范平 李清華 王飛

摘 要：該文基于36年長期定位試驗(yàn)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，介紹了原狀土搬遷所需設(shè)備及技術(shù)參數(shù)，總結(jié)了原狀土搬遷技術(shù)流程，以期為今后年長期定位試驗(yàn)原狀土搬遷科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：長期定位試驗(yàn);原狀土;搬遷技術(shù)

中圖分類號 S153文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）（02-03）-0120-02

Undisturbed Soil Removal Technology for Long-term Location Experiment

Fan Ping et al.

（Soil and Fertilizer Institute， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou 350013， China）

Abstract： Based on the results of 36-year long-term location periment， this paper adopted the undisturbed soil removal way，introduced the the equipments and technical parameters， and established the overall technical process， which is a scientific reference to undisturbed soil removal in the future.

Key words： Long-term location experiment; Undisturbed soil; Removal technology

長期定位試驗(yàn)是國內(nèi)外研究土壤質(zhì)量演變機(jī)理與調(diào)控對策而廣泛采用的研究方法。由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)展緩慢，短期試驗(yàn)不能揭示長期的變化趨勢，因此，長期試驗(yàn)成為了不可替代的研究手段[1]。然而，隨著社會的不斷發(fā)展，尤其是城市化進(jìn)程的加快，部分長期定位試驗(yàn)面臨著被毀或搬遷的局面。為了延續(xù)長期定位試驗(yàn)的科研價值，需要對長期定位試驗(yàn)實(shí)行整體搬遷。目前，整體搬遷方法主要分為分層搬遷或原狀土搬遷，而國內(nèi)湖北、河北、河南及黑龍江等省份的長期定位試驗(yàn)搬遷都是采用原狀土搬遷方式。當(dāng)前，原狀土搬遷研究主要是圍繞搬遷后土壤真菌[2]、細(xì)菌[3]、腐殖質(zhì)[4]及融合效果[5]等而開展，較少涉及原狀土搬遷技術(shù)的研究。本文以福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所36年長期定位試驗(yàn)原狀土搬遷預(yù)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)總結(jié)了原狀土搬遷技術(shù)規(guī)范，旨在為今后長期定位試驗(yàn)原狀土搬遷提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所閩侯白沙野外臺站創(chuàng)建于1983年，現(xiàn)有2個福建省歷時最長的農(nóng)業(yè)科學(xué)研究野外監(jiān)測試驗(yàn)，一是創(chuàng)建于1983年的化肥和有機(jī)肥配合施用對水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤肥力的影響試驗(yàn)，二是始建1987年不同磷鉀配比對水稻產(chǎn)量和土壤肥力、品質(zhì)的影響試驗(yàn)。2個試驗(yàn)共計(jì)26個小區(qū)，總面積365m2。2個長期定位試驗(yàn)地條件較為一致，成土母質(zhì)為紅壤坡積物，土壤類型為滲育型水稻土亞類黃泥田土屬灰黃泥田土種，土體構(gòu)型為A-Ap-P-C，經(jīng)緯度為119°04′10"E、26°13′31"N，海拔15m，朝向?yàn)楸逼?3°，種植作物為單季稻。

1.2 原狀土搬遷裝置

1.2.1 土壤模具 采用10mm厚度鋼板制作模具，內(nèi)長、寬、高均為1m，模具與土壤接觸端為刀口狀鋒利面，模具頂部四角帶孔，以供吊鉤穿過，底板插入端同為刀口狀鋒利面，另一端則帶有孔位，模具底板插入一面四角各有一個孔位。對卡住底板的兩塊邊板采用2cm鋼板進(jìn)行銑槽，同時增加底板厚度為2cm，這樣既減少了模具入土和脫模過程的阻力，又可防止底板變形，保證了底板反復(fù)安裝及抽離的穩(wěn)定性。

1.2.2 切割土壤裝置 大型全自動切割機(jī)，由切割片、切割動力系統(tǒng)、移動系統(tǒng)、導(dǎo)軌支架組成。切割機(jī)片直徑為2.8m，可切割半徑1.25m，額定電壓380V;調(diào)整底部導(dǎo)軌支架水平后啟動電源，切割機(jī)緩緩下降切入土層，下降到一定深度，在移動系統(tǒng)動力作用下沿著導(dǎo)軌做直線運(yùn)動，該切割機(jī)精準(zhǔn)度極高，誤差率在0.3%以下;切割過程中，若遇到石塊應(yīng)更換切石專用鋸片，將石塊直接切開。

1.2.3 模具壓入裝置 為防止模具下壓過程中傾簡斜，制作模具固定支架。支架為方鋼焊接成，長寬截面大小為1.02m×1.02m，高度為0.5m，支架內(nèi)邊框?qū)?zhǔn)切割縫，調(diào)整支架垂直度后將模具放入支架內(nèi)，采用大型液壓機(jī)將將模具緩緩壓入土層，壓為為50T以上。

1.2.4 底板安裝裝置 由固定架跟液壓機(jī)組成，固定架通過模具孔位實(shí)現(xiàn)與模具的緊密連接。液壓機(jī)最大壓力為40T，額定電壓為380V。

1.2.5 底板抽離裝置 底板抽離系統(tǒng)采用卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備，卷揚(yáng)機(jī)由固定架、轉(zhuǎn)速電機(jī)、拉鉤拉繩組成，其電動機(jī)額定電壓380V。固定架通過模具孔位實(shí)現(xiàn)與模具的緊密連接，啟動電機(jī)后，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動拉繩收縮，從而將底板抽出。

1.2.6 起吊及運(yùn)輸裝置 采用CDW5121JSQHA2R4型隨車吊，該吊車為直臂吊車，最大起吊噸位為8T，貨箱尺寸為4.3m×2.1m，該車具有起吊與、運(yùn)輸功能。

1.2.7 模具剝離裝置 由支撐架、壓土設(shè)備及動力系統(tǒng)組成。設(shè)備動力系統(tǒng)為液壓動力，壓力為20T。系統(tǒng)啟動后，壓土設(shè)備固定土塊，通過液壓動力反推配合吊機(jī)向上帶動模具，逐漸與土塊分離。

2 原狀土搬遷技術(shù)

2.1 放線定位 在原狀土放線，在小區(qū)橫豎方向上拉魚線，每條魚線間隔1m，確保所切割土壤為1m×1m的正方體。

2.2 切割土壤 先調(diào)整切割機(jī)底部導(dǎo)軌支架水平及方向，然后啟動電源，切割機(jī)緩緩下降切入土層，下降到1m深度，在移動系統(tǒng)動力作用下沿著導(dǎo)軌做直線切割。

2.3 壓模入土 將固定支架平整放在已切割好土塊上，支架內(nèi)邊對準(zhǔn)切割縫后把模具放進(jìn)支架內(nèi)，大壓機(jī)垂直下壓，將模具緩緩壓入土層。

2.4 開挖工作面 在欲搬遷的土壤的適當(dāng)區(qū)域使用挖掘機(jī)開挖出工作面，工作面深度1.1m，長度2.2m，寬度根據(jù)現(xiàn)場調(diào)整。

2.5 安裝底板 安裝設(shè)備放置在與模具底部同一操作面上，放平，將固定架上的錨栓對準(zhǔn)模具孔位旋轉(zhuǎn)卡死，形成緊密連接，連接完成后將模具底板平整放置于該設(shè)備軌道內(nèi)，打開電源，通過設(shè)備液壓動力將底板壓入模具底，液壓動力為40T。

2.6 起吊模具 先對模具進(jìn)行編號再將吊鉤穿過模具頂部對角孔位，用50T拉力吊車將裝有土塊的模具垂直吊起，平穩(wěn)放在帶有防護(hù)的龍馬車上，龍馬車后斗2.1m寬，4.3m，長1.3m高，最大載重18T。

2.7 運(yùn)輸防護(hù) 在裝有土的模具底下墊一層5cm厚泡沫板防震，再用高強(qiáng)度彈力捆綁帶固定模具，防止運(yùn)輸過程中模具滑動;運(yùn)輸途中緩慢平穩(wěn)行駛，將震動減少到最低。

2.8 取出底板 用吊機(jī)將帶有編號的土塊模具吊到對應(yīng)編號的基坑內(nèi)，卷揚(yáng)機(jī)固定架通過模具孔位與模具連接，啟動電機(jī)，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動拉繩收縮，將底板取出，卷揚(yáng)機(jī)拉力為20T。

2.9 剝離模具 將設(shè)備支撐架與模具頂部孔位連接固定，土面放一塊1m×1m×0.1m支撐板，通過20T油壓泵動力作用于支撐板上，向上帶動模具，逐漸與土塊分離，完成后用50T拉力吊車把模具吊走。

2.10 灌漿土壤 融合土方對接邊際土壤搬遷完畢后，使用搬遷區(qū)域周邊土壤制成泥漿，對搬遷好的土壤縫隙進(jìn)行多次澆灌，直至搬遷土壤完全融合。

3 小結(jié)與討論

原狀土搬遷是把土壤割鋸成若干規(guī)則的土方，以固定模具固定后，起吊并平穩(wěn)地運(yùn)至搬遷地，在承接基墾中以相應(yīng)的順序進(jìn)行無縫拼接，再用泥漿澆灌對接后的土壤邊際，促使對接邊際快速融合。原狀土搬遷雖然工作量大，但能有效的維護(hù)土壤原性狀，對土壤結(jié)構(gòu)擾動較小，黑土長期定位原狀土搬遷結(jié)果也進(jìn)一步證明，其搬遷后對土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)擾動的影響遠(yuǎn)小于耕作方式、植被類型、土壤肥力等的影響。由于福建省長期定位試驗(yàn)的成土母質(zhì)是紅壤坡積物，而紅壤與黑土在土體結(jié)構(gòu)及肥力質(zhì)量性狀上均存在較大差異，因此，紅壤原狀土搬遷是否會對長期定位試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，原有的土壤信息是否能夠得到延續(xù)，這些都需要進(jìn)一步開展后繼效果評價。

參考文獻(xiàn)

[1]趙方杰.洛桑試驗(yàn)站的長期定位試驗(yàn)：簡介及體會[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，35（5）：147-153.

[2]遲鳳琴，劉晶鑫，匡恩俊，等.黑土長期定位試驗(yàn)原狀土搬遷對土壤真菌群落多樣性的影響[J].中國土壤與肥料，2016（6）：41-50.

[3]遲鳳琴，劉晶鑫，匡恩俊，等.黑土長期定位試驗(yàn)原狀土搬遷對土壤細(xì)菌群落多樣性的影響[J].土壤通報(bào)，2015，46（6）：1420-1427.

[4]張久明，遲鳳琴，周寶庫，等.黑土長期定位試驗(yàn)原狀土搬遷對土壤腐殖質(zhì)組分?jǐn)?shù)量及光學(xué)特性的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（8）：35-39.

[5]匡恩俊，遲鳳琴，張久明，等.黑土肥料長期定位試凍土分割搬遷后土壤融合效果評價[J].土壤，2018，50（1）：148-154.

（責(zé)編：張宏民）