一种构建人工剖面改良滨海地区城市退化土壤的方法

摘要

一种构建人工剖面改良滨海地区城市退化土壤的方法，属城市土壤改良技术领域，确切地说是涉及城市退化土壤的改良技术，城市绿地建设和大树移植技术。其特点是，在常规的土壤改良基础上，通过模拟自然土壤剖面，改善土体结构，构建人工土壤剖面进行土壤改良的方法，可按照挖树穴、分层装土和后期养护的顺序来实现。利用这一技术可对城市退化土壤，特别是滨海盐碱区城市土壤进行改良，并可有效减少后期土壤养护成本，有较大推广价值。

说明书

技术领域

属城市土壤改良技术领域，确切地说是涉及城市退化土壤的改良技术，城市绿地建设和大树移植技术。

背景技术

城市土壤是指分布在公园、道路、体育场、居民小区、学校、工厂等，或者简单地作为建筑、街道、铁路等城市和工业设施的“基础”而处于埋藏状态的土壤。相对于自然土壤的农业生产功能而言，城市土壤则主要为绿化植物的生长提供载体，其特点是受人为活动、交通或者城市大型基础设施建设的影响，土体中通常含有大量建筑垃圾，养分含量相对较低且压实、板结；土壤自然的发育层次消失，剖面结构混乱、无层次、无规律、结构差、侵入体多是城市土壤的典型特征，因此对城市土壤进行合理改良是建设“园林城市”的首要保证。

城市土壤与自然土壤在剖面特征上具有明显区别，自然土壤在成土过程中会形成层次明显的土壤剖面，各层次在土壤整体特性发挥中具有不同功能，如表层土主要提供植物生长所需各种养分元素；下层土主要为植物生长提供养分和机械支持，同时通过土体中的毛管孔隙与母质层以及地下水进行水分和养分的迁移和转化；母质层处于剖面最下部，没有明显的成土过程，主要功能是提供上层土体和地下水之间的缓冲地带，通常由颗粒较大物质组成。

目前，城市土壤改良方法有：客土法、添加改良剂法、施用有机物质法等，但均未考虑土体的剖面特征，改良后的土壤往往在不同层次上形成相对均质的特点，不仅浪费改良材料，而且很难避免二次退化的问题；有些改良方法虽然设置隔离层以及暗排水管来降低地下水的影响，但也非人工剖面构建，因此遵循自然规律，发明一种适合城市土壤改良的人工剖面构建技术是非常有必要的。

发明内容

本发明要克服现有城市土壤改良技术中不分层的缺陷，提供一种适合滨海盐碱地区地下水位较浅的城市土壤改良的一种构建人工剖面改良滨海地区城市退化土壤的方法。

本发明采取的技术方案是：

一种构建人工剖面改良滨海地区城市退化土壤的方法，由前期准备、土层改造和后期养护所构成，其方案是：

(一)前期准备阶段：

包括1)挖出现有退化土壤，2)去除土壤中的建筑垃圾、石块后备用。

(二)土层改造阶段：

从下到上设置不同土壤层次：

1)底层为排水层，由粗的沙石、碎石组成，并安装由PVC打孔波纹管构成的排水管；打孔波纹管的打孔面积为管壁面积的3％～5％，打孔的孔径不超过3mm，PVC管的管径100～150mm；排水层厚度一般15～30cm；

2)中间层为亚表土层，选用中等容重、中等肥力和中等渗透速率土壤，所述中等容重是容重值在1.4～1.6Mg/m3；中等肥力指有机质含量在10～20g/kg；中等渗透速率指渗透速度为2cm/h；土层厚度为30cm；

3)上层为表土层，覆盖低容重和高孔隙度土壤，所述低容重是容重值在1.2～1.4Mg/m³；高孔隙度是土内孔隙占土体体积的10％～20％；土壤中添加有机介质提高土壤养分，所述添加的有机介质，其重量不超过土体重量的15％，或者体积不超过土体体积的33％；土壤有机质含量大于20g/kg；表土层土壤厚度为10～45cm；对于深根植物表土层土壤厚度为30～45cm；草坪、地被表土层土壤厚度为10～15cm；一般取15～20cm；表土层土壤采用无污染、无退化土壤，以砂质土或粘质土为主，并使用客土，不使用退化土壤作为表土层。

上述三层土壤在装土过程中，相邻两层之间有混合过渡区，混合深度为6～10cm，即上一层3～5cm和下一层3～5cm进行均匀混合；

(三)后期养护：土壤改良后，多次人工少量浇水，使土壤不同层次间进一步整合；改良土壤种植植物后，定期在表层土壤中施加养分。

本发明的积极效果是：

实施本发明后，(一)有效降低地下水位，降低土壤中盐分离子含量。土壤改良后，上层土壤中盐分离子可通过灌溉或降雨迅速淋洗到下层土壤中并随地下水排出土体；同时由于排水层中土壤颗粒较大，地下水不能通过毛管孔隙上升到表土层和亚表土层，避免地下水中盐分离子对土壤的影响，特别是对于盐碱地区土壤改良来说，具有重要作用。

(二)通过构建土壤人工剖面可避免常规土壤改良再次退化问题。由于设置了不同层次，且不同层次在植物生长过程中所发挥的功效不同，如表层主要提供植物生长所需的养分，亚表土层主要提供机械支持，同时可对地下水起一定的缓冲作用，而排水层主要用来降低地下水位，缓解地下水中盐分离子对植物生长的影响。在后期的土壤养护过程中，仅需要对表层土壤进行适当翻耕和施肥，而不需要对下层土壤进行管理，可有效降低人力物力，节约成本。

(三)针对性强。可以根据植物种类，生长所需空间，根系深浅自由选择改良土体大小。如对于草坪土壤的改良，可以减少表土层和亚表土层的厚度，甚至可以取消亚表土层，而只需保留表土层和排水层；对于乔木生长的土壤改良，可以适当加深各层的厚度，特别是表土层和亚表土层。

(四)变废为宝，节约改良成本。传统的土壤改良技术，通常需要大面积使用客土，以及添加大量有机介质，而本技术根据植物的养分需求，有机质主要添加在表土层和亚表土层，因此可减少对排水层中养分的添加，节约成本，同时可以仅对表土层进行换土，而原来土壤经过适当处理作为亚表土层，土体中原有石块等颗粒较大物质又可添加到排水层中，即有效节约成本，又可变废为宝。

综上，利用这项技术，不仅可以大面积对城市退化土壤进行改良，而且也可以选择特定植物进行单株树穴改良，有利于节约改良成本，提高改土效果。

附图说明

图1、为人工土壤层次的剖面结构示意图，

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步说明，

土层改造阶段：

从下到上设置不同土壤层次：

1)底层为排水层4，由粗的沙石、碎石组成，并安装由PVC打孔波纹管构成的排水管5；打孔波纹管的打孔面积为管壁面积的3％～5％，打孔的孔径不超过3mm，PVC管的管径100～150mm；排水层厚度一般15～30cm；

2)中间层为亚表土层3，选用中等容重、中等肥力和中等渗透速率土壤，所述中等容重是容重值在1.4～1.6Mg/m3；中等肥力指有机质含量在10～20g/kg；中等渗透速率指渗透速度为2cm/h；土层厚度为30cm；

3)上层为表土层1，覆盖低容重和高孔隙度土壤，所述低容重是容重值在1.2～1.4Mg/m³；高孔隙度是土内孔隙占土体体积的10％～20％；土壤中添加有机介质提高土壤养分，所述添加的有机介质，其重量不超过土体重量的15％，或者体积不超过土体体积的33％；土壤有机质含量大于20g/kg；表土层土壤厚度为10～45cm；对于根部带泥球2的深根植物，表土层土壤厚度为30～45cm；草坪、地被表土层土壤厚度为10～15cm；一般取15～20cm；表土层土壤采用无污染、无退化土壤，以砂质土或粘质土为主，并使用客土，不使用退化土壤作为表土层。

上述三层土壤在装土过程中，相邻两层之间有混合过渡区，混合深度为6～10cm，即上一层3～5cm和下一层3～5cm进行均匀混合；

实施例：

硼泥是生产硼肥的副产品，内含大量烧碱及未提取完全的速效硼，pH约为13，有效硼含量约为1～2％，是一种工业废料，土壤中硼含量过多，会造成毒害作用。上海市嘉定区环城路一带原先路边曾有深沟，后来当地居民用硼泥填沟，并在上边种植行道树，随着植物的不断生长，硼泥的毒害使土壤中pH值、有效硼含量过高，造成行道树大批死亡，多次补种后依旧死亡；经检验，致死原因主要是因为土壤中硼含量超过植物耐性阈值。

由于整个土体中均含有大量硼泥，因此必须采取全部换土的方法，才能彻底根治硼泥毒害。土壤改良按如下顺序进行：

(1)挖树穴：首先在种植行道树的区域挖2m×2m×1.2m树穴。

(2)在挖好的树穴底部铺设排水层。在树穴的底部首先铺10cm厚的碎石，碎石直径大约2cm左右，并在其中加入PVC打孔波纹管，所安装的排水管导入市政排水通道或者排水沟，接着再铺10cm厚的碎石(同上)，然后再铺20cm沙土，完成了排水层的构建。

(3)在排水层上部铺设亚表土层。首先在排水层上部加入5cm厚的壤质客土，使之与排水层上部5cm左右的沙质土壤均匀混合，然后再加入35cm人工土壤，该人工土壤由3％(重量比)的有机改良介质和97％的壤质客土均匀混合而成，完成了亚表土层的构建。

(4)在亚表土层上部铺设表土层。首先在亚表土层上部加入5cm厚的改良客土，同样与亚表土层上部5cm均匀混合，接着再加入35cm改良客土，表土层所用改良客土由10％的有机改良介质和90％客土均匀混合而成，完成了土壤表土层的构建。

(5)土样剖面构建好后，隔天进行浇水，连续进行7次，使土壤不同层次间完全湿润，完成了土壤改良的全部内容。

(6)选择合适的种植季节和品种，在改良土壤上进行行道树的种植，本案例所选择行道树品种为香樟(Cinnamomum camphora)。

该改良措施于2007年设施，经过近3年的连续观察，目前植物长势良好，未出现死亡现象，具有良好的改良效果。