專(zhuān)利名稱(chēng)：露天開(kāi)采的煤和褐煤田的可耕地的耕作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種露天開(kāi)采的褐煤和煤田的農(nóng)業(yè)利用方法。該方法描述一種向那些田地中引入技術(shù)產(chǎn)品的獨(dú)特方法，在褐煤和煤田中的碳質(zhì)物質(zhì)開(kāi)采完后，大規(guī)模采用溫室進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植時(shí)，該產(chǎn)品能夠促進(jìn)這種土壤中的用水經(jīng)濟(jì)性和水肥效力。
露天開(kāi)采富礦層以后的褐煤和煤田廢棄土壤四處堆積，形成含有碳物質(zhì)的表層，其土質(zhì)通常為非均衡的，而且沒(méi)有肥力。開(kāi)采后恢復(fù)的土層和廢棄物堆形成的土層還含有硫，通常含硫量高達(dá)0.5-3％。該土壤中所含硫很快通過(guò)氧化硫的硫氧化菌的氧化作用轉(zhuǎn)變成硫酸。
露天開(kāi)采后的褐煤和煤田的土質(zhì)被公認(rèn)為毒性的成問(wèn)題的，國(guó)際上有兩種技術(shù)解決手段。
a.在煤田上覆以0.8-1.2m厚的肥沃的表層土壤，這是非常昂貴和費(fèi)力的處理方法，盡管如此，仍為目前所采用的方法。
b.在露天開(kāi)采碳質(zhì)礦物以前移動(dòng)表層土壤，將其成堆存在封閉的屏蔽處，礦物開(kāi)采完后再將其鋪在該田地的地面上。這種解決方案從技術(shù)和生態(tài)學(xué)上講都是正確的，但由于其精度要求高，而且成本昂貴，所以并未付諸實(shí)施。
由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)開(kāi)采煤碳、褐煤或泥煤的土壤，要重新恢復(fù)農(nóng)用是困難的。改良這些土壤使其肥沃是研究中的問(wèn)題，因?yàn)榇笞匀徊粫?huì)為我們進(jìn)行這種改良。此外，煤田或褐煤田還存在土壤不穩(wěn)定和保水性差的問(wèn)題，而且還不斷受到城市酸沉積物的困擾。在熱電廠長(zhǎng)期運(yùn)行的情況下，土壤中的全部堿性將被中和，形成酸性地帶或酸性區(qū)域。
估計(jì)碳物質(zhì)燃燒發(fā)電后，至少60％的硫以氣態(tài)析出或作為飛灰沉積在褐煤或煤礦采區(qū)。在運(yùn)行著的礦區(qū)，其排放量如下(單位噸/年)表褐煤田褐煤燃量飛灰量 SO2NOX希臘梅伽洛波里斯 15.000.000 60.000 200.000 150.000希臘普托雷麥斯45.000.000 120.000 300.000 500.000所有上述的酸沉積物連續(xù)地使該地區(qū)土質(zhì)惡化，土壤的堿性中和。但堿性是有限的，最終將導(dǎo)致酸性區(qū)域或酸性地帶的形成。在希臘梅伽洛波里斯褐煤田所作的分析表明，褐煤田的土壤中含硫值很高，并且隨著農(nóng)業(yè)活動(dòng)，硫向硫酸的生物氧化將加速土壤功能的破壞。
表希臘梅伽洛波里斯褐煤田土壤樣品氧化的分析結(jié)果(用30％ H2O2對(duì)土壤樣品的氧化)樣品號(hào) 氧化后的pH值11.8026.2037.1044.8054.1061.5074.2082.90由于露天開(kāi)采后的煤田和褐煤田的土質(zhì)沒(méi)有自然肥力，現(xiàn)在采用的在其上鋪0.8-1.2m厚的土壤的作法花費(fèi)大，而且難于找到那么多可轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的肥土，因此這種土地的農(nóng)業(yè)再利用目前尚不可行。另一方面，熱電廠又年復(fù)一年地運(yùn)轉(zhuǎn)著，將煤或褐煤露天開(kāi)采后燃燒，在空氣中產(chǎn)生越來(lái)越多的沉積物。
反之，為當(dāng)?shù)厝藙?chuàng)造農(nóng)業(yè)就業(yè)機(jī)會(huì)，使他們得到滿(mǎn)意的收入又是很迫切的，唯一的可能性就是通過(guò)與電廠一起運(yùn)轉(zhuǎn)的溫室。
這些地區(qū)的冷卻水提供了大量的可供補(bǔ)充加熱的溫水源，從而降低了成本。但溫室需要腐殖土和保水性。經(jīng)驗(yàn)證明，溫室操作導(dǎo)致土壤污染，每2-4年需將溫室遷移。然而，這種條件對(duì)于在煤田和褐煤田操作的溫室是不切實(shí)際的，因?yàn)闇厥业慕ㄔ熨|(zhì)量需要很高的技術(shù)，遷移工作花費(fèi)很高。
為改良這些有毒的田地及采用溫室技術(shù)，本發(fā)明建議的解決手段是非常獨(dú)特，非常有益的。它以上述需要為依據(jù)，采用程序化生產(chǎn)，穩(wěn)定和提高保水性，通過(guò)生物調(diào)節(jié)，使養(yǎng)份按照當(dāng)時(shí)的需要合理地獲得，使全部養(yǎng)份有條理地被慢慢消耗，因而不致使土質(zhì)惡化，也不會(huì)向周?chē)z棄廢置材料。
本發(fā)明的解決方案包括a)采用本發(fā)明所建議的，在土壤中水份保持率很高(其重量的200-300倍)的聚合物產(chǎn)品。大量的被保持的水，其分子被圍住，既不蒸發(fā)也不滲到地下，因而可用于提供植物所需的養(yǎng)份。用這種方法連續(xù)供水，水的經(jīng)濟(jì)性可提高到10倍。此外，這些聚合物產(chǎn)品是通過(guò)無(wú)限量離子交換和吸收-解吸來(lái)提高供水效益的，因此起到增肥劑的作用，在程序化種植中使食品的質(zhì)量和產(chǎn)量都提高。
b)施用被包覆成非水溶態(tài)并且在土壤中可生物降解的化肥、土壤殺蟲(chóng)劑和痕量金屬等。
目前市售的上述a)和b)類(lèi)產(chǎn)品如聚丙烯酰胺，被用作超級(jí)吸收劑，并用于包覆以提供養(yǎng)份化肥，但它們并不能滿(mǎn)足在有毒的煤和褐煤田上進(jìn)行溫室種植的要求。
上述解決方案已由本申請(qǐng)的發(fā)明人作了研究，并利用該發(fā)明人所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，即在美國(guó)專(zhuān)利US 5137563中作了描述的、商品名為Bioval-BRF的包衣化肥和所建議的、商品名為Hydrovd-X，并在相關(guān)的希臘專(zhuān)利中作了描述的聚合物進(jìn)行了試驗(yàn)，達(dá)到了目的。
所建議的聚合物產(chǎn)品主要由回收的聚合物衍生而來(lái)，在土壤中的有效期可達(dá)30年，通過(guò)反復(fù)的作用，保持的植物生長(zhǎng)所需水量可達(dá)到其自重的250倍。通過(guò)Hydroval-X的作用，涂覆的化肥等在土壤里按照當(dāng)時(shí)的生物活動(dòng)來(lái)消耗。
由于采用了這兩種技術(shù)產(chǎn)品，能夠不斷供水，植物不斷地吸收養(yǎng)份促進(jìn)了生長(zhǎng)，用水經(jīng)濟(jì)性得到提高，并能夠?qū)ival-BRF中的養(yǎng)份全部吸收。從而在土壤中不產(chǎn)生廢料排卸，因此也就無(wú)需替換。所以，利用這種獨(dú)創(chuàng)的高效益解決方法，形成了不需要每2至4年遷移一次的溫室操作的條件。事實(shí)上，這是在電廠運(yùn)行著的、空氣中不斷產(chǎn)生酸性沉積物的地區(qū)進(jìn)行溫室種植的獨(dú)特條件。
但要在煤田或褐煤田進(jìn)行本發(fā)明的溫室種植，還要解決那里的土質(zhì)不穩(wěn)定而且含硫的問(wèn)題。種植植物并進(jìn)行生物量生產(chǎn)，會(huì)將硫氧化成硫酸。而且引入密集的溫室操作將使其加劇。本發(fā)明對(duì)此作如下處理將溫室的土壤與碳酸鈣粉末大量混合并鋪成一定深度，創(chuàng)造安全的種植條件，消除了因酸污染而破壞溫室生產(chǎn)的危險(xiǎn)。
實(shí)施例1在要建溫室處挖出1.5m深、25m寬、60m長(zhǎng)的土。將挖出的土與1％至2％的粉末狀碳酸鈣混合，將混合后的土壤填到所挖的池中，留下30cm的上層。剩下的含有碳酸鈣的土與1‰ W/W的Hy-droval-X和5‰ W/W的Bioval-BRF完全混合，并用來(lái)填充該30cm的上層。在該調(diào)整好的土地上建立一座設(shè)計(jì)復(fù)雜的溫室，它應(yīng)采用熱電廠的蒸汽輪機(jī)的冷卻用溫水加溫。
實(shí)施例2用例1的方法處理經(jīng)過(guò)H2O2氧化已顯pH6.5酸性的希臘梅伽洛波里斯褐煤田的土壤，在該土壤上建立一溫室，附有由熱電廠的冷卻水所提供的加熱網(wǎng)，溫室內(nèi)保持30℃恒溫和飽和濕度。將溫室的土壤平整，與其平行放置一架子，架上放有未處理的褐煤土壤，兩種土壤上都種上蕃茄幼苗，每3天澆一次水。
溫室土壤 架內(nèi)土壤6天 生長(zhǎng)15cm 3.8cm12天 生長(zhǎng)20.3cm7.1cm20天 生長(zhǎng)31cm 10.2cm40天 生長(zhǎng)39cm 12.2cm蕃茄株 開(kāi)花茂盛 不開(kāi)花干生物量 122克/株 32克/株即生長(zhǎng)速度和發(fā)育情況均為4倍實(shí)施例3在氧化(H2O2)后pH值為5.8的希臘普托雷麥斯褐煤田的土壤上象例2那樣組織蕃茄種植。
得到如下結(jié)果溫室土壤 架內(nèi)土壤6天生長(zhǎng) 15cm 4cm12天生長(zhǎng)22cm 6cm20天生長(zhǎng)34cm 全部枯萎40天生長(zhǎng)43cm蕃茄植株開(kāi)花茂盛干生物量產(chǎn)量129克/株實(shí)施例4
在氧化(H2O2)后pH值為6.8的普托雷麥斯褐煤田的土壤上，分別在溫室內(nèi)的土壤和架子上種植萵苣，保持30℃室溫，2天澆水一次。
溫室土壤架內(nèi)土壤6天生長(zhǎng) 16cm6cm12天生長(zhǎng)21cm11.2cm20天生長(zhǎng)35cm16cm40天生長(zhǎng)46cm20.1cm干生物量產(chǎn)量32克/株 10.5克/株實(shí)施例5用例4的溫室土壤研究水經(jīng)濟(jì)性的條件。植株生長(zhǎng)12天后停止?jié)菜?。生長(zhǎng)42天后出現(xiàn)枯萎。在此期間生長(zhǎng)規(guī)律未見(jiàn)異常。由此可見(jiàn)水的經(jīng)濟(jì)性為自然生長(zhǎng)時(shí)的7倍。
權(quán)利要求
1.在露天開(kāi)采碳質(zhì)物礦層后的褐煤田和煤田上進(jìn)行種植的方法，包括大量采用溫室操作，溫室還通過(guò)電廠的冷卻用溫水加熱，在30℃恒溫下運(yùn)行。
2.在露天開(kāi)采碳質(zhì)礦層后的褐煤和煤田上進(jìn)行種植的方法，其特征在于提高生物控制給養(yǎng)，提高用水的經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)在土壤中引入1％至2％W/W碳酸鈣粉末防止硫生物氧化成硫酸。
3.如權(quán)利要求1、2和3所述的方法，其特征在于，為促進(jìn)用水經(jīng)濟(jì)性和生物控制給養(yǎng)，采用技術(shù)產(chǎn)品，其為經(jīng)過(guò)多步驟處理的回收聚合物或新聚合物，通過(guò)離子交換與吸收-解吸收作用將水的經(jīng)濟(jì)性提高到10倍，并提高了無(wú)限量供給效率。
4.如權(quán)利要求1、2、3和4所述的方法，其特征在于，提高了在褐煤和煤田的土壤上種植的肥效，并且不使土壤惡化或受污染，從無(wú)需遷移溫室。
5.如前面權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在褐煤和煤田上運(yùn)行的溫室還采用在該煤田上運(yùn)行的熱電廠的蒸汽輪機(jī)的冷卻用熱水進(jìn)行加熱。
6.如權(quán)利要求1和5所述的方法，其特征在于通過(guò)在露天開(kāi)采碳質(zhì)沉積層形成的褐煤和煤田的不顯肥性的土壤中加入1％至2％的碳酸鈣，在上層土中加入提高水的經(jīng)濟(jì)性和無(wú)限量供給效率的技術(shù)產(chǎn)品和通過(guò)生物控制改善養(yǎng)份供應(yīng)，使其緩慢釋放，完全被植物所吸收的產(chǎn)品，使這種土壤變成高肥性，能夠進(jìn)行溫室種植并免受將硫向硫酸轉(zhuǎn)化的生物氧化的土地，這種方法使生物量產(chǎn)量和食物生產(chǎn)量比通常的溫室種植高出3至5倍，使有毒的無(wú)肥力褐煤或煤田能成功地進(jìn)行溫室種植，污染完全得到控制，而且無(wú)需溫室遷移。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種露天開(kāi)采后的礦區(qū)的溫室種植方法，應(yīng)用一種技術(shù)產(chǎn)品，能將用水的經(jīng)濟(jì)性提高到7—8倍，這種產(chǎn)品用樹(shù)脂將殺蟲(chóng)劑和養(yǎng)份包在一系統(tǒng)中，使其成分逐漸釋放，實(shí)現(xiàn)無(wú)限量給養(yǎng)，還利用碳酸鈣限制土壤中細(xì)菌產(chǎn)生硫酸的作用，不污染土質(zhì)，因此不需遷移溫室。這種方法構(gòu)成了一種在那些無(wú)肥的毒性土壤中進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植的新穎的方案。
文檔編號(hào)C05F11/02GK1113072SQ94190560
公開(kāi)日1995年12月6日 申請(qǐng)日期1994年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月4日
發(fā)明者G·N·瓦克納斯 申請(qǐng)人:伯克特公司