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關(guān)鍵詞: 酸性土壤;成因;改良技術(shù)
一、礦物和工業(yè)廢棄物的改良作用
除了利用石灰改良酸性土壤的傳統(tǒng)方法外,人們還發(fā)現(xiàn)利用某些礦物和工業(yè)廢棄物也能改良土壤酸度,如白云石、磷石膏、粉煤灰、磷礦粉和堿渣等礦物和制漿廢液污泥等工業(yè)廢棄物。白云石是碳酸鈣和碳酸鎂以等分子比形成的結(jié)晶碳酸鈣鎂化合物。在安徽酸性黃紅壤上的試驗表明:酸性黃紅壤施用白云石粉可以降低土壤交換性鋁的含量,提高土壤pH值和交換性鈣、鎂的含量,顯著提高作物產(chǎn)量,且有明顯的后效。
磷石膏是磷復肥和磷化工行業(yè)的副產(chǎn)物,它的主要成份是硫酸鈣,還有未分解的磷礦粉和酸不溶物等。過去主要用于改良堿性土壤,近年用作酸性心土層的改良劑,效果很好。磷石膏改良底層土壤可概括為“自動加石灰效應”。施用磷石膏提高了心土層土壤鹽基飽和度,改善土壤物理性狀,如容重下降,總孔隙度和非毛管孔隙度增加,土壤結(jié)構(gòu)改善,團聚體破壞率降低,紅壤通透性和結(jié)構(gòu)性增強。
粉煤灰是火力發(fā)電廠的煤經(jīng)高溫燃燒后由除塵器收集的細灰,呈粒狀結(jié)構(gòu)。主要含硅、鋁、鐵和微量元素, pH值在10 - 12之間。粉煤灰中含有CaO、MgO等堿性物質(zhì),可以中和土壤中的酸性物質(zhì)。研究表明粉煤灰施入紅壤性中低產(chǎn)田可以中和土壤酸性,提高土壤養(yǎng)分,降低土壤容重,增加孔隙度,并且有利于保濕保墑,使水、肥、氣、熱趨向協(xié)調(diào),為微作物生長創(chuàng)造了良好的土壤環(huán)境。
堿渣是制堿廠的廢棄物, pH值為9. 0 - 11. 8,呈堿性。根據(jù)X - 射線衍射、掃描電子顯微鏡等綜合分析可知堿渣主要礦物成分是結(jié)晶不良的方解石, 次要礦物有伊利石、綠泥石、高嶺石等。堿渣中含有大量農(nóng)作物所需的Ca、Mg、Si、K、P等多種元素, 用此土壤改良劑代替石灰改良酸性、微酸性土壤, 可調(diào)整土壤的pH 值, 加強有益微生物活動,促進有機質(zhì)的分解, 補充微量元素的不足, 使農(nóng)作物增產(chǎn)效果顯著。
造紙制漿廢水處理產(chǎn)生的沉淀固體稱之為“木質(zhì)素污泥”,含有來自制漿原料中的木質(zhì)素等有機質(zhì)和相當量的石灰質(zhì),與石灰、粉煤灰等具有某些相似的物理化學性質(zhì)。木質(zhì)素污泥具有較強的堿性,且含有多種植物生長需要的常量和微量元素及有機質(zhì)。將其施用于酸性土壤,不僅能中和土壤的酸度,還能補充酸性土壤所缺乏的Ca等有益于植物生長的元素。施用造紙制漿污泥可使中強酸性土壤的酸度降低,抑制土壤中鋁的活性,對削減土壤鋁毒害和提高土壤磷的有效性也有積極作用。
另外,磷礦粉、城市污水處理廠產(chǎn)生的堿性污泥、煉鋁工業(yè)產(chǎn)生的赤泥、燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物等也都應用于酸性土壤的改良,并取得一定的效果。
二、有機物料改良劑
在農(nóng)業(yè)上利用有機物料改良酸性土壤已經(jīng)有千余年的歷史。土壤中施用有機物質(zhì)不僅能提供作物需要的養(yǎng)分,提高土壤的肥力水平,還能增加土壤微生物的活性,增強土壤對酸的緩沖性能。有機物料還能與單體鋁復合,降低土壤交換性鋁的含量,減輕鋁對植物的毒害作用。用作改良土壤的有機物料種類很多,在農(nóng)業(yè)中取材也比較方便,如各種農(nóng)作物的莖稈、家畜的糞肥、綠肥和草木灰等等。利用有機物料改良酸性土壤的研究,目前國內(nèi)的相關(guān)報道還很少,多數(shù)集中在利用種植綠肥等調(diào)節(jié)土壤酸度方面。強酸性土壤上分別施用泥碳、泥碳和綠肥、泥碳和水稻秸稈、泥碳和雞糞以及泥碳和油坊軟泥均能不同程度地減少土壤中鋁對作物秧苗的毒害作用。因為泥碳中含有一定量的腐敏酸和富里酸,能與鋁形成不溶性有機物- 鋁絡(luò)合物。向土壤中加入綠肥,會增加鋁在土壤固相表面的吸附;綠肥分解產(chǎn)生的有機陰離子與土壤表面羥基的配位交換反應將OH- 釋放至土壤溶液中,可以中和土壤酸度,降低土壤鋁的活性。泥碳可以解除鋁毒,石灰可以降低土壤酸度,將泥碳與石灰混合施用也可以取得更好的改良酸性土壤的效果。
焚燒作物莖稈產(chǎn)生草木灰在農(nóng)村中很常見,木材工業(yè)的殘余物的焚燒也會產(chǎn)生很多的草木灰,這些草木灰對酸性土壤也有很好的改良作用。施用草木灰對酸性貧瘠土壤主要有兩方面的作用:一是草木灰在土壤中會產(chǎn)生石灰效應,使土壤的pH 值大幅度升高;另一方面,草木灰能增加土壤養(yǎng)分含量,特別是K含量豐富能極大提高土壤鉀含量。將豬糞與小麥秸稈混合,在一定條件下腐熟8周后施于酸性紅壤中,發(fā)現(xiàn)土壤的pH升高,土壤無機態(tài)鋁濃度降低;研究還發(fā)現(xiàn)施用豬糞和小麥秸稈對緩解鋁毒的作用比用碳酸鈣更明顯。
近年來的研究結(jié)果表明,某些植物物料對土壤酸度具有明顯的改良作用,這種改良作用不僅僅是通過增加土壤的有機質(zhì)來增加土壤CEC,而且由于植物物料或多或少含有一定量的灰化堿,能對土壤酸度起到直接的中和作用,可在短期內(nèi)見效。在一定條件下,豆科類植物物料比非豆科類植物物料的改良效果更佳,如將羽扇豆的莖和葉與酸性土壤一起培養(yǎng),其pH增加的最大值可達1 - 2個單位。豆科植物物料對土壤酸度具有較好改良效果的原因與這類植物生長過程中其根系對無機陰、陽離子的不平衡吸收有關(guān),由于生物固氮作用,豆科植物在生長過程中其根系會從土壤中大量吸收無機陽離子如Ca、Mg、K等,導致植物體內(nèi)無機陽離子的濃度高于無機陰離子的濃度,為保持植物體內(nèi)電荷平衡,植物體內(nèi)有機陰離子濃度增加,這些有機陰離子是堿性物質(zhì),當植物物料施于酸性土壤時,這些堿性物質(zhì)會很快釋放,并中和土壤酸度。測定結(jié)果表明,羽扇豆莖和葉所含灰化堿的量是小麥秸稈的7倍多。豆科類植物物料能夠提高土壤pH的另一個原因是有機氮的礦化,豆科植物的固氮作用使其體內(nèi)積累了大量的有機氮,有機氮的礦化反應是一個消耗質(zhì)子的過程,這一過程也使土壤pH升高。但礦化反應產(chǎn)生的銨離子的硝化反應是一個釋放質(zhì)子的過程,這一過程將抵消豆科植物物料對土壤酸度的中和作用。
近年來,人們還開發(fā)出營養(yǎng)型酸性土壤改良劑,即將植物所需的營養(yǎng)元素、改良劑及礦物載體混合,制成營養(yǎng)型改良劑。這種改良劑加入土壤后,在改良酸度的同時還提供植物所需的鈣、鎂、硫、鋅、硼等養(yǎng)份元素,起到一舉兩得的效果。另一種復合型改良劑除了供應養(yǎng)分、降低酸度外,還具有疏松土壤、提高土壤的保水性的功能。
結(jié)語
隨著化肥的大量使用已經(jīng)造成土壤氫離子的大量積累,嚴重破壞了土壤PH的平衡,土壤逐年酸化,嚴重影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前,改良酸化土壤,減緩土壤退化的研究已經(jīng)成為一個國際性的課題,所以全面了解全區(qū)土壤pH現(xiàn)狀和變化對土壤肥力評價和今后的施肥指導十分重要。關(guān)于土壤酸化問題的研究,土壤酸化特征、不同物料的改良效果還需更加深入的探討。
參考文獻:
[1]趙明,趙征宇,蔡葵,等,有機肥料對土壤可溶性氮素變化的影響及肥效研究[J]山東農(nóng)業(yè)科學2008,01
1引言
城市土壤是指出現(xiàn)在城區(qū)和城郊區(qū)、受多種人為活動方式的影響、原有土壤的特性受到強度改變的土壤的總稱。城市土壤是伴隨城市化進程而出現(xiàn)的產(chǎn)物,是在城市的特殊背景下孕育而成的,從本質(zhì)上講是一類擾動的人為新成土。城市土壤廣泛分布在公園、道路、社區(qū)、體育場、城市河道、垃圾填埋廠、廢氣工廠、城市郊區(qū),或者簡單地成為建筑、街道、鐵路等城市和工業(yè)設(shè)施的基礎(chǔ)而處于埋藏狀態(tài)。城市土壤在空間上變異十分明顯,除自身土壤物質(zhì)外,城市土壤還包括大量的人為物質(zhì),這些物質(zhì)影響和決定著城市土壤的形態(tài)學和理化特性。
2城市土壤的理化特性
2.1物理特性
2.1.1土壤中侵入體較多
城市土壤在城市建設(shè)過程中,經(jīng)過長期多次無序的挖掘、搬運、堆積、混合和大量廢棄物填充后,形成了無層次、無規(guī)律的土體構(gòu)造。土壤中侵入體包括建筑廢棄物、礫石、磚塊、混凝土塊、石灰渣、煤渣、玻璃等物質(zhì)。據(jù)對天津市河西區(qū)友誼路中環(huán)線至黑牛城道段行道樹土壤的測定,直徑大于2cm的侵入體含量高達18.2%~31.8%,平均值25.2%,而近鄰的天津賓館內(nèi)綠地土壤侵入體僅有3.49%。
2.1.2土壤通透性差
土壤壓實和板結(jié)是土壤物理退化的主要形式。在城區(qū)由于人流的踐踏和車輛的碾壓,土壤容重明顯大于郊區(qū)土壤,一般愈靠近地表,壓實和板結(jié)程度越重。人為反復踐踏可壓實土壤深達20~30cm,若經(jīng)機械車輛多次壓實,影響深度可達1m以上。據(jù)調(diào)查,天津賓館內(nèi)綠地(0~20cm)土壤容重平均為1.42g/cm3,比郊區(qū)同層土壤容重高16.9%,總孔隙度降低16.4%。中心城區(qū)內(nèi)有近14%的土壤容重大于1.6g/cm3。土壤通透性降低,樹木根系的垂直生長和水平伸展空間受到限制。由于土壤緊實,加之路面和鋪裝的封閉,自然降水很難滲入土壤蓄存,而在雨季,又常因土壤緊實滲水速度緩慢而造成瀝澇災害。
2.1.3土壤溫度偏高
由于“熱島效應”,城市氣溫高于郊區(qū)。而城市地區(qū)地表普遍封閉,不僅阻礙了土壤和外界的物質(zhì)能量交換,而且將更多的地面熱量傳遞到下層土壤,使土壤溫度升高。據(jù)測,夏季街道最高溫度比大氣溫度要高出10℃之多。土壤溫度過高會使樹木代謝紊亂,引起焦葉和樹皮灼燒,抑制根系生長,嚴重的會使樹木干枯死亡。
2.2化學特性
2.2.1土壤堿化度增高
天津市友誼路兩側(cè)行道樹土壤的pH值平均為8.77,而天津賓館內(nèi)綠地土壤的pH值為8.20,海河沿線土壤的pH值小于8.0,可見行道樹土壤有堿化趨勢。土壤堿性增強的原因可能包括:融化道路積雪的氯化鈣、氯化鈉和其他種類的鹽,隨地表徑流積累在土壤中;建筑廢棄物、水泥、磚塊和其他堿性混合物中鈣的釋放;流經(jīng)混凝土和石灰石表面的徑流到處存在,而徑流中含有鈣離子等堿性物質(zhì);土壤碳酸鹽與碳酸反應形成重碳酸鹽等。
2.2.2土壤養(yǎng)分含量降低
城市土壤生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)過程單一,土壤營養(yǎng)元素主要來源于土壤母質(zhì)、降雨、廢物等,土壤有機質(zhì)和土壤養(yǎng)分含量降低。據(jù)測定,海河沿線由中心城區(qū)向外延伸地區(qū)的土壤調(diào)查表明(表1),公園土壤比非公園土壤的有機質(zhì)和速效氮、磷、鉀均有顯著降低。土壤缺乏養(yǎng)分使城市綠化植物出現(xiàn)生長緩慢、新葉發(fā)黃、枝條生長細弱、部分枝葉死亡、壽命縮短等現(xiàn)象。
2.2.3土壤污染較重
土壤污染源主要來自污染的大氣沉降、廢水和污水灌溉、工業(yè)廢渣和城市垃圾,以及農(nóng)藥的施用等。城市土壤重金屬一般較高,可移動態(tài)占比較大,生物有效性高,植物體內(nèi)的累積量遠超過無污染區(qū)(表2)。城市土壤中的鉛主要來源于機動車尾氣排放和含鉛汽油的污染與燃燒,尤其是公路兩側(cè)的土壤含鉛量明顯增加。
3城市土壤改良利用和管理
3.1城市綠地土壤改良利用和管理措施
城市土壤是城市中有限的土壤資源,是園林植物生存的必需條件。由于城市植被結(jié)構(gòu)簡單,植物群落大多呈孤島式分布,使得園林土壤中的水、氣、熱循環(huán)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化大大減弱。此外,人為踐踏、交通碾壓又提高了土壤緊實度,進一步加劇了土壤生態(tài)環(huán)境的惡化。因此,要改變這種狀況,就必需采取綜合措施,以創(chuàng)造近自然生態(tài)條件,不斷提高土壤肥力,維持土壤的良性循環(huán),滿足園林植物生長發(fā)育的要求。
3.1.1改進綠地種植結(jié)構(gòu)
在各類綠地的規(guī)劃設(shè)計中要考慮土壤生態(tài)環(huán)境的空間,綠地面積要相對集中,土壤邊界要擴大,以維持土壤自身的物理、化學和生物等作用正常進行,實現(xiàn)土壤生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。在具體設(shè)計時,要減少樹木的孤植,增加群植,喬、灌、草結(jié)合,深根和淺根結(jié)合的復層混合群落,這不僅符合“互惠共生”的原理,而且隨著綠地面積擴大,植物枯枝落葉及代謝產(chǎn)物大多數(shù)保留在系統(tǒng)內(nèi),有利于土壤物質(zhì)的積累。行道樹綠化是城市中最難的課題,原因是受土地面積限制,根系的活動范圍小,生存條件差。為此,建議在新城區(qū)建設(shè)時,要適當擴大綠帶寬度,以改善行道樹的土壤環(huán)境。
3.1.2深翻熟化,松土除草
深翻結(jié)合施肥,可改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì),增加土壤通透性。除整地、定植前深翻外,對重點樹種和重點區(qū)域,還應適時深翻,以刺激新根發(fā)生,保證樹木隨樹齡的增長對肥、水的需要,促使樹體健壯。深翻的時間一般以秋末冬初為宜,深翻的深度要因地、因樹而異。深翻后應能保持后效多年,間隔時間根據(jù)需要決定。松土可疏松表層土壤,減少水分蒸發(fā),防止土壤返鹽,促進微生物活動,提高土壤養(yǎng)分的有效性,除草可減少水分和養(yǎng)分的消耗,使踏實的園土恢復疏松。每年應松土除草2~3次,松土深度因苗而異。
3.1.3增施有機肥
改變園林植物不施肥的習慣,要在園林植物栽植時和各個不同生長階段增施有機肥料,特別是要注重栽植前的基肥。栽植土壤質(zhì)量差時,地表要普施腐熟有機肥6~8kg/m2,深翻埋入土內(nèi);在定植前,每穴再施有機肥3~5kg。建成綠地的樹木施用有機肥應根據(jù)樹種、樹齡、土壤理化性狀等條件來決定,一般采用每2cm胸徑施1kg有機肥的方法,在行間或株間挖寬30~40cm深20~30cm的溝或穴施入,施時要結(jié)合土壤改良一起進行,肥、土、改良物摻拌勻后回填,填后澆水。
3.1.4摻拌通氣性物質(zhì)
為減輕土壤嚴重緊實狀況,可在栽植穴內(nèi)或在后期摻拌粗砂、粉煤灰、碎樹皮、腐葉土、草炭等物質(zhì),這樣不僅能降低土壤緊實度,提高土壤通氣透水性,而且能起到保水抑鹽作用。
3.1.5鋪設(shè)透氣透水性地磚
過去行道樹周圍鋪裝混凝土瀝青封閉地面,嚴重影響大氣與土壤之間的氣體交換和雨水的滲入,造成土壤缺氮,影響雨水資源的再利用。要改善土壤的生態(tài)條件,回歸自然,應對“人行硬路”進行改造,鋪設(shè)透氣透水性地磚。
3.1.6設(shè)置防護隔離
面對人為踐踏,可采取防護隔離措施;小型綠地邊界可構(gòu)筑砌石圈圍成樹池;行道樹綠帶設(shè)置圍欄,減少人為和機械破壞;對主干道路和游覽區(qū)的孤植大樹周圍鋪蓋金屬網(wǎng)架,以防止踐踏和土壤板結(jié),培育和延長大樹的壽命。
3.1.7加強環(huán)境管理,防止土壤污染
城市土壤生態(tài)系統(tǒng)較為封閉,物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化單調(diào)緩慢,土壤環(huán)境容量小,自身凈化力低。因此,防止土壤污染,是城市土壤利用過程中一個長期的、經(jīng)常性的措施。①嚴格限制污水灌溉,充分利用雨水和中水資源。在城市園林建設(shè)中要結(jié)合園林景觀設(shè)計,積極開展雨水利用工程,以便雨季來臨時能多蓄水,多用雨水灌溉。②減少固體廢棄物對土壤的侵害。應嚴格控制固體廢棄物的排放,并制定相應的管理法規(guī),激勵固體廢棄物的無害化處理,尤其對可利用生活垃圾和污泥,將其充分發(fā)酵腐熟,制成有機肥料,既可減輕城市環(huán)境污染又為園林綠化開辟了新肥源。③控制融雪劑的危害。冬季降雪時,市區(qū)通常噴灑高濃度的氯化鈉溶液,以加速融雪,這些鹽水一旦接觸到植物,就會對植物產(chǎn)生嚴重危害。為防止融雪鹽水的危害,應嚴格控制化雪鹽的合理用。量,及時清除融化的雪水,嚴禁將帶鹽的雪堆到樹木根區(qū)。
3.2城區(qū)內(nèi)土壤資源的利用與改良
3.2.1建筑場地表層土壤的利用
在城市建設(shè)快速發(fā)展的時期,建設(shè)需土量大,但因人均耕地少,土壤資源嚴重短缺。而在現(xiàn)實中,土壤資源的破壞和浪費現(xiàn)象不斷發(fā)生。不少施工單位,不珍惜土壤資源的保護,常把熟化表土作為建筑回填土壓到建筑物下,或是把污染不嚴重、土壤侵入體少且可篩分的土壤隨便清除掉。為此,對建筑場地范圍內(nèi)的表層土壤要進行充分利用,并采取以下規(guī)范措施。(1)凡在規(guī)劃區(qū)內(nèi),正在或?qū)⒁M行建筑施工的地方,一定要在開挖基礎(chǔ)前,把表層熟化土壤起走作為綠化建設(shè)土資源儲備起來。起土深度可根據(jù)地下建筑深度確定,一般40~100cm,最低不應少于40cm。(2)因土制宜合理利用。對城市廢棄土,凡是污染不嚴重、侵入體在20%以內(nèi),一定要把侵入體篩分出來后,仍作為園林綠化種植土使用;對污染嚴重、侵入體超過20%的土壤可作為1m土層以下的回填土使用。(3)對綠化不能使用的土壤,可作為建筑物下層回填土使用。
關(guān)鍵詞:園林 施工 土壤
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一、城市土壤特點
城市土壤的形成是人類長期活動的結(jié)果,主要分布在公園、道路、體育場館、城市河道、郊區(qū)、企事業(yè)和廠礦周圍,或者簡單地成為建筑、街道、鐵路等城市和工業(yè)設(shè)施的“基礎(chǔ)”而處于埋藏狀態(tài)。城市土壤與自然土壤、農(nóng)業(yè)土壤相比,既繼承了原有自然土壤的某些特征,又由于人為干擾活動的影響,使得土壤的自然屬性、物理屬性、化學屬性遭到破壞,原來的微生物區(qū)系發(fā)生改變,同時使一些人為污染物進入土壤,從而形成不同于自然土壤和耕作土壤的特殊土壤。
1城市土壤結(jié)構(gòu)凌亂
城市土壤土層變異性大,呈現(xiàn)巖性不連續(xù)特性,這導致不同土層的結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、有機質(zhì)含量、pH值、容重及與其有關(guān)的通氣性、排水性、持水量和肥力狀況有顯著差異。城市土壤土層變異性大,土層排列凌亂,許多土層之間沒有發(fā)生聯(lián)系。此外城市生產(chǎn)和生活中常產(chǎn)生一些廢物,如建筑和家庭廢棄物、碎磚塊、瀝青碎塊、混凝土塊等,需要進行處理,其中填埋是處理廢物的常用方法,其和自然土壤發(fā)生層的土壤碎塊混合在一起,改變了土層次序和土壤組成,也影響了土壤的滲透性和生物化學功能。
2城市土壤緊實度大,通透性差
緊實度大是城市土壤的重要特征。城市中由于人口密度大,人流量大,人踩車壓,以及各種機械的頻繁使用,土壤密度逐漸增大,特別是公園、道路等人為活動頻繁的區(qū)域,土壤容重很高,土壤的孔隙度很低,在一些緊實的心土或底土層中,孔隙度可降至20%~30%,有的甚至小于10%。壓實導致土壤結(jié)構(gòu)體破壞、容重增加、孔隙度降低、緊實度增加,持水量減少。
此外,土壤緊實度大還會對溶質(zhì)移動過程和生物活動等產(chǎn)生影響,從而對城市的環(huán)境產(chǎn)生顯著的影響。如城市公園游人較多,地面受到踐踏,土壤板結(jié),透氣性降低,有的樹干周圍鋪裝面積過大,僅留下很小的樹盤,影響了地上與地下的氣體交換,使植物生長環(huán)境惡化。城市土壤容重大、硬度高、透氣性差,在這樣的土壤中根系生長嚴重受阻,根系發(fā)育不良甚至死亡,使園林植物地上部分得不到足夠的水分和養(yǎng)分,長期這樣下去,必然導致樹木長勢衰弱,甚至枯死。
城市地面硬化造成城市土壤與外界水分、氣體的交換受到阻礙,使土壤的通透性下降,大大減少了水分的積蓄,造成土壤中有機質(zhì)分解減慢,加劇土壤的貧瘠化;根系處于透氣、營養(yǎng)及水分極差的環(huán)境中,嚴重影響了植物根系的生長,園林植物生長衰弱,抗逆性降低,甚至有可能導致其死亡。
3城市土壤固體入侵物多,有機質(zhì)含量低,礦質(zhì)元素缺乏
由于城市土壤很多是建筑垃圾土,建筑土壤中含有大量建筑后留下的磚瓦塊、砂石、煤屑、碎木、灰渣和灰槽等建筑垃圾,其常常會使植物的根無法穿越而限制其分布的深度和廣度。土壤中固體類夾雜物含量適當時,能在一定程度上提高土壤(尤其是粘重土壤)的通氣透水能力,促進根系生長;但含量過多,會使土壤持水能力下降,缺少有機質(zhì)。
4城市土壤污染嚴重
工業(yè)廢氣、廢液、廢渣的排放,人們亂排污水,亂倒垃圾,亂堆水泥、石灰、爐渣等廢物殘渣,導致土壤酸化、鹽堿化,理化性質(zhì)變壞,土壤污染日益嚴重,直接影響土壤的組分和性質(zhì)。城市污染物主要有污水、污泥和固體廢物等。污水成分復雜,其含有的懸浮物、有機物、可溶性鹽類、合成洗滌劑、有機毒物、無機毒物、病原菌、病毒、寄生蟲等成分,進入土壤后可以改變土壤水的性質(zhì)或成為土壤的組分,影響土壤水分功能的發(fā)揮,抑制生物種群數(shù)量和生物活性及物質(zhì)循環(huán)。固體廢棄物大都含有重金屬,甚至含有放射性物質(zhì),這些物質(zhì)經(jīng)過長期暴露,被雨水沖洗和淋溶后,溶入水中,通過地表徑流進入水體從而對土壤造成污染,長期以往將導致城市土壤污染日益嚴重。
二、園林綠化施工中土壤質(zhì)量管理的現(xiàn)狀
1現(xiàn)狀
目前由于人們常常看重園林綠化的設(shè)計景觀效果,從而對園林植物種植方面比較偏重,而忽視了土壤的重要性,園林工程施工中一般采用建筑過程中挖掘出的地下未充分熟化、養(yǎng)分貧瘠的土壤或山地土壤進行填埋建植,或不論土壤條件即就地栽植。相當數(shù)量的園林土壤普遍存在來源復雜、pH值偏高、有機質(zhì)含量低、有效養(yǎng)分低、容重大、質(zhì)地黏重、通氣性差等缺陷,嚴重阻礙了園林綠化的發(fā)展,如何管理園林土壤質(zhì)量已經(jīng)顯得十分重要。
近年來,隨著園林綠化事業(yè)的發(fā)展,人們逐步認識到土壤在園林綠化發(fā)展中的重要作用。我國各大城市紛紛開展了園林土壤質(zhì)量管理的探索。首先,對本地園林土壤進行大量調(diào)查,并依據(jù)調(diào)查研究數(shù)據(jù)制定園林土壤質(zhì)量地方標準,為規(guī)范園林土壤質(zhì)量管理提供了技術(shù)保證;上海于1998年、重慶于2005年分別制定實施了相應的地方標準。其次,各大發(fā)達城市逐漸建立了園林土壤檢測機構(gòu),以加強對園林栽植土和其他栽植基質(zhì)的檢測分析和質(zhì)量管理。
2問題
對園林土壤質(zhì)量的重要性不夠重視
長期以來,往往都是到植物出現(xiàn)生長困難或病蟲害但找不到其他原因時,園林土壤才被引起重視。由于土壤對植物的影響和作用是長期、持久的,短期的生長表現(xiàn)并不明顯,人們也往往偏向于重視栽植效果,導致了“能栽活、養(yǎng)不死”的觀念長期存在,少數(shù)綠化施工養(yǎng)護單位受經(jīng)濟利益的驅(qū)使,在土壤改良上少投入甚至不投入經(jīng)費,承包期結(jié)束便一走了之,給城市綠化造成重大損失。近年來隨著城市綠化事業(yè)的發(fā)展,園林工作者已意識到土壤的重要性,園林土壤質(zhì)量問題已引起相關(guān)部門的重視。
園林土壤資源的破壞和污染嚴重
由于綠化工程一般是在基礎(chǔ)建設(shè)完成后進行,有些建設(shè)工程在開工時就把質(zhì)量良好的表層土當垃圾運走或填埋,而開展綠化時只剩下了貧瘠的土壤,造成了土壤資源的破壞。另外,園林土壤作為一種城市土壤,其污染源遠多于農(nóng)田土,受污染的程度遠大于農(nóng)田土,主要污染來源有建筑垃圾、生活垃圾、污水、酸雨、降塵、汽車尾氣、農(nóng)藥、化肥等。這些物質(zhì)對土壤的理化性質(zhì)、土壤生物和環(huán)境帶來嚴重的危害,威脅到城市樹木、花草的正常生長,從而極大地影響綠地質(zhì)量和綠化效果。
園林植物設(shè)計、栽植和養(yǎng)護不科學
由于有的園林設(shè)計往往注重構(gòu)思和形式,追求“看得見的效果”而忽略了植物的生態(tài)習性與土壤的適應性,導致了園林植物的栽植盲目性。此外如果園林土壤養(yǎng)護不當將造成土壤退化,直接影響植物的生長。有些園林工作者認為土壤缺肥,就大量使用化學肥料,結(jié)果引起土壤結(jié)構(gòu)板結(jié)。在灌溉時,特別是市街綠地基本是撒水車噴撒,水流量大,容易形成地表徑流,沖走表層土壤,水分也不易滲透到根系。目前,園林養(yǎng)護基本還是以經(jīng)驗為主,缺少以土壤或葉片養(yǎng)分診斷為基礎(chǔ)的科學指導以及合理、有效的養(yǎng)護規(guī)范,這不但解決不了問題,還會使問題加重,且增加綠化成本、污染環(huán)境。
三、園林綠化施工中土壤改良的重要性及建議
1土壤改良的重要性
近年來,隨著武漢的城市建設(shè)和開發(fā),在建設(shè)園林式城區(qū)走可持續(xù)發(fā)展道路的主導思想下,園林綠化建設(shè)事業(yè)得到了長足的發(fā)展,植物品種的多樣化應用為武漢營造生態(tài)型環(huán)境發(fā)揮出重要的作用。然而,環(huán)境因素對不同品種植物的影響很大,土壤作為植物生長的必要物質(zhì),對植物的成活、生長影響更是不容忽視的。在園林施工工程中,通過土壤改良來為園林植物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境,是提高施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),也是提高園林植物成活率的關(guān)鍵工序。
2合理化建議
通過法律行政手段保護園林土壤表層
園林土壤的表層土是一種寶貴的資源,加強對土壤表層的挖掘、堆放、運移的過程管理不僅能節(jié)約施工費用,更重要的是保護了有限的表層土資源。但是,由于土木建設(shè)和園林建設(shè)往往是不連續(xù)的,加之一些園林工作者珍惜保護表層土的意識不強。所以,保護園林土壤表層土還是要通過法律行政手段引導建設(shè)者珍惜保護園林土壤資源。
做好施工前中后期的土壤檢測管理工作
以上海國際旅游度假村項目為例,對土壤改良前、中、后期進行全程的監(jiān)控管理,保證改良后土壤的各項技術(shù)指標(主要為環(huán)境質(zhì)量指標和營養(yǎng)指標)達到相應的技術(shù)規(guī)范標準。
3)對土壤改良劃分相應的技術(shù)標準
以一些示范或重點綠化工程為試點標桿,積極開展土壤改良工作。可根據(jù)綠地功能類型(如廣場、游園、街道綠化等)來對土壤改良及土壤改良前的原土進行相應的技術(shù)指標要求,制定最低及最高標準,從高到低進行分級,能夠提高土壤改良項目在綠化工程施工中的經(jīng)濟性和可行性。
在行業(yè)內(nèi)形成相應的技術(shù)規(guī)范要求
在行業(yè)內(nèi)對土壤檢測及土壤改良形成相應的國家及地方規(guī)范,有助于園林綠化工程的規(guī)范化、科學化施工,提高苗木栽植的成活率,對武漢市園林綠化施工水平的整體提高也有很大幫助。
建立并落實科學的設(shè)計、栽植和養(yǎng)護規(guī)范
全面調(diào)查本地區(qū)園林土壤的本底特性,內(nèi)容包括土壤的形成背景及其組成、物化性質(zhì)等,促進園林土壤基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫的建立。根據(jù)調(diào)查結(jié)果,給研究設(shè)計部門提供數(shù)據(jù)支持,因地制宜,提出有效治理和改良土壤的技術(shù)。在苗木栽植的過程中應充分考慮土壤條件,科學地規(guī)劃、選擇植物材料,最大限度地滿足“適地適樹”的要求,降低綠地建設(shè)成本,充分發(fā)揮土壤質(zhì)量檢測的作用。在養(yǎng)護工程中注意對有機肥料的使用,盡量少使用化肥,以免破壞土壤結(jié)構(gòu)及酸堿性;灌溉應小水慢慢澆灌,讓水徐徐滲透土層中,保證土壤持續(xù)供水;另外應經(jīng)常松土,增加土壤通透性。
關(guān)鍵詞:路基; 土壤改良
Abstract: combining the engineering example, a detailed introduction lower strength and low liquid limit clay improved methods and the application in highway.
Keywords: subgrade; Soil improvement
中圖分類號:U213.1文獻標識碼:A 文章編號:
【正文】
一、前言
隨著高速公路建設(shè)規(guī)模和規(guī)格的增加,修筑高速公路所用的主要材料――土方的種類也越來越多。但根據(jù)國家提倡保護耕地的要求,所能用的土方也越來越少。為了能適應高速公路的建設(shè)需要,各用土單位開始采用各種非適應性填料改良后用于路基填筑。下面就結(jié)合京津高速公路天津段第19合同段就填料強度較低的低液限粘性土情況,談談我們施工中的土壤改良情況。
二、工程概況
京津高速公路天津段第十九合同段起始樁號為K77+798.266,終點樁號為K82+550,主線全線長4.75Km,另有南蔡互通式立交A、B、C、D、E五個匝道1.73 Km,路基土方共103萬方。由于所在路段周圍耕地受到保護,路基土源十分貧乏,沒有較適合的填筑用土,當?shù)卣鶕?jù)實際情況采用北京排污河內(nèi)多年沉積的淤泥質(zhì)土。該類型土十分松軟,孔隙比大,天然含水量高,壓縮性高,強度低,滲透性小,含有較多的有機質(zhì)和礦物質(zhì)。該類土遇水有強膨脹性,進行路基填筑時,對路堤的壓實密度和穩(wěn)定性有較大影響。
三、土壤改良的可行性研究及其原理探討
針對該類土松軟、孔隙比大、天然含水量高、壓縮性高、強度低、滲透性小、不易固結(jié)的特點,我們集中精力進行了關(guān)于土壤改良的研究。我們改良的目的主要使降低孔隙比和含水量,提高強度,達到易固結(jié)的目的。根據(jù)施工經(jīng)驗和查閱大量資料后,施工現(xiàn)場進行摻拌其他材料進行土壤改良。有兩種較適合的材料:水泥和石灰,但水泥的時效性較強,不適合大面積進行土壤改良。若采用生石灰改良土壤,生石灰吸收水分,與水發(fā)生反應生成消石灰,同時產(chǎn)生熱量,蒸發(fā)土中的水分,減低土中的含水量,消石灰與土顆粒陽離子之間交換,使土產(chǎn)生化學反應而固結(jié),從而改變土的物理和化學性能。
生石灰改良的作用和處理效果
時間
作用 短時間 長時間
穩(wěn)定作用 1、吸水
2、發(fā)熱,水分蒸發(fā)
3、毛細管吸水
4、灰、土顆粒交換 1、硬凝反應
2、碳化作用加固土
處理效果 1、減低含水量
2、塑指降低
3、粘性降低
4、改善操作 1、增加強度
2、增加剛度
四、試驗情況
通過京津高速公路第二中心試驗室多次檢測,該類土承載比CBR大部分在2.0-5.0之間,塑性指數(shù)在10.1-17,液限在39%左右,固結(jié)系數(shù)為2.1%-4.7%之間。按照公路土工試驗規(guī)程(JTJ051-93)規(guī)定,該類土不適合作為路基的填筑材料,為不合格的填料(相關(guān)報告附后)。
現(xiàn)場路基采用素土填筑時,易出現(xiàn)如下情況:土壤中水分散失速度慢,盡管使用鏵犁多次翻曬,也很難達到最佳含水量,大部分水分已與土顆粒形成晶體,以晶體的形式存在。在采用大型壓實機械壓實時,隨著壓實遍數(shù)的增加,受到晶體中水的影響,土顆粒的錯動相當困難,壓實度不一定增長。直接填筑時很難達到室內(nèi)試驗時經(jīng)過擊實后的壓實度。同時,填筑完后的路基穩(wěn)定性較差,極易被雨水沖刷,雨后成為稀泥狀,在有風天氣則大范圍揚塵,施工相當困難。
采用石灰進行改良時,石灰標準如下:
石灰的原材檢驗應嚴格進行,不合格的原材堅決不許進場。生石灰(CaO+MgO)的有效含量應符合下表的標準:
表1 生石灰的技術(shù)指標
五、施工過程
我們采用摻拌5%的石灰進行翻拌改良土壤,在施工方法上,我們設(shè)計了兩種對比方案:
(1)、在施工現(xiàn)場拌和。根據(jù)試驗情況確定加灰摻拌的比例和最佳含水量,標準擊實等。對生石灰進行檢驗,檢驗Ca、Mg含量符合Ⅲ級以上后才能使用。先在路基上鋪一層虛土,然后將消石灰撒到土上面,使用鏵犁和旋耕犁配合拌和機翻拌,攪拌均勻后繼續(xù)使用鏵犁和旋耕犁翻曬。翻曬至含水量符合要求后進行碾壓,經(jīng)過壓實度檢測后進入一工序。該方法施工周期大約在5-6天左右。
(2)、在拌和場拌和。根據(jù)試驗情況確定加灰摻拌的比例和最佳含水量,標準擊實等。對生石灰進行檢驗,檢驗Ca、Mg含量符合Ⅲ級以上后才能使用。將備土場需要改良的土方每隔一定距離挖一個坑或每一定土方數(shù)量處挖一個坑,將生石灰用運行車拉到備土區(qū)倒入挖好的坑中,將原挖出來的土回填、排壓。讓石灰充分吸收土中的水分,同時散發(fā)大量的熱量,該熱量不但能蒸發(fā)水分,并且在一定程度上能將土中的有機物碳化,3-5天后,埋入土中的生石灰基本上消解完成。使用挖掘機挖開后翻拌均勻,將翻拌完成的土方用運行車拉至路基上攤開,翻曬,碾壓成型。在碾壓成型消石灰中的陽離子和土顆粒中的離子發(fā)生置換反應后,灰土開始固結(jié)成有一定強度的板體。在路基施工的過程中,拌和場繼續(xù)進行拌和。該方法不僅施工速度快,效率高,而且經(jīng)過灑水養(yǎng)護后,土體強度一般能達到0.3Mpa左右。
經(jīng)過兩種方案的對比實施,方案一不僅施工周期長,而且經(jīng)過消解的石灰,其吸水效果小,改良效果不明顯。方案二施工周期較短,機械利用率較高,且其承載比和壓實度完全能滿足表3的標準。經(jīng)過優(yōu)選,選擇方案二效果為佳。
六、工后檢驗
改良后的灰土在碾壓完成后進行檢驗,壓實度能達到室內(nèi)標準試驗的合格標準。7天后固結(jié)的灰土用人工很難挖開。從開始填筑至路面結(jié)構(gòu)曾開始施工近12個月的時間里,整個路基平均沉降量僅10.82cm,同時在雨季中,路基邊坡相當穩(wěn)定,雨水僅能沖刷邊坡表面虛土。彎沉試驗的資料較素土填筑路基小許多,較好的保證了路基的穩(wěn)定性。
七、施工注意事項
采用生石灰改良土壤時應注意:(1)、生石灰運輸保管時,要防潮防水防塵,遇水后發(fā)生水化反應,降低其改良土質(zhì)的作用;(2)、加強安全防護,防止燒傷事故,并應防止污染環(huán)境;(3)、必須采用合格的生石灰,如果不合格,為了達到相同的效果就必須而增大石灰劑量,將導致壓實度不易達標;(4)、碾壓前灰土含水量應較最佳含水量高2%左右為佳,否則易出現(xiàn)壓實較困難或后期開裂現(xiàn)象。
八、結(jié)束語
我市位于遼寧東部山區(qū),全市總?cè)丝?7.8 萬人,其中農(nóng)業(yè)人口41萬人。現(xiàn)有耕地93萬畝,以旱田為主,旱田主要播種作物玉米、大豆,播種面積54萬畝,占耕地總面積的58%。
全市屬于溫潤季風氣候區(qū),雨量充沛,熱量豐富,雨熱同季,光照較好,年平均無霜期156天,年降雨量800-1200毫米,平均日照時數(shù)2400小時,大于10℃活動積溫3095℃。
我市高產(chǎn)田18.6萬畝,占耕地總面積的20%,中低產(chǎn)田總面積74.4萬畝,占耕地總面積的80%,其中中產(chǎn)田28.0萬畝,占耕地總面積的30.1%,低產(chǎn)田面積46.4萬畝,占耕地總面積49.9%。另外全市PH值小于5.5的過酸性土壤32.5萬畝,占耕地總面積的34.9%;全市還有27.3萬畝,占耕地總面積29.3%的地塊土層薄或砂石含量多,每年不同程度的受到伏旱危害,這部分耕地大多數(shù)都為低產(chǎn)田,一般種植玉米畝產(chǎn)200-300公斤。
“八·五”時期,我市利用生石灰、爐渣灰等堿性物質(zhì)改良酸性土,部分耕地得以改良,取得良好效果。2005年以來,我市開展大規(guī)模測土配方施肥工作,在全市范圍內(nèi)采集土樣9470個,對有機質(zhì)、有效磷、堿解氮、速效鉀和PH值等土壤養(yǎng)分指標進行測試分析。全市耕地土壤有機質(zhì)含量在1.76-6.60%之間,平均含量2.59%;有效磷含量在8.3-29.6ppm,平均含量15.1ppm,有機質(zhì)和有效磷含量同屬3級水平(按全國土壤養(yǎng)分分級標準);速效鉀含量在23-300ppm,平均61ppm,低于缺鉀臨界值(
一、利用生石灰改良酸性土壤
一是要選取正確的施用時間,石灰類改良劑可以在作物收獲后與栽種前施用,應盡早施用,盡可能遠離播種期。PH值5.5以下的土壤,每畝施用生石灰100公斤,PH值在5.5-5.9的土壤,每畝施用生石灰75公斤,連續(xù)施用3年,可使PH值提高.04.-0.5左右。
由于石灰改土效果可維持3年左右,所以隔年再測試土壤pH值,以決定是否需再補充。
二要采取正確的施肥方式,石灰類改良劑的溶解度不大,一般采用表面撒施后再犁入土中。其翻土的深度應與改良的土壤深度目標一致。另外,最好與有機肥混合施用。因為有機質(zhì)中的有機酸可以與鈣結(jié)合助于其向下移動。
需要注意的是,土壤酸化是土壤形成和發(fā)育的自然過程,不恰當?shù)娜藶榛顒涌杉觿⊥寥赖乃峄R虼耍嵝酝寥栏牧际且粋€長期的過程,任何措施都不能一勞永逸。在改良土壤的同時還應注意土壤的維護,注意大、中、微量元素的均衡供應。
二、實施測土配方施肥技術(shù)
鳳城市2005年被列入為省級測土配方施肥項目縣,2007、2008年被列入為部級測土配方施肥項目縣,2009年~2013年繼續(xù)被列為中央財政測土配方施肥補貼項目縣。幾年來,按照《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范》的要求,圍繞“采土測土、配方、配肥、供肥和施肥指導”五個環(huán)節(jié),科學施用配方肥,針對不同作物,調(diào)節(jié)氮、磷、鉀比例和施用數(shù)量及施用方法,用地與養(yǎng)地相結(jié)合。全面提高農(nóng)民科學施肥技術(shù)水平。
三、提倡根茬還田技術(shù)
利用農(nóng)用機械進行春耕耙地將根茬粉碎后還田,每畝可還田根茬100~150公斤,相當于增施1立方米優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥,同時可疏松土壤,保護土壤墑情。根茬還田是增加土壤有機質(zhì),培肥地力,提高產(chǎn)量的有效方法,也是增加農(nóng)業(yè)后勁的有效途徑。
需要注意的一是還田后要及時追施底肥,有利于根茬的腐爛,同時防止微生物在分解有機質(zhì)的時候與下茬作物爭養(yǎng)分;二是進行翻耕,將粉碎的根茬發(fā)盡量埋在地下,這樣做一是有利于根茬和土壤保持水分,以利于分解,同時也能保持肥效。
四、客土
利用砂土墊粘土、粘土墊砂良土壤,同時撿出田間石礫;墊土厚度5cm,每畝30立方米以上。