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关键词: 酸性土壤;成因;改良技术
一、矿物和工业废弃物的改良作用
除了利用石灰改良酸性土壤的传统方法外,人们还发现利用某些矿物和工业废弃物也能改良土壤酸度,如白云石、磷石膏、粉煤灰、磷矿粉和碱渣等矿物和制浆废液污泥等工业废弃物。白云石是碳酸钙和碳酸镁以等分子比形成的结晶碳酸钙镁化合物。在安徽酸性黄红壤上的试验表明:酸性黄红壤施用白云石粉可以降低土壤交换性铝的含量,提高土壤pH值和交换性钙、镁的含量,显著提高作物产量,且有明显的后效。
磷石膏是磷复肥和磷化工行业的副产物,它的主要成份是硫酸钙,还有未分解的磷矿粉和酸不溶物等。过去主要用于改良碱性土壤,近年用作酸性心土层的改良剂,效果很好。磷石膏改良底层土壤可概括为“自动加石灰效应”。施用磷石膏提高了心土层土壤盐基饱和度,改善土壤物理性状,如容重下降,总孔隙度和非毛管孔隙度增加,土壤结构改善,团聚体破坏率降低,红壤通透性和结构性增强。
粉煤灰是火力发电厂的煤经高温燃烧后由除尘器收集的细灰,呈粒状结构。主要含硅、铝、铁和微量元素, pH值在10 - 12之间。粉煤灰中含有CaO、MgO等碱性物质,可以中和土壤中的酸性物质。研究表明粉煤灰施入红壤性中低产田可以中和土壤酸性,提高土壤养分,降低土壤容重,增加孔隙度,并且有利于保湿保墒,使水、肥、气、热趋向协调,为微作物生长创造了良好的土壤环境。
碱渣是制碱厂的废弃物, pH值为9. 0 - 11. 8,呈碱性。根据X - 射线衍射、扫描电子显微镜等综合分析可知碱渣主要矿物成分是结晶不良的方解石, 次要矿物有伊利石、绿泥石、高岭石等。碱渣中含有大量农作物所需的Ca、Mg、Si、K、P等多种元素, 用此土壤改良剂代替石灰改良酸性、微酸性土壤, 可调整土壤的pH 值, 加强有益微生物活动,促进有机质的分解, 补充微量元素的不足, 使农作物增产效果显著。
造纸制浆废水处理产生的沉淀固体称之为“木质素污泥”,含有来自制浆原料中的木质素等有机质和相当量的石灰质,与石灰、粉煤灰等具有某些相似的物理化学性质。木质素污泥具有较强的碱性,且含有多种植物生长需要的常量和微量元素及有机质。将其施用于酸性土壤,不仅能中和土壤的酸度,还能补充酸性土壤所缺乏的Ca等有益于植物生长的元素。施用造纸制浆污泥可使中强酸性土壤的酸度降低,抑制土壤中铝的活性,对削减土壤铝毒害和提高土壤磷的有效性也有积极作用。
另外,磷矿粉、城市污水处理厂产生的碱性污泥、炼铝工业产生的赤泥、燃煤烟气脱硫副产物等也都应用于酸性土壤的改良,并取得一定的效果。
二、有机物料改良剂
在农业上利用有机物料改良酸性土壤已经有千余年的历史。土壤中施用有机物质不仅能提供作物需要的养分,提高土壤的肥力水平,还能增加土壤微生物的活性,增强土壤对酸的缓冲性能。有机物料还能与单体铝复合,降低土壤交换性铝的含量,减轻铝对植物的毒害作用。用作改良土壤的有机物料种类很多,在农业中取材也比较方便,如各种农作物的茎秆、家畜的粪肥、绿肥和草木灰等等。利用有机物料改良酸性土壤的研究,目前国内的相关报道还很少,多数集中在利用种植绿肥等调节土壤酸度方面。强酸性土壤上分别施用泥碳、泥碳和绿肥、泥碳和水稻秸秆、泥碳和鸡粪以及泥碳和油坊软泥均能不同程度地减少土壤中铝对作物秧苗的毒害作用。因为泥碳中含有一定量的腐敏酸和富里酸,能与铝形成不溶性有机物- 铝络合物。向土壤中加入绿肥,会增加铝在土壤固相表面的吸附;绿肥分解产生的有机阴离子与土壤表面羟基的配位交换反应将OH- 释放至土壤溶液中,可以中和土壤酸度,降低土壤铝的活性。泥碳可以解除铝毒,石灰可以降低土壤酸度,将泥碳与石灰混合施用也可以取得更好的改良酸性土壤的效果。
焚烧作物茎秆产生草木灰在农村中很常见,木材工业的残余物的焚烧也会产生很多的草木灰,这些草木灰对酸性土壤也有很好的改良作用。施用草木灰对酸性贫瘠土壤主要有两方面的作用:一是草木灰在土壤中会产生石灰效应,使土壤的pH 值大幅度升高;另一方面,草木灰能增加土壤养分含量,特别是K含量丰富能极大提高土壤钾含量。将猪粪与小麦秸秆混合,在一定条件下腐熟8周后施于酸性红壤中,发现土壤的pH升高,土壤无机态铝浓度降低;研究还发现施用猪粪和小麦秸秆对缓解铝毒的作用比用碳酸钙更明显。
近年来的研究结果表明,某些植物物料对土壤酸度具有明显的改良作用,这种改良作用不仅仅是通过增加土壤的有机质来增加土壤CEC,而且由于植物物料或多或少含有一定量的灰化碱,能对土壤酸度起到直接的中和作用,可在短期内见效。在一定条件下,豆科类植物物料比非豆科类植物物料的改良效果更佳,如将羽扇豆的茎和叶与酸性土壤一起培养,其pH增加的最大值可达1 - 2个单位。豆科植物物料对土壤酸度具有较好改良效果的原因与这类植物生长过程中其根系对无机阴、阳离子的不平衡吸收有关,由于生物固氮作用,豆科植物在生长过程中其根系会从土壤中大量吸收无机阳离子如Ca、Mg、K等,导致植物体内无机阳离子的浓度高于无机阴离子的浓度,为保持植物体内电荷平衡,植物体内有机阴离子浓度增加,这些有机阴离子是碱性物质,当植物物料施于酸性土壤时,这些碱性物质会很快释放,并中和土壤酸度。测定结果表明,羽扇豆茎和叶所含灰化碱的量是小麦秸秆的7倍多。豆科类植物物料能够提高土壤pH的另一个原因是有机氮的矿化,豆科植物的固氮作用使其体内积累了大量的有机氮,有机氮的矿化反应是一个消耗质子的过程,这一过程也使土壤pH升高。但矿化反应产生的铵离子的硝化反应是一个释放质子的过程,这一过程将抵消豆科植物物料对土壤酸度的中和作用。
近年来,人们还开发出营养型酸性土壤改良剂,即将植物所需的营养元素、改良剂及矿物载体混合,制成营养型改良剂。这种改良剂加入土壤后,在改良酸度的同时还提供植物所需的钙、镁、硫、锌、硼等养份元素,起到一举两得的效果。另一种复合型改良剂除了供应养分、降低酸度外,还具有疏松土壤、提高土壤的保水性的功能。
结语
随着化肥的大量使用已经造成土壤氢离子的大量积累,严重破坏了土壤PH的平衡,土壤逐年酸化,严重影响作物的产量和质量。目前,改良酸化土壤,减缓土壤退化的研究已经成为一个国际性的课题,所以全面了解全区土壤pH现状和变化对土壤肥力评价和今后的施肥指导十分重要。关于土壤酸化问题的研究,土壤酸化特征、不同物料的改良效果还需更加深入的探讨。
参考文献:
[1]赵明,赵征宇,蔡葵,等,有机肥料对土壤可溶性氮素变化的影响及肥效研究[J]山东农业科学2008,01
1引言
城市土壤是指出现在城区和城郊区、受多种人为活动方式的影响、原有土壤的特性受到强度改变的土壤的总称。城市土壤是伴随城市化进程而出现的产物,是在城市的特殊背景下孕育而成的,从本质上讲是一类扰动的人为新成土。城市土壤广泛分布在公园、道路、社区、体育场、城市河道、垃圾填埋厂、废气工厂、城市郊区,或者简单地成为建筑、街道、铁路等城市和工业设施的基础而处于埋藏状态。城市土壤在空间上变异十分明显,除自身土壤物质外,城市土壤还包括大量的人为物质,这些物质影响和决定着城市土壤的形态学和理化特性。
2城市土壤的理化特性
2.1物理特性
2.1.1土壤中侵入体较多
城市土壤在城市建设过程中,经过长期多次无序的挖掘、搬运、堆积、混合和大量废弃物填充后,形成了无层次、无规律的土体构造。土壤中侵入体包括建筑废弃物、砾石、砖块、混凝土块、石灰渣、煤渣、玻璃等物质。据对天津市河西区友谊路中环线至黑牛城道段行道树土壤的测定,直径大于2cm的侵入体含量高达18.2%~31.8%,平均值25.2%,而近邻的天津宾馆内绿地土壤侵入体仅有3.49%。
2.1.2土壤通透性差
土壤压实和板结是土壤物理退化的主要形式。在城区由于人流的践踏和车辆的碾压,土壤容重明显大于郊区土壤,一般愈靠近地表,压实和板结程度越重。人为反复践踏可压实土壤深达20~30cm,若经机械车辆多次压实,影响深度可达1m以上。据调查,天津宾馆内绿地(0~20cm)土壤容重平均为1.42g/cm3,比郊区同层土壤容重高16.9%,总孔隙度降低16.4%。中心城区内有近14%的土壤容重大于1.6g/cm3。土壤通透性降低,树木根系的垂直生长和水平伸展空间受到限制。由于土壤紧实,加之路面和铺装的封闭,自然降水很难渗入土壤蓄存,而在雨季,又常因土壤紧实渗水速度缓慢而造成沥涝灾害。
2.1.3土壤温度偏高
由于“热岛效应”,城市气温高于郊区。而城市地区地表普遍封闭,不仅阻碍了土壤和外界的物质能量交换,而且将更多的地面热量传递到下层土壤,使土壤温度升高。据测,夏季街道最高温度比大气温度要高出10℃之多。土壤温度过高会使树木代谢紊乱,引起焦叶和树皮灼烧,抑制根系生长,严重的会使树木干枯死亡。
2.2化学特性
2.2.1土壤碱化度增高
天津市友谊路两侧行道树土壤的pH值平均为8.77,而天津宾馆内绿地土壤的pH值为8.20,海河沿线土壤的pH值小于8.0,可见行道树土壤有碱化趋势。土壤碱性增强的原因可能包括:融化道路积雪的氯化钙、氯化钠和其他种类的盐,随地表径流积累在土壤中;建筑废弃物、水泥、砖块和其他碱性混合物中钙的释放;流经混凝土和石灰石表面的径流到处存在,而径流中含有钙离子等碱性物质;土壤碳酸盐与碳酸反应形成重碳酸盐等。
2.2.2土壤养分含量降低
城市土壤生态系统的养分循环过程单一,土壤营养元素主要来源于土壤母质、降雨、废物等,土壤有机质和土壤养分含量降低。据测定,海河沿线由中心城区向外延伸地区的土壤调查表明(表1),公园土壤比非公园土壤的有机质和速效氮、磷、钾均有显著降低。土壤缺乏养分使城市绿化植物出现生长缓慢、新叶发黄、枝条生长细弱、部分枝叶死亡、寿命缩短等现象。
2.2.3土壤污染较重
土壤污染源主要来自污染的大气沉降、废水和污水灌溉、工业废渣和城市垃圾,以及农药的施用等。城市土壤重金属一般较高,可移动态占比较大,生物有效性高,植物体内的累积量远超过无污染区(表2)。城市土壤中的铅主要来源于机动车尾气排放和含铅汽油的污染与燃烧,尤其是公路两侧的土壤含铅量明显增加。
3城市土壤改良利用和管理
3.1城市绿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资源,是园林植物生存的必需条件。由于城市植被结构简单,植物群落大多呈孤岛式分布,使得园林土壤中的水、气、热循环和物质转化大大减弱。此外,人为践踏、交通碾压又提高了土壤紧实度,进一步加剧了土壤生态环境的恶化。因此,要改变这种状况,就必需采取综合措施,以创造近自然生态条件,不断提高土壤肥力,维持土壤的良性循环,满足园林植物生长发育的要求。
3.1.1改进绿地种植结构
在各类绿地的规划设计中要考虑土壤生态环境的空间,绿地面积要相对集中,土壤边界要扩大,以维持土壤自身的物理、化学和生物等作用正常进行,实现土壤生态系统的良性循环。在具体设计时,要减少树木的孤植,增加群植,乔、灌、草结合,深根和浅根结合的复层混合群落,这不仅符合“互惠共生”的原理,而且随着绿地面积扩大,植物枯枝落叶及代谢产物大多数保留在系统内,有利于土壤物质的积累。行道树绿化是城市中最难的课题,原因是受土地面积限制,根系的活动范围小,生存条件差。为此,建议在新城区建设时,要适当扩大绿带宽度,以改善行道树的土壤环境。
3.1.2深翻熟化,松土除草
深翻结合施肥,可改善土壤结构和理化性质,增加土壤通透性。除整地、定植前深翻外,对重点树种和重点区域,还应适时深翻,以刺激新根发生,保证树木随树龄的增长对肥、水的需要,促使树体健壮。深翻的时间一般以秋末冬初为宜,深翻的深度要因地、因树而异。深翻后应能保持后效多年,间隔时间根据需要决定。松土可疏松表层土壤,减少水分蒸发,防止土壤返盐,促进微生物活动,提高土壤养分的有效性,除草可减少水分和养分的消耗,使踏实的园土恢复疏松。每年应松土除草2~3次,松土深度因苗而异。
3.1.3增施有机肥
改变园林植物不施肥的习惯,要在园林植物栽植时和各个不同生长阶段增施有机肥料,特别是要注重栽植前的基肥。栽植土壤质量差时,地表要普施腐熟有机肥6~8kg/m2,深翻埋入土内;在定植前,每穴再施有机肥3~5kg。建成绿地的树木施用有机肥应根据树种、树龄、土壤理化性状等条件来决定,一般采用每2cm胸径施1kg有机肥的方法,在行间或株间挖宽30~40cm深20~30cm的沟或穴施入,施时要结合土壤改良一起进行,肥、土、改良物掺拌匀后回填,填后浇水。
3.1.4掺拌通气性物质
为减轻土壤严重紧实状况,可在栽植穴内或在后期掺拌粗砂、粉煤灰、碎树皮、腐叶土、草炭等物质,这样不仅能降低土壤紧实度,提高土壤通气透水性,而且能起到保水抑盐作用。
3.1.5铺设透气透水性地砖
过去行道树周围铺装混凝土沥青封闭地面,严重影响大气与土壤之间的气体交换和雨水的渗入,造成土壤缺氮,影响雨水资源的再利用。要改善土壤的生态条件,回归自然,应对“人行硬路”进行改造,铺设透气透水性地砖。
3.1.6设置防护隔离
面对人为践踏,可采取防护隔离措施;小型绿地边界可构筑砌石圈围成树池;行道树绿带设置围栏,减少人为和机械破坏;对主干道路和游览区的孤植大树周围铺盖金属网架,以防止践踏和土壤板结,培育和延长大树的寿命。
3.1.7加强环境管理,防止土壤污染
城市土壤生态系统较为封闭,物质循环转化单调缓慢,土壤环境容量小,自身净化力低。因此,防止土壤污染,是城市土壤利用过程中一个长期的、经常性的措施。①严格限制污水灌溉,充分利用雨水和中水资源。在城市园林建设中要结合园林景观设计,积极开展雨水利用工程,以便雨季来临时能多蓄水,多用雨水灌溉。②减少固体废弃物对土壤的侵害。应严格控制固体废弃物的排放,并制定相应的管理法规,激励固体废弃物的无害化处理,尤其对可利用生活垃圾和污泥,将其充分发酵腐熟,制成有机肥料,既可减轻城市环境污染又为园林绿化开辟了新肥源。③控制融雪剂的危害。冬季降雪时,市区通常喷洒高浓度的氯化钠溶液,以加速融雪,这些盐水一旦接触到植物,就会对植物产生严重危害。为防止融雪盐水的危害,应严格控制化雪盐的合理用。量,及时清除融化的雪水,严禁将带盐的雪堆到树木根区。
3.2城区内土壤资源的利用与改良
3.2.1建筑场地表层土壤的利用
在城市建设快速发展的时期,建设需土量大,但因人均耕地少,土壤资源严重短缺。而在现实中,土壤资源的破坏和浪费现象不断发生。不少施工单位,不珍惜土壤资源的保护,常把熟化表土作为建筑回填土压到建筑物下,或是把污染不严重、土壤侵入体少且可筛分的土壤随便清除掉。为此,对建筑场地范围内的表层土壤要进行充分利用,并采取以下规范措施。(1)凡在规划区内,正在或将要进行建筑施工的地方,一定要在开挖基础前,把表层熟化土壤起走作为绿化建设土资源储备起来。起土深度可根据地下建筑深度确定,一般40~100cm,最低不应少于40cm。(2)因土制宜合理利用。对城市废弃土,凡是污染不严重、侵入体在20%以内,一定要把侵入体筛分出来后,仍作为园林绿化种植土使用;对污染严重、侵入体超过20%的土壤可作为1m土层以下的回填土使用。(3)对绿化不能使用的土壤,可作为建筑物下层回填土使用。
关键词:园林 施工 土壤
中图分类号:K928.73 文献标识码:A
一、城市土壤特点
城市土壤的形成是人类长期活动的结果,主要分布在公园、道路、体育场馆、城市河道、郊区、企事业和厂矿周围,或者简单地成为建筑、街道、铁路等城市和工业设施的“基础”而处于埋藏状态。城市土壤与自然土壤、农业土壤相比,既继承了原有自然土壤的某些特征,又由于人为干扰活动的影响,使得土壤的自然属性、物理属性、化学属性遭到破坏,原来的微生物区系发生改变,同时使一些人为污染物进入土壤,从而形成不同于自然土壤和耕作土壤的特殊土壤。
1城市土壤结构凌乱
城市土壤土层变异性大,呈现岩性不连续特性,这导致不同土层的结构、质地、有机质含量、pH值、容重及与其有关的通气性、排水性、持水量和肥力状况有显著差异。城市土壤土层变异性大,土层排列凌乱,许多土层之间没有发生联系。此外城市生产和生活中常产生一些废物,如建筑和家庭废弃物、碎砖块、沥青碎块、混凝土块等,需要进行处理,其中填埋是处理废物的常用方法,其和自然土壤发生层的土壤碎块混合在一起,改变了土层次序和土壤组成,也影响了土壤的渗透性和生物化学功能。
2城市土壤紧实度大,通透性差
紧实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,人踩车压,以及各种机械的频繁使用,土壤密度逐渐增大,特别是公园、道路等人为活动频繁的区域,土壤容重很高,土壤的孔隙度很低,在一些紧实的心土或底土层中,孔隙度可降至20%~30%,有的甚至小于10%。压实导致土壤结构体破坏、容重增加、孔隙度降低、紧实度增加,持水量减少。
此外,土壤紧实度大还会对溶质移动过程和生物活动等产生影响,从而对城市的环境产生显著的影响。如城市公园游人较多,地面受到践踏,土壤板结,透气性降低,有的树干周围铺装面积过大,仅留下很小的树盘,影响了地上与地下的气体交换,使植物生长环境恶化。城市土壤容重大、硬度高、透气性差,在这样的土壤中根系生长严重受阻,根系发育不良甚至死亡,使园林植物地上部分得不到足够的水分和养分,长期这样下去,必然导致树木长势衰弱,甚至枯死。
城市地面硬化造成城市土壤与外界水分、气体的交换受到阻碍,使土壤的通透性下降,大大减少了水分的积蓄,造成土壤中有机质分解减慢,加剧土壤的贫瘠化;根系处于透气、营养及水分极差的环境中,严重影响了植物根系的生长,园林植物生长衰弱,抗逆性降低,甚至有可能导致其死亡。
3城市土壤固体入侵物多,有机质含量低,矿质元素缺乏
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砖瓦块、砂石、煤屑、碎木、灰渣和灰槽等建筑垃圾,其常常会使植物的根无法穿越而限制其分布的深度和广度。土壤中固体类夹杂物含量适当时,能在一定程度上提高土壤(尤其是粘重土壤)的通气透水能力,促进根系生长;但含量过多,会使土壤持水能力下降,缺少有机质。
4城市土壤污染严重
工业废气、废液、废渣的排放,人们乱排污水,乱倒垃圾,乱堆水泥、石灰、炉渣等废物残渣,导致土壤酸化、盐碱化,理化性质变坏,土壤污染日益严重,直接影响土壤的组分和性质。城市污染物主要有污水、污泥和固体废物等。污水成分复杂,其含有的悬浮物、有机物、可溶性盐类、合成洗涤剂、有机毒物、无机毒物、病原菌、病毒、寄生虫等成分,进入土壤后可以改变土壤水的性质或成为土壤的组分,影响土壤水分功能的发挥,抑制生物种群数量和生物活性及物质循环。固体废弃物大都含有重金属,甚至含有放射性物质,这些物质经过长期暴露,被雨水冲洗和淋溶后,溶入水中,通过地表径流进入水体从而对土壤造成污染,长期以往将导致城市土壤污染日益严重。
二、园林绿化施工中土壤质量管理的现状
1现状
目前由于人们常常看重园林绿化的设计景观效果,从而对园林植物种植方面比较偏重,而忽视了土壤的重要性,园林工程施工中一般采用建筑过程中挖掘出的地下未充分熟化、养分贫瘠的土壤或山地土壤进行填埋建植,或不论土壤条件即就地栽植。相当数量的园林土壤普遍存在来源复杂、pH值偏高、有机质含量低、有效养分低、容重大、质地黏重、通气性差等缺陷,严重阻碍了园林绿化的发展,如何管理园林土壤质量已经显得十分重要。
近年来,随着园林绿化事业的发展,人们逐步认识到土壤在园林绿化发展中的重要作用。我国各大城市纷纷开展了园林土壤质量管理的探索。首先,对本地园林土壤进行大量调查,并依据调查研究数据制定园林土壤质量地方标准,为规范园林土壤质量管理提供了技术保证;上海于1998年、重庆于2005年分别制定实施了相应的地方标准。其次,各大发达城市逐渐建立了园林土壤检测机构,以加强对园林栽植土和其他栽植基质的检测分析和质量管理。
2问题
对园林土壤质量的重要性不够重视
长期以来,往往都是到植物出现生长困难或病虫害但找不到其他原因时,园林土壤才被引起重视。由于土壤对植物的影响和作用是长期、持久的,短期的生长表现并不明显,人们也往往偏向于重视栽植效果,导致了“能栽活、养不死”的观念长期存在,少数绿化施工养护单位受经济利益的驱使,在土壤改良上少投入甚至不投入经费,承包期结束便一走了之,给城市绿化造成重大损失。近年来随着城市绿化事业的发展,园林工作者已意识到土壤的重要性,园林土壤质量问题已引起相关部门的重视。
园林土壤资源的破坏和污染严重
由于绿化工程一般是在基础建设完成后进行,有些建设工程在开工时就把质量良好的表层土当垃圾运走或填埋,而开展绿化时只剩下了贫瘠的土壤,造成了土壤资源的破坏。另外,园林土壤作为一种城市土壤,其污染源远多于农田土,受污染的程度远大于农田土,主要污染来源有建筑垃圾、生活垃圾、污水、酸雨、降尘、汽车尾气、农药、化肥等。这些物质对土壤的理化性质、土壤生物和环境带来严重的危害,威胁到城市树木、花草的正常生长,从而极大地影响绿地质量和绿化效果。
园林植物设计、栽植和养护不科学
由于有的园林设计往往注重构思和形式,追求“看得见的效果”而忽略了植物的生态习性与土壤的适应性,导致了园林植物的栽植盲目性。此外如果园林土壤养护不当将造成土壤退化,直接影响植物的生长。有些园林工作者认为土壤缺肥,就大量使用化学肥料,结果引起土壤结构板结。在灌溉时,特别是市街绿地基本是撒水车喷撒,水流量大,容易形成地表径流,冲走表层土壤,水分也不易渗透到根系。目前,园林养护基本还是以经验为主,缺少以土壤或叶片养分诊断为基础的科学指导以及合理、有效的养护规范,这不但解决不了问题,还会使问题加重,且增加绿化成本、污染环境。
三、园林绿化施工中土壤改良的重要性及建议
1土壤改良的重要性
近年来,随着武汉的城市建设和开发,在建设园林式城区走可持续发展道路的主导思想下,园林绿化建设事业得到了长足的发展,植物品种的多样化应用为武汉营造生态型环境发挥出重要的作用。然而,环境因素对不同品种植物的影响很大,土壤作为植物生长的必要物质,对植物的成活、生长影响更是不容忽视的。在园林施工工程中,通过土壤改良来为园林植物创造良好的生长环境,是提高施工质量的重要环节,也是提高园林植物成活率的关键工序。
2合理化建议
通过法律行政手段保护园林土壤表层
园林土壤的表层土是一种宝贵的资源,加强对土壤表层的挖掘、堆放、运移的过程管理不仅能节约施工费用,更重要的是保护了有限的表层土资源。但是,由于土木建设和园林建设往往是不连续的,加之一些园林工作者珍惜保护表层土的意识不强。所以,保护园林土壤表层土还是要通过法律行政手段引导建设者珍惜保护园林土壤资源。
做好施工前中后期的土壤检测管理工作
以上海国际旅游度假村项目为例,对土壤改良前、中、后期进行全程的监控管理,保证改良后土壤的各项技术指标(主要为环境质量指标和营养指标)达到相应的技术规范标准。
3)对土壤改良划分相应的技术标准
以一些示范或重点绿化工程为试点标杆,积极开展土壤改良工作。可根据绿地功能类型(如广场、游园、街道绿化等)来对土壤改良及土壤改良前的原土进行相应的技术指标要求,制定最低及最高标准,从高到低进行分级,能够提高土壤改良项目在绿化工程施工中的经济性和可行性。
在行业内形成相应的技术规范要求
在行业内对土壤检测及土壤改良形成相应的国家及地方规范,有助于园林绿化工程的规范化、科学化施工,提高苗木栽植的成活率,对武汉市园林绿化施工水平的整体提高也有很大帮助。
建立并落实科学的设计、栽植和养护规范
全面调查本地区园林土壤的本底特性,内容包括土壤的形成背景及其组成、物化性质等,促进园林土壤基础信息数据库的建立。根据调查结果,给研究设计部门提供数据支持,因地制宜,提出有效治理和改良土壤的技术。在苗木栽植的过程中应充分考虑土壤条件,科学地规划、选择植物材料,最大限度地满足“适地适树”的要求,降低绿地建设成本,充分发挥土壤质量检测的作用。在养护工程中注意对有机肥料的使用,尽量少使用化肥,以免破坏土壤结构及酸碱性;灌溉应小水慢慢浇灌,让水徐徐渗透土层中,保证土壤持续供水;另外应经常松土,增加土壤通透性。
关键词: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
中图分类号:U213.1文献标识码:A 文章编号:
【正文】
一、前言
随着高速公路建设规模和规格的增加,修筑高速公路所用的主要材料――土方的种类也越来越多。但根据国家提倡保护耕地的要求,所能用的土方也越来越少。为了能适应高速公路的建设需要,各用土单位开始采用各种非适应性填料改良后用于路基填筑。下面就结合京津高速公路天津段第19合同段就填料强度较低的低液限粘性土情况,谈谈我们施工中的土壤改良情况。
二、工程概况
京津高速公路天津段第十九合同段起始桩号为K77+798.266,终点桩号为K82+550,主线全线长4.75Km,另有南蔡互通式立交A、B、C、D、E五个匝道1.73 Km,路基土方共103万方。由于所在路段周围耕地受到保护,路基土源十分贫乏,没有较适合的填筑用土,当地政府根据实际情况采用北京排污河内多年沉积的淤泥质土。该类型土十分松软,孔隙比大,天然含水量高,压缩性高,强度低,渗透性小,含有较多的有机质和矿物质。该类土遇水有强膨胀性,进行路基填筑时,对路堤的压实密度和稳定性有较大影响。
三、土壤改良的可行性研究及其原理探讨
针对该类土松软、孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、强度低、渗透性小、不易固结的特点,我们集中精力进行了关于土壤改良的研究。我们改良的目的主要使降低孔隙比和含水量,提高强度,达到易固结的目的。根据施工经验和查阅大量资料后,施工现场进行掺拌其他材料进行土壤改良。有两种较适合的材料:水泥和石灰,但水泥的时效性较强,不适合大面积进行土壤改良。若采用生石灰改良土壤,生石灰吸收水分,与水发生反应生成消石灰,同时产生热量,蒸发土中的水分,减低土中的含水量,消石灰与土颗粒阳离子之间交换,使土产生化学反应而固结,从而改变土的物理和化学性能。
生石灰改良的作用和处理效果
时间
作用 短时间 长时间
稳定作用 1、吸水
2、发热,水分蒸发
3、毛细管吸水
4、灰、土颗粒交换 1、硬凝反应
2、碳化作用加固土
处理效果 1、减低含水量
2、塑指降低
3、粘性降低
4、改善操作 1、增加强度
2、增加刚度
四、试验情况
通过京津高速公路第二中心试验室多次检测,该类土承载比CBR大部分在2.0-5.0之间,塑性指数在10.1-17,液限在39%左右,固结系数为2.1%-4.7%之间。按照公路土工试验规程(JTJ051-93)规定,该类土不适合作为路基的填筑材料,为不合格的填料(相关报告附后)。
现场路基采用素土填筑时,易出现如下情况:土壤中水分散失速度慢,尽管使用铧犁多次翻晒,也很难达到最佳含水量,大部分水分已与土颗粒形成晶体,以晶体的形式存在。在采用大型压实机械压实时,随着压实遍数的增加,受到晶体中水的影响,土颗粒的错动相当困难,压实度不一定增长。直接填筑时很难达到室内试验时经过击实后的压实度。同时,填筑完后的路基稳定性较差,极易被雨水冲刷,雨后成为稀泥状,在有风天气则大范围扬尘,施工相当困难。
采用石灰进行改良时,石灰标准如下:
石灰的原材检验应严格进行,不合格的原材坚决不许进场。生石灰(CaO+MgO)的有效含量应符合下表的标准:
表1 生石灰的技术指标
五、施工过程
我们采用掺拌5%的石灰进行翻拌改良土壤,在施工方法上,我们设计了两种对比方案:
(1)、在施工现场拌和。根据试验情况确定加灰掺拌的比例和最佳含水量,标准击实等。对生石灰进行检验,检验Ca、Mg含量符合Ⅲ级以上后才能使用。先在路基上铺一层虚土,然后将消石灰撒到土上面,使用铧犁和旋耕犁配合拌和机翻拌,搅拌均匀后继续使用铧犁和旋耕犁翻晒。翻晒至含水量符合要求后进行碾压,经过压实度检测后进入一工序。该方法施工周期大约在5-6天左右。
(2)、在拌和场拌和。根据试验情况确定加灰掺拌的比例和最佳含水量,标准击实等。对生石灰进行检验,检验Ca、Mg含量符合Ⅲ级以上后才能使用。将备土场需要改良的土方每隔一定距离挖一个坑或每一定土方数量处挖一个坑,将生石灰用运行车拉到备土区倒入挖好的坑中,将原挖出来的土回填、排压。让石灰充分吸收土中的水分,同时散发大量的热量,该热量不但能蒸发水分,并且在一定程度上能将土中的有机物碳化,3-5天后,埋入土中的生石灰基本上消解完成。使用挖掘机挖开后翻拌均匀,将翻拌完成的土方用运行车拉至路基上摊开,翻晒,碾压成型。在碾压成型消石灰中的阳离子和土颗粒中的离子发生置换反应后,灰土开始固结成有一定强度的板体。在路基施工的过程中,拌和场继续进行拌和。该方法不仅施工速度快,效率高,而且经过洒水养护后,土体强度一般能达到0.3Mpa左右。
经过两种方案的对比实施,方案一不仅施工周期长,而且经过消解的石灰,其吸水效果小,改良效果不明显。方案二施工周期较短,机械利用率较高,且其承载比和压实度完全能满足表3的标准。经过优选,选择方案二效果为佳。
六、工后检验
改良后的灰土在碾压完成后进行检验,压实度能达到室内标准试验的合格标准。7天后固结的灰土用人工很难挖开。从开始填筑至路面结构曾开始施工近12个月的时间里,整个路基平均沉降量仅10.82cm,同时在雨季中,路基边坡相当稳定,雨水仅能冲刷边坡表面虚土。弯沉试验的资料较素土填筑路基小许多,较好的保证了路基的稳定性。
七、施工注意事项
采用生石灰改良土壤时应注意:(1)、生石灰运输保管时,要防潮防水防尘,遇水后发生水化反应,降低其改良土质的作用;(2)、加强安全防护,防止烧伤事故,并应防止污染环境;(3)、必须采用合格的生石灰,如果不合格,为了达到相同的效果就必须而增大石灰剂量,将导致压实度不易达标;(4)、碾压前灰土含水量应较最佳含水量高2%左右为佳,否则易出现压实较困难或后期开裂现象。
八、结束语
我市位于辽宁东部山区,全市总人口57.8 万人,其中农业人口41万人。现有耕地93万亩,以旱田为主,旱田主要播种作物玉米、大豆,播种面积54万亩,占耕地总面积的58%。
全市属于温润季风气候区,雨量充沛,热量丰富,雨热同季,光照较好,年平均无霜期156天,年降雨量800-1200毫米,平均日照时数2400小时,大于10℃活动积温3095℃。
我市高产田18.6万亩,占耕地总面积的20%,中低产田总面积74.4万亩,占耕地总面积的80%,其中中产田28.0万亩,占耕地总面积的30.1%,低产田面积46.4万亩,占耕地总面积49.9%。另外全市PH值小于5.5的过酸性土壤32.5万亩,占耕地总面积的34.9%;全市还有27.3万亩,占耕地总面积29.3%的地块土层薄或砂石含量多,每年不同程度的受到伏旱危害,这部分耕地大多数都为低产田,一般种植玉米亩产200-300公斤。
“八·五”时期,我市利用生石灰、炉渣灰等碱性物质改良酸性土,部分耕地得以改良,取得良好效果。2005年以来,我市开展大规模测土配方施肥工作,在全市范围内采集土样9470个,对有机质、有效磷、碱解氮、速效钾和PH值等土壤养分指标进行测试分析。全市耕地土壤有机质含量在1.76-6.60%之间,平均含量2.59%;有效磷含量在8.3-29.6ppm,平均含量15.1ppm,有机质和有效磷含量同属3级水平(按全国土壤养分分级标准);速效钾含量在23-300ppm,平均61ppm,低于缺钾临界值(
一、利用生石灰改良酸性土壤
一是要选取正确的施用时间,石灰类改良剂可以在作物收获后与栽种前施用,应尽早施用,尽可能远离播种期。PH值5.5以下的土壤,每亩施用生石灰100公斤,PH值在5.5-5.9的土壤,每亩施用生石灰75公斤,连续施用3年,可使PH值提高.04.-0.5左右。
由于石灰改土效果可维持3年左右,所以隔年再测试土壤pH值,以决定是否需再补充。
二要采取正确的施肥方式,石灰类改良剂的溶解度不大,一般采用表面撒施后再犁入土中。其翻土的深度应与改良的土壤深度目标一致。另外,最好与有机肥混合施用。因为有机质中的有机酸可以与钙结合助于其向下移动。
需要注意的是,土壤酸化是土壤形成和发育的自然过程,不恰当的人为活动可加剧土壤的酸化。因此,酸性土壤改良是一个长期的过程,任何措施都不能一劳永逸。在改良土壤的同时还应注意土壤的维护,注意大、中、微量元素的均衡供应。
二、实施测土配方施肥技术
凤城市2005年被列入为省级测土配方施肥项目县,2007、2008年被列入为部级测土配方施肥项目县,2009年~2013年继续被列为中央财政测土配方施肥补贴项目县。几年来,按照《测土配方施肥技术规范》的要求,围绕“采土测土、配方、配肥、供肥和施肥指导”五个环节,科学施用配方肥,针对不同作物,调节氮、磷、钾比例和施用数量及施用方法,用地与养地相结合。全面提高农民科学施肥技术水平。
三、提倡根茬还田技术
利用农用机械进行春耕耙地将根茬粉碎后还田,每亩可还田根茬100~150公斤,相当于增施1立方米优质农家肥,同时可疏松土壤,保护土壤墒情。根茬还田是增加土壤有机质,培肥地力,提高产量的有效方法,也是增加农业后劲的有效途径。
需要注意的一是还田后要及时追施底肥,有利于根茬的腐烂,同时防止微生物在分解有机质的时候与下茬作物争养分;二是进行翻耕,将粉碎的根茬发尽量埋在地下,这样做一是有利于根茬和土壤保持水分,以利于分解,同时也能保持肥效。
四、客土
利用砂土垫粘土、粘土垫砂良土壤,同时捡出田间石砾;垫土厚度5cm,每亩30立方米以上。