一种适合高风蚀、水蚀地区沙地改良的方法分析

【技术领域】

本发明为一种适合高风蚀、水蚀地区沙地改良的方法。

【背景技术】

绝大部分沙漠与海边沙丘是高风蚀地区；绝大部分河滩与水土流失地区是高水蚀地区。在这些地区，土壤的细颗粒成分极易在振动下产生析离分层现象，然后被流体（如沙漠中的风，地表径流中的水）分离并携带到远处，而后沉积，形成黄土区和淤积区；原来的地区只留下粗颗粒，或沙化，或碎石富集，成为沙化区。通常黄土区和淤积区利用容易，但沙化区面积广，自然条件恶劣，目前尚不易规模化利用。

高等植物的生长，一方面需要较高的土壤含水量，另一方面需要土壤微生物群落，以便分解有机物和矿物、固氮、释放植物生长激素和抗生素。但是，沙化或碎石富集的土地，缺乏良好的土壤团块结构，保水能力不足，导致沙地农业用水量通常为旱作农业的3-5倍；土壤微生物数量相当有限，导致土壤肥力极差且无法保肥。因此，在这些地区，不易实现绿化或供人类农业使用。所以，这些土地需要进行改良。

从理论上讲，高风蚀水蚀地区沙地的改良，必须完成如下工作：

（1）补充土壤微生物群落栖息材料和土壤微生物群生存所需营养基，以重建土壤微生物群落。并且，尽可能使用低成本方式，快速培养微生物群，以加快土壤生态的重建。

（2）大幅提高已构建土壤的抗风蚀水蚀能力，在尽量保证土壤透气性基础上，提高土壤保水能力。

目前国际上沙地治理体系主要有以下三类：

1、机械固沙：以木条、土块、石块和秸秆及其制品等材料竖立或平铺等方式，形成挡风墙或草方格，阻碍风沙的流动。该工艺无法有效改善沙体理化性质，不适合绿化或供人类农业使用。但该方法可以用于减弱地表径流冲刷作用，即减少水蚀。

2、化学固沙：以天然或合成的高分子材料为基础，以液膜的形式喷覆于沙体表面，将沙粒团聚一层连续膜，防止风蚀的发生。化学固沙相较于机械固沙的最明显的优势，在于理论上可大规模机械化实施，且有些高分子材料具有保水保肥等优点。目前，化学固沙材料已向生物可降解的高分子材料方向发展。这些材料降解后的有机质可被微生物转化为植物所需的营养基质，也避免了化学材料对环境的二次污染。但是，目前，高分子固沙材料及其形成的连续膜存在如下缺点：（a）易被风沙机械磨损；（b）严重阻碍沙体的水气交流；（c）降低沙面粗糙度导致种子难以停留；（e）昂贵；（f）形成二次污染等。这些缺点，使得化学固沙很不利于生物群落构建，实际上难以用于沙地绿化和农业使用。

3、生物固沙：生物固沙是依靠植物或微生物与沙体的相互作用而建立的固沙工艺。此工艺需要考虑的因素要远远多于上两种治沙工艺，如降雨量、植被土壤承载量、微生物、乔灌及草本植物的互配比例以及病虫害等。就目前而言，生物结皮治沙工艺是该领域研究较深入的部分。生物结皮可提供较为完整的生态演化环境，建立稳定的土壤生成机制，为根治荒漠提供了较为理想的工艺。生物结皮的地表粗糙度要大于裸沙面，因此其可以有效地收集凝结水，增加浅沙层的含水量；生物结皮对浅层沙体中的水分有强烈的分配作用，增加了表层土壤的持水量。但是，首先，生物结皮较低的反净辐射能力，会加速表层水的蒸发，影响深根系植物的生长；再者，旱季生物结皮休眠甚至死亡，风沙易将其揭损或掩埋，致使生物结皮呈周期性损坏；最后，生物结皮具促进土壤发育的过程极其缓慢，短时间内无法满足高生物量的微生态圈的建立。

-------【后面，作者的论述不完整，而且吞吞吐吐，所以就不改作文了】----

例如，申请日为2011.08.12，申请号为201110233140.X的中国专利公开了一种沙地的保水方法，该发明属于沙地治理领域，具体是一种沙地的保水方法，将沙地整理平整；将古、中生代沉积岩粉碎；将粉碎后的沉积岩平铺在沙地表面；通过机械旋耕将古、中生代沉积岩和沙充分混合，得到750px厚度的古、中生代沉积岩和沙复合层，该750px厚度的复合层中，古、中生代沉积岩和沙的体积比为1∶(1～5)。本发明的沙地的保水方法得到的沉积岩和沙混合后的沙土具有良好的渗透性和持水保水性，其物理化学特性与土壤的特性相当，使得在治理后的沙地种植农作物的产量可达到在一般土地上种植相同农作物的产量。

该发明存在问题在于：在风蚀作用下，该沉积岩土因为颗粒小很容易与沙分离形成沙尘暴物质，在漫灌或暴雨时土从沙中分离漂浮到地表，导致风蚀现象及导致地表板结；土壤中缺乏微生物和腐殖质，因生态环节缺失导致实际上土壤肥力很差；成本较低的优势也被劣质粘土较大的用量（运输费用相应增高）所抵消。

再例如，申请日为2012.04.13，申请号为201210113255.X的中国专利公开了一种膨润土生产沙地改良剂的方法及应用，该发明公开了一种膨润土生产沙地改良剂的方法及应用，其步骤为：1)膨润土经提纯、改性处理，并加入专用添加剂生产出沙地改良剂；2)在平整好的沙地、旱作农田和缺水农田上，将沙地改良剂通过人工或机械均匀撒施在沙质土壤表面；3)利用旋耕机进行旋耕作业，使沙地改良剂与沙质土壤在耕层内均匀混合；4)经充分浇水，使沙地改良剂吸水发挥其胶黏性，使其更好的与沙质土壤结合形成土壤团粒，从而达到节水、保水、保肥、防风固沙的目的，实现种植作物的增产增收。本发明的沙地改良剂主要用于沙质土壤、旱作农田、缺水农田改造，也可以用作盐碱土、贫瘠土、黄泥土、易板结土的土壤改造以及荒漠化治理和各种固沙工程。

该发明除了如同上一例子一样的弊端外，膨润土价格的成本昂贵，不易就地取材更限制了该技术的运用。

沙区通用技术之一是运黄土覆盖在沙地上，形成约30厘米的黄土层然后种植。该方法土地保水能力强，但该技术改造费用约1000元/亩，远高于该申请100-200元/亩的改造费用，且土地肥力明显不足，也易起尘，无竞争力；沙区通用技术之二是平整土地后放置半年到两年，施加1-3吨/亩农家肥后翻耕，以腐殖酸复合肥为常规肥料种植3-5年豆科植物后可转化为沙壤土。但同样存在粗细颗粒较易分离，抗风蚀能力差，成本高（主要因为腐殖酸复合肥是昂贵的工业产品），改造时间长，同样无竞争力。

另外，合格的污泥往往因为含有微量重金属成分，业内往往担心其溶出渗入地下水而较少使用，该方法通过XXXXXXXXXXXXX络合固定重金属，基本可避免溶出重金属对地下水的污染。