一种改良城市土壤物理性质的方法
【专利摘要】本发明涉及一种改良城市土壤物理性质的方法。先量取85%～90%物理性质退化的种植用的原土，8%～10%的绿化植物废弃物腐熟产品和2%～5%有机肥，再量取原土、绿化植物废弃物腐熟产品和有机肥总体积的0.5～2kg/m3脱硫石膏，将它们充分混合即可，其中绿化植物废弃物腐熟产品是绿化植物废弃物经过30～60天堆肥充分腐熟得到；有机肥是经过30～60天发酵腐熟的产品。本发明的原材料取材方便，而且变废为宝，有效改善城市土壤的理化性质特别是物理结构的改良，从而提高土壤饱和导水率和有效水含量，对促进城市节能减排，提高土壤的生态环境质量有积极作用，具有很好的社会、经济和环境效益。
【专利说明】一种改良城市土壤物理性质的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改良城市土壤物理性质方法。具体是利用脱硫石膏和绿化植物废弃物将被压实等原因造成的城市土壤的物理性质退化的种植用的原土进行改良的方法，属于土壤、城市生态环境、园林绿化、市容环保、市政管理和农业技术等领域。
【背景技术】
[0002]城市化是当今社会发展的主流，这在发展中国家如中国尤为明显。与城市化发展相配套的城市绿化发展迅速，如上海人均绿地面积从1995年的1.69m2增加到2011年的
13.lm2。为满足城市快速绿化需求，大量机械被用于绿化土方建设，加上中国城市人口众多，绿地建成后人为践踏严重，土壤压实导致城市土壤物理性质退化严重。
[0003]一般土壤养分缺乏不会直接导致植物死亡，土壤物理性质恶化是导致植物死亡的主要原因。如美国中心公园95%的植物死亡是由土壤物理性质差引起的，而国内调查也显示城市土壤物理性质恶化是导致植物生长不佳的主要原因。土壤物理性质的恶化除了直接影响植物生长外，还直接影响土壤水分运移。大量绿地建成后往往容易发生雨天大面积积水，发生不少植物死亡现象；而在旱季植物抗旱能力差，需人为灌溉，导致城市园林植物养护耗水严重，这对普遍缺水的中国城市来说无疑不堪重负。以上海为例，受成土因素影响，再加上机械压实和人为践踏，上海中心城区有37.34%的土壤容重>1.35Mg/m3,有81.33%的土壤通气孔隙度〈8%。土壤饱和导水率〈10mm/h，土壤有效水含量低，萎蔫系数增加。
[0004]另一方面许多废弃物是比较理想的土壤改良材料。如发电厂烟气脱硫产生的副产物脱硫石膏能有效改良土壤渗透能力，绿化植物废弃物和有机肥除了能有效提高土壤有机含量外，对改善土壤结构、降低土壤容重、提高土壤通气性以及提高土壤有效水均有较好的效果，因此将这些废弃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质退化的现象，而且对促进城市节能减排，综合提高城市生态环境质量有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供了一种利用脱硫石膏和绿化植物废弃物等改良城市土壤物理性质的方法，具体是通过合理的配比，将物理性质退化的城市土壤改良成具有良好的蓄水、保肥、透气、蓄热功能，满足植物生长和绿地的水源涵养功能的优质城市土壤。
[0006]为了达到上述目的，本发明经过对绿化植物废弃物、有机肥、石膏与原土的各种配比混合研究，测定各配比的土壤物理性质的变化情况，选择最佳的土壤理化性状，确定最优的配比。具体步骤如下:
[0007]第一步，改良用材料的选择和处理
[0008]选用 脱硫石膏、绿化植物废弃物和有机肥作为改良用材料；
[0009]其中，脱硫石膏是燃煤电厂实施烟气脱硫产生的副产品；
[0010]绿化植物废弃物是经过至少30-60天堆肥腐熟处理得到的绿化植物废弃物腐熟产品，该绿化植物废弃物腐熟产品的的理化性质要求符合林业行业标准《绿化用有机基质》(LY/T1970-2011)中关于改良材料的产品质量要求，即粒径<13mm为80%重量百分t匕，其余粒径<30mm ；EC值为0.5~3.5mS/cm,含水量〈35%，有机质含量≥20g/Kg,总养分(Ν+Ρ205+Κ20)≥ 2.5%，干密度=0.1~0.8Mg//m3，湿密度〈1.2Mg/m3，通气孔隙度 >15% ；
[0011]有机肥来自家禽和牲畜粪便，经过30-60天发酵处理，EC值〈lOmS/cm ；
[0012]脱硫石膏是燃煤电厂实施烟气脱硫产生脱硫副产品一脱硫石膏(FGD, Gyp sum) ο
[0013]第二步，城市土壤物理性质的改良
[0014]先将待处理的原土粉碎至粒径〈10mm后放在搅拌机中，再量取原土:绿化植物废弃物腐熟产品:有机肥=85~90%: 8^10%: 2^5%重量百分比，充分混合；然后添加脱硫石膏，脱硫石膏的添加重量为原土、绿化植物废弃物腐熟产品和有机肥总体积的0.5^2kg/m3 ;再充分混合，得到pH=7.5^8.1，容重〈1.30Mg/m3,通气孔隙度>8%，饱和导水率>10mm/h，有机质含量≥20g/kg，总养分(Ν+Ρ205+Κ20)≥2.5%的优质城市土壤，备用；
[0015]上述待处理的原土是:pH=8.38~8.45, 土壤容重为1.43Mg/m3~1.54Mg/m3, 土壤通气孔隙度2.31%，土壤饱和导水率1.28mm/h"4.36mm/h。
[0016]上述的第二步，城市土壤物理性质的改良也可以在待处理原土的原来位置上翻耕，将大粒径土块敲碎，再将计量好的改良材料绿化植物废弃物腐熟产品、有机肥和脱硫石膏均匀铺在原土上，用翻耕方法将改良材料均匀混入原土土体中。
[0017]上述的第一步改良用材料的选择和处理，其中绿化植物废弃物腐熟产品是:先将绿化植物废弃物粉碎到粒径为10-~30mm，调节C/N比为25~30，含水量为40~60%后进行堆肥，经过30-60天，使堆肥充分腐熟，得到绿化植物废弃物腐熟产品。
[0018]本发明具有以下优点及效果:
[0019]1.由于本发明选用的脱硫石膏能有效改良土壤渗透能力，绿化植物废弃物和有机肥除了能有效提高土壤有机肥含量外，对改善土壤结构、降低土壤容重、提高土壤通气性以及提高土壤有效水均有较好的效果，因此经过本发明方法能将被压实等原因造成的物理性质退化的城市土壤改良，成为优质城市土壤。
[0020]2.本发明将脱硫石膏、绿化植物废弃物、有机肥等城乡废弃按照合理比例与物理性质退化的城市土壤混合，工艺简单，操作简易，利于推广，适合大规模生产，能够满足于城市的快速绿化用土需求。
[0021]3.本发明改良得到的优质城市土壤提高了土壤涵养水源的能力，用于绿化种植，促进植物生长，缓解了城市绿化用土壤的短缺，提高了绿化用土壤的质量。
[0022]4.由于本发明选用脱硫石膏、绿化植物废弃物、有机肥等城乡废弃物对城市土壤物理性质进行改良，既降低了改良成本，而且对促进城市节能减排，综合提高城市生态环境质量有重要意义，符合循环经济的发展理念。
【具体实施方式】
[0023]实施例1:城市绿化用人造土壤的制备
[0024]先将各处收集的绿化植物废弃物粉碎至粒径为l(T20mm，调节C/N比为25~30，含水量为40飞0%后进行堆肥，即在挡雨的地方进行堆肥，堆肥高度为0.45^1.2m，堆肥体积为2^10立方米；经过30-60天的腐熟处理，当堆肥的温度不再上升，且含水量达到38%以下，即得到充分腐熟的绿化植物废弃物腐熟产品；该绿化植物废弃物腐熟产品的粒径80%(重量百分比)<13mm，其余的粒径<20mm，EC值为20.31mS/cm，含水量38%，有机质含量65.23g/kg,总养分(Ν+Ρ205+Κ20)=2.98%，干密度=0.68Mg/m3，湿密度〈1.2Mg/m3,通气孔隙度 17.02%。
[0025]有机肥来自家禽和牲畜粪便，经过30-40天发酵处理，EC值6.87mS/cm ；
[0026]为保证改良效果均匀性，有机肥发酵产品的粒径要求最大粒径<30mm，其中粒径〈I3mm 的占 80%。
[0027]脱硫石膏是燃煤电厂实施烟气脱硫产生脱硫副产品-脱硫石膏(FGD, Gyp sum) ο
[0028]待处理的原土来自城市周边农村，属于客土，将原土粉碎至无明显大块土块(粒径IOmm以下)，备用。经检测pH=8.38，土壤容重为1.43Mg/m3，通气孔隙度为2.31%，饱和导水率为 4.36mm/h0
[0029]量取原土、绿化植物废弃物腐熟产品、有机肥和脱硫石膏，按照原土:绿化植物废弃物腐熟产品:有机肥发酵产品=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脱硫石膏，混合均匀，得到人造土壤，注意保存，防止污染。
[0030]经检测 该人造的城市土壤；pH=8.20，容重=1.20Mg/m3,通气孔隙度>8.73%，饱和导水率=21.35mm/h，有机质=3.12g/Kg。
[0031]将该土壤用于鸡冠花栽培试验，发现浇水以后水分入渗能力明显提高，植物根系比常规土壤又多又壮，植物长势也明显得到提高。
[0032]实施例2:用于城市绿地土壤物理性质改良
[0033]对上海快速绿化地一上海辰山植物园外环建设后的土壤进行现场调查，该土壤的pH为8.45，土壤容重为1.54Mg/m3，通气孔隙度为2.31%，饱和导水率为1.28mm/h。而且现场调查的结果发现，辰山植物园土壤理化性质已经严重影响植物的生长，许多植物长势不佳，甚至发生植物死亡现象；而且土壤物理性质恶化导致雨天容易积水，干旱季节植物缺水严重的现象。
[0034]考虑到辰山植物园土壤压实严重，改良配方的比例调整为原土:绿化植物废弃物腐熟产品:有机肥=88%:10%:2%，混合得到混合物，然后每Im3混合物添加1.0kg脱硫石膏。其中原土按照需要绿化的土方上层30cm原土计算，先将原土进行深翻，去除大粒径和石块，将土块尽量打碎，并去除约10%多余土壤(也可不去除)。然后按照上述比例，再计算出应该填加的绿化植物废弃物腐熟产品、有机肥和石膏用量，将改良材料混合均匀后平铺到需要改良的原土上，然后和翻耕后土壤充分混合均匀。30天左右待土壤性质稳定后进行各理化性质分析，结果显示改良后土壤物理性质包括其他性质均有较多的改善。其中土壤PH为
8.03，降低了 4.97% ;有效N、P、K都有很大程度提高，分别提高了 89.29%,36.07%,75.86%，有机质提高了 1.6倍多；而土壤各物理性质也有很大程度改善，土壤容重为1.13Mg/m3，通气孔隙度为8.23，提高了 256%，各理化指标均符合《绿化种植土壤》中的技术要求。
[0035]现场调查也发现，改良后的土壤种植草坪的长势和景观效果比没有改良的土壤种植的草坪长势和景观效果有很大改善，其中最明显变化是改良后的土壤浇水没有发觉积水现象。
【权利要求】
1.一种改良城市土壤物理性质的方法，其特征在于: 第一步，改良用材料的选择和处理 选用脱硫石膏、绿化植物废弃物和有机肥作为改良用材料； 其中，脱硫石膏是燃煤电厂实施烟气脱硫产生的副产品； 绿化植物废弃物是按照堆肥工艺进行堆肥腐熟处理得到的绿化植物废弃物腐熟产品，该绿化植物废弃物腐熟产品的粒径<13mm为80%重量百分比，其余的粒径<30mm ；EC值为0.5~3.5mS/cm,含水量〈35%，有机质含量≥20g/Kg,总养分(Ν+Ρ205+Κ20)≥2.5%，干密度=0. 0.8Mg/m3，湿密度〈1.2Mg/m3，通气孔隙度 >15% ； 有机肥来自家禽和牲畜粪便，经过30-60天发酵处理，EC值〈lOmS/cm ； 第二步，城市土壤物理性质的改良 先将待处理的原土粉碎至粒径〈10mm后放在搅拌机中，再量取原土:绿化植物废弃物腐熟产品:有机肥=85~90%:8~10%:2~5%重量百分比，充分混合；然后添加脱硫石膏，脱硫石膏的添加重量为原土、绿化植物废弃物腐熟产品和有机肥总体积的0.5^2kg/m3 ;再充分混合，得到pH=7.5^8.1，容重〈1.30Mg/m3,通气孔隙度>8%，饱和导水率>10mm/h，有机质含量≥20g/kg，总养分(Ν+Ρ205+Κ20)≥2.5%的优质城市土壤，备用； 上述待处理的原土是:pH=8.38~8.45，土壤容重为1.43Mg/nTl.54Mg/m3, 土壤通气孔隙度为2.31%，土壤饱和导水率为1.28mm/h"4.36mm/h。
2.根据权利要求1所述的一种改良城市土壤物理性质的方法，其特征在于:所述的第二步，城市土壤物理性质的改良是，在待处理原土的原来位置上翻耕，敲碎，再将计量好的改良材料绿化植物废弃物腐熟产品、有机肥和脱硫石膏均匀铺在原土上，用翻耕方法将改良材料均匀混入原土土体中。
3.根据权利要求1所述的一种改良城市土壤物理性质的方法，其特征在于:所述的第一步改良用材料的选择和处理，其中绿化植物废弃物腐熟产品是:先将绿化植物废弃物粉碎到粒径为10-~30mm，调节C/N比为25~30，含水量为40~60%后进行堆肥，经过30~60天，使堆肥充分腐熟，得到绿化植物废弃物腐熟产品。
【文档编号】A01B79/02GK103959953SQ201310041077
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年2月1日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】方海兰, 伍海兵, 彭喜玲, 彭红玲, 梁晶, 吕子文, 郝冠军 申请人:上海市园林科学研究所