一种结冰式板结土壤快速治理方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，更具体地说，涉及一种结冰式板结土壤快速治理方法。

背景技术

土壤板结是指土壤表层因缺乏有机质，结构不良，在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用使土面变硬的现象。

随着世界各国对农业可持续发展的日益重视，对土壤生产能力的可持续性提出了更高的要求。特别是我国人口多、耕地少、面临粮食安全的严峻形势下，如何保障土壤的可持续发展能力尤为重要。土壤板结是土壤退化重要表现之一，特别是亚表层土壤板结，现在植物根系向地下生长，在植物生长中后期如遇到降雨少和蒸发大的情况下土壤板结严重影响植物对水分的吸收。干旱可能限制植物生长和产量形成。

目前，针对于土壤板结问题，常用的是深耕法，是指在栽种种子的时候，需要深深的挖土，耕地，把田地深层的土壤翻上来，浅层的土壤覆下去，以使种子能深卧在土壤力，有更充分的养分，但是深耕的作用较为短暂且能量和时间成本较高，深耕虽然减缓了土壤板结但是也破坏了多年免耕管理发展起来的表层覆盖，也增加了土壤侵蚀和表土板结的风险，最新兴起的土壤改良剂和土壤破碎等方法均具有一定的缺陷，土壤破碎会破坏原本的土壤结构，且成本较高，微观的孔隙化效果较差，而土壤改良剂过于被动，需要分多次施加周期较长。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种结冰式板结土壤快速治理方法，可以通过在对板结土壤进行预软化后以翻耕的方式向提土壤内混杂疏松冰纤维管，在对土壤进行平整后消除宏观缝隙，再通过洒水的方式向土壤内进行渗透，水分在土壤内向下渗透至与疏松冰纤维管接触，触发结冰动作后，一方面水结冰发生膨胀在土壤内形成多向膨胀，另一方面迫使水分向周围未结冰区域进行横向渗透，从而从内部对土壤进行疏松改变土质，同时随着冰的融化，疏松冰纤维管从两侧开始逐渐开始释放提前填充的营养剂，从而作用于土壤提高肥力改善土质，并形成阶段性缓释的效果，过程中无需人为二次干预，可以在较短的时间内便可移栽植物进行自然修复，从而提高板结土壤的治理效果及效率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种结冰式板结土壤快速治理方法，包括以下步骤：

S1、用打孔机将待修复的板结化土壤上均匀打孔，然后向孔内注入软化液，待软化液被土壤吸收即可；

S2、待软化液被土壤吸收至孔内无明显积水现象后，对土壤进行翻耕，翻耕过程中均匀投放疏松冰纤维管；

S3、翻耕结束后对土壤进行平整，并保证疏松冰纤维管埋入土壤内，然后向土壤表面喷洒水后进行覆膜；

S4、水分在土壤内向下渗透至与疏松冰纤维管接触，触发结冰动作后，一方面水结冰发生膨胀在土壤内形成多向膨胀，另一方面迫使水分向周围未结冰区域进行横向渗透；

S5、实时测量土壤表面温度，当温度恢复至正常环境值后，移栽耐低温植物至土壤表面，在土壤恢复后回收耐低温植物并栽种普通植物或农作物。

进一步的，所述步骤S1中打孔密度为1个/1m

进一步的，所述步骤S1中还可以通过木杆对孔内的软化液进行反复挤压，控制力度至软化液不溢出孔外为宜，加速土壤吸收软化液。

进一步的，所述步骤S1中的软化液包括以下重量份数的原料：去离子水40-60份、氨基酸15-25份、酒石酸5-15份和亲水性二氧化硅4-8份，可以对土壤进行预软化，并提高土壤内亲水性氨基和羟基的数量，改善水分渗透效果。

进一步的，所述疏松冰纤维管包括保温嵌管以及多个隔离层，所述保温嵌管为管式中空结构，且隔离层均匀连接于保温嵌管内部将其分隔为多个独立的空间，所述保温嵌管内壁上镶嵌连接有多个均匀分布的多层复合球，且多层复合球位于多个独立的空间内，相邻一对所述隔离层之间连接有预充水囊，所述预充水囊上连接有相连通的吸水纤维管，且吸水纤维管贯穿保温嵌管并延伸至其外侧，吸水纤维管可以从不同的方向上吸引水分并输送至预充水囊内，在预充水囊持续吸水膨胀后与多层复合球接触并被刺破，可以保证独立空间的水在满盈状态下与多层复合球接触触发结冰动作，避免对吸水行为造成干扰，且独立空间下的冰块相互之间互不干扰，在保温嵌管的保温作用下，由保温嵌管两侧向中间开始逐渐融化，多层复合球也同步溶解释放至土壤中，形成阶段性的缓释作用。

进一步的，所述多层复合球包括制冰表层、修复内芯和溶通球，所述溶通球镶嵌于修复内芯内部，且制冰表层覆盖于修复内芯外表面上，所述制冰表层上靠近预充水囊一端镶嵌连接有多个触发针，制冰表层起到隔离修复内芯的作用，避免其提前接触到水分，且制冰表层在溶解于水中时会吸收大量热量，从而在短时间内迫使水快速结冰，修复内芯承担对土壤的修复作用，溶通球则可以作用于隔离层将其溶解，从而形成两侧向中间的逐步开放行为。

进一步的，所述制冰表层采用硝石粉末制成，所述修复内芯采用以下重量份数计的原料：碳酰二胺10-30份、磷酸一铵10-20份、腐殖酸10-20份、磷酸二氢钾10-35份、硫酸铵5-15份、硝酸钾10-30份、硝酸钙5-15份、四硼酸钠0.1-5份、硼酸0.1-5份、木质素磺酸钙0.1-5份、木质素磺酸钠0.1-5份、微量元素0.1-5份，所述溶通球采用酸性物质制成。

进一步的，所述保温嵌管采用可降解的保温材料制成，所述隔离层采用酸溶性材料制成，保温嵌管在土壤治理结束后可以逐渐被降解，避免留在土壤内造成污染。

进一步的，所述步骤S2中投放疏松冰纤维管的密度为10-20个/m

进一步的，所述步骤S5中在回收耐低温植物之后还可以向土壤内引入健康的成年蚯蚓，年龄10-14个月，体长2-3cm。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以通过在对板结土壤进行预软化后以翻耕的方式向提土壤内混杂疏松冰纤维管，在对土壤进行平整后消除宏观缝隙，再通过洒水的方式向土壤内进行渗透，水分在土壤内向下渗透至与疏松冰纤维管接触，触发结冰动作后，一方面水结冰发生膨胀在土壤内形成多向膨胀，另一方面迫使水分向周围未结冰区域进行横向渗透，从而从内部对土壤进行疏松改变土质，同时随着冰的融化，疏松冰纤维管从两侧开始逐渐开始释放提前填充的营养剂，从而作用于土壤提高肥力改善土质，并形成阶段性缓释的效果，过程中无需人为二次干预，可以在较短的时间内便可移栽植物进行自然修复，从而提高板结土壤的治理效果及效率。

(2)疏松冰纤维管包括保温嵌管以及多个隔离层，保温嵌管为管式中空结构，且隔离层均匀连接于保温嵌管内部将其分隔为多个独立的空间，保温嵌管内壁上镶嵌连接有多个均匀分布的多层复合球，且多层复合球位于多个独立的空间内，相邻一对隔离层之间连接有预充水囊，预充水囊上连接有相连通的吸水纤维管，且吸水纤维管贯穿保温嵌管并延伸至其外侧，吸水纤维管可以从不同的方向上吸引水分并输送至预充水囊内，在预充水囊持续吸水膨胀后与多层复合球接触并被刺破，可以保证独立空间的水在满盈状态下与多层复合球接触触发结冰动作，避免对吸水行为造成干扰，且独立空间下的冰块相互之间互不干扰，在保温嵌管的保温作用下，由保温嵌管两侧向中间开始逐渐融化，多层复合球也同步溶解释放至土壤中，形成阶段性的缓释作用。

(3)多层复合球包括制冰表层、修复内芯和溶通球，溶通球镶嵌于修复内芯内部，且制冰表层覆盖于修复内芯外表面上，制冰表层上靠近预充水囊一端镶嵌连接有多个触发针，制冰表层起到隔离修复内芯的作用，避免其提前接触到水分，且制冰表层在溶解于水中时会吸收大量热量，从而在短时间内迫使水快速结冰，修复内芯承担对土壤的修复作用，溶通球则可以作用于隔离层将其溶解，从而形成两侧向中间的逐步开放行为。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明板结土壤疏松状态下的结构示意图；

图3为本发明疏松冰纤维管的结构示意图；

图4为本发明多层复合球的结构示意图。

图中标号说明：

1疏松冰纤维管、11保温嵌管、12隔离层、13多层复合球、131制冰表层、132修复内芯、133溶通球、134触发针、14吸水纤维管、15预充水囊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种结冰式板结土壤快速治理方法，包括以下步骤：

S1、用打孔机将待修复的板结化土壤上均匀打孔，打孔密度为1个/1m

S2、待软化液被土壤吸收至孔内无明显积水现象后，对土壤进行翻耕，翻耕过程中均匀投放疏松冰纤维管1，投放疏松冰纤维管1的密度为10个/m

S3、翻耕结束后对土壤进行平整，并保证疏松冰纤维管1埋入土壤内，然后向土壤表面喷洒水后进行覆膜，洒水量为0.1L/m

S4、水分在土壤内向下渗透至与疏松冰纤维管1接触，触发结冰动作后，一方面水结冰发生膨胀在土壤内形成多向膨胀，另一方面迫使水分向周围未结冰区域进行横向渗透；

S5、实时测量土壤表面温度，当温度恢复至正常环境值后，移栽耐低温植物至土壤表面，在土壤恢复后回收耐低温植物并栽种普通植物或农作物，在回收耐低温植物之后还可以向土壤内引入健康的成年蚯蚓，年龄10-14个月，体长2-3cm。

步骤S1中还可以通过木杆对孔内的软化液进行反复挤压，控制力度至软化液不溢出孔外为宜，加速土壤吸收软化液。

步骤S1中的软化液包括以下重量份数的原料：去离子水40份、氨基酸15份、酒石酸5份和亲水性二氧化硅4份，可以对土壤进行预软化，并提高土壤内亲水性氨基和羟基的数量，改善水分渗透效果。

请参阅图3，疏松冰纤维管1包括保温嵌管11以及多个隔离层12，保温嵌管11为管式中空结构，且隔离层12均匀连接于保温嵌管11内部将其分隔为多个独立的空间，保温嵌管11内壁上镶嵌连接有多个均匀分布的多层复合球13，且多层复合球13位于多个独立的空间内，相邻一对隔离层12之间连接有预充水囊15，预充水囊15上连接有相连通的吸水纤维管14，且吸水纤维管14贯穿保温嵌管11并延伸至其外侧，吸水纤维管14可以从不同的方向上吸引水分并输送至预充水囊15内，在预充水囊15持续吸水膨胀后与多层复合球13接触并被刺破，可以保证独立空间的水在满盈状态下与多层复合球13接触触发结冰动作，避免对吸水行为造成干扰，且独立空间下的冰块相互之间互不干扰，在保温嵌管11的保温作用下，由保温嵌管11两侧向中间开始逐渐融化，多层复合球13也同步溶解释放至土壤中，形成阶段性的缓释作用。

保温嵌管11采用可降解的保温材料制成，隔离层12采用酸溶性材料制成，保温嵌管11在土壤治理结束后可以逐渐被降解，避免留在土壤内造成污染。

请参阅图4，多层复合球13包括制冰表层131、修复内芯132和溶通球133，溶通球133镶嵌于修复内芯132内部，且制冰表层131覆盖于修复内芯132外表面上，制冰表层131上靠近预充水囊15一端镶嵌连接有多个触发针134，制冰表层131起到隔离修复内芯132的作用，避免其提前接触到水分，且制冰表层131在溶解于水中时会吸收大量热量，从而在短时间内迫使水快速结冰，修复内芯132承担对土壤的修复作用，溶通球133则可以作用于隔离层12将其溶解，从而形成两侧向中间的逐步开放行为。

制冰表层131采用硝石粉末制成，修复内芯132采用以下重量份数计的原料：碳酰二胺10份、磷酸一铵10份、腐殖酸10份、磷酸二氢钾10份、硫酸铵5份、硝酸钾10份、硝酸钙5份、四硼酸钠0.1份、硼酸0.1份、木质素磺酸钙0.1份、木质素磺酸钠0.1份、微量元素0.1份，溶通球133采用酸性物质制成。

实施例2：

请参阅图1-2，一种结冰式板结土壤快速治理方法，包括以下步骤：

S1、用打孔机将待修复的板结化土壤上均匀打孔，打孔密度为1个/1m

S2、待软化液被土壤吸收至孔内无明显积水现象后，对土壤进行翻耕，翻耕过程中均匀投放疏松冰纤维管1，投放疏松冰纤维管1的密度为15个/m

S3、翻耕结束后对土壤进行平整，并保证疏松冰纤维管1埋入土壤内，然后向土壤表面喷洒水后进行覆膜，洒水量为0.15L/m

S4、水分在土壤内向下渗透至与疏松冰纤维管1接触，触发结冰动作后，一方面水结冰发生膨胀在土壤内形成多向膨胀，另一方面迫使水分向周围未结冰区域进行横向渗透；

S5、实时测量土壤表面温度，当温度恢复至正常环境值后，移栽耐低温植物至土壤表面，在土壤恢复后回收耐低温植物并栽种普通植物或农作物，在回收耐低温植物之后还可以向土壤内引入健康的成年蚯蚓，年龄10-14个月，体长2-3cm。

步骤S1中的软化液包括以下重量份数的原料：去离子水50份、氨基酸20份、酒石酸10份和亲水性二氧化硅6份，可以对土壤进行预软化，并提高土壤内亲水性氨基和羟基的数量，改善水分渗透效果。

制冰表层131采用硝石粉末制成，修复内芯132采用以下重量份数计的原料：碳酰二胺20份、磷酸一铵15份、腐殖酸15份、磷酸二氢钾25份、硫酸铵10份、硝酸钾20份、硝酸钙10份、四硼酸钠3份、硼酸3份、木质素磺酸钙3份、木质素磺酸钠3份、微量元素3份，溶通球133采用酸性物质制成。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

请参阅图1-2，一种结冰式板结土壤快速治理方法，包括以下步骤：

S1、用打孔机将待修复的板结化土壤上均匀打孔，打孔密度为1个/1m

S2、待软化液被土壤吸收至孔内无明显积水现象后，对土壤进行翻耕，翻耕过程中均匀投放疏松冰纤维管1，投放疏松冰纤维管1的密度为20个/m

S3、翻耕结束后对土壤进行平整，并保证疏松冰纤维管1埋入土壤内，然后向土壤表面喷洒水后进行覆膜，洒水量为0.2L/m

S4、水分在土壤内向下渗透至与疏松冰纤维管1接触，触发结冰动作后，一方面水结冰发生膨胀在土壤内形成多向膨胀，另一方面迫使水分向周围未结冰区域进行横向渗透；

S5、实时测量土壤表面温度，当温度恢复至正常环境值后，移栽耐低温植物至土壤表面，在土壤恢复后回收耐低温植物并栽种普通植物或农作物，在回收耐低温植物之后还可以向土壤内引入健康的成年蚯蚓，年龄10-14个月，体长2-3cm。

步骤S1中的软化液包括以下重量份数的原料：去离子水60份、氨基酸25份、酒石酸15份和亲水性二氧化硅8份，可以对土壤进行预软化，并提高土壤内亲水性氨基和羟基的数量，改善水分渗透效果。

制冰表层131采用硝石粉末制成，修复内芯132采用以下重量份数计的原料：碳酰二胺30份、磷酸一铵20份、腐殖酸20份、磷酸二氢钾35份、硫酸铵15份、硝酸钾30份、硝酸钙15份、四硼酸钠5份、硼酸5份、木质素磺酸钙5份、木质素磺酸钠5份、微量元素5份，溶通球133采用酸性物质制成。

其余部分与实施例1保持一致。

本发明可以通过在对板结土壤进行预软化后以翻耕的方式向提土壤内混杂疏松冰纤维管1，在对土壤进行平整后消除宏观缝隙，再通过洒水的方式向土壤内进行渗透，水分在土壤内向下渗透至与疏松冰纤维管1接触，触发结冰动作后，一方面水结冰发生膨胀在土壤内形成多向膨胀，另一方面迫使水分向周围未结冰区域进行横向渗透，从而从内部对土壤进行疏松改变土质，同时随着冰的融化，疏松冰纤维管1从两侧开始逐渐开始释放提前填充的营养剂，从而作用于土壤提高肥力改善土质，并形成阶段性缓释的效果，过程中无需人为二次干预，可以在较短的时间内便可移栽植物进行自然修复，从而提高板结土壤的治理效果及效率。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。