糠醛渣和榆钱菠菜集成修复碱斑裸地的方法

1、糠醛渣和榆钱菠菜集成修复碱斑裸地的方法，其特点是具有以下步骤： (1)翻地先将碱斑裸地翻一遍，不留生硬，拍碎坷垃； (2)掺渣施入糠醛渣850-1250kg/ha，将糠醛渣均匀铺在地面上，通过翻耙使碱土与糠醛渣混合均匀，耙平； (3)打埂掺渣后的碱斑裸地根据需要打出田埂； (4)淋溶掺渣、混合、耙平后的碱斑裸地需经自然降雨或者人工喷灌淋溶； (5)播种 降雨或者人工喷灌淋溶次日将榆钱菠菜种子均匀地扬播在畦面上，用耙子轻耙覆土，再用脚轻踩一遍镇压，榆钱菠菜播种量为6-10kg/ha； (6)田间管理播种后及时围栏封育。
2、按权利要求1所述糠醛渣和榆钱菠菜集成修复碱斑裸地的方法，其特点是：翻地 深度15〜20cm;施羊粪500kg/ ha，作底肥。

糠醒渣和输钱菠菜集成修复碱斑裸地的方法技术领域本发明为土壤改良方法，具体涉及碱斑裸地及盐碱化土地的修复方法。 背景技术盐碱地土壤中阴离子盐分多是苏打、氯化物和硫酸盐的混合，其中主要为苏打（NaCOa, NaHCO,),占阴离子盐分总量的80%〜90%,氯化物和硫酸盐的含量都很低。土壤碱化度大， pH值10左右。阳离子盐分主要是Na+和JC，占阳离子总量的90%左右。可溶性钠离子会对 作物产生生理毒害,使作物的种子发芽率降低，幼苗生长不良，并使开花成熟期推迟等。交 换性钠离子可置换出土壤胶体上的钙离子等高价离子，使土壤胶体由凝胶转变为溶胶。土 壤胶体中交换性钠离子的增加导致胶体的扩散双电层厚度和电动电位增加，使粘粒膨胀、 分散性增加、土壤团聚体稳定性降低，导致土壤大孔隙和小孔隙崩塌。土壤孔隙的崩塌， 阻碍气体和水分的运动，使土壤通气透水性下降，以致土壤湿时泥泞、干时坚硬，植物无 法生存。目前治理碱斑裸地的主要方法有以下几种-(1) 沙土压碱是改良盐碱土的一项主要方法，在长期的治碱过程中，人们总结出"沙 压碱，赛金板"的经验。沙掺入盐碱土后，改变了土壤结构，促进了团粒结构的形成，增 强了土壤通透性，使水盐运动方向发生改变，在雨水的作用下，盐分从表土层淋溶到深土 层。团粒结构的增强，使土壤的保水、储水能力增大，减少了地表蒸发，抑制了盐分向上 运动，从而使表土层盐碱化程度降低。对于碱斑裸地则是以直接铺设沙土的方法来达到改 良的目的。此法主要是通过换土改良，耗费大量人、财、物力，且破坏沙土区自然状况和景观， 不适于大面积或远离沙土区的碱斑裸地的改良。(2) 采取石裔改良的方法，即在盐碱地上通过施用化学物质来达到改良的目的。石裔 改良盐碱土主要是钙离子的作用，置换土壤胶体上吸附的钠、镁离子，使钠质亲水胶体变\n为钙质疏水胶体，从而改善了土壤结构和通透性，土壤中的Na2Ca被钙离子代换成CaC03和 NaS04,从而有效的降低土壤的碱性，消除了碳酸钠和碳酸氢钠对植物的毒害。石裔处理后， 盐碱土化学性质得到明显改善。但加人石裔后使土壤溶液中可溶性盐分增加,若排水不良会大量滞留于土壤溶液中。并 且石裔还会降低P、 Fe、 Mn、 Cu和Zn等营养物质的可获性，所以化学改良需配合淋洗或其 它物理措施一同使用。而且石膏成本高、改良盐碱地的投入大，影响推广应用。(3) 用枯草改良盐碱土，使土壤结构发生变化，质地变得疏松，透气性和储水能力增加。主要采用枯草还田改良方法，即在盐碱地上应用人工建立枯草层的方法来达到改良的 目的。枯草组成为平均长度5cm的枯秸杆、枯禾本杂草等，将其与经过发酵的干牛粪等农家有机肥料按照l: l的比例充分混合后，直接施用在盐碱地上，并翻耙与土壤充分混合， 翻耙深度0〜20cm。由于畜牧业的迅速发展导致饲草短缺，还需用桔杆等补充饲料的不足部分，因而几乎 没有可作为碱斑裸地改良的草业资源；而且加工平均长度5cm的枯秸杆、枯禾本杂草等需 投入人力、设备，成本较高。(4) 利用生态工程方法种植野大麦来改良重度盐碱化草地中盐碱裸地，适用于东北重 度盐碱化草地中盐碱裸地的多年生植被快速建植。可以使重度盐碱化草地中盐碱裸地快速 地生长多年生植物，增加植被盖度，改善土壤理化性质，减少盐碱裸地风蚀和水蚀作用对 邻近草地和农田的危害程度，保护和改善生态环境，同时又使得大面积的盐碱裸地得以利 用，为牧畜业发展提供优质牧草，产生较高的经济和社会效益。野大麦主要分布在低湿的盐碱地上，适宜于pH值8. 5〜9. 5微碱性或中度盐碱性土壤。 本试验发现：在pH10.3、盐分11.37g/kg的高pH、高Na环境中受到较强的胁迫作用，植 株个体矮小瘦弱、生物量小。因其产量低，作为饲草植物种植也不经济。而且野大麦属耐 盐植物，对盐分的吸收积累远不及聚盐植物，其根系的表聚作用反而会使土壤盐分升高， 不利于土壤理化性质的改善。(5) 利用植被快速建植生态工程技术改造草地中盐碱裸地。即把玉米秸秆段儿扦插到 盐碱裸地中去，并在扦插玉米秸秆处撤播多年生植物种子。扦插玉米秸秆有效地拦截一年 生植物虎尾草种子，同时秸秆分解释放营养物质，改良土壤理化性质，达到快速地在扦插 玉米秸秆处形成一年生虎尾草草斑。而草斑进一步改善土壤条件，为多年生植物羊草和碱 茅的定居提供生长环境。当多个草斑同时不断扩大，相互连接，能快速地将盐碱棵地恢复\n成有植被覆盖的草地从而得以利用。秸秆是有多种开发利用途径的资源，可被用来进行饲料加工，如：将秸杆压縮成高密 度块状伺料，还可进行秸秆气化和秸秆工业原料开发等多种形式生产离附加值产品。如果 是为了有效地拦截虎尾草种，可在碱斑裸地用锹撬缝截流种子；如果是为了改善土壤理化 性质，用生物质有机废渣即可达到此目的，并且可以开辟有机废渣的资源化途径、节约秸 秆资源，使秸秆创造出更多的髙附加值产品。发明内容本发明的目的是提供一种降低其盐碱化程度及盐分含量、改善土壤结构、增加土壤养 分切实可行的修复碱斑裸地的方法。本发明的技术方案是利用糠醛渣和榆钱菠菜集成修复碱斑裸地。糠醛渣是化工原料糠 醛生产过程排放的酸性生物质有机废渣，因为它富含有机质，而且腐植酸、氮、磷、钾及 其它植物生长所必需的微量元素都很高，可迅速提高有机质和土壤养分含量。土壤有机质 的提高，降低了土壤容重、土壤紧实度；增大了土壤孔隙度，增加了土壤渗透性，防止了 地表板结，进而提高了保水能力。糠醛渣含有的酸性物质、腐植酸及有机质分解过程中产 生的有机酸可有效降低土壤pH值、碱化度，活化钙镁盐类，有利于离子代换及各种养分的 释放。腐植酸较强的离子交换能力、表面吸附作用和凝聚胶溶作用，对改良土壤结构、增 加土壤透气性，改善土壤理化性质均有良好的效果。利用糠醛渣作为生物质资源参与修复 过程，不但环境效益显著、而且可以大大降低碱斑裸地的修复成本，并为废弃资源开发了 新的有效利用途径。榆钱菠菜64trjr'A/e;f Aorte/7sis厶9属藜科（^7/?e/?o/?oc(/acea9 、滨藜属64fri/?7ejrZ.入 植株高大，约60〜200cm (和土壤环境条件有关），叶片稍肉质。因其生物量大、聚钠能力 强，是极好的盐碱地修复植物。该植物属叶肉质化真盐生植物，叶肉质化真盐生植物的盐 离子积累在叶片肉质化组织及绿色组织的液泡中；并且茎叶表面密生盐腺，也是一种能将 体内过多盐分排出体外的泌盐植物。因同时具有这两种特点，在生长期可大量吸收积累盐 分（对钠离子有特性吸收）。植物根系能够通过吸收大量的水分而阻止盐分向地表的聚集； 发达的根系增加了非毛管孔隙度和渗透性能，抑制土壤水分蒸发、减少盐分随水分上移； 植物茎、叶对地面的郁闭也可以减少土壤蒸发，形成盐分上移的屏障。通过该植物过程可 以有效降低土壤盐分，进一歩改善土壤条件，为其他植物定居提供生长环境，将碱斑裸地 恢复成有植被覆盖的碱地，实现生态恢复的目的。待其成熟后立即割除，可将土壤中盐分移走。通过糠醛渣和榆钱菠菜集成修复碱斑裸地的方法改養重度盐碱化地区碱斑裸地土壤板 结、通透性差、有机质含量极低，无植被等状况，促进土壤胶体的凝聚及团粒结构的形成。 利用榆钱菠菜对盐分的吸收积累，尤其是对土壤溶液中钠离子的特性吸收能力，降低根系 可达部位土壤盐分、改善土壤条件，为轻度耐盐植物入侵和定居创造条件；逐渐恢复生物 多样性，提高植被盖度，促进碱斑裸地的生态恢复；防止碱斑蔓延，减缓生态环境恶化， 避免盐碱化对商品粮基地、草场构成威胁。其次也可以解决糠醛渣作为锅炉燃料代煤燃烧 带来的烟气中S02严重超标造成的大气污染、自然堆放雨水淋溶带来的土壤和地下水污染等 环境和社会问题，给企业带来一定的间接经济效益。本发明通过以下步骤实现-(1) 翻地先将碱斑裸地翻一遍，深15〜20cm,不留生硬，拍碎坷垃；(2) 掺渣将糠醛渣均匀铺在上面，通过翻耙使0〜15cm深度的碱土与糠酵渣混合均 匀，耙平。每亩施入糠醛渣850-1250 kg;(3) 打埂掺渣后的碱斑裸地根据霈要打出田埂，便于人工灌溉、播种及田间管理等；(4) 淋溶掺渣、混合、耙平后的碱斑裸地需经自然降雨（可免去人工灌溉，减少人 力物力財力的投入）或人工喷灌淋溶，次日后方可播种；(5) 播种将榆钱菠菜种子均匀地扬播在畦面上，用耙子轻耙覆土，再用脚轻踩一遍 镇压。榆钱菠菜播种量约为6-iOkg/ha;(6) 田间管理播种后及时围栏封育，防止牲畜进入践踏、啃食。施入糠醛渣后，可以改善土壤理化性质及土壤结构，提高土壤有机质及养分含量。盆 栽实验表明：糠醛渣施入量约为6%时（相当于在(Tl5ctn深度内掺渣1000公斤/亩)，有机 质的含量提高到86. 06g/kg,增加641. 9%以上；腐植酸含量提高到13.18 g/kg，增加778. 7% 以上；N含量提高到0.5459 g/kg，增加35.8%; P含量提高到0. 3262g/kg，增加4.16%; K+含量为0. 2037g/kg，降低45. 58%。pH和盐分也发生明显变化。,pH降为9，降低1.5个单位；0}/—完全消失，降低100%; HCO:,—含量降低到2. 214g/kg ，降低2. 51%; Cl—含量提高到0. 3570g/kg ,增加95. 62%; SO, 含量提高到2.696 g/kg ,增加197. 637%。 土壤中Cr对降低pH值有一定效果，且Cl'含量 在植物的耐受范围内；S0/—是土壤中硫元素的主要存在形式，可促进植物生长，是植物生\n长的必需元素。Na+含量提高到2. lg/kg ,增加37.08%; 032+含量提高到0. 364g/kg,增加 651.29%; Mg"含量降低到0.119g/kg,降低42.60%。 土壤中可溶性阳离子盐分也明显增多， 可溶性Nat的提高有利于植物吸收与雨水淋溶；Ca2+的提高可改善土壤结构和通透性，起到 脱盐和抑盐返盐的作用，这些都可促进土壤理化性质的改善。野外试验结果表明，掺渣后碱斑裸地物理性状得到较大改善， 一是土壤有机质的增加 使土壤团粒结构发生变化，质地变得疏松，土壤的比重容重下降；二是提高了土壤的通透 性，增加了空气含量，土壤的透气性得到彻底改善，解决了种子在盐碱化土壤中因缺氧不 能萌发和腐烂问题；三是改善了土壤的水分状态，提高了土壤的贮水、保水能力。土壤比 重从2.51 g/cm3减少到1.98 g/cm3，降低21%;容重从1.72 g/cm3减少到1.10 g/cm3,降 低36%;孔隙度从31.58提高到44.84g/cm3,增加42%;空气含量从9. 97%上升到25. 26%, 增加153%;含水率从10. 59%上升到20. 3%,增加92%。苗期榆钱菠菜的密度达到98株/m2，盖度达到35%,多度为Copl (通用的Drude的6 级制多度，简称"德氏多度"。C叩l:植物的数量较多。），植株的平均株高为10.5(4.6~17.2) cm。碱斑裸地通过集成修复后，使原本寸草不生的碱斑裸地长出植物，土壤理化性质也得 到改善，并为其它轻度耐盐植物入侵和定居创造了条件；对碱斑裸地植被盖度的提高、生 物多样性的恢复和生态环境的稳定有很大的促进作用。该发明具有成本低、见效快，可操作性强、易于推广，有利于可持续发展等优点。环境经济社会效益-(1) 环境方面改善碱斑裸地的理化性质，提高植被盖度，逐渐恢复生物多样性，加速盐碱地植被的 恢复，使生态环境得到改善。也可以解决以往糠醛厂排放废渣作为锅炉燃料代煤燃烧带来 的烟气中S02严重超标和自然堆放雨水淋溶带来的土壤和地下水污染等环境问题,给企业带 來一定的间接经济效益。(2) 经济方面榆钱菠菜（力thp7"力orte/wis丄.）原产地欧洲，原作蔬菜栽培，营养价值较高。由 于植株高大，产量高，品质好，耐盐碱，近年来常用作饲草栽培。主要用于青饲，适宜饲 喂乳牛和猪，牛、羊均喜食，切碎后家鸡也爱啄食，是家畜的上好饲料。目前，吉林省尚 无榆钱菠菜资源，该品种的引进可为吉林省"菜篮子"提供上乘的新品种，对农民创收也 有很大推动作用。开发利用碱斑裸地，可以扩大土地资源的有效面积。(3)社会方面：本发明的实施可引入颇具经济价值的再生资源，增加绿色植被覆盖率， 还可带动种植业、牧业、食品工业的发展，引导和调动社会资源的合理配置，为农村的经 济建设开辟新的经济增长点。具体实施方式试验地设在扶余县三井子镇牧场村北的碱斑裸地，两块实验地均为5X9m2 (其中一块 施肥另一块不施肥，其余步骤相同），设对照地3X5m2。为了便于与耐盐植物、固氮植物比较，我们除了播种藜科植物榆钱菠菜"tn》7e, 力o/7v朋s"L)外、还播种了豆科植物紫花苜蓿（#ec//cago san'ra L )、禾本科植物野大播种前，进行了 3种植物的发芽试验，三天内野大麦、紫花苜蓿和榆钱菠菜的发芽率 均在90%以上。野外试验过程分为以下几个步骤进行-(1) 掺渣先将试验地翻一遍，深15〜20cm左右，不留生硬、拍碎坷垃。然后根据盆 栽实验结果，糠醛渣的施入量为6%。将糠醛渣均匀铺撒于碱斑裸地上，轻轻翻耙使0〜15cm 深度的碱土与糠醛渣混和均匀，最后将碱斑裸地耙平。每亩地施入糠醛渣1000kg左右。(2) 施肥施农家肥（羊粪）500kg/亩作底肥。(3) 灌溉淋溶掺渣翻耙均匀后将碱斑裸地耙细整平、并在试验地周围叠埂，进行人 工灌溉，次闩播种。(4) 播种次日在试验田内叠埂，将试验地平均分为三块，分别播种榆钱菠菜、紫花 苜蓿和野大麦，使种子均匀地分布在畦面上，再用耙子轻耙一遍，用土将种子覆盖，然后 用脚轻踩一遍镇压，对照地和试验地做同样处理。播种量：榆钱菠菜8kg/ha;紫花苜蓿 18kg/ha;野大麦24 kg/ha。(5) 田间管理试验地播种完种子后，在试验田四周围上约1.3m高的栅栏，防止牲 畜进入试验田践踏啃食,并派专人看护。植物生长期间注意观察、谨防虫灾畜害。(6) 野外观测播种后定期进行野外观测，记录植物的生长状况，包括密度、盖度、 株高、光合速率和蒸腾强度；并测定了植物的生物量、生长指标、土壤和植物体内盐分分 布。 野外试验观测结果在未施肥的试验田中，植物生长状况较差，植株个体瘦小并遭受虫害。该实验表明土 壤肥力不足，使得植物生长势弱，抗逆性差。在施加少量的羊粪（500kg/亩）作底肥后播种，三天后紫花苜蓿和榆钱菠菜相继出苗， 野大麦稍晚从第四天开始出苗，植物生长状况较好。此后紫花苜蓿长势逐渐减缓，榆钱菠 菜长势较好，野大麦次之。经野外观测：榆钱菠菜长势良好，分布比较均匀；野大麦密度 很大，长势较弱；紫花苜蓿密度也比较大，长势最弱。在此期间除观测密度、盖度、多度 外，还观测了植物的生物量、株高等。该试验期间虽然加强了管理，但令人遗憾的是仍被 羊群啃食，苗期生物量测定值较实际值可能偏低。(1)苗期植物的生物量：表1试验植物的生物量（g/m2) table see original document page 9\n表1给出三种植物地上部分和地下部分的生物量。可以看出：榆钱菠菜地上部分鲜重是紫花苜蓿的3. 489倍，是野大麦的8. 966倍；榆钱菠菜地上部分干重是紫花苜蓿的2. 574 倍,是野大麦的6. 141倍。榆钱菠菜地下部分鲜重是紫花苜蓿的1. 786倍,是野大麦的2. 384; 榆钱菠菜地下部分干重是紫花苜蓿的2.130倍；是野大麦的3.853倍。三种植物中榆钱菠 菜的生物量远大于紫花苜蓿和野大麦。(2)苗期植物样品中盐分含量：表2植物体内阳离子盐分测定结果（％)植物 Ca2+ r Na+野大麦上 0. 274 0.118 1.104 0.409野大麦下 0. 244 0.119 1.518 0. 4719\n紫花苜蓿上 0.345 0. 304 2.213 1. 178紫花苜蓿下 0. 262 0.213 1. 596 0.811榆钱菠菜上 0. 334 0. 333 11.53 22. 62榆钱菠菜下 0. 325 0. 369 2. 408 3.016(注：上表示地上部分；下表示地下部分。）对作物种子萌发、幼苗生长和土壤结构影响最大的是Na+。由表2可以看出：榆钱菠菜无论地上部分、表示地下部分的Na+含i都远远大于紫花苜蓿和野大麦。榆钱菠菜地上部分 Na'含量是紫花苜蓿的19. 20倍，是野大麦的55. 31倍；榆钱菠菜地下部分Na+含量是紫花 苜蓿的3.72倍，是野大麦的6.403倍。该结果表明，榆钱菠菜是修复碱斑裸地降低土壤盐 分的理想植物。榆钱菠菜具有一定的再生性，当株高6(T70cm时进行第一次刈割，再生草高达5(T60cm 时即可刈割。如刈割太迟，植株长得过高，产量虽高，但叶生物量大大减少。通过定期刈 割，可将植物从土壤中吸收的盐分移走。(3)土壤样品的pH值：表3种植植物后土壤样品中pH值变化测试结果pH 表层 中层本底值 10. 35 10. 25样本值 10. 26 10. 17紫花苜蓿 10. 06 9.28野大麦 10.13 9. 78榆钱菠菜 9.92 9.80表3可以看出：试验田加入糠醛渣经淋溶后，播种试验植物。经糠醛渣和植物的集成 修复，表层土和中层土的pH均有所降低。普遍看来中层土的降低稍明显，植物根系向土壤中释放的柠檬酸、苹果酸等有机酸、酶及脱落的根冠细胞和残留根系对pH值降低有一定作 用，有利于土壤微生物的活动，促进P、 K、 Fe、 Mn、 Cu和Zn等营养物质的溶解，提高土 壤肥力。\n种植榆钱菠菜的试验田表层土pH的降低最为明显，苗期就降低0.43个pH单位，中层 土 pH降低0. 45;种植紫花苜蓿的试验田中层土 pH降低最多，降低0. 97个单位，而表层 土pH仅降低0.29。整体上来看，榆钱菠菜对降低pH有一定效果，中、表层土的pH值都 降到10以下。(4)土壤样品中氮、磷和有机质：表4种植植物后土壤样品中N、 P和有机质变化测试结果N P 有机质table see original document page 11\n氮、磷和有机质是衡量土壤肥力的重要指标。在实验前试验田土壤中N、 P和有机质的 含量很低，加入糠醛渣后三项指标都相应上升（见表4)，其中有机质提高了近10倍，这 是因为糠醛渣中含有大量有机质，能够有效改善土壤性质。经苗期植物作用后，中层土壤 氮、磷和有机质普遍髙于表层，这与营养成分随灌溉和雨水的淋溶而下移及植物根系的表 聚作用有关。(5)土壤样品中可溶性阳离子盐分：_表5集成修复后土壤中可溶性阳离子分布（g/kg)_table see original document page 11\n由以上数据可以看出：虽然植物在苗期生物量很低，但对盐分的修复效果还是很明显，表层土壤盐分降低原因主要是雨水淋溶促进土壤中盐分下移所致；而中层土壤盐分降低则\n与植物根系吸收有关。植物经过苗期生长，土壤中Na+、 Ca》的降低比较明显，分别降低 8.876%、 13.87%。植物的根系活动可以激活土壤中CaC03并加速其溶解，提供充分的Ca" 以代换土壤胶体上的Na+,促进土壤团粒结构恢复，因而土壤溶液中的C,含量降低：土壤 中的Na'的减少是植物吸收积累和雨水淋溶的共同作用。土壤中IC、 Mg"也有所下降，可见 植物修复有利于盐分的吸收积累和雨水淋溶，加速了土壤脱盐。通过应用实例，我们可以看出榆钱菠菜产量高、生物量大，每年可以收割2茬以上。 通过刈割成熟植株来可以移走植物生长期积累的盐分，降低土壤中盐分的含量。榆钱菠菜特有的生物量大、'聚盐能力强等特点，表明其蕴藏着巨大的碱斑裸地修复潜 力，是修复碱斑裸地降低土壤盐分的理想植物，对吉林省西部地区生态恢复具有重大的现 实意义。

序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
1	CN1130165A	1996-09-04	1995-01-14	园艺盐碱土改良肥及其制作方法无效专利	魏坤峰

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