气流喷爆式深耕深松技术
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摘 要：简述了土地资源退化的严重程度，指出了土壤改良的紧迫性，概述了土壤改良的常用方式（物理方式、化学方式、生物方式），并分析了3种改良方式的优缺点。为解决常规土壤改良方式的弊端，研究了气流喷爆式土壤改良新方式，介绍了气流喷爆式土壤改良方式的操作步骤，总结了该方式的优势。
关键词：土壤；改良；气流爆喷
中图分类号：S344 文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20190430018
土壤是地球陆地表面能够生产植物收获物的疏松表层[1]，是人类社会所处的自然环境的一部分，是动物和人类维持其生命活动所需能量和某些营养物质的重要来源。随着人口、资源、环境之间矛盾的尖锐化，人类赖以生存和发展的土壤及土地资源的质量退化日趋严重。就我国而言，因土壤侵蚀、沙化、盐渍化、潜育化、酸化、土壤肥力衰减和土壤污染等造成的土壤退化总面积占全国土地总面积的40%，是全球土壤退化总面积的1/4[2]。因此控制和防止土壤退化、提高土壤质量，改善和提高土地利用的综合效益，对保持农业及国民经济可持续发展具有十分重要的意义。
1 土壤改良方法概述
土壤退化是指土壤的盐碱化、土壤酸化、土壤侵蚀、土壤沙化、潜育化、土壤（重金属等）污染、土壤理化性质恶化等，使土壤生产力、环境调控潜力和可持续发展能力下降甚至完全丧失。为解决土壤退化问题，学者们研究了众多方法，主要有以下几种方式。
1.1 物理方式
物理方式改良退化土壤 （ 沙化、侵蚀、酸化、理化性质恶化等 ），主要通过增施有机物料、明沟排水、平整土地、翻耕松土等方法进行改良，增施有机肥料等利于疏松土层，增加土壤腐殖质含量，利于土壤团粒结构的形成，增加土壤的通气性和透水性[3]，活化土壤中的养分元素。对盐渍化等退化土壤，主要包括客土改良、水利排灌措施、改变耕作方式和水洗盐分等方式，主要应用与盐渍化土壤的治理。通过改变土壤物理结构来调控土壤水盐运动，达到抑制土壤蒸发、提高入渗淋盐的效果，主要包括平整土地、深耕晒垡、及时松土、抬高地形、微区改土等传统的改良方式。物理改良措施通常见效快，但工程量大，费工费时，成本高。维持的时间有限，同时对资源和工具依赖性强，推广难度较大。
1.2 化学方式
化学改良方式主要是针对酸碱性土壤、重金属污染等退化土壤，通过施用化学改良剂，来改善和调节土壤酸碱度、土壤溶液和土壤吸收性复合体中盐基的组成部分等。如酸化土壤施用石灰，可减弱土壤的酸度，利于土壤结构的形成；碱化土壤施用石膏，可降低土壤pH值和碱化度，对土壤结构改善也具有重要作用。化学改良措施效果明显，见效快，但成本昂贵，且使用不当容易对环境造成二次污染，从可持续发展的角度看，施用化学改良剂在应用范围和适用条件方面也存在一定的局限性[3]。
1.3 生物方式
生物改良措施防治退化土壤（盐碱地、重金属污染等），相对于物理和化学改良措施，生物改良措施价格低廉，环保有效，同时能产生一定的经济效益，颇受广大农民的欢迎，且生物改良是一种可持续性强、生态环境效益好的改良措施[3]，是抗击盐碱地、重金属污染等退化土壤的一项有力的措施。但生物改良措施也存在一定的局限性，其见效成果较慢，是一个长期长效的过程。且对富集植物的选择与种植是一项复杂的过程，往往还依赖物理等改良措施的配合进行。
对退化土壤，特别是盐碱地、重金属污染土壤的修复和改良，是一个复杂的过程，单一的治理方式已不能满足改良的需求，随着盐碱地、重金属污染等改良措施的发展，多种综合性修复改良措施得以发展。因此，需要对现有的退化土壤改良方法进行改进，可在免耕的基础上，将改性物料深施进入土壤内，解决传统的表土改良效果不明显、操作费时费力等问题，并达到改良土壤的效果。
2 气流爆喷式土壤改良新方式
作者经多年研究，通过气爆深松实现了免耕改良土壤的愿望，方法为在不翻耕土壤耕作层的情况下，往需改性土壤内注入高压气流进行喷爆以深松土壤并打破土壤隔水层。步骤如下。
将深耕装置插入需改性土壤中，深耕装置为喷射枪结构，可插入土壤中。
高压气流通过高压气流产生装置产生，通过喷射枪喷入土壤中，并实现在土壤中的喷爆，首先达到对土壤的深耕，使土壤产生劈裂，增加土壤孔隙度。
高压空气进入孔隙中即在物理措施上，通过改变土壤物理结构来调控土壤水分（盐分、钝化污染物等）运动，并打破土壤隔水层，提高盐分、污染物的入渗、淋洗，使盐分、钝化污染物等，随水分下渗到土壤深层，从而降低其表层土壤的含量，达到改良土壤的目的。
在注入高压气流的同时或之后在喷爆范围内往土壤内输送土壤改性物料，土壤改性物料由注入高压气流产生的虹吸效应进行悬浮输送；保证高压气流在进入土壤中后产生虹吸效应，当需要输送土壤改性物料时，打开相应阀门即可实现，即土壤改性物料输送与高压气流采用同一装置实现，具有较好的效果。
土壤改性物料为有机肥、秸秆、锯末、生物菌剂、土壤改良剂中的1种或2种以上混合物；其中，秸秆、锯末等具有通气、吸湿保水性强、缓冲性能好等特点，有机质本身含有的腐殖酸具有较强吸附力，增加土壤团粒结构，使土壤疏松并且具有较强吸水性和吸氮力[4]，使得盐碱化等土壤逐渐变成富有养分和有机质的土壤，对盐渍化等退化土壤，植入的有机质与盐基作用而使其处于复合状态，从而抑制盐分的上升，有机质具有加速脱盐和阻盐的作用。
對需改性土壤进行灌溉。
针对盐渍化土壤或重金属污染土壤，在对需改性土壤进行灌溉步骤之前或之后还需要在需改性土壤耕作层选择性种植富集植物；对盐渍化等退化土壤，采用选择性种植富集植物的生物改良措施，针对不同的污染物，针对性的选择不同的植物，最大限度的吸收土壤中的重金属污染物，是一种可持续性强、生态环境效益好的改良措施[5]。 3 气流爆喷式土壤改良方式的优势
该方式采用特殊装置，注入气流及物料，实施效率高，可应用性广，降低了传统改良操作的工作劳动强度，降低了成本。同时，避免了化学防治带来的二次污染风险，促进富集植物在退化土壤中的生存和繁衍，提高了生物防治的效率，长期性的对污染土壤进行改良和治理；而且，在不翻耕土壤的情况下，通过特殊装置，实现有机肥、秸秆、锯末、生物菌剂、土壤改良剂等物料的深度植入，在土壤中的均匀散布，同时针对盐碱化、重金属污染等障碍性土壤，再选择性种植富集植物，通过理化-生物联合改良修复技术对退化土壤进行改良。
气流爆喷式土壤改良方式是在物理改良措施上，植入土壤改良物料，使得盐碱化等土壤逐渐变成富有养分和有机质的土壤，且植入的土壤改性物料是土壤重要的组成物质，在土壤微生物的作用下有机质快速分解，释放植物可吸收利用的养分，对土壤通透性、渗透性、吸附性和缓冲性等物理和化学性质产生影响，改良和修复沙化、酸化、潜育化等退化土壤，并且，该方法改变了传统的耕作方式，在解决土壤侵蚀、沙化、潜育化等退化土壤问题时，在不翻耕土壤的情况下，通过物理深松方式，注入高压气流，能改善土壤结构，使土壤疏松通气，增强雨水入渗速度和数量，提高土壤蓄水能力[6]，利于保墒，减少侵蚀，吸纳更多的雨水，可延缓径流的产生，削弱径流强度，缓解地表径流对土壤的冲刷，减少水土流失；而且，生物菌剂的植入，能增加土壤有机质和矿质营养含量、改变土壤 pH、改善土壤通气状况，利于提高根系活力，有效解决了现在物理、化学、生物方式存在的诸多问题。
参考文献
[1] 当代农机编辑部. 机械深松整地作业技术[J].当代农机，2018（1）：46-55.
[2] 卢翠玲. 伊犁流域中下游地区土壤质量特征及评价[D].开封：河南大学，2018.
[3] 顾文婷，董喜存，李文建. 盐渍化土壤改良的研究進展[J]. 安徽农业科学， 2014（6）：1620-1623.
[4] 樊东， 郭博智， 高艳玲， 等. 越橘土壤改良研究进展[J]. 东北农业大学学报， 2013（4）：137-143.
[5] 王广林， 张金池， 庄家尧，等. 31种园林植物对重金属的富集研究[J]. 皖西学院学报， 2011， 27（5）：83-87.
[6] 朱振华. 有机旱作农业与丘陵山区机械化的有机结合[J]. 当代农机， 2018， 334（05）：68-69.
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