量份数计，所述土壤固化剂包括水性环氧树脂乳液25～35份，优选为26～33份，更优选为28～32份。
在本发明中，按质量份数计，所述土壤固化剂包括硅溶胶15～40份，优选为20～35份，更优选为25～30份。
在本发明中，按质量份数计，所述土壤固化剂包括偶联剂1.5～4份，优选为2～3.5份，更优选为2.5～3份；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
在本发明中，按质量份数计，所述土壤固化剂包括硅酸钠7～25份，优选为10～23份，更优选为15～20份。
在本发明中，按质量份数计，所述土壤固化剂包括稳定剂1～6份，优选为2～5份，更优选为3～4份；所述稳定剂优选为十二烷基磺酸钠。
在本发明中，按质量份数计，所述土壤固化剂包括辅助分散剂2.5～5份，优选为3～4.5份，更优选为3.5～4份；所述辅助分散剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素和聚乙二醇中的一种或几种，优选为甲基纤维素和聚乙二醇。
在本发明中，所述基料、植物纤维粘合剂和土壤固化剂优选为分别独立包装。
本发明还提供了一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的护坡方法，包括以下步骤：将基料施用到边坡上，与边坡耕层土壤混合，然后再将植物纤维粘合剂和土壤固化剂施用到边坡上，与边坡耕层土壤混合。
在本发明中，所述基料总用量为45～120kg/亩，优选为60～100kg/亩，更优选为75～90kg/亩。
在本发明中，所述植物纤维粘合剂的用量为10～50kg/亩，优选为20～40kg/亩，更优选为25～35kg/亩。
在本发明中，所述土壤固化剂的用量为15～70kg/亩，优选为20～60kg/亩，更优选为30～50kg/亩。
在本发明中，基料的施用方法优选为，将基料施用到滨海砂质盐碱地边坡土壤上，与边坡耕层0～20cm的土壤充分混合。
在本发明中，植物纤维粘合剂和土壤固化剂的施用方法优选为，将植物纤维粘合剂和土壤固化剂分别施用到滨海砂质盐碱地边坡土壤上，与边坡耕层0～20cm的土壤充分混合。
在本发明中，施用物料后播撒草种或铺设草皮，播撒草种或铺设草皮的时间为施用物料后1～7天，优选为2～6天，更优选为3～5天。
在本发明中，播撒草种优选为在盐碱地块均匀播撒草种，更优选为将草种与表层0～5cm土壤混匀；草种优选为狗牙根的草种。
在本发明中，铺设草皮优选为在表层直接铺设草皮块。
本发明还提供了用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的护坡方法在滨海砂质盐碱地护坡中的应用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料，包括如下组分：基料、植物纤维粘合剂和土壤固化剂；所述基料包括以下质量份的组分：浮石(120目)8.5份、麦饭石(120目)8.5份、蛭石(120目)8.5份、脱硫石膏(120目)23份和腐殖酸45份；所述植物纤维粘合剂包括以下质量份的组分：二水合硫酸钙65份、氢氧化镁30份、石蜡2.5份和邻苯二甲酸二辛脂2.5份；所述土壤固化剂包括以下质量份的组分：水性环氧树脂乳液32.5份、硅溶胶30份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2.5份、硅酸钠25份、十二烷基磺酸钠5份、甲基纤维素5份。对基料中的成分粉碎后混匀，独立包装，对植物纤维粘合剂中的成分粉碎后混匀，独立包装，对土壤固化剂中的液体成分混匀后独立包装。
所述改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的护坡方法包括以下步骤：将粉状基料以60kg/亩的用量施用到滨海砂质盐碱地边坡上，与边坡耕层土壤(0-20cm)充分混合，然后再将植物纤维粘合剂和土壤固化剂分别以40kg/亩和35kg/亩的用量施用到边坡上，与边坡耕层土壤(0-20cm)充分混合，充分灌溉。5天后，在该地块均匀播撒狗牙根的草种子，将草种与表层土壤(0-5cm)轻轻混匀，以防止大风导致草种的损失。
实施例2
本实施例提供了一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料，包括如下组分：基料、植物纤维粘合剂和土壤固化剂；所述基料包括以下质量份的组分：浮石(100目)10份、麦饭石(100目)9份、蛭石(100目)10份、脱硫石膏(100目)21份和腐殖酸43份；所述植物纤维粘合剂包括以下质量份的组分：二水合硫酸钙68份、氢氧化镁25份、石蜡4份和邻苯二甲酸二异辛脂3份；所述土壤固化剂包括以下质量份的组分：水性环氧树脂乳液30份、硅溶胶36份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷3份、硅酸钠23.5份、十二烷基磺酸钠3份、甲基纤维素和聚乙二醇5份。对基料中的成分粉碎后混匀，独立包装，对植物纤维粘合剂中的成分粉碎后混匀，独立包装，对土壤固化剂中的液体成分混匀后独立包装。
所述改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的护坡方法包括以下步骤：将粉状基料以80kg/亩的用量施用到滨海砂质盐碱地边坡上，与边坡耕层土壤(0-20cm)充分混合，然后再将植物纤维粘合剂和土壤固化剂分别以35kg/亩和60kg/亩的用量施用到边坡上，与边坡耕层土壤(0-20cm)充分混合，充分灌溉。2天后，在该地块均匀播撒狗牙根的草种子，将草种与表层土壤(0-5cm)轻轻混匀，以防止大风导致草种的损失。
对照组1
本对照组不施加实施例所述物料，直接在边坡上均匀播撒狗牙根的草种子，将草种与表层土壤(0-5cm)轻轻混匀，以防止大风导致草种的损失。
对照组2
本对照组不施加实施例所述物料，在边坡上直接铺设草皮块。
对实施例1、实施例2、对照组1和对照组2表层土壤(0-20cm)容重、pH、含盐量、有机质等指标进行了测定，结果如表1所示，试验效果如图2和图3所示。
表1不同土壤样品理化指标、土壤抗剪切强度及塑性指数
注：数值取平均值±标准误差(n＝3)。
结果显示，实施例1和实施例2的方法显著的提高了沙性盐碱护坡土壤孔隙度、有机质含量，并且显著降低了土壤容重、pH及土壤含盐量。同时，土体的塑性是评价土体物理性质的重要指标，实施例1和2的方法处理过的土壤塑性指数也较对照组明显提升，说明此种滨海砂质盐碱地(沙土)护坡的方法有着良好的效应，提高了土壤中水稳性团聚体含量和土壤持水力。
此外，护坡土壤抗剪强度是能体现土壤抵抗水流侵蚀破坏，权衡护坡效应的一个重要指标，而实施例1和2的方法处理过的土壤抗剪切强度远远高于对照组，说明岸坡土壤在外力的干扰下被破坏的难度有着显著的提高，说明此种滨海砂质盐碱地护坡的方法从一定程度可以有效缓解水土流失造成的土壤侵蚀。
由以上实施例可知，本发明提供了一种用于改良滨海砂质盐碱地土壤理化性质的物料及其护坡方法和应用，本发明的物料有助于松散干燥、无结构的滨海砂质盐碱地中土壤水稳性团聚体的形成，可以显著提高土壤的通透性、保水性和对土壤中营养元素的固持能力，进而达到改良土壤的物理和化学性状的作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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