本發(fā)明屬于環(huán)保型資源綜合利用領(lǐng)域，涉及一種將鹽堿地改良成海綿田的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前全世界有鹽堿地143億畝，中國5.2億畝，山東1620萬畝，黃河三角洲500萬畝。我國的內(nèi)陸鹽堿土主要分布在東北、華北、西北等地，包括河北，山東，黑龍江，吉林，遼寧，江蘇，新疆，內(nèi)蒙，甘肅等省。濱海鹽堿地主要分布在1800公里海岸線，特別是天津、遼、魯，蘇，浙，閩等地沿海區(qū)。城市鹽堿區(qū)，主要有天津、東營(yíng)、濱洲、德州、聊城、滄州、黃驊、任丘、大慶、盤錦等市。
鹽堿地的土是一種因含鹽量過多或強(qiáng)堿性，而“生了病”的土壤。鹽堿地分級(jí)指標(biāo)如下：輕度鹽化土，土壤含鹽量0.1～0.2%；中度鹽化土，土壤含鹽量0.2～0.4%；重度鹽化土，土壤含鹽量0.4～0.6%（我國大多數(shù)以30厘米土壤耕層來計(jì)算含鹽量）。衡量鹽堿地的另一指標(biāo)是酸堿度，即pH值，一般以7.5為中性，＜7.0為微酸性，＞7.5為微堿性。
鹽堿土中可溶鹽類對(duì)植物的危害以碳酸鈉最為厲害，氯化鈉次之，氯化鎂、氯化鈣和氯化鉀又次之，碳酸氫鈉和硫酸鈉毒害較輕。對(duì)于鹽堿地的改良目前大體有如下幾類：
1、物理改良：（1）平整地面：留一定坡度，挖排水溝，以便灌水洗鹽；（2）深耕曬垡：凡質(zhì)地粘重、透水性差結(jié)構(gòu)不良的土地，特別是原臺(tái)鹽堿荒地，在雨季到來之前進(jìn)行翻耕，能疏松表土增強(qiáng)透水性，阻止水鹽上升；（3）及時(shí)松土：松土能保持良好墑性，控制土壤鹽分上升；（4）封底式客土抬高地面和地上花盆式客土抬高地面；（5）微區(qū)改土，大穴整地，植樹時(shí)先將塑料薄膜隔離袋置樹穴中添以客土；有時(shí)在樹穴內(nèi)鋪隔鹽層，通過鋪粗砂、爐灰渣、鋸屑、碎樹皮、馬糞或麥糠等然后填以客土。
2、水利改良：（1）蓄淡壓鹽：在鹽土周圍筑存降水，促使土壤脫鹽；（2）灌水洗鹽：降水條件較好的地區(qū)，在田內(nèi)灌水洗鹽，可加快土壤脫鹽速度；（3）大穴客土，下部設(shè)隔離層和滲管排鹽；分為兩種形式，一是用水泥滲漏管或塑料滲漏管，埋地下適宜深度排走溶鹽；二是挖暗溝排鹽，溝內(nèi)先鋪鵝卵石，然后蓋粗砂與石礫或鋪未燒透的稻糠殼灰，然后填土。
3、化學(xué)改良：（1）對(duì)鹽堿土增施化學(xué)酸性廢料過磷酸鈣，可使pH值降低，同時(shí)磷元素能提高樹木的抗性；施入適當(dāng)?shù)牡V物性化肥，補(bǔ)充土壤中氮、磷、鉀、鐵等元素的含量，有明顯的改土效果。（2）施用大量有機(jī)質(zhì)，如：腐葉土、松針、木屑、樹皮、馬糞、泥炭、醋渣及有機(jī)垃圾等。
4、生物改良：種植耐鹽的綠肥和牧草，如田菁、草木樨、紫花苜蓿等，對(duì)鹽土改良有積極作用。降低綠化成本，加快綠化速度，提高美化效果，是評(píng)價(jià)鹽堿地區(qū)綠化工程效果的主要指標(biāo)。在這其中生物改堿投資最小，但見效慢，美化效果差；封底式客土抬高地面和地上花盆式客土抬高地面措施，雖然見效快、綠化美化效果好，但投資太高；大穴整地、淡水洗鹽工程措施，成本低，見效較快、綠化美化效果好，是街道綠化和住宅區(qū)綠化的好辦法；大穴客土，下部設(shè)隔離層和滲管排鹽，見效快，客土持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，綠化美化效果好，成本相對(duì)較底，值得推廣。
一切改良土壤的措施都是相輔相成的，所以在改良鹽土?xí)r不能只用單一方法，應(yīng)著眼于綜合開發(fā)；另一方面，不是所有的改土措施都等量齊觀，而要因地制宜，有主有輔。而在眾多的改土措施中，關(guān)鍵的是遵循水鹽運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，培肥地力，保持客土的長(zhǎng)效，做好水的文章，合理灌溉，有效排水，減少逕流，增加重力水，切斷毛管水。
一般認(rèn)為，鹽堿地的危害主要是由于土壤內(nèi)大量鹽分的積累，引起一系列土壤物理性狀的惡化：結(jié)構(gòu)粘滯，通氣性差，容重高，土溫上升慢，土壤中好氣性微生物活動(dòng)性差，養(yǎng)分釋放慢，滲透系數(shù)低，毛細(xì)作用強(qiáng)，更導(dǎo)致表層土壤鹽漬化的加劇。有專家研究是贊同一系列土壤物理性狀惡化這一后果，但不贊同把起因簡(jiǎn)單歸咎于鹽分的積累。事實(shí)上，無土栽培和水培所使用的營(yíng)養(yǎng)液都接近中度鹽堿地的鹽分，因此，鹽分并非鹽堿地的首惡，鹽堿地的治理、改良中鹽分并非首要指標(biāo)，更重要的是酸度和物理性狀。目前的研究結(jié)果是鹽堿地的改良首要的是消除堿性及其代表性物質(zhì)碳酸鈉和改善土壤的物理性狀，輔以適量形態(tài)的有機(jī)物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于上述研究結(jié)果，本發(fā)明提供一種將鹽堿地改良成海綿田的方法，從而達(dá)到膨松土壤、改善通氣性，降低容重、增強(qiáng)土壤中好氣性微生物活動(dòng)、提高滲透系數(shù)、阻斷毛細(xì)等作用，杜絕表層土壤鹽漬化。
本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種將鹽堿地改良成海綿田的方法，包括下列各步驟：
（1）選定一片鹽堿地，用網(wǎng)格法對(duì)土壤布點(diǎn)取樣和縮分；
（2）檢測(cè)步驟（1）所述土壤，根據(jù)每千克土壤的浸出液滴定至中性時(shí)所需硫酸滴定量，按下列公式計(jì)算濕法活性炭中硫酸的存留量，取含有相應(yīng)硫酸量的濕法活性炭：
存留量=666×0.3×土壤比重×硫酸滴定量/擬用濕法活性炭量；
（3）在待處理的鹽堿地中布置并挖掘干溝、支溝和毛溝以構(gòu)成排水系統(tǒng)，每一百畝地壟一圈高20厘米的圍??；其中，支溝和毛溝均為地面30cm以下的暗溝，填以沙石；
（4）將步驟（2）含有相應(yīng)硫酸量的濕法活性炭和膨化秸稈均勻撒布在步驟（3）的鹽堿地表面，再將鹽堿地翻耕30厘米深，然后堵住干溝，用水漫灌，漫灌期間用旋耕機(jī)進(jìn)行細(xì)耕一次，三天后將漫灌之水排掉；
（5）間隔半個(gè)月后，堵住干溝，再將鹽堿地用水漫灌，漫灌期間用旋耕機(jī)進(jìn)行細(xì)耕一次，三天后將漫灌之水排掉，即完成將鹽堿地改良成海綿田。
所述步驟（2）的濕法活性炭是按下列方法制得：
a、將生物質(zhì)原料或有機(jī)物原料粉碎至5～400目，得生物質(zhì)或有機(jī)物粉末；
b、按步驟a生物質(zhì)或有機(jī)物粉末與酸溶液的重量比為1:（2～100），將步驟a所得生物質(zhì)或有機(jī)物粉末與酸溶液混合，并在20～160℃下反應(yīng)1～36小時(shí)，得到反應(yīng)物；
c、將步驟b所得反應(yīng)物經(jīng)固液分離得到固體產(chǎn)物和濾液，用水反復(fù)洗滌固體產(chǎn)物直至固體產(chǎn)物中硫酸含量等于存留量，再經(jīng)瀝干，即得到濕法活性炭。
所述步驟a中生物質(zhì)原料是植物和農(nóng)業(yè)剩余物，如秸稈、甘蔗渣、糠醛渣、果殼果仁、竹木下腳料、纖維素廢料等。
所述步驟a中有機(jī)物原料是含碳化合物或碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏挠袡C(jī)物或其廢料，如廢舊布頭、石油下腳料、糖、淀粉、有機(jī)廢料等。
所述步驟b的酸溶液是濃度為60wt%以上的硫酸或工業(yè)廢酸，工業(yè)廢酸如廢硫酸、烷基化廢硫酸、鈦白廢酸、酸洗廢酸等。
所述步驟（4）濕法活性炭的施用量為干基0.4～1噸/畝，膨化秸稈的施用量為干基2～5噸/畝。
所述步驟（4）的海綿田于當(dāng)季種植對(duì)有機(jī)質(zhì)要求不高的作物，到第二季膨化秸稈大部分轉(zhuǎn)化為腐植質(zhì)，開始正常種植。
本發(fā)明是用濕法活性炭所吸附的適度硫酸與土壤中的碳酸鹽反應(yīng)消除堿性，再配以疏松、多孔、易發(fā)酵的膨化秸稈，均勻撒布后深翻，兩次清水漫灌細(xì)耕即可達(dá)到改良效果。
其中，濕法活性炭既有普通活性炭的高比表面積和高吸附容量，又有其獨(dú)有的高保水保肥和緩釋能力，吸水率最高可高達(dá)20倍。在對(duì)吸附了飽和硫酸銨的濕法活性炭淋洗試驗(yàn)中，每次用一倍量的清水自然淋洗，到第二十遍時(shí)，仍可以檢出硫酸根，說明其緩釋效果穩(wěn)定可靠。另一試驗(yàn)是在濕法活性炭上覆蓋5厘米土壤，然后在陽光下曝曬15天，檢測(cè)濕法活性炭的水分，還在42%，說明其抗毛細(xì)管作用很強(qiáng)。膨化秸稈容重0.1，比表面積300～500m2，碘吸附值250～400，發(fā)酵速度是普通秸稈的3～5倍，基本當(dāng)年完成發(fā)酵。在轉(zhuǎn)化為腐植質(zhì)之前，其物理形態(tài)和特性對(duì)于土壤物理性狀能起到積極作用。
本發(fā)明中以30厘米翻耕量計(jì)算，濕法活性炭加膨化秸稈的表觀體積約為耕土量的10～25%，重量約為耕土量的1～2.5%，成本相當(dāng)于良田2～5年的土地租金。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所使用的濕法活性炭和膨化秸稈，在某種程度上類似于功能性“客土”，在一些客土資源有限的地方，可以很好地解決客土的來源問題。本發(fā)明對(duì)于絕大部分鹽堿地只需用淡水漫灌兩遍，屬于節(jié)水型，在一些淡水資源短缺的地區(qū)，可以在水的使用量較少的情況下完成鹽堿地的改良，是一種與眾不同并且使用科學(xué)處理過的農(nóng)作物廢棄物進(jìn)行改良的方法。
目前的改良措施基本著眼于降低鹽分，降低酸度，沒有同時(shí)兼顧土壤物理性狀的調(diào)節(jié)，少部分提出施用秸稈或綠草還田的，也沒有考慮到在高鹽、高堿、通氣性很差的鹽堿地里，秸稈的腐殖化系數(shù)遠(yuǎn)低于正常的0.3，完全分解時(shí)間會(huì)長(zhǎng)達(dá)5～10年。本發(fā)明對(duì)于鹽堿地的改良是用含有設(shè)定硫酸值的濕法活性炭消除堿性及其代表性物質(zhì)碳酸鹽，并利用濕法活性炭具有的高吸附性、高孔隙通透性、高保水保肥性、永不變質(zhì)的長(zhǎng)效性，改善土壤的物理性狀，輔以適量容易轉(zhuǎn)化為腐植質(zhì)的且具有較好吸附性能的膨化秸稈，從而達(dá)到膨松土壤、改善通氣性，降低容重，增強(qiáng)土壤中好氣性微生物活動(dòng)，增加可吸收有機(jī)質(zhì)，提高滲透系數(shù)，阻斷毛細(xì)作用，杜絕表層土壤鹽漬化。
由于本發(fā)明方法中濕法活性炭永不變質(zhì)的長(zhǎng)效性，改良后的土壤較難重新退化為鹽堿地，這一優(yōu)點(diǎn)是其它方法不易做到的。本發(fā)明雖然一次性投入稍大，約達(dá)到良田2～5年的租金，但因?yàn)橐淮涡愿牧汲晒?，第二季即開始產(chǎn)生效益，并且改良后的土壤不易重新退化為鹽堿地。而其它方法大部分改造時(shí)間長(zhǎng)達(dá)五年，所以只要從五年以上的角度來看，本發(fā)明反而是最經(jīng)濟(jì)的。
本發(fā)明將令政府和農(nóng)民頭疼的廢棄物秸稈轉(zhuǎn)變?yōu)楸景l(fā)明所需濕法活性炭和膨化秸稈，并利用其針對(duì)性的優(yōu)異特性，來改良鹽堿地，屬于目前最科學(xué)有效的秸稈還田。本發(fā)明不抵觸、不排斥其它改良方法，可結(jié)合其它方法實(shí)現(xiàn)更有效的改良。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
（1）選定一片鹽堿地，用網(wǎng)格法對(duì)土壤布24點(diǎn)取樣和縮分；
（2）檢測(cè)步驟（1）所述土壤，根據(jù)每千克土壤的浸出液滴定至中性時(shí)所需硫酸滴定量，按下列公式計(jì)算濕法活性炭中硫酸的存留量，取含有相應(yīng)硫酸量的濕法活性炭：
存留量=666×0.3×土壤比重×硫酸滴定量/擬用濕法活性炭量=90%；
所述濕法活性炭是按下列方法制得：
a、將秸稈、甘蔗渣和糠醛渣粉碎至5～400目，得生物質(zhì)粉末；
b、按步驟a生物質(zhì)粉末與酸溶液的重量比為1:2，將步驟a所得生物質(zhì)粉末與濃度為60wt%以上的硫酸混合，并在160℃下反應(yīng)1小時(shí)，得到反應(yīng)物；
c、將步驟b所得反應(yīng)物經(jīng)固液分離得到固體產(chǎn)物和濾液，用水反復(fù)洗滌固體產(chǎn)物直至固體產(chǎn)物中硫酸含量等于存留量，再經(jīng)瀝干，即得到濕法活性炭。
（3）在待處理的鹽堿地中布置并挖掘干溝、支溝和毛溝以構(gòu)成排水系統(tǒng)（一干、二支、六毛溝），每一百畝地壟一圈高20厘米的圍?。黄渲?，支溝和毛溝均為地面30cm以下的暗溝，填以沙石；
（4）按濕法活性炭的施用量為干基0.4～1噸/畝，膨化秸稈的施用量為干基2～5噸/畝，將步驟（2）含有相應(yīng)硫酸量的濕法活性炭3.6t（干基0.36t）和膨化秸稈2.7t（干基3.375t）均勻撒布在步驟（3）的鹽堿地表面，再將鹽堿地翻耕30厘米深，然后堵住干溝，用水漫灌，漫灌期間用旋耕機(jī)進(jìn)行細(xì)耕一次，三天后將漫灌之水排掉；
（5）間隔半個(gè)月后，堵住干溝，再將鹽堿地用水漫灌，漫灌期間用旋耕機(jī)進(jìn)行細(xì)耕一次，三天后將漫灌之水排掉，即完成將鹽堿地改良成海綿田。一個(gè)月后再次用網(wǎng)格法布24點(diǎn)取樣，分析檢測(cè)各項(xiàng)目結(jié)果見表1、表2。
實(shí)施例2
（1）選定一片鹽堿地，用網(wǎng)格法對(duì)土壤布24點(diǎn)取樣和縮分；
（2）檢測(cè)步驟（1）所述土壤，根據(jù)每千克土壤的浸出液滴定至中性時(shí)所需硫酸滴定量，按下列公式計(jì)算濕法活性炭中硫酸的存留量，取含有相應(yīng)硫酸量的濕法活性炭：
存留量=666×0.3×土壤比重×硫酸滴定量/擬用濕法活性炭量=48%；
所述濕法活性炭是按下列方法制得：
a、將石油下腳料和有機(jī)廢料粉碎至5～400目，得有機(jī)物粉末；
b、按步驟a生物質(zhì)或有機(jī)物粉末與酸溶液的重量比為1:100，將步驟a所得有機(jī)物粉末與濃度為60wt%以上的工業(yè)廢酸混合，并在20℃下反應(yīng)36小時(shí)，得到反應(yīng)物；
c、將步驟b所得反應(yīng)物經(jīng)固液分離得到固體產(chǎn)物和濾液，用水反復(fù)洗滌固體產(chǎn)物直至固體產(chǎn)物中硫酸含量等于存留量，再經(jīng)瀝干，即得到濕法活性炭。
（3）在待處理的鹽堿地中布置并挖掘干溝、支溝和毛溝以構(gòu)成排水系統(tǒng)（一干、二支、六毛溝），每一百畝地壟一圈高20厘米的圍埂；其中，支溝和毛溝均為地面30cm以下的暗溝，填以沙石；
（4）按濕法活性炭的施用量為干基0.4～1噸/畝，膨化秸稈的施用量為干基2～5噸/畝，將步驟（2）含有相應(yīng)硫酸量的濕法活性炭9t（干基0.9t）和膨化秸稈5.625t（干基4.5t）均勻撒布在步驟（3）的鹽堿地表面，再將鹽堿地翻耕30厘米深，然后堵住干溝，用水漫灌，漫灌期間用旋耕機(jī)進(jìn)行細(xì)耕一次，三天后將漫灌之水排掉；
（5）間隔半個(gè)月后，堵住干溝，再將鹽堿地用水漫灌，漫灌期間用旋耕機(jī)進(jìn)行細(xì)耕一次，三天后將漫灌之水排掉，即完成將鹽堿地改良成海綿田。一個(gè)月后再次用網(wǎng)格法布24點(diǎn)取樣，分析檢測(cè)各項(xiàng)目結(jié)果見表1、表2。
對(duì)照例：實(shí)施例1和2使用的鹽堿地原土。
試驗(yàn)例1：
稱取130kg鹽堿地原土置于反應(yīng)槽中，向反應(yīng)槽中加入0.5kg干基量的濕法活性炭（硫酸含量48%）和2.5kg干基量的膨化秸稈，實(shí)稱5.0kg和3.1kg，然后加入100kg清水，開啟電動(dòng)攪拌，攪拌30分鐘，將水放出，再加入80kg清水，再攪拌30分鐘，浸泡6小時(shí)后將水放光。再在100×65厘米的木框中鋪平，一個(gè)月后用網(wǎng)格法扦取16個(gè)樣，混合均勻，約1000g，縮分至200g左右，分析檢測(cè)各項(xiàng)目結(jié)果見表1、表2。
試驗(yàn)例2：
稱取130kg鹽堿地原土置于反應(yīng)槽中，向反應(yīng)槽中加入0.2kg干基量的濕法活性炭（硫酸含量90%）和1kg干基量的膨化秸稈，實(shí)稱2kg和1.25kg，然后加入100kg清水，開啟電動(dòng)攪拌，攪拌30分鐘，將水放出，再加入80kg清水，再攪拌30分鐘，浸泡6小時(shí)后將水放光。再在100×65厘米的木框中鋪平，一個(gè)月后用網(wǎng)格法扦取16個(gè)樣，混合均勻，約1000g，縮分至200g左右，分析檢測(cè)各項(xiàng)目結(jié)果見表1、表2。
試驗(yàn)例3：
稱取130kg鹽堿地原土置于反應(yīng)槽中，向反應(yīng)槽中加入0.5kg干基量的濕法活性炭（硫酸含量47%）和1kg干基量的膨化秸稈，實(shí)稱5kg和1.25kg，然后加入100kg清水，開啟電動(dòng)攪拌，攪拌30分鐘，將水放出，再加入80kg清水，再攪拌30分鐘，浸泡6小時(shí)后將水放光。再在100×65厘米的木框中鋪平，一個(gè)月后用網(wǎng)格法扦取16個(gè)樣，混合均勻，約1000g，縮分至200g左右，分析檢測(cè)各項(xiàng)目結(jié)果見表1、表2。
試驗(yàn)例4：
稱取130kg鹽堿地原土置于反應(yīng)槽中，向反應(yīng)槽中加入0.2kg干基量的濕法活性炭（硫酸含量90%）和2.5kg干基量的膨化秸稈，實(shí)稱2kg和3.1kg，然后加入100kg清水，開啟電動(dòng)攪拌，攪拌30分鐘，將水放出，再加入80kg清水，再攪拌30分鐘，浸泡6小時(shí)后將水放光。再在100×65厘米的木框中鋪平，一個(gè)月后用網(wǎng)格法扦取16個(gè)樣，混合均勻，約1000g，縮分至200g左右，分析檢測(cè)各項(xiàng)目結(jié)果見表1、表2。
表1 土壤性狀
表2 土壤成分
從表1和表2的檢測(cè)數(shù)據(jù)看，試驗(yàn)例1～4以及實(shí)施例1～2的改良效果均非常明顯。實(shí)施例1和實(shí)施例2大田的檢測(cè)數(shù)據(jù)普遍較試驗(yàn)例1～4的模擬試驗(yàn)略低屬正常現(xiàn)象，因大田存在深層浸透和翻耕深淺不均的情況。