改变黄土地区脆弱生态环境及增加可耕地的物理化学方法与流程

本发明涉及一种改变黄土地区生态环境及可耕地的方法。

背景技术：

在中国北方,黄土高原东起太行山，西至乌鞘岭，南连秦岭，北抵长城,主要包括山西、陕西、以及甘肃、青海、宁夏、河南等省部分地区,面积53万平方公里,为世界最大的黄土堆积区。黄土厚50—180米,气候较干旱,降水集中,植被稀疏,水土流失严重。

山、原、川三大地貌类型是黄土高原的主体。原(或塬)是指平坦的黄土高原地面，塬面宽阔，适于机械化耕作，是重要的农业区。但是塬易受流水侵蚀，沟谷发育，分割出长条状塬地，成为山梁，称为“梁”地。如果梁地再被沟谷切割分散孤立，形状有如馒头状的山丘，当地称为“峁”。由“梁”和“峁”组成的黄土丘陵，高出附近沟底大都在100～200米左右，水土流失严重，是黄河泥沙来源区。川是深切在塬面下的河谷平原。在梁峁地区地下水出露，汇成小河、河水带来的泥沙在这里沉积，在两岸形成小片平原，称它为“川”。川两旁还有阶地，即“掌”、“杖”地。掌是川地上源的盆地状平原，与条状分布的杖地不同。

我国的黄土地区普遍发育有垂直的柱状节理，这种垂直的柱状节理是水向下迅速运移的通道，其结果是在黄土结构中很难涵养住水分，地下水位埋深较大或极大，不能够为植物生长提供充足的水分，其结果是导致黄土地区生态环境非常脆弱，植被稀疏。

黄土颗粒细小，质地疏松，具有直立性并含有碳酸钙，迂水容易溶解、崩塌。地面坡度较大，植被稀疏，夏季又多暴雨，造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌，更助长了沟壑扩展，加速水土流失。同时也与近代地壳上升有关，使得沟床不断下切和侧蚀，沟谷溯源侵蚀加剧，相应地谷坡又不断地扩展，于是沟间地日益破碎。不适合作物生长，水土流失严重，使其生态环境愈加脆弱。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是针对现有黄土地区脆弱生态环境存在的问题，提出一种改变现有的黄土地区脆弱生态环境的物理化学方法，本方法具有速度快、施工简单的特点，能够改善现在的黄土地区生态环境脆弱的现状。

本发明采用的技术方案是：改变黄土地区脆弱生态环境及增加可耕地的物理化学方法，步骤如下：

①对需要改良的峁、塬、梁等进行推土整平；

②测定改良前的黄土的密实度、渗透系数、含水量；

③利用强夯机强夯破坏黄土的柱状节理，消除使水向下渗透的细微通道，这种细微通道是由柱状节理产生的；

④在强夯后的黄土上喷灌灌浆材料，该灌浆材料沿黄土的垂直的柱状节理下渗，在渗入到地表下预定位置时，该灌浆材料迅速膨胀固化，因而堵塞垂直的柱状节理；

⑤检测改良后的土壤的渗透率、夯实度及含水量，确定可以种植的植物。

所述的步骤⑤的植物可以为农作物，也可以草本植物或木本植物。

所述的步骤③的强夯步骤为：

a.强夯机就位，对整个场地进行满夯；

b.调整强夯机控制系统，使夯锤自由落体运动；

c.夯锤的势能转变为动能，其动能对黄土的柱状节理产生破坏作用，从而使黄土的结构发生了改变。

所述的步骤⑤的检测改良后的黄土的渗透率包括确定改良后的土壤的密实度、渗透系数；

所述的步骤⑤的检测改良后的黄土的含水量的方法为对改良后的土壤进行渗水实验，测定含水量并绘制含水量与时间的关系曲线，对比改良前的黄土与改良后的土壤的稳定含水量的差值，根据改良后黄土的稳定含水量选择适宜生长的植物或作物。

步骤③所述的灌浆材料状态为液态，且灌浆材料凝固后具有阻水性。

步骤③所述的灌浆材料为高分子材料。

所述的灌浆材料包括水泥浆或水泥浆。

根据灌浆材料下渗到预定位置所需时间确定所述的水泥浆的水灰比。

所述的水泥浆或水泥浆的水灰比为2-5。

本发明的有益效果是，可以有效防止黄土地区水土流失，改变了黄土的微观结构，使水能涵养在黄土的结构中，有效的改善了黄土地区的脆弱的生态环境。并且在后续自然环境下，自然降雨也可以被改良后的土壤涵养住，为植物生长提供足够的水分，有效的防止了水土流失。

附图说明

图1为改良前黄土的柱状节理的结构示意图。

图2为强夯后土壤的结构示意图。

图3为改良后的土壤结构示意图。

图4为柱状节理结构的俯视图。

图5为本发明的操作流程图。

附图标记如下：1-柱状节理结构，2-灌浆材料。

具体实施方式

下面结合附图对改变黄土地区脆弱生态环境及增加可耕地的物理化学方法进行进一步说明。

这种改变黄土地区脆弱生态环境及增加可耕地的物理化学方法，按照下列步骤：

①对需要改良的峁、塬、梁等进行推土整平；

②测定改良前的黄土的密实度、渗透系数、含水量；

③利用强夯机强夯破坏黄土的柱状节理1，消除使水向下渗透的细微通道，这种细微通道是由柱状节理产生的；

④在强夯后的黄土上喷灌灌浆材料2，该灌浆材料2沿黄土的垂直的柱状节理下渗，在渗入到地表下预定位置时，该灌浆材料2迅速膨胀固化，因而堵塞垂直的柱状节理1；

⑤检测改良后的黄土的渗透率、夯实度及含水量，确定可以种植的植物。

所述的步骤⑤的植物可以为农作物，也可以草本植物或木本植物。

所述的步骤③的强夯步骤为：

a.强夯机就位，对整个场地进行满夯；

b.调整强夯机控制系统，使夯锤自由落体运动；

c.夯锤的势能转变为动能，其动能对黄土的柱状节理产生破坏作用，从而使黄土的结构发生了改变。

所述的步骤⑤的检测改良后的黄土的渗透率包括确定改良后黄土的密实度、渗透系数；

所述的步骤⑤的检测改良后的黄土的含水量的方法为对改良后的土壤进行渗水实验，测定含水量并绘制含水量与时间的关系曲线，对比改良前的黄土与改良后的土壤的稳定含水量的差值，根据改良后的土壤的稳定含水量选择适宜生长的植物。

步骤③所述的灌浆材料2状态为液态，且灌浆材料2凝固后具有阻水性。

步骤③所述的灌浆材料2为高分子材料。

所述的灌浆材料2包括水泥浆。

根据灌浆材料2下渗到预定位置所需时间确定所述的水泥浆的水灰比。

所述的水泥浆或水泥浆的水灰比为2-5。

实施例一：改变黄土地区脆弱生态环境及增加可耕地的物理化学方法，依次方法操作步骤如下：

①对需要改良的峁、塬、梁等进行推土整平；

②测定改良前的黄土的密实度、渗透系数、含水量；

③利用强夯机强夯破坏黄土的柱状节理1，消除使水向下渗透的细微通道，这种细微通道是由柱状节理1产生的，强夯机就位，对整个场地进行满夯；调整强夯机控制系统，使夯锤自由落体运动；夯锤的势能转变为动能，其动能对黄土的柱状节理1产生破坏作用，从而使黄土的结构发生了改变。强夯后柱状节理被破坏，黄土的结构即发生了改变，使水分子能够涵养在黄土中，增加了黄土的湿度及含水量，为植物的生长创造了基本条件；检测改良后的土壤的渗透率包括确定改良后的土壤的密实度、渗透系数；

④在强夯后的黄土上喷灌高分子液态的灌浆材料2，且灌浆材料2凝固后具有阻水性，根据灌浆材料2下渗到预定位置需要2min，灌浆材料2选择包括水泥浆的灌浆材料，确定水泥浆的水灰比为2，水泥浆沿黄土的垂直的柱状节理1下渗，在渗入到地表下预定位置时，水泥浆迅速膨胀固化，因而堵塞垂直的柱状节理1，起到隔水层的作用，由于柱状节理1被堵塞，大气降水或人工灌溉中的水不会再沿垂直的柱状节理1渗流，这样水分就被涵养在改良后的黄土中，改良后的土壤含水量得到大幅度提高；

⑤检测改良后的土壤的含水量的方法为对改良后的土壤进行渗水实验，测定含水量并绘制含水量与时间的关系曲线，对比改良前的黄土与改良后的土壤的稳定含水量的差值，根据改良后的土壤的稳定含水量确定改良后的土壤的深度为5m，土壤空气中含氧量10％-15％，总空隙度为55％，毛管孔隙度为40％，分析玉米生长特性，土壤深度为5m，土壤空气中含氧量10％-15％，总空隙度为55％左右，毛管孔隙度为35％-40％，改良后的土壤适宜种植玉米，在改良后的土壤上，温度条件适宜时，种植玉米即可。

此方法可以有效防止黄土地区水土流水，改变了土壤微观结构，使水能涵养在土壤的结构中，有效的改善了黄土地区的脆弱的生态环境。并且在后续自然环境下，自然降雨也可以被改良后的土壤涵养住，为植物生长提供足够的水分，有效的防止了水土流失。同时，也提高了玉米的产量，玉米产量的提高带动了养殖业和工业的发展。

实施例二：改变黄土地区脆弱生态环境及增加可耕地的物理化学方法，依次方法操作步

骤如下：

①对需要改良的峁、塬、梁等进行推土整平；

②测定改良前的黄土的密实度、渗透系数、含水量；

③利用强夯机强夯破坏黄土的柱状节理1，消除使水向下渗透的细微通道，这种细微通道是由柱状节理1产生的，强夯机就位，对整个场地进行满夯；调整强夯机控制系统，使夯锤自由落体运动；夯锤的势能转变为动能，其动能对黄土的柱状节理产生破坏作用，从而使黄土的结构发生了改变，强夯后柱状节理被破坏，黄土的结构即发生了改变，使水分子能够涵养在黄土中，增加了黄土的湿度及含水量，为植物的生长创造了基本条件；检测改良后的土壤的渗透率包括确定改良后的土壤的密实度、渗透系数；

④在强夯后的黄土上喷灌高分子液态的灌浆材料2，且灌浆材料2凝固后具有阻水性，根据灌浆材料2下渗到预定位置需要1min，灌浆材料2选择水泥浆，确定水泥浆的水灰比为4，水泥浆沿黄土的垂直的柱状节理下渗，在渗入到地表下预定位置时，水泥浆迅速膨胀固化，因而堵塞垂直的柱状节理1，起到隔水层的作用，由于柱状节理1被堵塞，大气降水或人工灌溉中的水不会再沿垂直的柱状节理1渗流，这样水分就被涵养在改良后的黄土中，改良后的土壤含水量得到大幅度提高；

⑤在喷灌水泥浆后的土壤上喷灌固定剂，固定剂可以将沙漠颗粒固定住，以应对沙漠的可移动性；

⑥检测改良后的土壤的含水量的方法为对改良后的土壤进行渗水实验，测定含水量并绘制含水量与时间的关系曲线，对比改良前的黄土与改良后土壤的稳定含水量的差值，根据改良后的土壤的稳定含水量土壤深度为5m以上，土壤空气中含氧量20％，总空隙度为20％，稳定持水量为60％，分析枸杞的生长特性，得知枸杞对土壤的要求不高，在改良后的土壤上，温度适宜的条件下种植枸杞即可；

提到枸杞，想必大家应该不会陌生，现代药理学研究证实枸杞子可调节机体免疫功能、能有效抑制肿瘤生长和细胞突变、具有延缓衰老、抗脂肪肝、调节血脂和血糖、促进造血功能等方面的作用，并应用于临床。枸杞子服用方便，可入药、嚼服、泡酒。在山区栽植可以以保持水土，改良土壤，调节气候，在平原沙丘栽植可防风固沙，防止土壤板结，减少灾害性天气的危害。在黄土地区种植枸杞，可以大大提高枸杞的产量，促进我国医疗事业的发展。

实施例三：改变黄土地区脆弱生态环境及增加可耕地的物理化学方法，依次方法操作步骤如下：

①对需要改良的峁、塬、梁等进行推土整平；

②测定改良前的黄土的密实度、渗透系数、含水量；

③利用强夯机强夯破坏黄土的柱状节理1，消除使水向下渗透的细微通道，这种细微通道是由柱状节理1产生的，强夯机就位，对整个场地进行满夯；调整强夯机控制系统，使夯锤自由落体运动；夯锤的势能转变为动能，其动能对黄土的柱状节理1产生破坏作用，从而使黄土的结构发生了改变；强夯后柱状节理1被破坏，黄土的结构即发生了改变，使水分子能够涵养在黄土中，增加了黄土的湿度及含水量，为植物的生长创造了基本条件；检测强夯后的土壤的渗透率包括确定改良后土壤的密实度、渗透系数；

④在强夯后的黄土上喷灌高分子液态的灌浆材料2，且灌浆材料2凝固后具有阻水性，根据灌浆材料2下渗到预定位置需要30s，灌浆材料2选择水泥浆，确定水泥浆的水灰比为5，水泥浆沿黄土的垂直的柱状节理1下渗，在渗入到地表下预定位置时，水泥浆迅速膨胀固化，因而堵塞垂直的柱状节理1，起到隔水层的作用，由于柱状节理1被堵塞，大气降水或人工灌溉中的水不会再沿垂直的柱状节理1渗流，这样水分就被涵养在改良后的黄土中，改良后的土壤含水量得到大幅度提高；

⑤检测改良后的黄土的含水量的方法为对改良后的土壤进行渗水实验，测定含水量并绘制含水量与时间的关系曲线，对比改良前的黄土与改良后土壤的稳定含水量的差值，根据改良后的土壤的稳定含水量土壤深度为7m以上，土壤空气中含氧量20％，总空隙度为20％，稳定持水量为60％，分析松柏的生长特性，得知松柏对土壤的要求不高，在改良后的土壤上，温度适宜的条件下种植松柏即可；

本发明的有益效果是，可以有效防止黄土地区水土流水，改变了土壤微观结构，使水能涵养在土壤的结构中，有效地改善了黄土地区的脆弱的生态环境。并且在后续自然环境下，自然降雨也可以被改良后的土壤涵养住，为植物生长提供足够的水分，有效的防止了水土流失。