一種改良城市土壤物理性質的方法
【專利摘要】本發明涉及一種改良城市土壤物理性質的方法。先量取85%～90%物理性質退化的種植用的原土，8%～10%的綠化植物廢棄物腐熟產品和2%～5%有機肥，再量取原土、綠化植物廢棄物腐熟產品和有機肥總體積的0.5～2kg/m3脫硫石膏，將它們充分混合即可，其中綠化植物廢棄物腐熟產品是綠化植物廢棄物經過30～60天堆肥充分腐熟得到；有機肥是經過30～60天發酵腐熟的產品。本發明的原材料取材方便，而且變廢為寶，有效改善城市土壤的理化性質特別是物理結構的改良，從而提高土壤飽和導水率和有效水含量，對促進城市節能減排，提高土壤的生態環境質量有積極作用，具有很好的社會、經濟和環境效益。
【專利說明】一種改良城市土壤物理性質的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種改良城市土壤物理性質方法。具體是利用脫硫石膏和綠化植物廢棄物將被壓實等原因造成的城市土壤的物理性質退化的種植用的原土進行改良的方法，屬于土壤、城市生態環境、園林綠化、市容環保、市政管理和農業技術等領域。
【背景技術】
[0002]城市化是當今社會發展的主流，這在發展中國家如中國尤為明顯。與城市化發展相配套的城市綠化發展迅速，如上海人均綠地面積從1995年的1.69m2增加到2011年的
13.lm2。為滿足城市快速綠化需求，大量機械被用于綠化土方建設，加上中國城市人口眾多，綠地建成后人為踐踏嚴重，土壤壓實導致城市土壤物理性質退化嚴重。
[0003]一般土壤養分缺乏不會直接導致植物死亡，土壤物理性質惡化是導致植物死亡的主要原因。如美國中心公園95%的植物死亡是由土壤物理性質差引起的，而國內調查也顯示城市土壤物理性質惡化是導致植物生長不佳的主要原因。土壤物理性質的惡化除了直接影響植物生長外，還直接影響土壤水分運移。大量綠地建成后往往容易發生雨天大面積積水，發生不少植物死亡現象；而在旱季植物抗旱能力差，需人為灌溉，導致城市園林植物養護耗水嚴重，這對普遍缺水的中國城市來說無疑不堪重負。以上海為例，受成土因素影響，再加上機械壓實和人為踐踏，上海中心城區有37.34%的土壤容重>1.35Mg/m3,有81.33%的土壤通氣孔隙度〈8%。土壤飽和導水率〈10mm/h，土壤有效水含量低，萎蔫系數增加。
[0004]另一方面許多廢棄物是比較理想的土壤改良材料。如發電廠煙氣脫硫產生的副產物脫硫石膏能有效改良土壤滲透能力，綠化植物廢棄物和有機肥除了能有效提高土壤有機含量外，對改善土壤結構、降低土壤容重、提高土壤通氣性以及提高土壤有效水均有較好的效果，因此將這些廢棄物按照合理比例用于土壤改良，不但能有效改善城市土壤普遍存在的物理性質退化的現象，而且對促進城市節能減排，綜合提高城市生態環境質量有重要意義。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供了一種利用脫硫石膏和綠化植物廢棄物等改良城市土壤物理性質的方法，具體是通過合理的配比，將物理性質退化的城市土壤改良成具有良好的蓄水、保肥、透氣、蓄熱功能，滿足植物生長和綠地的水源涵養功能的優質城市土壤。
[0006]為了達到上述目的，本發明經過對綠化植物廢棄物、有機肥、石膏與原土的各種配比混合研究，測定各配比的土壤物理性質的變化情況，選擇最佳的土壤理化性狀，確定最優的配比。具體步驟如下:
[0007]第一步，改良用材料的選擇和處理
[0008]選用 脫硫石膏、綠化植物廢棄物和有機肥作為改良用材料；
[0009]其中，脫硫石膏是燃煤電廠實施煙氣脫硫產生的副產品；
[0010]綠化植物廢棄物是經過至少30-60天堆肥腐熟處理得到的綠化植物廢棄物腐熟產品，該綠化植物廢棄物腐熟產品的的理化性質要求符合林業行業標準《綠化用有機基質》(LY/T1970-2011)中關于改良材料的產品質量要求，即粒徑<13mm為80%重量百分t匕，其余粒徑<30mm ；EC值為0.5~3.5mS/cm,含水量〈35%，有機質含量≥20g/Kg,總養分(Ν+Ρ205+Κ20)≥ 2.5%，干密度=0.1~0.8Mg//m3，濕密度〈1.2Mg/m3，通氣孔隙度 >15% ；
[0011]有機肥來自家禽和牲畜糞便，經過30-60天發酵處理，EC值〈lOmS/cm ；
[0012]脫硫石膏是燃煤電廠實施煙氣脫硫產生脫硫副產品一脫硫石膏(FGD, Gyp sum) ο
[0013]第二步，城市土壤物理性質的改良
[0014]先將待處理的原土粉碎至粒徑〈10mm后放在攪拌機中，再量取原土:綠化植物廢棄物腐熟產品:有機肥=85~90%: 8^10%: 2^5%重量百分比，充分混合；然后添加脫硫石膏，脫硫石膏的添加重量為原土、綠化植物廢棄物腐熟產品和有機肥總體積的0.5^2kg/m3 ;再充分混合，得到pH=7.5^8.1，容重〈1.30Mg/m3,通氣孔隙度>8%，飽和導水率>10mm/h，有機質含量≥20g/kg，總養分(Ν+Ρ205+Κ20)≥2.5%的優質城市土壤，備用；
[0015]上述待處理的原土是:pH=8.38~8.45, 土壤容重為1.43Mg/m3~1.54Mg/m3, 土壤通氣孔隙度2.31%，土壤飽和導水率1.28mm/h"4.36mm/h。
[0016]上述的第二步，城市土壤物理性質的改良也可以在待處理原土的原來位置上翻耕，將大粒徑土塊敲碎，再將計量好的改良材料綠化植物廢棄物腐熟產品、有機肥和脫硫石膏均勻鋪在原土上，用翻耕方法將改良材料均勻混入原土土體中。
[0017]上述的第一步改良用材料的選擇和處理，其中綠化植物廢棄物腐熟產品是:先將綠化植物廢棄物粉碎到粒徑為10-~30mm，調節C/N比為25~30，含水量為40~60%后進行堆肥，經過30-60天，使堆肥充分腐熟，得到綠化植物廢棄物腐熟產品。
[0018]本發明具有以下優點及效果:
[0019]1.由于本發明選用的脫硫石膏能有效改良土壤滲透能力，綠化植物廢棄物和有機肥除了能有效提高土壤有機肥含量外，對改善土壤結構、降低土壤容重、提高土壤通氣性以及提高土壤有效水均有較好的效果，因此經過本發明方法能將被壓實等原因造成的物理性質退化的城市土壤改良，成為優質城市土壤。
[0020]2.本發明將脫硫石膏、綠化植物廢棄物、有機肥等城鄉廢棄按照合理比例與物理性質退化的城市土壤混合，工藝簡單，操作簡易，利于推廣，適合大規模生產，能夠滿足于城市的快速綠化用土需求。
[0021]3.本發明改良得到的優質城市土壤提高了土壤涵養水源的能力，用于綠化種植，促進植物生長，緩解了城市綠化用土壤的短缺，提高了綠化用土壤的質量。
[0022]4.由于本發明選用脫硫石膏、綠化植物廢棄物、有機肥等城鄉廢棄物對城市土壤物理性質進行改良，既降低了改良成本，而且對促進城市節能減排，綜合提高城市生態環境質量有重要意義，符合循環經濟的發展理念。
【具體實施方式】
[0023]實施例1:城市綠化用人造土壤的制備
[0024]先將各處收集的綠化植物廢棄物粉碎至粒徑為l(T20mm，調節C/N比為25~30，含水量為40飛0%后進行堆肥，即在擋雨的地方進行堆肥，堆肥高度為0.45^1.2m，堆肥體積為2^10立方米；經過30-60天的腐熟處理，當堆肥的溫度不再上升，且含水量達到38%以下，即得到充分腐熟的綠化植物廢棄物腐熟產品；該綠化植物廢棄物腐熟產品的粒徑80%(重量百分比)<13mm，其余的粒徑<20mm，EC值為20.31mS/cm，含水量38%，有機質含量65.23g/kg,總養分(Ν+Ρ205+Κ20)=2.98%，干密度=0.68Mg/m3，濕密度〈1.2Mg/m3,通氣孔隙度 17.02%。
[0025]有機肥來自家禽和牲畜糞便，經過30-40天發酵處理，EC值6.87mS/cm ；
[0026]為保證改良效果均勻性，有機肥發酵產品的粒徑要求最大粒徑<30mm，其中粒徑〈I3mm 的占 80%。
[0027]脫硫石膏是燃煤電廠實施煙氣脫硫產生脫硫副產品-脫硫石膏(FGD, Gyp sum) ο
[0028]待處理的原土來自城市周邊農村，屬于客土，將原土粉碎至無明顯大塊土塊(粒徑IOmm以下)，備用。經檢測pH=8.38，土壤容重為1.43Mg/m3，通氣孔隙度為2.31%，飽和導水率為 4.36mm/h0
[0029]量取原土、綠化植物廢棄物腐熟產品、有機肥和脫硫石膏，按照原土:綠化植物廢棄物腐熟產品:有機肥發酵產品=90%:8%:2% (重量百分比)比例配比，混合得到混合物，然后每Im3混合物添加0.5kg脫硫石膏，混合均勻，得到人造土壤，注意保存，防止污染。
[0030]經檢測 該人造的城市土壤；pH=8.20，容重=1.20Mg/m3,通氣孔隙度>8.73%，飽和導水率=21.35mm/h，有機質=3.12g/Kg。
[0031]將該土壤用于雞冠花栽培試驗，發現澆水以后水分入滲能力明顯提高，植物根系比常規土壤又多又壯，植物長勢也明顯得到提高。
[0032]實施例2:用于城市綠地土壤物理性質改良
[0033]對上海快速綠化地一上海辰山植物園外環建設后的土壤進行現場調查，該土壤的pH為8.45，土壤容重為1.54Mg/m3，通氣孔隙度為2.31%，飽和導水率為1.28mm/h。而且現場調查的結果發現，辰山植物園土壤理化性質已經嚴重影響植物的生長，許多植物長勢不佳，甚至發生植物死亡現象；而且土壤物理性質惡化導致雨天容易積水，干旱季節植物缺水嚴重的現象。
[0034]考慮到辰山植物園土壤壓實嚴重，改良配方的比例調整為原土:綠化植物廢棄物腐熟產品:有機肥=88%:10%:2%，混合得到混合物，然后每Im3混合物添加1.0kg脫硫石膏。其中原土按照需要綠化的土方上層30cm原土計算，先將原土進行深翻，去除大粒徑和石塊，將土塊盡量打碎，并去除約10%多余土壤(也可不去除)。然后按照上述比例，再計算出應該填加的綠化植物廢棄物腐熟產品、有機肥和石膏用量，將改良材料混合均勻后平鋪到需要改良的原土上，然后和翻耕后土壤充分混合均勻。30天左右待土壤性質穩定后進行各理化性質分析，結果顯示改良后土壤物理性質包括其他性質均有較多的改善。其中土壤PH為
8.03，降低了 4.97% ;有效N、P、K都有很大程度提高，分別提高了 89.29%,36.07%,75.86%，有機質提高了 1.6倍多；而土壤各物理性質也有很大程度改善，土壤容重為1.13Mg/m3，通氣孔隙度為8.23，提高了 256%，各理化指標均符合《綠化種植土壤》中的技術要求。
[0035]現場調查也發現，改良后的土壤種植草坪的長勢和景觀效果比沒有改良的土壤種植的草坪長勢和景觀效果有很大改善，其中最明顯變化是改良后的土壤澆水沒有發覺積水現象。
【權利要求】
1.一種改良城市土壤物理性質的方法，其特征在于: 第一步，改良用材料的選擇和處理 選用脫硫石膏、綠化植物廢棄物和有機肥作為改良用材料； 其中，脫硫石膏是燃煤電廠實施煙氣脫硫產生的副產品； 綠化植物廢棄物是按照堆肥工藝進行堆肥腐熟處理得到的綠化植物廢棄物腐熟產品，該綠化植物廢棄物腐熟產品的粒徑<13mm為80%重量百分比，其余的粒徑<30mm ；EC值為0.5~3.5mS/cm,含水量〈35%，有機質含量≥20g/Kg,總養分(Ν+Ρ205+Κ20)≥2.5%，干密度=0. 0.8Mg/m3，濕密度〈1.2Mg/m3，通氣孔隙度 >15% ； 有機肥來自家禽和牲畜糞便，經過30-60天發酵處理，EC值〈lOmS/cm ； 第二步，城市土壤物理性質的改良 先將待處理的原土粉碎至粒徑〈10mm后放在攪拌機中，再量取原土:綠化植物廢棄物腐熟產品:有機肥=85~90%:8~10%:2~5%重量百分比，充分混合；然后添加脫硫石膏，脫硫石膏的添加重量為原土、綠化植物廢棄物腐熟產品和有機肥總體積的0.5^2kg/m3 ;再充分混合，得到pH=7.5^8.1，容重〈1.30Mg/m3,通氣孔隙度>8%，飽和導水率>10mm/h，有機質含量≥20g/kg，總養分(Ν+Ρ205+Κ20)≥2.5%的優質城市土壤，備用； 上述待處理的原土是:pH=8.38~8.45，土壤容重為1.43Mg/nTl.54Mg/m3, 土壤通氣孔隙度為2.31%，土壤飽和導水率為1.28mm/h"4.36mm/h。
2.根據權利要求1所述的一種改良城市土壤物理性質的方法，其特征在于:所述的第二步，城市土壤物理性質的改良是，在待處理原土的原來位置上翻耕，敲碎，再將計量好的改良材料綠化植物廢棄物腐熟產品、有機肥和脫硫石膏均勻鋪在原土上，用翻耕方法將改良材料均勻混入原土土體中。
3.根據權利要求1所述的一種改良城市土壤物理性質的方法，其特征在于:所述的第一步改良用材料的選擇和處理，其中綠化植物廢棄物腐熟產品是:先將綠化植物廢棄物粉碎到粒徑為10-~30mm，調節C/N比為25~30，含水量為40~60%后進行堆肥，經過30~60天，使堆肥充分腐熟，得到綠化植物廢棄物腐熟產品。
【文檔編號】A01B79/02GK103959953SQ201310041077
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月1日 優先權日:2013年2月1日
【發明者】方海蘭, 伍海兵, 彭喜玲, 彭紅玲, 梁晶, 呂子文, 郝冠軍 申請人:上海市園林科學研究所