一种利用园林废弃物提升滨海盐碱地降雨淋洗效率的方法与流程

本发明属于盐碱地治理领域，尤其是涉及一种利用园林废弃物提升滨海盐碱地降雨淋洗效率的方法。
背景技术：
：在我国北方滨海地区，尤其是河流入海口，地下水埋深浅，矿化度高，海水入侵作用明显，大面积土地又都是由河流泥沙淤积以及海底淤泥吹填形成，其土壤质地极差，不具备土壤结构，容重大，孔隙小，土壤毛管作用强烈，在蒸发作用下高矿化度的地下水容易向地表土层迁移，导致盐碱地的形成。并且土壤渗透性差，降雨又相对集中，单次降雨后土壤入渗总量少，大量降雨未参与盐碱土的淋洗就形成地表径流后流失，导致大气降雨的土壤盐分淋洗效率十分低下，使降雨入渗量远小于土壤蒸发量，盐碱地土壤盐分在得不到充分淋洗后持续升高。随着城市化进程的逐步加快，以及人们对城市生态的高要求，城市园林绿化的面积不断增加，在植物生长过程中产生的树木修剪物，草坪修剪物，枯枝落叶等园林废弃物的量也越来越多，现今园林废弃物最简单的处理方式为直接焚烧，直接燃烧不仅容易造成大气污染，而且是一种资源浪费。技术实现要素：为提高滨海盐碱地的降雨淋洗效率以及完成园林废弃物的资源化再利用，本发提出了一种利用园林废弃物提升滨海盐碱地降雨淋洗效率的方法，本方法不仅可以提升滨海盐碱地的降雨淋洗效率，使大气降雨入渗量持平或大于土壤蒸发量，并增加了盐碱地土壤有机质的含量，使盐碱土形成团聚体，具备土壤结构，逐渐改良盐碱地，而且对园林废弃物进行了资源化利用。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种利用园林废弃物提升滨海盐碱地降雨淋洗效率的方法，包括如下步骤：(1)将园林废弃物进行分类，一类为可以进行堆肥的物质，另一类为不宜进行堆肥的物质；(2)将步骤(1)得到的可以进行堆肥的物质堆肥；(3)将步骤(1)得到的不宜进行堆肥的物质简单处理为仅有一只主干的形式，剪切至长度小于50cm后进行捆绑；(4)将步骤(3)得到的捆绑好的不宜进行堆肥的物质铺设成隔盐层；(5)将步骤(2)得到的堆肥材料与盐碱土进行分层掺拌，由下到上进行掺拌土层铺设，堆肥材料占比从下至上梯度增大。优选地，步骤(1)中，可以进行堆肥的物质包括但不限于花瓣、树叶、杂草，不宜进行堆肥的物质包括但不限于树枝、枝条。本发明包括园林废弃物处理与运用两个层次。第一层次是对园林废弃物进行处理，包括园林废弃物的分类、园林废弃物堆肥、简单处理；第二层是次对处理过后的园林废弃物进行运用，包括堆肥分层掺拌与盐碱地隔盐层设置。园林废弃物主要包括花、叶类与枝条类两大类，其中枝条类的木质素、纤维素含量极高，其分解困难，不易对其进行堆肥处理。枝条类园林废弃物具有一定强度，进行处理后可作为隔盐层的填充材料，不仅可以发挥隔盐层的作用，并且可以在4-6年内缓慢自然降解。本发明将园林废弃物进行处理后用于改善滨海盐碱地土壤质地，提升降雨入渗率，令自然降雨可以对盐碱地土壤进行充分淋洗，使自然降雨入渗量等于或大于土壤蒸发量，令盐碱地可以在自然淋洗下逐渐改良，并将园林废弃物中不易分解的枝条设置为隔盐层，一方面隔绝地下水，另一方面增加隔盐层上方土壤的水力梯度，提升淋洗效率，长时间树木枝条也可以自然降解，不会造成环境污染。优选地，步骤(2)中，堆肥前，将步骤(1)得到的可以进行堆肥的物质粉碎至10mm以下堆置2-4周。堆置2-4周可以消除原料中有机酸等对蚯蚓有害的物质，有利于后期的堆肥。优选地，步骤(2)中，堆肥包括如下步骤：按照干质量比95-90:5-10将可以进行堆肥的物质与牛粪进行混合，每1kg原料中加入60-80条蚯蚓进行堆肥，堆肥过程中材料湿度保持在55％～65％，温度保持在16-22℃；堆肥过程中不断取走堆肥产物，并按照干质量比95-90:5-10加入新的可以进行堆肥的物质与牛粪。混牛粪可以增加蚯蚓增长速度，提升处理能力。滨海盐碱地因为是河流泥沙淤积以及海底淤泥吹填形成，所以土壤粒径较小，小粒径组成的土壤中空隙通道非常少，所以雨水下渗困难，降雨的时候雨水渗不下去，而蚯蚓堆肥产物孔隙度高，在掺拌蚯蚓堆肥产物后提升土壤整体的空隙，为雨水下渗提供下渗的通道。蚯蚓堆肥产物并不是去盐碱化的物质，去除土壤盐碱化还是靠大气降雨淋洗，蚯蚓堆肥产物是为降雨淋洗提供通道，就像“打开了土壤任督二脉一样”。另外蚯蚓堆肥产物有机质含量高，有机质可以将微小的土壤颗粒进行团聚形成团聚体，大体积的团聚体相互之间可以形成孔隙，提高土壤孔隙率，增加雨水入渗率。优选地，步骤(3)中，捆绑好的不宜进行堆肥的物质的直径在6-10cm之间。捆绑好的不宜进行堆肥的物质是做隔盐层，隔盐层最小厚度为10cm，所以其直径不能大于10cm，直径不宜过小，过小的话不能很好的形成过水通路，并且直径过小的话受上部土层压力后容易压密实，降低过水能力。优选地，步骤(4)中，隔盐层包括如下步骤：在土层深度110-120cm位置铺设一层透水无纺布，将步骤(3)得到的捆绑好的不宜进行堆肥的物质平铺在透水无纺布之上，铺设厚度为10-20cm，铺设完成后找平工作面，之后在上方再铺设一层透水无纺布。透水无纺布为高强度透水无纺布，购买厂家为德州润泽土工材料有限公司。隔盐层设置厚度易为10-20cm。隔盐层为大孔隙结构，设置厚度越大地表沉降风险越大。隔盐层设置过小的话下渗水分容易充满隔盐层导致隔盐层作用消失。优选地，步骤(5)中，土层铺设有4-8层，各土层铺设厚度相同或不相同，相邻土层的堆肥材料占比的差值为5％-10％。优选地，步骤(5)中，土层铺设时，每300-600cm2在中心位置设置一个地下水位监测柱，通过地下水位监测柱时常取样监测地下水水位与矿化度变化情况，当地下水位上涨至隔盐层顶高程后，通过地下水位监测柱进行地下水抽排。优选地，地下水位监测柱包括上端开口、底部密封的中空柱体，中空柱体的下部设有渗孔段，渗孔段均匀分布有若干渗孔，在分层铺设过程中将地下水位监测柱填埋在指定位置，埋设过程中保证地下水位监测柱有渗孔段深度与隔盐层深度重合。地下水位监测柱除渗孔段，其他部位为无渗孔段。地下水位监测柱的目的是观测地下水位，渗孔段长度与隔盐层厚度相同，隔盐层的布设材料是枝条类园林废弃物，具有较强的过水能力，当地下水位上涨至隔盐层深度后，水分可以通过渗孔快速进入地下水位监测柱，以便发现，之后可利用抽水泵通过渗孔将升高至隔盐层底部高度的地下水抽出，以降低地下水，使隔盐层上层土壤不受地下水的影响，避免出现盐渍化现象。无渗孔段长度与隔盐层之上的土壤厚度相同，无渗孔段可以避免降雨入渗过程中大量水分由地下水位监测柱下泄，并且在抽出地下水时防止隔盐层上层土壤受到地下水污染。相对于现有技术，本发明所述的利用园林废弃物提升滨海盐碱地降雨淋洗效率的方法具有以下有益效果：1、堆肥处理过后的园林废弃物具有孔隙度高、保水性强、有机质含量高等优点，可作为改良盐碱地土壤结构，提升淋洗效果的盐碱土掺拌物。通过掺拌园林废弃物蚯蚓堆肥产物提升土壤整体孔隙率，增加盐碱地土壤入渗率，提升降雨淋洗效率。2、分层掺拌使孔隙率由表土层至底土层呈现阶梯型递减，形成阶梯型入渗率，上层土壤因堆肥产物掺入量大入渗速率大于下层土壤，当降雨时水分通过上层土壤时会很快渗入，下层土壤入渗率小于上层土壤将部分水分节流至上层土壤中，保证了上层土壤含盐量可以更好的被水分溶解后下渗。当蒸发时，土壤水盐在毛细作用下向土壤表层运移，土壤孔隙率由土壤底层到表层逐层增加，可以减弱毛细作用，抑制土壤水盐向土壤表层运移，减缓表层土壤积盐。3、本发明将具有一定强度且难以进行蚯蚓堆肥的枝条设置为隔盐层，结合地下水位监测柱，隔绝地下水，防止地下水上升至掺拌土层。隔盐层利用地下水位监测柱与大气联通，使隔盐层上部土壤底面形成了自由排水边界，不仅可以增加土壤透气性并且增大了淋洗过程中的水力梯度，使淋洗效率提高。4、本发明充分将园林废弃物应用于盐碱地的改良之中，极大的提升了园林废弃物的利用价值。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明实施例1的方法流程图；图2为本发明实施例1的使用示意图；图3为本发明实施例1的地下水位监测柱的结构示意图；图4为本发明实施例和对比例的土壤脱盐率对比图。附图标记说明：1、掺拌土层一；2、掺拌土层二；3、掺拌土层三；4、掺拌土层四；5、掺拌土层五；6、隔盐层；7、高强度透水无纺布；8、地下水位监测柱；9、无渗孔段；10、渗孔段。具体实施方式除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下面结合实施例及附图来详细说明本发明。如图1-3所示，一种利用园林废弃物提升滨海盐碱地降雨淋洗效率的方法主要流程包括园林废弃物的处理与应用。其中园林废弃物的处理主要包括园林废弃物的分类、蚯蚓堆肥、简单处理(枝条修剪物剪切、捆绑)。园林废弃物的应用主要包括蚯蚓堆肥分层掺拌、与捆绑枝条隔盐层的设置。实施例1天津南港工业区由海泥吹填造陆形成，初始土壤含盐量高，区域地下水位浅，土壤透水性差，降雨入渗困难，加之蒸发作用强烈使盐分持续向地表积累。利用一种利用园林废弃物提升滨海盐碱地降雨淋洗效率的方法可以改变原有的积盐情况，通过提升自然淋洗效率，令区域盐碱地在降雨作用下处于脱盐情况，选取裸露重盐碱地进行试验，试验地0-20、20-40、40-60、60-80、80-100cm土层初始含盐量分别为33.5、36、35、33.4、27.6g/kg，实施包括以下步骤：(1)园林废弃物分类：将园林废弃物进行分类，一类为花瓣、树叶、杂草等可以进行蚯蚓堆肥的物质，另一类为树枝、枝条等不宜进行堆肥的物质。(2)园林废弃物蚯蚓堆肥：将花瓣、树叶、杂草等园林废弃物粉碎至10mm以下堆置2周，消除原料中有机酸等对蚯蚓有害的物质，之后按照干质量比95:5与牛粪进行混合，每1kg原料中加入60-80条赤子爱胜蚯蚓(eiseniafetida)进行堆肥，堆肥过程中材料湿度保持在55％～65％，温度保持在16-22℃。堆肥过程中不断取走堆肥产物，并加入新的原料。(3)枝条类废弃物简单处理：将枝条处理为仅有一只主干的形式，进行捆扎，捆绑直径在6-10cm之间。(4)隔盐层设置：在土层深度120cm位置铺设高强度透水无纺布一层，将捆绑好的枝条平铺在无纺布之上，铺设厚度为20cm，铺设完成后找平工作面，之后在上方再铺设高强度透水无纺布一层。(5)蚯蚓堆肥产物分层掺拌：将堆肥材料与盐碱土进行分层掺拌，由下到上进行土层铺设，先进行编号5的土层铺设，土壤堆肥产物与盐碱土按照质量比5:95进行掺拌混合后铺设，铺设厚度20cm，之后进行编号4的土层铺设，土壤堆肥产物与盐碱土按照质量比10:90进行掺拌混合后铺设，铺设厚度20cm，之后进行编号3的土层铺设，土壤堆肥产物与盐碱土按照质量比15:85进行掺拌混合后铺设，铺设厚度20cm，之后进行编号2的土层铺设，土壤堆肥产物与盐碱土按照质量比20:80进行掺拌混合后铺设，铺设厚度20cm，最终进行编号1的表土层铺设，土壤堆肥产物与盐碱土按照质量比25:75进行掺拌混合后铺设，铺设厚度20cm。(6)地下水位监测柱设置：每400cm2在中心位置设置一个地下水位监测柱，在分层铺设过程中将地下水位监测柱填埋在指定位置，埋设过程中保证地下水位监测柱有渗孔段深度与隔盐层深度重合。通过地下水位监测柱时常取样监测地下水水位与矿化度变化情况，必要时进行地下水抽排。(7)技术实施经历一年降雨后进行土壤取样，土壤取样分层进行，在试验地块随机进行三个重复取样，以平均值作为最终结果，最终结果如下表1所示。表1实施例1土壤取样最终结果土层深度(cm)0-2020-4040-6060-8080-100含盐量(g/kg)22.224.526.728.223.1脱盐率(％)33.7331.9423.7115.5616.30对比例1对比例1设置在实施例1正北方向3m处，保持其自然土壤淋洗状态，不添加园林废弃物蚯蚓堆肥，不设置园林废弃物隔盐层。经历一年降雨后进行土壤取样，取样结果如下表2所示。表2对比例1土壤取样最终结果土层深度(cm)0-2020-4040-6060-8080-100含盐量(g/kg)35.737.536.634.228.5脱盐率(％)-6.56-4.16-4.57-2.39-3.26对比例2对比例2设置在实施例1正南方向3m处，实施包括以下步骤：(1)园林废弃物分类：将园林废弃物进行分类，一类为花瓣、树叶、杂草等可以进行蚯蚓堆肥的物质，另一类为树枝、枝条等不宜进行堆肥的物质。(2)园林废弃物蚯蚓堆肥：将花瓣、树叶、杂草等园林废弃物粉碎至10mm以下堆置2周，消除原料中有机酸等对蚯蚓有害的物质，之后按照干质量比95:5与牛粪进行混合，每1kg原料中加入60-80条蚯蚓进行堆肥，堆肥过程中材料湿度保持在55％～65％，温度保持在16-22℃。堆肥过程中不断取走堆肥产物，并加入新的原料。(3)枝条类废弃物简单处理：将枝条处理为仅有一只主干的形式，进行捆扎，捆绑径在6-10cm之间。(4)隔盐层设置：在土层深度120cm位置铺设高强度透水无纺布一层，将捆绑好的枝条平铺在无纺布之上，铺设厚度为20cm，铺设完成后找平工作面，之后在上方再铺设高强度透水无纺布一层。(5)蚯蚓堆肥产物分层掺拌：将堆肥材料与盐碱土进行掺拌，土壤堆肥产物与盐碱土按照质量比15:85进行掺拌混合后铺设，铺设厚度100cm。(6)地下水位监测柱设置：每400cm2在中心位置设置一个地下水位监测柱，在分层铺设过程中将地下水位监测柱填埋在指定位置，埋设过程中保证地下水位监测柱有渗孔段深度与隔盐层深度重合。通过地下水位监测柱时常取样监测地下水水位与矿化度变化情况，必要时进行地下水抽排。(7)技术实施经历一年降雨后进行土壤取样，土壤取样分层进行，在试验地块随机进行三个重复取样，以平均值作为最终结果，最终结果如下表3所示。表3对比例2土壤取样最终结果实施例、对比例效果分析：根据土壤取样化验结果做出一年自然降雨淋洗后实施例1、对比例1与对比例2土壤脱盐率对比图，分析实施例1、对比例1与对比例2的土壤脱盐效果。由图4可以看出实施例1与对比例2经过一年自然降雨淋洗土壤均出现脱盐现象，而对比例1反而呈现土壤积盐现象，说明土壤掺拌园林废弃物与设置隔盐层可以将滨海盐碱地由积盐转为脱盐。实施例1的10-20、20-40、40-60cm土层土壤脱盐率高于对比例2，60-80、80-100cm土层土壤脱盐率略低于对比例2，总体比较实施例1的土壤脱盐效果好于对比例2，说明对园林废弃物蚯蚓堆肥产物分层掺拌优于整体均匀掺拌。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12