一種快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法技術

本發明專利技術公開了一種快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法，是將擬復墾工礦廢棄地的表土剝離，底土上鋪設摻有尿素和秸稈腐熟劑的秸稈，用摻入腐熟農家肥和硝基腐植酸的表土覆蓋并壓實，噴施微生物菌劑后種植綠肥作物，收割后翻壓還田，再進行玉米與高粱作物的輪作并秸稈還田。以在較短時間內提高土壤有機碳含量，改善土壤理化性狀，增加土壤肥力。本發明專利技術方法能快速提高土壤含碳量，改善土壤理化性狀，增加土壤肥力，對促進工礦區土地復墾和生態恢復具有重要意義。

A method for rapidly improving the carbon sequestration capacity of the soil in the waste land of industrial and mining

The invention discloses a method for rapidly improving mining waste soil carbon sequestration, is to be topsoil stripping mining waste reclamation, soil on the mixed with urea and straw decayed straw incorporation of farmyard manure and nitro humic acid topsoil cover and compaction, planting green manure crops after spraying microbial preparation after harvest, the pressure field, then the corn and sorghum crop and straw. In order to improve soil organic carbon content, improve soil physical and chemical properties and increase soil fertility in a short time. The method can rapidly improve soil carbon content, improve soil physical and chemical properties, increase soil fertility, and promote land reclamation and ecological restoration in industrial and mining areas.

【技術實現步驟摘要】
一種快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法
本專利技術屬于土地復墾與土壤改良
，涉及一種提高土壤固碳能力的方法，特別是涉及一種適合于黃土高原工礦廢棄地土壤的固碳能力快速提高方法。
技術介紹
土壤是陸地生態系統的重要組成部分。作為地表生態系統中最活躍的碳庫之一，土壤碳庫2倍于大氣碳庫，是溫室氣體的重要釋放源，也是重要的吸收匯。提高土壤的固碳能力，對于降低大氣二氧化碳濃度、控制溫室效應具有重要意義。我國礦區破壞土地面積已達200萬公頃，且仍以每年4萬公頃的速度遞增。工礦區土地沉陷、壓占或者棄耕現象嚴重，土壤肥力低下，加之土壤擾動過程中表層土壤原有有機碳的80%被礦化分解，土壤有機碳儲量極低，僅為正常農田的40～60%。因此，工礦區土壤碳儲量具有更高的潛力。CN102550162A公開了一種增加干旱荒漠區土壤固碳能力的快速方法，其有效利用田間雜草豬毛菜，通過人工措施直接將豬毛菜的地上有機碳部分固定到地下，同時通過其植株分解，改善胡楊根系生長的土壤環境，加速胡楊的根系發育，從而達到增加地下土壤有機碳的目的。CN103155776A提供了一種通過種植、收割和填埋速生草本植物實現固碳的方法，其選用速生草本植物、速生藻類、地衣或苔蘚等植物，通過種植、收割、干燥、填埋、覆土等步驟，提高土壤的固碳量。CN103125164A涉及一種有機肥增加土壤固碳能力的方法，通過給土壤施用有機肥，以增加土壤固碳能力，抑制有機化合物分解成CO2，從而降低溫室效應。CN102986435A則提供了一種利用根莖萌蘗提高干旱荒漠區固碳量的方法，利用植物根莖萌蘗、斷根萌蘗快速增加地表植被覆蓋，增強植物對無機碳的固定，具體是人工條播羅布麻、駱駝刺和鈴鐺刺種子，人工補水促進種子萌發并復壯幼苗，通過對其及周邊深根系植物胡楊、檉柳及梭梭進行斷根萌蘗，有效促進植物幼苗生長，迅速增加地表植被覆蓋，進而利用植物光合作用吸收固定大氣中的CO2，達到有效增加土壤碳固存的目的。然而，上述各種提高土壤固碳能力的方法均是基于非工礦區開展的，沒有在工礦廢棄地土壤上使用、快速提高礦區土壤固碳能力的技術或專利報道。另外，現有提高土壤固碳能力的方法和技術采用的措施一般較為單一，無法利用各種增碳措施的疊加效應，技術改進空間仍然很大。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法，以在較短時間內提高土壤有機碳含量，改善土壤理化性狀，增加土壤肥力。本專利技術所述快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法具體包括以下內容：將擬復墾工礦廢棄地的表土剝離，摻入腐熟農家肥和硝基腐植酸，混合均勻得到預處理表土；在剝離表土后的底土上鋪設粉碎的秸稈，并在秸稈上施用尿素和秸稈腐熟劑；將預處理表土撒施在粉碎的秸稈上，壓實；在壓實的地表上噴施微生物菌劑；種植綠肥作物，收割后翻壓還田；實行玉米與高粱的輪作模式，收獲籽粒后的玉米或高粱秸稈還田。作為本專利技術方法的一種優選方案，所述在底土上鋪設秸稈和撒施預處理表土的過程分兩步進行，即在剝離表土后的底土上鋪設粉碎的秸稈，并施用尿素和秸稈腐熟劑后，撒施上1/2的預處理表土，壓實，再鋪設一層粉碎的秸稈，施用尿素和秸稈腐熟劑，撒施剩余1/2的預處理表土，壓實。其中，所述粉碎的秸稈可以是玉米秸稈或高粱秸稈，本專利技術將秸稈粉碎至長度不超過10cm。進而，本專利技術在秸稈上施用尿素和秸稈腐熟劑的用量為畝均施用5～10Kg尿素和2～4Kg秸稈腐熟劑，其目的是調節碳氮比、加快秸稈的腐爛。更進一步地，在輪作模式中產生的玉米或高粱秸稈還田時，也可以使用適量的秸稈腐熟劑以加快秸稈的腐爛。本專利技術使用的秸稈腐熟劑優選為四壯秸稈腐熟劑，產自于河北眾邦生物技術有限公司。本專利技術方法中，所述表土的剝離厚度一般為20～30cm。本專利技術將剝離的表土摻入腐熟農家肥和硝基腐植酸后就近堆放，堆放時以覆蓋物遮蓋表面，防止土壤養分流失。其中，所使用的腐熟農家肥是腐熟的牛糞、雞糞、豬糞、羊糞中的一種，或幾種的混合物。所述的硝基腐植酸是利用風化煤通過硝酸氧化生產而成，本專利技術優選采用山西綠能新動力環保科技有限公司生產的硝基腐殖酸。本專利技術中所述剝離的表土與腐熟農家肥和硝基腐植酸的混合質量比為1500∶10～30∶1～5。按照上述比例，腐熟農家肥的每畝用量為1000～3000Kg，硝基腐植酸的每畝用量為100～500Kg。本專利技術在壓實的地表上噴施的微生物菌劑為固氮菌、解磷菌和解鉀菌的復合菌劑，噴施微生物菌劑后，應保持地表適宜的土壤濕度，以使微生物菌劑能夠與土壤充分反應。本專利技術所種植的綠肥作物可以是紫花苜蓿或毛苕子。優選地，本專利技術還可以在種植綠肥作物之前，先在地表上撒施化肥，翻耕后種植綠肥作物。本專利技術所述玉米和高粱的輪作模式可以是先種植玉米，再種植高粱，也可以是先種植高粱，再種植玉米。本專利技術針對我國礦區土壤存在的問題，經過多年對工礦廢棄地土壤固碳技術和固碳潛力的研究，提出了快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法，能夠在短時間內提高土壤有機碳含量，改善土壤理化性狀，增加土壤肥力，對提高我國工礦區土壤固碳能力、降低二氧化碳濃度和溫室氣體效應、改善生態環境具有重要意義。本專利技術提供的快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法采用表土剝離、底土填埋秸稈、農家肥與硝基腐植酸分層混施、噴施微生物菌劑、作物輪作等措施，在提高土壤固碳能力的同時，兼顧長期效益與短期效益的關系、兼顧經濟效益與生態效益的關系，易于在我國黃土高原礦區推廣，應用價值較高。工礦廢棄地土壤復墾后，土壤肥力低下，有機碳含量低，本專利技術在種植前一年將秸稈填埋在剝離后的底土中，通過施用尿素調節碳氮比，同時使用秸稈腐熟劑，加快了秸稈腐熟，提高了土壤的有機碳含量，改善了土壤物理性狀。進而，將腐熟的農家肥、硝基腐植酸分層施入土壤，在溫度、水分適宜的條件下快速分解，形成不同層次土壤有機碳富集區，能有效增加土壤的有機碳含量。本專利技術通過噴施微生物復合菌劑，可以提高土壤微生物活性，加快有益微生物菌群的構建，提高微生物總量，加快土壤活性有機碳庫的建立。最后，使用綠肥作物(紫花苜蓿/毛苕子)—玉米/高粱—高粱/玉米輪作方式，將豆科與禾本科作物結合，C3植物與C4植物結合，構建起高生物量、高固碳能力的生物群落，作物通過光合作用直接吸收、固定并儲存大氣中的碳；同時植物大量的根系和秸稈所固定的碳又返還土壤，從而提高了工礦區土壤的整體固碳能力。具體實施方式下述實施例僅為本專利技術的優選技術方案，并不用于對本專利技術進行任何限制。對于本領域技術人員而言，本專利技術可以有各種更改和變化。凡在本專利技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。實施例1。針對礦區土壤有機碳含量低、養分貧瘠、生物活性差、作物產量低等特點，本實施例采用表土剝離、底土填埋秸稈、農家肥與硝基腐植酸混合分層施用、噴施微生物菌劑、作物輪作等措施，達到有效提高土壤固碳能力的效果。試驗地點選在山西省孝義市下堡鎮克俄村試驗基地。該地區為黃土高原丘陵區，年均降雨量400mm左右，土層深厚，水土流失嚴重，肥力低下。當地蘊含豐富的煤炭和鋁土礦，開采方式主要為露天開采。該場地為鋁礦多年廢棄的工業場地，面積122畝，成平行四邊形形狀，2007年春季進行復墾。試驗區表層土壤(0～20cm)基礎數據如下：土壤有機碳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法，包括：將擬復墾工礦廢棄地的表土剝離，摻入腐熟農家肥和硝基腐植酸，混合均勻得到預處理表土；在剝離表土后的底土上鋪設粉碎的秸稈，并在秸稈上施用尿素和秸稈腐熟劑；將預處理表土撒施在粉碎的秸稈上，壓實；在壓實的地表上噴施微生物菌劑；種植綠肥作物，收割后翻壓還田；實行玉米與高粱的輪作模式，收獲籽粒后的玉米或高粱秸稈還田。

【技術特征摘要】
1.一種快速提高工礦廢棄地土壤固碳能力的方法，包括：將擬復墾工礦廢棄地的表土剝離，摻入腐熟農家肥和硝基腐植酸，混合均勻得到預處理表土；在剝離表土后的底土上鋪設粉碎的秸稈，并在秸稈上施用尿素和秸稈腐熟劑；將預處理表土撒施在粉碎的秸稈上，壓實；在壓實的地表上噴施微生物菌劑；種植綠肥作物，收割后翻壓還田；實行玉米與高粱的輪作模式，收獲籽粒后的玉米或高粱秸稈還田。2.根據權利要求1所述的方法，其特征是底土上鋪設秸稈和撒施預處理表土的過程分兩步進行，在剝離表土后的底土上鋪設粉碎的秸稈并施用尿素和秸稈腐熟劑，撒施上1/2的預處理表土，壓實，再鋪設一層粉碎的秸稈，施用尿素和秸稈腐熟劑，撒施剩余1/2的預處理表土，壓實。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征是所述粉碎的秸稈是長度不超過10...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張強，靳東升，郜春花，李建華，張變華，盧晉晶，武文麗，呂薇，
申請(專利權)人：山西省農業科學院農業環境與資源研究所，
類型：發明
國別省市：山西,14