本發(fā)明涉及一種土壤改良劑以及促進(jìn)土壤快速穩(wěn)定的復(fù)合方法，屬于環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人口增加，工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及人類不合理開發(fā)活動的加劇，環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)特別是環(huán)境土壤生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化已成為世界范圍內(nèi)的普遍現(xiàn)象。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國水土流失問題日益增多，土壤理化性質(zhì)嚴(yán)重惡化，喪失其攔截、過濾、孕育等功能?；资巧鷳B(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是植物、微生物的生長環(huán)境，為各種生物提供營養(yǎng)來源?；篆h(huán)境的嚴(yán)重破壞、退化直接影響各湖泊水陸交錯(cuò)帶及其周圍居民的健康，對旅游業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)以及各類生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴(yán)重的不利影響。

近年來，國內(nèi)外在土壤基底修復(fù)工程研究方面開展了許多工作，國內(nèi)已經(jīng)開始注重土壤基底的修復(fù)工作，主要包括物理、化學(xué)、生物等方法。其中：

1、物理方法，主要利用石頭，修筑石質(zhì)防護(hù)堤，減少甚至切斷風(fēng)、浪等對土壤基底的沖刷，從而避免侵蝕陡坎。物理方法具有工程造價(jià)昂貴、景觀效果差等缺點(diǎn)。

2、化學(xué)方法，主要通過添加基底修復(fù)劑，如pac(聚合氯化鋁)、pam(聚丙烯酰胺)、磁性填料、生物修復(fù)劑等，用以改良土壤理化性質(zhì)，減緩?fù)寥浪亮魇У葐栴}。但此類化學(xué)技術(shù)不同程度的存在修復(fù)污染單一、修復(fù)效果有待提高等問題。

3、生物方法，主要通過構(gòu)建植被緩沖帶來實(shí)現(xiàn)，利用植物實(shí)現(xiàn)對土壤的加固，提高抗侵蝕性，并且凈化土質(zhì)。此類方法的關(guān)鍵點(diǎn)在于植物的合理配置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的湖濱帶土壤修復(fù)中理化性質(zhì)恢復(fù)周期較長，且受外界影響嚴(yán)重的問題，本發(fā)明旨在提供一種土壤改良劑以及促進(jìn)土壤快速穩(wěn)定的復(fù)合方法，不僅能使修復(fù)后的土壤的總氮、總磷、有效氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)在短周期內(nèi)滿足國家土壤養(yǎng)分ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，使修復(fù)后土壤的團(tuán)聚體保持良好的穩(wěn)定性，有效抵御外界造成的侵蝕；除此之外，本發(fā)明中提供的植物配置方案亦能產(chǎn)生不錯(cuò)的景觀效果。

本發(fā)明土壤改良劑為無機(jī)與有機(jī)高分子的混合物，進(jìn)一步地說，為無機(jī)高分子pam(聚丙烯酰胺)與秸稈的混合物，無機(jī)高分子pam與秸稈的質(zhì)量比為1:4。具體使用時(shí)，秸稈通過植物粉碎機(jī)粉碎過200目篩，各類型秸稈都可以使用。土壤改良劑的使用量為1～1.25kg/m²的初始量覆蓋于土壤的表面，并在土壤改良劑的表面再覆蓋一層土壤以避免土壤改良劑與空氣接觸，進(jìn)行堆肥化處理，形成共聚物，提供較大的比表面積，承載更多的微生物。

本發(fā)明土壤改良劑適用于湖濱帶、河岸帶等淡水域與陸地之間的過渡帶土壤修復(fù)。

本發(fā)明促進(jìn)土壤快速穩(wěn)定的復(fù)合方法，是采用將土壤改良劑覆蓋于土壤的表面進(jìn)行堆肥化處理以及種植喬-草-被緩沖帶相結(jié)合的方式。

所述喬-草-被緩沖帶是指喬木-草本植物-地被植物緩沖帶；其中喬木為耐濕、耐鹽堿、垂直根或斜生根型，選自柳樹、江南榿木、沼生櫟、池杉、落羽杉、水杉中的一種或幾種；草本植物主要選擇蘆葦、茭草、香蒲、美人蕉、千屈菜、再力花中的一種或幾種；地被植物主要選擇中華結(jié)縷草、狗牙根、黑麥草中的一種或幾種。

所述喬-草-被緩沖帶在種植時(shí)：喬木種植于湖濱帶陸生喬木帶，其種植范圍是從湖濱帶的頂部向下垂直落差0.5m的區(qū)域，每株喬木之間的種植間隔為20m；草本植物種植于湖濱帶濕生灌草帶和/或挺水植物帶，其種植范圍為湖濱帶陸生喬木帶與湖濱帶底部之間的區(qū)域，按照10～15株草本植物/平方米的密度種植；空余地用地被植物補(bǔ)種全。

所述喬-草-被緩沖帶在種植時(shí)，采用各種植基地的普通種苗即可。

本發(fā)明選擇適合于本地生長、價(jià)格廉價(jià)、兼顧水陸交錯(cuò)帶生態(tài)和美學(xué)價(jià)值的植物，通過種植喬-草-被緩沖帶增強(qiáng)基底土層的穩(wěn)定性，攔截地表徑流等外力造成的養(yǎng)分流失。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

本發(fā)明通過對沿基地修復(fù)中易侵蝕陡坡、迎風(fēng)側(cè)等區(qū)域增植耐濕、富集養(yǎng)分、發(fā)達(dá)根系的喬木和草本木種，構(gòu)建喬-草-被緩沖帶，其主要原理在于：利用此類喬木和草本植物根系發(fā)達(dá)的特點(diǎn)及其與地被植物間根系的競爭作用，可在修復(fù)區(qū)域種植此類草本木種，增加土壤中植物根系的分布，從而提高根系對底土層中土壤顆粒粘合、凝聚等作用，增強(qiáng)底土層的穩(wěn)定性，使整個(gè)基底形成被根系加固的根系-土壤綜合體。

本發(fā)明結(jié)合土壤修復(fù)中土壤肥力不佳，受外界影響波動性較大的特點(diǎn)，通過在特定的植物緩沖帶修復(fù)下聯(lián)合采用無機(jī)高分子pam與秸稈按重量比1:4的比例混合，覆蓋于土壤中堆肥化處理。充分利用了無機(jī)高分子pam的絮凝、團(tuán)聚的作用，有效提高了基底土壤的團(tuán)聚體穩(wěn)定性，以及有機(jī)高分子秸稈資源帶來的增肥效果和一定的凝聚效果。并且此種復(fù)合改良方法中有機(jī)高分子配合無機(jī)高分子能形成共聚物，提供較大的比表面積，能承載更多的微生物，對土壤團(tuán)聚體起到有效的聚合、穩(wěn)定效果，再生利用秸稈資源，提高土壤肥力，同時(shí)堆肥過程中還有一定的重金屬與有機(jī)污染(如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等)去除能力。

附圖說明

圖1為水陸交錯(cuò)帶基底修復(fù)模擬示意圖。其中：1草本植物配合地被植物，2土壤改良劑，3湖濱帶土培槽，4浮水植物，如睡蓮等，5沉水植物，如黑藻、狐尾藻等。

圖1中模擬岸坡采用根系發(fā)達(dá)的草本植物配合地被植物形成，類似“混凝土”的根系-土壤綜合體。土壤層厚度約為10cm，均勻填充本發(fā)明土壤改良劑。因裝置小，無法種植喬木，故圖1中沒有畫出。另外，模擬的湖泊中可種植浮水植物，如：睡蓮，黑藻等。

圖2是本發(fā)明采用將土壤改良劑覆蓋于土壤的表面進(jìn)行堆肥化處理以及種植喬-草-被緩沖帶相結(jié)合的方式復(fù)合修復(fù)的示意圖。

圖3為本發(fā)明土壤改良劑的混合照片。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的內(nèi)容并不受以下實(shí)施例限制。

實(shí)施例1：

首先，將風(fēng)干的秸稈切成10cm的小段，通過植物粉碎機(jī)粉碎過200目篩。pam(聚丙烯酰胺)由法國進(jìn)口，白色粉末晶體，溶于水，具有很強(qiáng)的豁聚作用，與過篩的秸稈粉末混勻后均勻地灑在土表，再用需修復(fù)的土壤覆蓋，堆肥化處理，整個(gè)過程約需25天，秸稈和pam用量分別為1kg/m²和0.25kg/m²配置成土壤改良劑。

最后，喬木池杉種植于湖濱帶陸生喬木帶，其種植范圍是從湖濱帶的頂部向下垂直落差0.5m的區(qū)域，本實(shí)施例中為距坡底10-15m之間的區(qū)域，每株喬木之間的種植間隔為20m；草本植物千屈菜種植于湖濱帶陸生喬木帶與湖濱帶底部之間的區(qū)域，本實(shí)施例中為從坡底至距坡底10m之間的區(qū)域，按照10～15株草本植物/平方米的密度種植；其余部分用狗牙根填充，以上構(gòu)成植物配置帶。

表1：供試土壤性質(zhì)

兩個(gè)月后供試土壤取樣測定分析記錄數(shù)據(jù)見下表2：

表2

通過對表1、表2中供試土壤理化性質(zhì)和土壤養(yǎng)分的變化分析，可知本發(fā)明方法在土壤基底修復(fù)中起到顯著的作用。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)過程同實(shí)施例1，不同的是土壤改良劑中秸稈與pam的質(zhì)量比由4：1替換成3：1，并且用同樣的植物配置方式，對同樣的供試土壤進(jìn)行處理。

兩個(gè)月后取樣測定分析記錄數(shù)據(jù)見下表3：

表3

從表3中的數(shù)據(jù)可以看出，土壤改良劑中秸稈與pam的質(zhì)量比為3：1時(shí)，對土壤基底的修復(fù)作用沒有秸稈與pam的質(zhì)量比為3：1的土壤改良劑好。

對比例1：

裸地(ld)

對比例2：

美人蕉+狗牙根(c1)

對比例3：

千屈菜+狗牙根(c2)

對比例4：

蘆葦+狗牙根(c3)

對比例5：

裸地+本發(fā)明土壤改良劑(c4)

對比例6：

美人蕉+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑(c5)

對比例7：

千屈菜+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑(c6)

對比例8：

蘆葦+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑(c7)

以上對比例是以江蘇省無錫市太湖流域中貢湖退漁還湖區(qū)修復(fù)基底為供試對象，現(xiàn)場試驗(yàn)設(shè)置了裸地(ld)、美人蕉+狗牙根(c1)、千屈菜+狗牙根(c2)、蘆葦+狗牙根(c3)、裸地+本發(fā)明土壤改良劑(c4)、美人蕉+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑(c5)、千屈菜+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑(c6)、蘆葦+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑(c7)等8種處理，分別于種植植株前(a)、植株生長階段(b)和植株成熟階段(c)采集表層土壤樣品，并結(jié)合室內(nèi)土培試驗(yàn)，分析不同修復(fù)措施下土壤肥力、團(tuán)聚體組成及其穩(wěn)定性的變化、了解改善土壤結(jié)構(gòu)的機(jī)理。

跟蹤監(jiān)測的結(jié)果表明：

1、現(xiàn)場試驗(yàn)中，b時(shí)期各處理(除c2)的ph值均高于ld，說明修復(fù)后土壤的緩沖性能增強(qiáng)，相對于ld減緩了土壤ph值的下降；b時(shí)期各處理組的土壤的全氮、全磷含量的平均值分別比a時(shí)期提高了50％、56％，其中c5～c7處理土壤全氮、全磷的上升幅度最為明顯。c時(shí)期c7、c6、c5、c4處理組的有機(jī)質(zhì)含量比ld增加了30.63％，其他處理組間無顯著差異，顯著地突出了c5～c7的植物聯(lián)合基底改良劑的修復(fù)方式在提高基底養(yǎng)分中的作用；室內(nèi)土培試驗(yàn)表明，添加秸稈覆蓋配合pam處理組的土壤有機(jī)質(zhì)含量比裸地和僅種植植物分別上升了36.06％和32.74％，其他處理組之間無顯著差異。大田試驗(yàn)b、c時(shí)期均以c6(千屈菜+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑)處理組的堿解氮含量最高，c時(shí)期c6和c4處理土壤速效鉀分別比ld提高了152.67％、59.25％；土培試驗(yàn)表明，pam有利于土壤堿解氮含量的提高，秸稈堆肥覆蓋可增加土壤速效磷、速效鉀含量，土壤速效鉀含量隨著秸稈施用量的增加而顯著上升。隨著修復(fù)時(shí)間的延長，大田小區(qū)土壤游離態(tài)鐵鋁氧化物含量逐漸減少，非晶形鐵鋁氧化物含量逐漸增加，說明土壤晶形鐵鋁氧化物逐漸向非晶形轉(zhuǎn)化，鐵鋁氧化物的活化度逐漸提高。

2、干篩后，各處理團(tuán)聚體以大粒徑(>4mm，4～2mm)為主，本發(fā)明土壤改良劑可顯著增加土壤>4mm干篩團(tuán)聚體的含量。濕篩后，各處理土壤團(tuán)聚體的組成發(fā)生變化，c時(shí)期各處理(除c1)>0.25mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量比ld增加了23.57％～40.23％，由植物聯(lián)合基底改良劑的土壤<0.25mm的微團(tuán)聚體逐漸向2～1mm以及0.5～0.25mm的大團(tuán)聚體轉(zhuǎn)變。說明，各處理方式都有一定的提高較大水穩(wěn)性團(tuán)聚體的作用，而植物聯(lián)合基底改良劑的修復(fù)方式能更好的使小團(tuán)聚體向更大粒徑團(tuán)聚體的轉(zhuǎn)變；同時(shí)，通過土培試驗(yàn)表明，添加pam可顯著提高>4mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量，且隨著pam用量的增加而增加。使用>0.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量(wsa)、>0.25mm團(tuán)聚體的破壞率(pad)和平均重量直徑(mwd)來衡量各處理的土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，最終結(jié)果表明，大田試驗(yàn)以c7、c6、c2處理的團(tuán)聚體穩(wěn)定性較高，土培實(shí)驗(yàn)中c6(千屈菜+狗牙根+本發(fā)明土壤改良劑)處理的團(tuán)聚體穩(wěn)定性顯著高于其他處理。

3、綜合可得，單獨(dú)還是聯(lián)合處理方式在基底改善方面都能起到一定的作用。但是，本發(fā)明使用過的c6處理，能最有效地使土壤物理性質(zhì)中細(xì)粒物質(zhì)含量提高，砂粒含量降低，孔隙數(shù)量增多，土壤容重減小，土壤大團(tuán)聚體含量提高，以及土壤化學(xué)性質(zhì)中有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、全氮、全磷含量提高。在濕地水陸交錯(cuò)帶基底修復(fù)中，以及其它基底修復(fù)工程中有很好的前景和使用價(jià)值。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。