氣流噴爆式深耕深松技術(shù)

凃杰 張建軍 歲立云

摘 要：簡述了土地資源退化的嚴(yán)重程度，指出了土壤改良的緊迫性，概述了土壤改良的常用方式（物理方式、化學(xué)方式、生物方式），并分析了3種改良方式的優(yōu)缺點。為解決常規(guī)土壤改良方式的弊端，研究了氣流噴爆式土壤改良新方式，介紹了氣流噴爆式土壤改良方式的操作步驟，總結(jié)了該方式的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：土壤；改良；氣流爆噴

中圖分類號：S344 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190430018

土壤是地球陸地表面能夠生產(chǎn)植物收獲物的疏松表層[1]，是人類社會所處的自然環(huán)境的一部分，是動物和人類維持其生命活動所需能量和某些營養(yǎng)物質(zhì)的重要來源。隨著人口、資源、環(huán)境之間矛盾的尖銳化，人類賴以生存和發(fā)展的土壤及土地資源的質(zhì)量退化日趨嚴(yán)重。就我國而言，因土壤侵蝕、沙化、鹽漬化、潛育化、酸化、土壤肥力衰減和土壤污染等造成的土壤退化總面積占全國土地總面積的40%，是全球土壤退化總面積的1/4[2]。因此控制和防止土壤退化、提高土壤質(zhì)量，改善和提高土地利用的綜合效益，對保持農(nóng)業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 土壤改良方法概述

土壤退化是指土壤的鹽堿化、土壤酸化、土壤侵蝕、土壤沙化、潛育化、土壤（重金屬等）污染、土壤理化性質(zhì)惡化等，使土壤生產(chǎn)力、環(huán)境調(diào)控潛力和可持續(xù)發(fā)展能力下降甚至完全喪失。為解決土壤退化問題，學(xué)者們研究了眾多方法，主要有以下幾種方式。

1.1 物理方式

物理方式改良退化土壤 （ 沙化、侵蝕、酸化、理化性質(zhì)惡化等 ），主要通過增施有機(jī)物料、明溝排水、平整土地、翻耕松土等方法進(jìn)行改良，增施有機(jī)肥料等利于疏松土層，增加土壤腐殖質(zhì)含量，利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤的通氣性和透水性[3]，活化土壤中的養(yǎng)分元素。對鹽漬化等退化土壤，主要包括客土改良、水利排灌措施、改變耕作方式和水洗鹽分等方式，主要應(yīng)用與鹽漬化土壤的治理。通過改變土壤物理結(jié)構(gòu)來調(diào)控土壤水鹽運動，達(dá)到抑制土壤蒸發(fā)、提高入滲淋鹽的效果，主要包括平整土地、深耕曬垡、及時松土、抬高地形、微區(qū)改土等傳統(tǒng)的改良方式。物理改良措施通常見效快，但工程量大，費工費時，成本高。維持的時間有限，同時對資源和工具依賴性強(qiáng)，推廣難度較大。

1.2 化學(xué)方式

化學(xué)改良方式主要是針對酸堿性土壤、重金屬污染等退化土壤，通過施用化學(xué)改良劑，來改善和調(diào)節(jié)土壤酸堿度、土壤溶液和土壤吸收性復(fù)合體中鹽基的組成部分等。如酸化土壤施用石灰，可減弱土壤的酸度，利于土壤結(jié)構(gòu)的形成；堿化土壤施用石膏，可降低土壤pH值和堿化度，對土壤結(jié)構(gòu)改善也具有重要作用?；瘜W(xué)改良措施效果明顯，見效快，但成本昂貴，且使用不當(dāng)容易對環(huán)境造成二次污染，從可持續(xù)發(fā)展的角度看，施用化學(xué)改良劑在應(yīng)用范圍和適用條件方面也存在一定的局限性[3]。

1.3 生物方式

生物改良措施防治退化土壤（鹽堿地、重金屬污染等），相對于物理和化學(xué)改良措施，生物改良措施價格低廉，環(huán)保有效，同時能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，頗受廣大農(nóng)民的歡迎，且生物改良是一種可持續(xù)性強(qiáng)、生態(tài)環(huán)境效益好的改良措施[3]，是抗擊鹽堿地、重金屬污染等退化土壤的一項有力的措施。但生物改良措施也存在一定的局限性，其見效成果較慢，是一個長期長效的過程。且對富集植物的選擇與種植是一項復(fù)雜的過程，往往還依賴物理等改良措施的配合進(jìn)行。

對退化土壤，特別是鹽堿地、重金屬污染土壤的修復(fù)和改良，是一個復(fù)雜的過程，單一的治理方式已不能滿足改良的需求，隨著鹽堿地、重金屬污染等改良措施的發(fā)展，多種綜合性修復(fù)改良措施得以發(fā)展。因此，需要對現(xiàn)有的退化土壤改良方法進(jìn)行改進(jìn)，可在免耕的基礎(chǔ)上，將改性物料深施進(jìn)入土壤內(nèi)，解決傳統(tǒng)的表土改良效果不明顯、操作費時費力等問題，并達(dá)到改良土壤的效果。

2 氣流爆噴式土壤改良新方式

作者經(jīng)多年研究，通過氣爆深松實現(xiàn)了免耕改良土壤的愿望，方法為在不翻耕土壤耕作層的情況下，往需改性土壤內(nèi)注入高壓氣流進(jìn)行噴爆以深松土壤并打破土壤隔水層。步驟如下。

將深耕裝置插入需改性土壤中，深耕裝置為噴射槍結(jié)構(gòu)，可插入土壤中。

高壓氣流通過高壓氣流產(chǎn)生裝置產(chǎn)生，通過噴射槍噴入土壤中，并實現(xiàn)在土壤中的噴爆，首先達(dá)到對土壤的深耕，使土壤產(chǎn)生劈裂，增加土壤孔隙度。

高壓空氣進(jìn)入孔隙中即在物理措施上，通過改變土壤物理結(jié)構(gòu)來調(diào)控土壤水分（鹽分、鈍化污染物等）運動，并打破土壤隔水層，提高鹽分、污染物的入滲、淋洗，使鹽分、鈍化污染物等，隨水分下滲到土壤深層，從而降低其表層土壤的含量，達(dá)到改良土壤的目的。

在注入高壓氣流的同時或之后在噴爆范圍內(nèi)往土壤內(nèi)輸送土壤改性物料，土壤改性物料由注入高壓氣流產(chǎn)生的虹吸效應(yīng)進(jìn)行懸浮輸送；保證高壓氣流在進(jìn)入土壤中后產(chǎn)生虹吸效應(yīng)，當(dāng)需要輸送土壤改性物料時，打開相應(yīng)閥門即可實現(xiàn)，即土壤改性物料輸送與高壓氣流采用同一裝置實現(xiàn)，具有較好的效果。

土壤改性物料為有機(jī)肥、秸稈、鋸末、生物菌劑、土壤改良劑中的1種或2種以上混合物；其中，秸稈、鋸末等具有通氣、吸濕保水性強(qiáng)、緩沖性能好等特點，有機(jī)質(zhì)本身含有的腐殖酸具有較強(qiáng)吸附力，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤疏松并且具有較強(qiáng)吸水性和吸氮力[4]，使得鹽堿化等土壤逐漸變成富有養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的土壤，對鹽漬化等退化土壤，植入的有機(jī)質(zhì)與鹽基作用而使其處于復(fù)合狀態(tài)，從而抑制鹽分的上升，有機(jī)質(zhì)具有加速脫鹽和阻鹽的作用。

對需改性土壤進(jìn)行灌溉。

針對鹽漬化土壤或重金屬污染土壤，在對需改性土壤進(jìn)行灌溉步驟之前或之后還需要在需改性土壤耕作層選擇性種植富集植物；對鹽漬化等退化土壤，采用選擇性種植富集植物的生物改良措施，針對不同的污染物，針對性的選擇不同的植物，最大限度的吸收土壤中的重金屬污染物，是一種可持續(xù)性強(qiáng)、生態(tài)環(huán)境效益好的改良措施[5]。

3 氣流爆噴式土壤改良方式的優(yōu)勢

該方式采用特殊裝置，注入氣流及物料，實施效率高，可應(yīng)用性廣，降低了傳統(tǒng)改良操作的工作勞動強(qiáng)度，降低了成本。同時，避免了化學(xué)防治帶來的二次污染風(fēng)險，促進(jìn)富集植物在退化土壤中的生存和繁衍，提高了生物防治的效率，長期性的對污染土壤進(jìn)行改良和治理；而且，在不翻耕土壤的情況下，通過特殊裝置，實現(xiàn)有機(jī)肥、秸稈、鋸末、生物菌劑、土壤改良劑等物料的深度植入，在土壤中的均勻散布，同時針對鹽堿化、重金屬污染等障礙性土壤，再選擇性種植富集植物，通過理化-生物聯(lián)合改良修復(fù)技術(shù)對退化土壤進(jìn)行改良。

氣流爆噴式土壤改良方式是在物理改良措施上，植入土壤改良物料，使得鹽堿化等土壤逐漸變成富有養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的土壤，且植入的土壤改性物料是土壤重要的組成物質(zhì)，在土壤微生物的作用下有機(jī)質(zhì)快速分解，釋放植物可吸收利用的養(yǎng)分，對土壤通透性、滲透性、吸附性和緩沖性等物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響，改良和修復(fù)沙化、酸化、潛育化等退化土壤，并且，該方法改變了傳統(tǒng)的耕作方式，在解決土壤侵蝕、沙化、潛育化等退化土壤問題時，在不翻耕土壤的情況下，通過物理深松方式，注入高壓氣流，能改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤疏松通氣，增強(qiáng)雨水入滲速度和數(shù)量，提高土壤蓄水能力[6]，利于保墑，減少侵蝕，吸納更多的雨水，可延緩徑流的產(chǎn)生，削弱徑流強(qiáng)度，緩解地表徑流對土壤的沖刷，減少水土流失；而且，生物菌劑的植入，能增加土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)營養(yǎng)含量、改變土壤 pH、改善土壤通氣狀況，利于提高根系活力，有效解決了現(xiàn)在物理、化學(xué)、生物方式存在的諸多問題。

參考文獻(xiàn)

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