一种防治古、中生代沉积岩流失的方法
阅读：524发布：2020-05-20
专利汇可以提供一种防治古、中生代沉积岩流失的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种防治 沉积岩 流失的方法，将古、中生代沉积岩裸露区表面 粉碎 成岩 块 ，再将沙平铺在古、中生代沉积岩上；将二者充分混合，得到30cm厚度的复合层，该30cm厚度的复合层中，古、中生代沉积岩和沙的体积比为1∶1，在复合层中按常规方法种植适合当地环境条件的 植物 ，所述适合当地环境条件的植物选自苜蓿、沙棘中的一种。本发明原料易得，供应充足，方法简单，易于操作，大大降低了工程成本，提高了可行性和可操作性。经验证，古、中生代沉积岩和沙的复合层具有良好的渗透性和持 水 保水性，能够满足植物生长需求，有效防治沉积岩的流失。，下面是一种防治古、中生代沉积岩流失的方法专利的具体信息内容。
一种防治古、中生代沉积岩流失的方法
技术领域
背景技术
[0002] 在毛乌素沙地南缘，黄河流域的晋、陕、蒙接壤地区，分布着古、中生代沉积岩的松散岩层，具体指古生代二叠纪、中生代三叠纪、侏罗纪和白垩纪的厚层砂岩、砂页岩和泥岩组成的互层，成岩程度低，粒间胶结程度差，结构强度低，易风化，渗透性能差，遇水易分散。该地区还分布有大面积的沙地，沙土颗粒间孔隙大，通透性强，小孔隙少，毛细管作用弱，土壤质地疏松，保水性差、蓄水能力低。
[0003] 由于这种古、中生代沉积岩层自身物理、化学性质，使得该岩层极易发生风化剥蚀，该岩层具有遇水易分散的特点，导致其流失情况严重，是当水土流失的一个主要来源。据申请人的调查，目前国内外对防治古、中生代沉积岩流失的研究报道大都集中于试种植物种类的选择，由于沉积岩硬度高，水分特征差，不利于植物根系生长，植物干旱胁迫严重，不易成活。而目前对于利用添加物改善古、中生代沉积岩的质地和自身性质，使之适合植被生长，从而固定风化沉积岩的报道尚不多见。
发明内容
[0004] 针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种减少古、中生代沉积岩流失的方法，该方法将沙作为改良原料，与沉积岩混合成为理化性质良好的复合层，为植物生长提供有利的生长条件，提高植被盖度，有效起到防治风化沉积岩水土流失的作用，且经实验验证，该复合层上植物生长良好，覆盖度高。本发明的方法改善了古、中生代沉积岩地区的生态环境。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：
[0006] 一种防治古、中生代沉积岩流失的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007] 将古、中生代沉积岩裸露区表面粉碎成岩块，再将沙铺在粉碎后的古、中生代沉积岩上；将二者充分混合，得到30cm厚度的复合层，该30cm厚度的复合层中，古、中生代沉积岩和沙的体积比为1∶1，在复合层中按常规方法种植适合当地环境条件的植物，所述适合当地环境条件的植物选自苜蓿、沙棘中的一种。
[0008] 优选的，所述岩块粒径为2～4cm。
[0009] 优选的，所述岩块粒径为3～4cm。
[0010] 本发明具有如下优点：
[0011] 1、原料简单易得，而且供应充足，经济实用。
[0012] 2、方法简单，易于操作，就地取材，大大降低了工程成本，提高了可行性和可操作性。
[0013] 3、经试验，古、中生代沉积岩和沙的复合层具有良好的渗透性和持水、保水性，能够满足植物生长需求，通过植物根系的固定作用，减少了古、中生代沉积岩的流失，极大的改善了生态环境，促进可持续发展。
[0014] 4、运用常规的种植方法种植苜蓿、沙棘等常见植物，操作简单，防治水土流失作用显著。
具体实施方式
[0015] 古、中生代沉积岩是指古生代二叠纪、中生代三叠纪、侏罗纪和白垩纪的厚层砂岩、砂页岩和泥岩组成的互层。本发明中的古、中生代沉积岩采自陕西榆林市榆阳区小纪汗乡大纪汗村、陕西榆林市榆阳区孟家湾乡孟家湾村、陕西榆林市定边县武峁子乡、陕西榆林市神木县太和寨乡、内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗、内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗和山西朔州市神池县。申请人经过相关测定，上述各采样点的古、中生代沉积岩的感官、质地和物理化学性质以及遇水后的特性基本相同。
[0016] 古、中生代沉积岩具有遇水分散的特点，其渗透性差，板结性强；而沙子的特点是松散，无结构，水分容易流失，在作为植物生长的基床时漏水漏肥；单一的古、中生代沉积岩或沙均不适合植物的生长。近年来申请人将沙作为原料治理古、中生代沉积岩的流失进行了持续的研究，并取得了一定的成果。
[0017] 从防治水土流失的角度来讲，古、中生代沉积岩和沙具有互补的物理特性，本发明正是基于此并且在大量实验的基础上开发出一种防治沉积岩流失的方法，包括如下步骤：将古、中生代沉积岩裸露区表面粉碎成颗粒直径2cm～4cm的岩块，再将沙铺在粉碎后的古、中生代沉积岩上；将二者充分混合，得到30cm厚度的复合层，该30cm厚度的复合层中，古、中生代沉积岩和沙的体积比为1∶1，在复合层中按常规方法种植适合当地环境条件的植物，所述适合当地环境条件的植物选自苜蓿、沙棘中的一种。
[0018] 以下是申请人提供的关于上述技术方案中的相关参数优化试验，以对本发明的技术方案作理论、效果支持说明。本试验中的古、中生代沉积岩采自陕西榆林市榆阳区小纪汗乡大纪汗村。
[0019] (一)古、中生代沉积岩粒径大小优化试验
[0020] 1、样品制备
[0021] 第一组样品：该组为古、中生代沉积岩裸露的不同粒径的样品，具体是在四个陶制器皿(高25cm、直径20cm)中分别装入10cm厚的沙，然后在各陶制器皿中均装入四块古、中生代沉积岩，同一陶制器皿中的古、中生代沉积岩粒径分别为：2cm、3cm、4cm、5cm；
[0022] 第二组样品：该组为古、中生代沉积岩被沙覆盖的不同粒径的样品，具体是在四个陶制器皿中分别装入10cm厚的沙，然后在各陶制器皿中均装入四块古、中生代沉积岩，同一陶制器皿中的古、中生代沉积岩粒径分别为：2cm、3cm、4cm、5cm，接着分别在各陶制器皿中的古、中生代沉积岩上覆盖10cm厚的沙。
[0023] 2、试验方法
[0024] (1)灌水
[0025] 同时于8个样品的陶制器皿中灌等量的水，为避免水滴对古、中生代沉积岩和沙的结构及其铺设结构的破坏，灌水时在样品上覆盖滤纸，使水能够缓慢均匀的浸润古、中生代沉积岩，同时为保证古、中生代沉积岩吸水充分，灌水分3次进行，前两次每个陶制器皿灌水1500ml，最后一次灌水500ml，每次灌水间隔30min。
[0026] (2)取样
[0027] 每个陶制器皿中最后一次灌水后明水面消失开始计时，分别于2h和30h后在各陶制器皿中取古、中生代沉积岩，并对所取古、中生代沉积岩的含水量进行测定。
[0028] (3)试验结果
[0029] 表1不同样品中古、中生代沉积岩的含水量
[0030]
[0031] 由表1所示结果可知：
[0032] 对于第一组样品：根据田间试验经验及本试验中所用样品体积的大小，2h后古、中生代沉积岩中的重力水下渗基本停止，这时的含水量可以视为田间持水量，可以衡量样品的持水能力。由于古、中生代沉积岩具有物理结构不稳定，遇水即散、结构崩解，可引起其孔隙状况发生改变、物理性质和水力学特性均发生变化的特点，2h后，从样品的直观结构上可知，粒径为2cm和3cm的裸露古、中生代沉积岩经过三次灌水后结构完全分散；粒径4cm的裸露古、中生代沉积岩遇水后部分分散，仍能够保持古、中生代沉积岩自身的物理特性，且其含水量高于粒径为2cm和3cm样品的含水量；粒径5cm的裸露古、中生代沉积岩遇水后分散程度更低，但因古、中生代沉积岩导水性能差，导致吸水缓慢，短时间内难以饱和，所以含水率最低，仅为26.41％。进而说明古、中生代沉积岩粒径小于4cm时具有较好的持水能力。30h后，粒径2cm古、中生代沉积岩含水量最低，下降到3.51％，随着粒径的增大其保水性能增强，当古、中生代沉积岩粒径大于3cm时，其持水性能较为理想。
[0033] 对于第二组样品：在古、中生代沉积岩吸水饱和过程中，沙覆盖的古、中生代沉积岩粒径越小，含水量越大，相同时间间隔的含水量的减少量也越大。在沙的覆盖和包裹下，由于沙的渗漏速度快，水在沙中停留的时间短，古、中生代沉积岩无法达到饱和，结构也未分散。粒径2cm的岩块含水率2h后最高，为23.12％，随着粒径的增大，含水量下降到20.55％，说明粒径过大不易饱和，进而不利于持水，说明有沙覆盖的情况下，古、中生代沉积岩粒径也是小于4cm时具有较好的持水能力。30h后，粒径2cm古、中生代沉积岩含水量最低，下降到5.88％，而粒径大于2cm的古、中生代沉积岩的含水率相当，在20.30％～
20.33％之间。可见，在沙的覆盖下，古、中生代沉积岩粒径大于2cm，保水作用极其显著。
20.33％之间。可见，在沙的覆盖下，古、中生代沉积岩粒径大于2cm，保水作用极其显著。
[0034] 在土地整治过程中，古、中生代沉积岩与沙混合后，部分裸露、部分被沙包裹保护起来，即部分古、中生代沉积岩的功能倾向于吸收水分，部分古、中生代沉积岩功能倾向于蓄存水分。综合两种状态分析，同时从实用角度出发，在沙中混合粒径为2cm～4cm的古、中生代沉积岩块是较为合理的粒径范围，优选其中3cm～4cm的粒径范围。
[0035] 以下试验过程中所用的古、中生代沉积岩的粒径为2cm～4cm。
[0036] (二)物化特性试验
[0037] 本试验是以相关理论指标为依据，以使复合土的物理特性与土壤的物理特性接近而进行的优化试验。
[0038] 1、准备样品
[0039] 以古、中生代沉积岩与沙的体积比为1∶0、1∶0.2、1∶0.5、1∶1、1∶2、1∶3配置试验样品，并将其充分混合均匀备用。
[0040] 2、试验方法
[0041] 采用吸管法测定机械组成；采用圆筒浸透法测定毛管孔隙度；采用恒定水头法测定饱和导水率；采用容量分析法测定有机质，采用容重计算样品的总孔隙度。
[0042] 3、试验结果
[0043] 表2不同原料配比复合土的土壤质地和物理性质
[0044]
[0045] 具有良好的保水保肥能力的土壤才能满足植物生长需求，而对于沙地来说，质地、水、肥是主要的限制因素。土壤质地与土壤理化性状密切相关，为此通过测定机械组成，以得到复合土质地，同时选取饱和导水率和毛管孔隙度作为持水、保水能力指标。
[0046] 依据表2所示结果，根据复合土的土壤质地指标可以看出，随着古、中生代沉积岩中沙的添加量的增加，复合土中的沙粒含量不断增加，粉粒含量不断减少。复合土质地随着沙的量的增加，逐渐由粉壤土、壤土变为砂壤土，二者体积比达到1∶1时土壤质地变为壤土，更利于植被生长。
[0047] 饱和导水率和毛管孔隙度决定了土壤的通气性、渗透性和保水能力。随着沙在古、中生代沉积岩中的添加量的增加，复合土的饱和导水率逐渐由0.07mm/min增加到0.79mm/min。众所周知，饱和导水率小于0.2mm/min为低渗透性土壤，不利于土壤水分的入渗。古、中生代沉积岩与沙的混合体积比达到1∶1时，饱和导水率才超过低渗透土壤的范围，说明复合土中沙的比例不易过低。
[0048] 一般旱地土壤通气孔隙(通气孔隙＝总孔隙度-毛管孔隙度，所有试验样品的总孔隙度均为47.2％)比例不能低于10％，据此可以估算出配比至少要达到1∶1。
[0049] 综上，经过试验和分析估算，以在古、中生代沉积岩中混合沙的方法防治其流失，古、中生代沉积岩与沙的体积比至少达到1∶1。
[0050] 经过上述分析说明，上述复合土与土壤的质地、理化性质相当，从理论上说明本发
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