建设占用耕地剥离表土贮存保育及再利用关键技术研究

作     者：邓从 

作者单位：山东农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈为峰

授予年度：2018年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

主      题：建设占用耕地 表土 贮存保育 再利用 

摘      要：土地提供给人类赖以生存的衣食住行各方面的客观条件,是一切生产和生活活动得以进行的基础和源泉,耕地尤其是充足的、优质的耕地资源作为农业最基本的生产资料,关乎国家粮食安全,关乎农业基础稳固,关乎社会可持续发展。我国耕地本身就存在人均少、质量下降、退化严重和后备不足等一系列问题,加之社会的快速发展和城镇化进程的不断推进,新增建设项目不可避免且越来越多的占用耕地资源,同时我国政府部门及建设单位对剥离后表土的保护意识匮乏、复垦再利用时相关工作缺少科学规范指导,表土资源得不到有效安置,土壤质量严重下降,造成严重的浪费现象,十分不利于农业生产和粮食安全。因此,开展优质耕地资源剥离表土贮存保育及再利用工作显得尤为重要。针对此现象,本研究着重从表土剥离后如何实现安全贮存及再利用时如何进行科学复垦两大方面,设计四个相对独立又紧密衔接的模拟试验,分别针对堆置高度、保育措施、回填顺序和压实技术四个关键环节,寻求一个较为科学的方法(郑礼全,2008),以期为全面推进山东省乃至全国实施优质表土资源剥离及再利用工作提供一定依据。主要研究结果如下:1.通过重物施加不同压力,初步研究了不同表土堆置高度对底层土壤容重的影响。试验测得,在1m到9m模拟堆置高度对应的压力作用下,底层土壤的土壤容重分别为:1.33、1.40、1.55、1.56、1.59、1.62、1.68、1.72和1.75g·cm。对于无法实现“即剥即用的优质表层土壤,在实际堆放过程中,堆置高度最好控制在3m以下。如果受储存场地面积限制,机械条件能满足且土质比较粘重的条件下,可以考虑适当增加堆置高度,但最高不宜超过6m。2.通过人工模拟降雨试验,初步研究了不同覆盖措施对坡面水土保持和生态保育的影响。(1)在不同的降雨强度条件下,不做处理的试验坡面产生的径流量和含沙量最多,覆盖土工网后次之,种植白三叶草(Trifolium repens L.)后最少,3种覆盖措施对坡面侵蚀影响显著。整个试验过程中土工网减流效益在50%左右,三叶草的减流效益更显著一些,保持在82%以上;而两者的减沙效益均在94%以上。总的来说,土工网和白三叶草均比较完全的控制了雨水对坡面土壤的侵蚀能力,具有较好的减流、减沙效益,且白三叶草发挥的作用更大。(2)种植白三叶草在减流、减沙的同时还可有效提高土壤养分,土壤中的全氮、速效磷和速效钾含量在根系的表聚作用下会向表层土壤富集,同时由于白三叶草的固氮作用,对于土壤中的氮元素具有很好的固持效果。3.通过选择不同肥力水平的表层土壤,初步研究了不同重构技术对回填土壤质量的影响。分层回填处理由于保持了剥离前的土层顺序,回填前后土壤中全氮、有机质、速效钾和速效磷的含量无显著差异,可有效保持不同土层土壤的肥力水平;而混合回填处理将不同土层均匀掺混,土壤中各营养成分含量也随之被均匀化处理。由此降低了表层(0-20cm)土壤的肥力,但可在一定程度上提升底层土壤营养成分含量。总之,分层回填更能有效确保复垦后的表层耕地质量及提高土地的生产力。4.通过使用重锤模拟常用施工机械履带式推土机,初步研究了不同土壤含水量条件下机械压实次数对土壤参数的影响(1)在土壤含水量相同的情况下,压实1次或3次可使0-30cm土层的土壤容重迅速增加,经过3次压实后再对土壤进一步压实,其变化不显著。(2)容重增大效应与含水量正相关,压实相同次数,土壤含水量越高,其容重增加幅度越大,但继续压实,高含水量(80%)处理容重增加幅度迅速变缓,含水量A(40%)、B(60%)处理仍然表现为快速增加,且处理BA。30-60cm的土层,压实3次之后进一步压实处理,其容重进一步加大,且其增大幅度要大于上层0-30cm的土层土壤。(3)经过3次压实后,再继续压实,土层的下降幅度均表现为迅速降低,基本达到了稳定沉降状态,其中以含水量B处理表现最为稳定。