長期定位試驗原狀土搬遷技術

范平 李清華 王飛

摘 要：該文基于36年長期定位試驗預試驗結果，介紹了原狀土搬遷所需設備及技術參數，總結了原狀土搬遷技術流程，以期為今后年長期定位試驗原狀土搬遷科學依據。

關鍵詞：長期定位試驗;原狀土;搬遷技術

中圖分類號 S153文獻標識碼 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

長期定位試驗是國內外研究土壤質量演變機理與調控對策而廣泛采用的研究方法。由于農業生態系統進展緩慢，短期試驗不能揭示長期的變化趨勢，因此，長期試驗成為了不可替代的研究手段[1]。然而，隨著社會的不斷發展，尤其是城市化進程的加快，部分長期定位試驗面臨著被毀或搬遷的局面。為了延續長期定位試驗的科研價值，需要對長期定位試驗實行整體搬遷。目前，整體搬遷方法主要分為分層搬遷或原狀土搬遷，而國內湖北、河北、河南及黑龍江等省份的長期定位試驗搬遷都是采用原狀土搬遷方式。當前，原狀土搬遷研究主要是圍繞搬遷后土壤真菌[2]、細菌[3]、腐殖質[4]及融合效果[5]等而開展，較少涉及原狀土搬遷技術的研究。本文以福建省農業科學院土壤肥料研究所36年長期定位試驗原狀土搬遷預試驗為基礎，系統總結了原狀土搬遷技術規范，旨在為今后長期定位試驗原狀土搬遷提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 福建省農業科學院土壤肥料研究所閩侯白沙野外臺站創建于1983年，現有2個福建省歷時最長的農業科學研究野外監測試驗，一是創建于1983年的化肥和有機肥配合施用對水稻產量、品質和土壤肥力的影響試驗，二是始建1987年不同磷鉀配比對水稻產量和土壤肥力、品質的影響試驗。2個試驗共計26個小區，總面積365m2。2個長期定位試驗地條件較為一致，成土母質為紅壤坡積物，土壤類型為滲育型水稻土亞類黃泥田土屬灰黃泥田土種，土體構型為A-Ap-P-C，經緯度為119°04′10"E、26°13′31"N，海拔15m，朝向為北偏西13°，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，保證了底板反復安裝及抽離的穩定性。

1.2.2 切割土壤裝置 大型全自動切割機，由切割片、切割動力系統、移動系統、導軌支架組成。切割機片直徑為2.8m，可切割半徑1.25m，額定電壓380V;調整底部導軌支架水平后啟動電源，切割機緩緩下降切入土層，下降到一定深度，在移動系統動力作用下沿著導軌做直線運動，該切割機精準度極高，誤差率在0.3%以下;切割過程中，若遇到石塊應更換切石專用鋸片，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，支架內邊框對準切割縫，調整支架垂直度后將模具放入支架內，采用大型液壓機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 由固定架跟液壓機組成，固定架通過模具孔位實現與模具的緊密連接。液壓機最大壓力為40T，額定電壓為380V。

1.2.5 底板抽離裝置 底板抽離系統采用卷揚機設備，卷揚機由固定架、轉速電機、拉鉤拉繩組成，其電動機額定電壓380V。固定架通過模具孔位實現與模具的緊密連接，啟動電機后，通過電機旋轉帶動拉繩收縮，從而將底板抽出。

1.2.6 起吊及運輸裝置 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、運輸功能。

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

2 原狀土搬遷技術

2.1 放線定位 在原狀土放線，在小區橫豎方向上拉魚線，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 先調整切割機底部導軌支架水平及方向，然后啟動電源，切割機緩緩下降切入土層，下降到1m深度，在移動系統動力作用下沿著導軌做直線切割。

2.3 壓模入土 將固定支架平整放在已切割好土塊上，支架內邊對準切割縫后把模具放進支架內，大壓機垂直下壓，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區域使用挖掘機開挖出工作面，工作面深度1.1m，長度2.2m，寬度根據現場調整。

2.5 安裝底板 安裝設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模具孔位旋轉卡死，形成緊密連接，連接完成后將模具底板平整放置于該設備軌道內，打開電源，通過設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，平穩放在帶有防護的龍馬車上，龍馬車后斗2.1m寬，4.3m，長1.3m高，最大載重18T。

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

2.8 取出底板 用吊機將帶有編號的土塊模具吊到對應編號的基坑內，卷揚機固定架通過模具孔位與模具連接，啟動電機，通過電機旋轉帶動拉繩收縮，將底板取出，卷揚機拉力為20T。

2.9 剝離模具 將設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，使用搬遷區域周邊土壤制成泥漿，對搬遷好的土壤縫隙進行多次澆灌，直至搬遷土壤完全融合。

3 小結與討論

原狀土搬遷是把土壤割鋸成若干規則的土方，以固定模具固定后，起吊并平穩地運至搬遷地，在承接基墾中以相應的順序進行無縫拼接，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，但能有效的維護土壤原性狀，對土壤結構擾動較小，黑土長期定位原狀土搬遷結果也進一步證明，其搬遷后對土壤物理、化學及生物學擾動的影響遠小于耕作方式、植被類型、土壤肥力等的影響。由于福建省長期定位試驗的成土母質是紅壤坡積物，而紅壤與黑土在土體結構及肥力質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結果產生影響，原有的土壤信息是否能夠得到延續，這些都需要進一步開展后繼效果評價。

參考文獻

[1]趙方杰.洛桑試驗站的長期定位試驗：簡介及體會[J].南京農業大學學報，2012，35（5）：147-153.

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

[4]張久明，遲鳳琴，周寶庫，等.黑土長期定位試驗原狀土搬遷對土壤腐殖質組分數量及光學特性的影響[J].黑龍江農業科學，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.

（責編：張宏民）